对于昊锐TSI发动机张紧器故障原因的分析

我用昊锐已经三年,09年11月提车,至今61000公里。

突然听说TSI发动机张紧器故障,导致链条跳齿,发动机顶缸(活塞顶进气门)导致发动机大修的事故,很是担心。虽然从爆光该问题的帖子数量来看,仍然属于个别的问题,但是还是很想知道这个问题到底是属于汽车的固有缺陷还是属于车主驾驶习惯或保养的问题。

 

原理:

因为自己的车暂时还没有出现问题,因此只能基于他人发表贴子所提到的事实,结合张紧器的工作原理分析。

张紧器的工作原理(详见附件),简单来说,就是以弹簧压力和机油压力推动柱塞(一个柱状零件)抵住链条张紧导轨,使链条始终处于张紧状态。在发动机刚刚启动时,推动柱塞的是弹簧压力,发动机启动后机油压力上升,机油进入张紧器后,推动柱塞的力量主要就是机油压力。张紧器外形及工作部位见下图(这是车友新换的,和原来的在外形上确有区别):


图片来源:http://price.52che.com/Magotan/news-14529208.html

在车辆的正常行驶过程中,张紧力主要是机油压力,机油压力又通过张紧器内的一个单向阀门得到了加强,也就是说,当链条松时,机油通过单向阀向外推动柱塞,而链条紧时,来自链条的相反力量通过柱塞施加在机油上,却被单向阀门锁止,机油本身几乎不能被压缩,只能通过柱塞和壳体之间慢慢渗出,形成了很大的阻力,通过该原理来保持链条的张紧度。
此外,在柱塞与壳体之间,还设计了一个单向锁止零件——棘爪,大家可以看到柱塞上有齿,是平行的而非螺旋的,其作用就是和棘爪啮合,棘爪的作用是使柱塞朝外移动和允许一定范围和向内移动,但向内移动距离不能超过柱塞上的一齿。这样,在推力不足的情况下,可以防止链条突然绷紧导致的大幅跳动。在车辆天长日久的使用过程中,链条无疑是因为力和温度的作用而伸长,有了棘爪这个零件,在链条伸长时可以保持柱塞单向外移,抵销链条的伸长作用。

 

案例:

从以上分析可以知道,如果张紧器出故障,大概有下面几种情况:

1、弹簧断裂,不能推动柱塞;

2、油道堵塞,机油不能入腔体;

3、棘爪断裂或柱塞齿滑丝,柱塞限位功能丧失;

4、螺栓断裂,张紧器从固定位置脱落。

我们来看已经出现的案例中是什么情况:

1、网友:zxtds1  帖子:《80000公里,2.0T旗舰版发动机准时挂掉 》链http://price.52che.com/Magotan/news-14529208.html 中,出问题的是下图这个零件(4S师傅“说是下图的销子掉出来了”):


 

2、网友:arfei163  帖子:《30000公里更换涨紧器(关键图11)》链http://club.autohome.com.cn/bbs/thread-c-772-17452997-1.html 中,对于柱塞齿磨损情况有详图(“红圈内的细微摩擦痕迹是否就是导致顶缸的前兆呢”):


 

3、同样的情况,在网友湘江风雷1970 的帖子《更换新款张紧器过程及新旧张紧器对比》链http://club.autohome.com.cn/bbs/thread-c-772-17048153-1.html 中,也出现了柱塞磨损异常的情况(“大家仔细观察,有两个齿有明显磨损痕迹”):



4、网友:lixuedong 帖子:《4W公里自费更换涨紧器》链:http://club.autohome.com.cn/bbs/thread-c-772-16962734-1.html中,柱塞棘爪磨损严重("引起顶缸的限位销以磨损"):


 

从以上案例可以看出,张紧器故障出现在棘爪部位,造成的原因可能是链条对于柱塞反作用力很大,造成柱塞齿与棘爪之间相互冲击,棘爪结构钢性不够,长期作用致使限位功能丧失甚至棘爪脱落,柱塞在大位移时无法压住链条而造成跳齿。

 

结论:

张紧器故障的原因是棘爪磨损或脱落。

有两个事实可以验证这个结论:

1、发动机正常工作后,张紧器主要是通过油压工作的,油压给链条施加的张力很大,即使没有限位功能,链条也不太可能跳齿,因此,顶缸一般出现在冷启动时,此是主要靠弹簧张紧,弹簧力度不足,在没有限位功能时,链条压力造成柱塞位移过大,链条从齿轮上弹起,引起跳齿。

2、在部分网友更换的张紧器上,棘齿的设计已经进行了变更,老张紧器的棘爪是在上侧,而且是销状结构,与柱塞的一边相接触,见下图:


 

而新设计的张紧器,棘爪和柱塞的结构都已经发生变化,柱塞的齿轮从单排齿改成了环状齿,棘爪的结构从销状改成了环状,从而使棘爪与柱塞形成了360度接触,加强了结构钢性,见下图:



最后的话:

目前,还不明确什么原因造成棘爪异常磨损的问题,但是,我个人认为和车主的使用、保养并没有多大关系,因为棘爪受力主要是来源于链条,而链条力量很难说是车主使用、保养不当引起的。因此,老张紧器很可能是在没有考虑到正时链条比正时皮带张力大的情况下先行使用,从而造成这个问题。现在隐患出现,大众也注意到了这个问题,因此变更了张紧器的设计。

 

附件:链条张紧器技术方案与工作原理(来源于网上)