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发表于 2017-03-17 10:33    IP属地:未知

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宝马3系列E46 M54引擎可变进气阀门(DISA)维修
在驾驶中,汽车引擎常常需要保持不同的转速。而汽车设计中的一个难题就是,怎样保证在不同转速下引擎都有着良好的输出功率和输出扭矩。在低车速和低转速时需要大扭矩输出,而高转速时候则需要大功率输出。在高转速和低转速下引擎汽缸内空气流动速度,方向和模式不同,对燃烧的影响很大。因此为保证一致燃烧效果,需要对进排气量和时间进行适量的调整。后者主要由“可变气门正式”机构(宝马中为VANOS)加以调节,而前者则由很多不同的方式,从早期AE86上使用的可调节进气道,到本文描述的可变进气控制阀,以及最先进的“可变气门扬程”。两个系统同时作用,才能保证无论高转速还是低转速,汽油燃烧完全,出力大小接近。排放达标。
该技术虽然老旧,但在2000年代初无疑是成熟耐用的典范,配合双VANOS技术,使得M54能列入2001-2003年华徳十佳引擎。关于“可变气门正时”即VANOS系统,将另撰文说明,本文主要描述BMW M54发动机的可变进气阀(又称DISA阀)的故障诊断和维修。
1.     什么是DISA阀,DISA阀如何工作
DISA阀是德语Differenzierte Sauganlage首两个字母缩写,意思是“可变进气”。在M54系列引擎中,DISA阀位于进气歧管正中央,节流阀正上方,由一块可以翻转的隔板隔断1,2,3号和4,5,6号汽缸的进气歧管。在直列六缸发动机里面,两组气缸轮流点火。我们以1-5点火顺序为例:
当引擎在低速下引擎工作时,DISA阀门关闭,1,5两缸依次点火如下:

可见由于DISA阀门关闭,进气回压被迫绕道至谐振管(Resonance Manifold),较长的路径使得进气回压对5气缸的进气气流影响较小。5气缸能获得平顺的气流。反映在燃烧上就是燃烧稳定,怠速稳定,起步扭矩较大。
当转速上升到3750rpm时候,DISA阀门打开,还是以引擎1-5为例,此时空气流动如下图:

此时由于剧烈燃烧,大量空气被吸入气缸,这时候主要的矛盾已经从需要保持空气流动的平整性,变成急需大量气流,是否平整已经不在重要,因为大量燃烧造成歧管真空度急剧上升。此时,进气回压直接通过打开的DISA阀补入进气气流,为进气提供较高的压力(弥补负压)。
可见DISA是一个虽然简单但是挺实用的构思,通过一块翻版就部分解决了高速和低速进气量大小的问题。但DISA真的那么好吗?楼下我们继续论述。

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发表于 2017-03-17 10:33    IP属地:未知

上楼说了借助可变进气控制阀,能做到调节进气以同时适应高速和低速下引擎的需要。但是想想看,如果DISA真的那么好,为什么2005年以后各大厂家争相开发可变气门扬程(如宝马自家的Valvetronic,丰田的vvt-li)呢?原因就是,虽然相比可变进气道,DISA阀能做到更细致的优化每一组三个缸的燃烧需要,但毕竟没法做到每一个缸都优化,请看下图:

这是目前所有直六发动机都遵循的点火顺序,可见气缸一点火后,其回压要经过较长的路程(无论DISA是开还是关),才能到达第五缸,而第五缸点火以后,只需要经过较短距离就能达到下一个点火的第三缸。两者路程不同,回压作用大小,对燃烧的影响也不同。虽然可以通过小心设计进气歧管和谐振管,使得回压效应大致相等,但在M54上显然没有采用,因为空间,成本限制而收获太少。因此现代的高技术引擎已经放弃用回压控制进气的路径,改为更直接的气门扬程可变:低速下开小气门,高速下开大气门。除了优化扭矩外还能起到省油的作用,算是额外收获。
当然,对于效率要优化到极致的引擎,还是要使用每气缸独立进气。如E46 M3上那台S54B32,每一个气缸都有单独进气道和单独的节流阀(ITB),这样不仅互不干涉,而且可以通过电脑调节使得每一个缸的效率都达到最高:

话说的有点远了。那对于既成事实的M54,DISA又有哪些缺陷呢?首先要了解一下DISA在哪和最基本的工作原理。
M54引擎的DISA位于进气歧管正中央,从网上找的下图可以看到,红色框线内一个长方形的小盒子,就是DISA阀门:

其正下方就是节流阀和怠速阀(白圈位置)

如果把DISA拆下来,那是什么样子呢?

十字形的框架是伸入进气歧管呢,而中央的塑料板就是控制开闭的开关。这个开闭是由真空驱动的,在惰性下(如停车)时候,翻板自动打开。在运行时,由进气歧管内真空提供翻板的动力,而由电讯号来控制打开与否。
看到上图的左下侧一个小孔么?这个是真空的出口,可以用这个孔来检查DISA的内部是否完好。方法很简单。
第一,用手把翻版转到关闭位置
第二,用手指堵住小孔
如果翻版仅呈15度左右开放(见下图)而保持不动,说明DISA内部系统工作完好,否则,就可以砸了换新了。

总体而言M54的DISA在真空和控制系统上设计和制造是很扎实的。我见到过无数烂的令人发指的DISA,但无一例外真空和控制系统都是好的。但真的那么好,本文还有写的必要吗?事实上,国内现存很多E46的DISA,都是有问题的。下面我来说说DISA坑爹之处。
首先是胶圈。注意到上图圆形的胶圈了吧。这个看上去是个胶圈(O-ring),但实际上并不是,而是通过将融化的橡胶直接注入狭缝生产出来的。这个设计虽然比采用传统胶圈设计的M52,M52TU发动机来的耐用,但毕竟是橡胶,橡胶就容易老化,这个直接密封外界的橡胶,承受强大的真空,日子久了就会失效漏气。
漏气了以后,真空度无法维持,因此翻板会反复在开闭之间切换,反映在行车上,就是引擎由明显的“咔哒咔哒”噪音,且怠速不稳。并且由于正常气流控制被干扰,三元前方氧传感器也往往宣布燃烧情况异常,如“富氧燃烧”等引擎码,就会出现。严重时候,甚至会造成冷车无法启动的问题。
诊断的方法也极为简单,假若你听到DISA附近在怠速时候有“咔哒咔哒”的敲击噪音,断开连接DISA的电子接点,这个时候噪音消失,说明DISA有问题。因为断开接点后,没了控制DISA处于常开状态,自然不需要反复开关而产生震动了。
其次问题是这个翻版本身,当“咔哒咔哒”的声音久了,翻版反复开启关闭敲击,头顶上的固定销子会慢慢松脱。如果真的脱落了,造成翻版脱开,不仅功能全失,掉落的销子吸入气缸打坏进气气门杆,就不是那么令人开心的一件事了。下图是一辆530i上拆下的DISA,可见销子上没有任何固定设备,实际上已经是命悬一线了。

所以,本文就是要教大家如何通过维修套件,彻底解决这两大问题。
[ 本帖最后由 huajiachicat 于 2017-3-17 11:10 编辑 ]

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发表于 2017-03-17 10:33    IP属地:未知

本次维修的是朋友的04 330Xi,拿到我手的时候已经是零下温度下不启动,启动了以后怠速不稳,且噪音明显。此外引擎故障灯显示VANOS也有问题,留到下次讨论。反正一切都是最典型的DISA症状,索性拿来演示DISA的维修流程。
首先是拆除风扇,拆除进气道,空滤盒,空流。这些在我之前的文章都有阐述,不再重复。
然后就是找到DISA,很显眼,断开电器接点后,找到红箭头所指,固定DISA的两个梅花头螺丝(T-40)。予以拆下:

然后就可以抽出DISA阀了,非常容易。
抽出来以后顿时傻眼:这玩意安装的并不是BMW原厂的DISA,而是副厂Dorman的,中国制造!

价格似乎也不便宜啊!

很多人都问我,到底非原厂非OEM非改装升级厂的东西买不买的得,我这就给你一个血淋淋的教训。Dorman并不是什么垃圾品牌,甚至尼桑,丰田,通用的很多密封件,螺栓还是Dorman供货的。但是一个领域行不代表另一个领域行!看看这个DISA垃圾成什么样子:

原厂中为优质气封箱胶,在Dorman的产品里则是廉价的干燥后的密封较,忍受不了进气歧管内高压,温度,以及时常从CCV传回的含油气体,在安装3年后,就彻底解体了。残余的密封胶粘在进气歧管内部,异常恶心。这一侧还可以看到,框架基部已经被打裂了!

这是另一侧,还有一点残余密封胶,也是异常恶心。
垃圾件配上了垃圾维修,生产出来的就是奇葩。显然前任车主意识到了这个问题,安装了Dorman垃圾件后,出现了问题。但并没有下决心彻底修好,反而用生料带在基部缠上几圈以密封。这真是令人发指!!(上两图已经把生料带除去)

遇到这种情况只能扔垃圾堆,没有丝毫用处。但是考虑到车主的经济承受能力,我没有选择购买超过210美元的新件,而是买了一个二手拆车件,65美元!

当然为了彻底根除隐患,也购买了英国X8R出品的DISA维修升级包,71美元。加起来136美元,还是便宜了不少的。

X8R这一款维修包堪称所有维修包里面做工最好,用料最扎实,当然也最贵的升级套件。其翻板,中轴和曲轴都采用了铝合金,而且改销子固定翻板,为旋入式螺纹固定,能一劳永逸的解决脱落问题。此外还改回了胶圈密封的方式。在欧美维修届广受好评。因此我用来给便宜的拆车件进行升级。
关于具体的维修工作请看下文。
[ 本帖最后由 huajiachicat 于 2017-3-17 11:36 编辑 ]

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发表于 2017-03-17 10:33    IP属地:未知

维修DISA必备工具:
小刀或刀片,一字螺丝刀,尖嘴钳,内六角扳手
一套X8R维修套件,注意M54B30和M54B25不同,不要买错了。
维修步骤:
1. 用刀片和一字螺丝刀撬起固定翻板的销子,并将其取出:

2. 翻到DISA北部,可以看到一个小盖子:

用螺丝刀拆下盖子,可以看到内部结构,连杆曲轴控制着翻板的动作:

3. 将固定的小型卡扣取下,将连杆和曲轴脱离连接,随机用尖嘴钳将曲轴取出。部分DISA做工较好,结合紧密,需要反复用力甚至破坏性拆解。

4. 曲轴和销子都取下后,就可以取下翻板,留下框架

5. 用刀片将圆环形密封橡胶刮除,尽量刮干净,用电气接点有机溶剂清洗液去残余的油泥。

6. 将X8R维修套件自带的黑色胶圈装上

7. X8R套件内铝合金翻板和原厂塑料翻版比较,前者要精致许多。塑料翻版中央的洞为暴力拆卸的结果。

8. 将翻版呈闭合状态放入DISA阀

9. 取出X8R套件铝合金中轴,在其上端涂上少许黄油润滑。

10. 将曲轴放入,曲轴和翻板通过6角接口进行定位。然后将连杆装回,确保位置正确。

11. 在中轴螺纹上涂上少许乐泰胶(蓝色)以增强结合牢固程度,避免松脱。

12. 将中轴插入,并用六角扳手拧紧

13. 将新的固定铁片安装到位,然后盖上后盖,就宣布维修完成!

14. 维修完成以后进行真空度测试,首先是堵住小孔时:

放开小孔以后:

维修工作圆满完成,最后是恢复安装,上紧扭矩为10牛米(7英尺·磅)。
最后比较二手原厂翻新和山寨件:

可见原厂无论是在外观,做工上比副厂高出太多,配合英国制造的铝合金翻新套件,究竟效果如果,过几日总装完成后再来看!
[ 本帖最后由 huajiachicat 于 2017-3-17 11:57 编辑 ]

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发表于 2017-03-17 12:04    IP属地:未知

我虽然看不懂  但是感觉好专业的样子

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发表于 2017-03-17 12:06    IP属地:未知

引用 evewhere 于 17-03-17 12:04 发表的回复
我虽然看不懂  但是感觉好专业的样子
还好吧并不是很难懂

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发表于 2017-03-17 12:49    IP属地:未知

技术贴,先收藏再看。
迷信爱卡会让你不幸的,利益导向而已。

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来自 爱卡触屏版 发表于 2017-03-17 12:49    IP属地:未知

不是很懂,但是支持一个

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发表于 2017-03-17 12:53    IP属地:未知


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来自 爱卡触屏版 发表于 2017-03-17 12:58    IP属地:未知

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