发动机怠速不稳故障案例分析与诊断.docx

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发动机怠速不稳故障案例分析与诊断

摘要…………………………………………………………………………………………1

引言…………………………………………………………………………………………2

第一章、怠速工况概述…………………………………………………………4

第二章、机怠速控制的作用与组成

2.1速控制系统的组成……………………………………………………5

2.2怠速控制系统的功能……………………………………………………6

2.3空气提供方式………………………………………………………7

第三章、机怠速不稳故障现象和分类

3.1如何观察怠速不稳………………………………………………………8

3.1怠速不稳的分类…………………………………………………………8

1）按规律来分……………………………………………………………………8

2）按故障系统来分………………………………………………………………9

a.进气系统……………………………………………………………………9

b.机械系统……………………………………………………………………9

c.燃油系统……………………………………………………………………10

d.点火系统……………………………………………………………………11

3.3按抖动程度来分………………………………………………………………12

第四章、案例分析……………………………………………………………………13

结束语………………………………………………………………………………………14

致谢……………………………………………………………………15

摘要

本文根据皇冠汽车怠速不稳的现象，进行原因分析，并结合有关资料对故障进行逐级诊断和排除。

常见故障现象有怠速太高、太低，运转不柔和及怠速不稳。

怠速的高低对油耗、排放污染、暖机时间和使用寿命都有一定程度的影响。

通过对进气系统、燃油系统、点火系统以及机械结构这些故障原因的分析诊断，解决了发动机怠速不稳的故障。

关键词：

怠速不稳，故障分析，诊断

引言

随着人们生活水平的不断提高，人们对交通工具的要求也逐渐变高，作为人类之友的汽车就成了人们所讨论的热点。

从而汽车在行驶中的舒适性和燃油经济性就成了人们最为关注的地方之一。

由于人们追求舒适和经济性，发动机的怠速的问题就成了至关重要的问题。

发动机怠速控制系统是汽车发动机电子控制的一个重要内容，对怠速进行有效的控制对于提高汽车的燃油经济性，乘坐舒适性和降低排放有很大的意义。

所谓的怠速，是指节气门关闭，加速踏板完全松开，且发动机对外无动力输出，并保持最低转速稳定的运转工况。

怠速工况的高低是影响发动机耗油量和控制排放的重要因素，怠速高，排放相对质量好，而油耗增加。

降低怠速可使车辆的油耗量下降，但由于较低的转速使得废气对缸内混合气的稀释作用明显增强，但发动机怠速控制系统是电子控制系统最为复杂部分之一。

然而，我国汽车行业中，怠速工况是故障率及怠速控制有关的各种故障率远大于其他故障率。

这种故障千奇百怪，造成这种故障的原因也多种多样，怠速控制中的问题给我们汽车维修人员带来不小的麻烦，如何对待、如何分析、如何检测和排除怠速控制中所发生的各种故障，是一个重要的课题。

发动机怠速不稳故障案例分析与诊断

第一章发动机怠速工况的概述

发动机的实际运行工况，按照工作的稳定性可分为稳定工况和过度工况。

稳定工况是指发动机节气门开度保持不变，其转速和负荷也基本不变的运行状况。

比如发动机温度正常后的怠速工况，转速和负荷都基本不变的小负荷工况，大负荷工况等。

过渡工况是指发动机运行参数处于变化过程中的工况，如加速工况，减速工况，暖机加浓工况，冷启动工况等。

怠速工况是发动机在对外不做功的情况下，以最低稳定的转速运行的状态。

此时发动机与传动系完全脱离，其目的是维持发动机在较低的转速下连续、平稳的运转和提供其他各辅助装置的工作动力，比如空调，动力转向装置等突然开启或关闭时，使发动机转速稳定运行到某一速度范围。

怠速工况是发动机工作的重要的工况之一。

影响发动机怠速性能的因素主要有两个方面，一方面是控制进入气缸内的混合气量，因为混合气流量直接影响到混合气在燃烧室燃烧的速度，压力和温度，从而对发动机的动力性，燃料经济性和排气污染物的成分有着很大的影响。

另方面是对气缸可燃混合气进行点火的时刻，不同的点火时刻同样能够对气缸内燃烧的过程产生很大的影响，从而影响发动机的动力性。

第二章怠速控制系统的功能与组成

1.怠速控制系统的组成：

怠速控制主要是由传感器、ECU和执行元件三部分组成的。

传感器的功用是检测发动机的运行状况和负载设备的工况，ECU是根据各种传感器信号确定运转的目标转速，并与实际转速实际进行比较根据结果控制元件工作，以调节进气量，是发动机的怠速转速达到所确定的目标转速。

2.怠速控制系统的功能：

怠速控制的功用：

一是实现发动机启动后的快速暖机过程；二是自动维持发动机的怠速运转，即在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下，尽量使发动机的怠速转速保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量。

怠速控制的实质就是控制怠速时的空气吸入量，所以也将怠速控制系统称为怠速空气控制系统（IdleＡirControlSystem,简称IAC）。

ECU根据发动机工作温度和负载。

自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。

3.怠速空气提供方式

（1）旁通空气式采用这种方式的系统在怠速时节气门完全关闭。

（2）节气门直通式怠速时，节气门开关虽然完全松开，但节气门并不完全关闭，而是通过它提供怠速空气。

第三章发动机怠速不稳故障现象和分类

（1）如何观察怠速不稳；

a）观察发动机缸体抖动的程度，也可以观看机油尺把晃动的程度，平稳的油尺把很清晰，抖动的尺把抖动的是双的。

b）从发动机转速表或读数据块观察，转速以怠速期望值为中心抖动，或在期望值一侧剧烈抖动，程序中的怠速期望值包括标准怠速值、负荷（打开灯光，自动变速器挂上档等）怠速值，空调怠速值，暖车怠速值。

c）原地启动发动机，坐在座椅上感觉车身剧烈抖动。

（2）怠速不稳的分类：

1.出现规律来分：

冷车（冷却液温度低于50℃）有节奏的不稳；热车有节奏的不稳；无规律的剧烈抖动一两下。

2.障系分类：

进气系统；

（1）进气歧管或各种阀泄漏

当不该进入的空气、汽油蒸汽、燃烧废气进入到进气歧管，造成混合气过浓或过稀，使发动机燃烧不正常。

当漏气位置只影响个别汽缸时，发动机会出现较剧烈的抖动，对冷车怠速影响更大。

常见原因有：

进气总管卡子松动或胶管破裂；进气歧管衬垫漏气；进气歧管破损或其它机件将进气歧管磨出孔洞；喷油器O型密封圈漏气；真空管插头脱落、破裂；曲轴箱强制通风（PCV）阀开度大；活性炭罐阀常开；废气再循环（EGR）阀关闭不严等。

（2）节气门和进气道积垢过多

节气门和周围进气道的积炭、污垢过多，空气通道截面积发生变化，使得控制单元无法精确控制怠速进气量，造成混合气过浓或过稀，使燃烧不正常。

常见原因有：

节气门有油污或积炭；节气门周围的进气道有油污、积炭；怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀有油污、积炭。

（3）怠速空气执行元件故障

怠速空气执行元件故障导致怠速空气控制不准确。

常见原因有：

节气门电机损坏或发卡；怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀损坏或发卡。

（4）进气量失准

控制单元接收错误信号而发出错误的指令，引起发动机怠速进气量控制失准，使发动机燃烧不正常，属于怠速不稳的间接原因。

常见原因有：

空气流量计或其线路故障；进气压力传感器或其线路故障；发动机控制单元插头因进水接触不良或电脑内部故障。

机械系统：

（1）配气机构

 配气机构故障导致个别汽缸的功率下降过多，从而使各汽缸功率不平衡。

常见原因有：

正时皮带安装位置错误，使各缸气门的开闭时间发生变化，导致配气相位失准，各汽缸燃烧不正常。

气门工作面与气门座圈积炭过多，气门密封不严，使各汽缸压缩压力不一致。

凸轮轴的凸轮磨损，各缸凸轮的磨损不一致导致各汽缸进入空气量不一致。

气门相关件有故障，如气门推杆磨损或弯曲，摇臂磨损，气门卡住或漏气，气门弹簧折断等。

我曾遇到2例因气门弹簧折断而出现间断性怠速抖动，使用各种仪器检测都不能确定原因，拆卸气门弹簧后才发现故障原因。

另外，装有液压挺杆的发动机，在通往汽缸盖的机油道上安装一个泄压阀，当压力高于300kPa，打开该阀。

如果该阀堵塞，由于压力过高会使液压挺杆伸长过多，导致气门关闭不严。

进气门背部存在大量积炭，使冷车时吸附刚喷入的燃油，而不能进入汽缸，由于混合气过稀导致冷车快怠速不稳。

（2）发动机体、活塞连杆机构

这些故障都会使个别汽缸功率下降过多，从而使各汽缸功率不平衡。

常见原因有：

汽缸衬垫烧蚀或损坏，造成单缸漏气或两缸之间漏气；活塞环端隙过大、对口或断裂，活塞环失去弹性；活塞环槽内积炭过多；活塞与汽缸磨损，汽缸圆度、圆柱度超差；因汽缸进水后导致的连杆弯曲，改变压缩比；燃烧室积炭会改变压缩比，积炭严重导致怠速不稳。

（3）其它原因

曲轴、飞轮、曲轴皮带轮等转动部件动平衡不合格，发动机支脚垫断裂损坏，发动机底护板因变形与油底壳相撞击等，这些原因只会造成发动机振动而不影响转速。

燃油系统：

燃油系统

（1）喷油器故障

喷油器的喷油量不均、雾状不好，造成各汽缸发出的功率不平衡。

常见原因有：

喷油器堵塞、密封不良、喷出的燃油成线状等。

（2）燃油压力故障

油压过低，从喷油器喷出的燃油雾化状态不良或者喷出的燃油成线状，严重时只喷出油滴，喷油量减少使混合气过稀；油压过高，实际喷油量增加，使混合气过浓。

常见原因有：

燃油滤清器堵塞；燃油泵滤网堵塞；燃油泵的泵油能力不足；燃油泵安全阀弹簧弹力过小；进油管变形；燃油压力调节器有故障；回油管压瘪堵塞。

（3）喷油量失准

各传感器或线路故障，导致控制单元发出错误指令，使喷油量不正确，造成混合气过浓或过稀，属于怠速不稳的间接原因。

具体原因有：

空气流量计（或进气歧管压力传感器）故障；节气门位置传感器故障；节气门怠速开关故障；冷却液温度传感器故障；进气温度传感器故障；氧传感器失效；以上传感器的线路有断路、短路、接地故障；发动机控制单元插头因进水接触不良或电脑内部故障。

点火系统：

点火系统

（1）点火模块与点火线圈

近些年各车型多将点火模块与点火线圈制成一体，点火模块或点火线圈有故障主要表现为高压火花弱或火花塞不点火。

常见原因有：

点火触发信号缺失；点火模块有故障；点火模块供电或接地线的连接松动、接触不良；初级线圈或次级线圈有故障等。

（2）火花塞与高压线

火花塞、高压线故障导致火花能量下降或失火。

常见原因有：

火花塞间隙不正确；火花塞电极烧蚀或损坏；火花塞电极有积炭；火花塞磁绝缘体有裂纹；高压线电阻过大；高压线绝缘外皮或插头漏电；分火头电极烧蚀或绝缘不良。

（3）点火提前角失准

由于传感器及线路故障属于引起怠速不稳的间接原因，控制单元发出错误指令，使点火提前角不正确，或造成点火提前角大范围波动。

常见原因有：

空气流量计或进气压力信号故障；霍尔传感器故障；冷却液温度传感器故障；进气温度传感器故障；爆震传感器故障；以上传感器的线路有断路、短路、接地故障；发动机控制单元因进水引起插头接触不良或内部电路损坏。

（4）其它原因

三元净化催化器堵塞引起怠速不稳，这种故障在高速行驶时最易发现。

自动变速器、空调、转向助力器有故障会增加怠速负荷，引起怠速不稳。

发动机控制单元与空调、自动变速器控制单元之间的怠速提升信号中断，在安装CAN-BUS的车辆存在总线系统故障。

随着新技术、新结构的增加，引起怠速不稳的因素会更多，诊断者必须全面考虑问题。

3．抖动程度

1）正常，以怠速期望值±10r/min抖动；

2）一般不稳，以怠速期望值±20r/min抖动；

3）严重不稳，超过怠速期望值±20r/min抖动；

4）在怠速期望值的一侧剧烈抖动。

第四章案例分析

故障现象：

一辆装备2JZ—CE电喷发动机的丰田皇冠（3.0L）

轿车行驶15万公里，发动机启动后怠速不稳。

故障分析：

1.点火系统有问题；

2.节气门位置传感器有故障；

3.水温传感器不工作；

4.点火正时不正常；

5.空气滤清器工作不正常；

故障诊断：

1.读取故障码；用诊断仪调取故障码，发现无故障码。

2.检查高压线；依次拔掉1-6缸的高压线，由发动机的运转情况来判断不工作的气缸。

若其中一缸拔出来发现发动机运转无变化，说明该缸不工作，之后应检查点火、喷油和缸压等。

但经检查各缸均正常。

3.检查点火正时；用点火正时灯检查，发现怠速点火正时角度为10°，正常。

4.检查火花塞；通过跳火，发现火花塞跳火正常。

5.拆下空气滤清器盖，发现滤清器清洁无故障。

6.检查节气门；测量节气门位置传感器，发现阻值正常。

7.检查水温传感器；经过测量，电阻值为16Ω，远远大于20°~80℃时的3-0.2Ω，因此认为水温传感器电阻变质它导致电脑ECU误判为低温，造成空燃比失调（混合气过浓），引起怠速不良。

经更换水温传感器，启动发动机，怠速正常，故障排除。

总结

随着汽车的经济发展，汽车也逐渐的普及起来，汽车维修行业也逐渐体现出其重要性。

通过对此故障的排除，使我学到了几点：

a.分析故障从车辆整体出发，正确看待传感器、执行件和有关部件之间的联系。

b.并依据所有能查阅到的资料说明，首先对其结构特点、工作原理及检测标准有深刻地了解，才能在实际维修中保持思路清晰、判断准确、少走弯路。

致谢

三年的学习生活既将结束，回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中度过，实是荣幸之极。

在这三年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。

这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。

汽车检测与维修技术是业界一直探讨的热门话题，老师的谆谆诱导、同学的出谋划策是我坚持完成论文的动力源泉。

在此，我特别要感谢我的导师杨国慧老师。

从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，她都费尽心血。

没有杨老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。

感谢学校的各位同学，与他们的交流使我受益颇多。

参考资料

[1]汤定国.《汽车发动机构造与维修》.人民交通出版社.2005

[2]吴兴敏.《汽车检测与诊断技术》.中国人民大学出版社.2005