丰田汽车发动机怠速不稳的故障诊断和排除本科毕业设计说明书.docx

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丰田汽车发动机怠速不稳的故障诊断和排除本科毕业设计说明书

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丰田汽车发动机怠速不稳的故障诊断和排除

中文摘要

怠速的任务只是用于使发动机不熄火，而不是对外做功，怠速转速越低越好，但转速太低，则会导致怠速不稳定，容易熄火。

本文对怠速不稳的原因进行分析，主要针对丰田汽车怠速不稳的原因：

丰田轿车的怠速控制系统故障；ECU故障；进气系统故障；花塞、高压线、喷油器等故障进行分析。

对丰田汽车怠速进行诊断与排除。

关键词怠速丰田故障分析诊断和排除

Abstract

Theidletaskisjustusedtomaketheenginedoesnotstall,ratherthanexternalwork,idlespeedaslowaspossible,butthespeedistoolowwillleadtounstableidlespeed,easyflameout.Thispaperanalyzesthecausesofunstableidlespeed,mainlyforToyotacar:

Toyotacaridlingcontrolsystemmalfunction;faultECU;intakesystemfault;sparkplugs,hightensionlines,fuelinjector,andsoon.DiagnosisandremediesofTOYOTA.

KeywordsidlespeedTOYOTAmalfunctionanalysisDiagnosisandelimination

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原创性声明

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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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学位论文原创性声明

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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

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1.绪论

发动机怠速是指油门踏板完全松开，转速保持在最低可能水平的状况。

在汽车使用中，发动机怠速运转的时间约占30%，怠速运转的高低直接影响燃油消耗和排放。

怠速转速过高，会增加燃油消耗，但怠速转速过低，又增加排放污染。

此外，怠速转速过低，发动机冷车运转、空调打开、电气负荷增大、自动变速器挂入档位、动转向时、运行条件较差或负荷增加，容易导致发动机不稳甚至熄火。

在传统的化油器式发动机上，一般由人工调整怠速。

发动机工作时，不能根据运行工况和负载的变化适时调整怠速转速。

虽然有些设置控制发动机怠速转速，但其结构比较复杂，且工作稳定性也比较差。

随着电控技术在汽车上的广泛应用，怠速控制已经成为发动机集中控制系统的基本控制之一。

怠速控制的目的是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运转保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量。

在除了怠速以外的其他工况，驾驶员可以通过油门的控制节气门的开度，改变发动机的进气量，从而调节发动机的转速和输出功率。

而油门踏板完全松开的怠速工况下，驾驶员则无法控制发动机进气量。

电控汽油发动机控制系统在怠速工况时，空气通过怠速控制系统进入发动机，保证发动机不同怠速时刻的进气量的要求，保证发动机的怠速运转。

本文对丰田汽车发动机怠速不稳故障从实际出发进行研究，研究成果将指导生产工作。

2.丰田汽车怠速不稳的原因分析

2.1原因分析

怠速控制原理按照正常的理论来分析，由于有怠速控制阀的控制是不应该有多余的气体进去，即使有某种原因有多余气体进去，怠速控制阀根据目标转速要减小怠速通道的进气量来达到稳速目的。

怠速控制系统出现故障导致怠速不稳。

怠速控制中的一个功能是怠速提速功能。

为了维持发动机转速的稳定性需要怠速提高的情况主要有下列情况：

一是水温较低时，当有负荷信号输入ECU时，均会在提高一定的转速，以维持发动机的稳定性和快怠速的目的。

二没有得到空调开关、转向开关、挂挡开关、蓄电池电压和大电流用电器等信号输入ECU，会造成怠速不稳。

怠速控制阀的开量数据是随实际情况而改变的。

在长期的工作中节气门体和怠速控制阀本身有脏物堵塞使进气通道变小，导致怠速过低，进而引起怠速不稳。

由于传感器信号错误导致怠速控制出现偏差，引起发动机怠速不稳

ECU失控状态或根本不在怠速控制状态下，也会造成怠速不稳。

由于进气量不正常，导致怠速混合气过稀，最终引起怠速不稳以及排气管堵塞导致进气不良，引起怠速不稳。

由于火花塞、高压线、喷油器等原因导致部分缸工作不良，引起怠速不稳。

2.2本章小结

导致怠速不稳的原因总分析主要有怠速控制系统的传感器、开关等原因；怠速控制系统的执行原件原因；ECU原因。

以及混合气过稀原因；发动机单缸工作不正常原因。

3.怠速控制系统的故障诊断与排除

3.1怠速转速控制的实质

怠速控制就是怠速转速的控制。

怠速控制内容主要是发动机负荷变化控制和电器负荷变化控制。

怠速控制的实质是控制怠速时的充气量（进气量）。

当发动机怠速负荷增大时，增大进气量，使怠速转速提高，防止发动机运转不稳或熄火；当发动机怠速负荷减小时，减少进气量，使怠速转速降低，以免怠速转速过高。

对于怠速时的喷油量，则由电脑根据预先设定的怠速空燃比和实际充气量进行控制。

3.2怠速控制系统组成

怠速控制系统的组成由各种传感器、信号开关、怠速执行机构（执行器）、发动机控制单元组成。

车速传感器提供车速信号，节气门位置传感器提供怠速触点开闭信号，这两个信号用来判断发动机是否处于怠速状况。

发动机怠速时，节气门关闭，节气门位置传感器的怠速触点闭合，传感器输出怠速端子输出低电平信号，如车速为零，说明发动机处于怠速状况；如车速不为零，说明汽车处于减速滑行状况。

冷却液温度信号用于修正怠速转速。

在电脑内部，存储有不同水温对应的最佳怠速转速，在冷车启动后的暖机过程中，电脑可根据发动机温度信号，通过控制怠速执行机构的开度来控制相应的快怠速转速，并随着发动机冷却液温度提高逐渐降低怠速转速。

当冷却液温度达到正常工作温度时，怠速转速恢复正常转速。

空调开关、动力转向开关、空挡启动开关信号和发电机电压信号等，向电脑提供发动机负荷变化的状态信息。

在电脑内部，存储着不同负荷状况下对应的最佳怠速转速。

发动机电控单元根据各种传感器输入的信号，把发动机实际转速与各种传感器信号所确定的目标怠速进行比较，根据比较得出的差值，输出相当于目标怠速的控制量，驱动怠速执行机构，使实际怠速保持在目标怠速附近。

怠速执行机构控制怠速时的进气量，进而达到控制怠速转速。

3.3怠速控制过程

在发动机怠速状况下，但空调开关、动力转向开关灯接通或空挡启动开关断开时，发动机负荷就会增大，转速就会降低。

如果转速降低过多，发动机就可能熄火，会给车辆使用带来不便。

因此，在接通空调开关或动力转向开关之前，需要先将怠速转速提高，防止发动机熄火。

当空调开关、动力转向开关等断开或空挡启动开关接通时，发动机负荷又会减少，转速就会升高，不仅油耗会增大，而且也给汽车驾驶带来一定困难（起步前冲，容易导致汽车追尾）。

因此在断开空调开关或动力转向开关之后，需要将怠速转速降低，防止怠速过高。

另外，当电器负荷增大时，电气系统的供电电压就会降低，如果电源电压过低，就会影响电控系统正常工作和用电设备正常用电，因此在电源电压降低时，需要提高怠速转速，以便提高电源电压。

怠速转速控制过程如图1所示。

图1怠速控制过程

电脑首先根据怠速触点信号和车速信号，判断发动机是否处于怠速状况，当判定为怠速工况时，再根据发动机冷却液温度传感器信号、空调开关、动力转向开关等信号，确定发动机负荷状况。

然后根据存储器存储的怠速转速，确定相应的目标转速，并将目标转速与曲轴位置传感器检测的发动机实际转速进行比较。

当发动机负荷增大，需要发动机快怠速运转，目标怠速高于实际转速时，电脑将控制怠速装置增大进气量来实现快怠速；反之，当发动机负荷减少，目标转速低于实际转速时，电脑将控制怠速装置减少进气量来调节怠速转速。

3.4传感器的检测与诊断

怠速控制的系统的组成中的传感器与开关主要有：

水温传感器、节气门位置传感器、氧传感器、空调开关、动力转向开关、发动机转速传感器等。

3.4.1冷却液传感器的检测与诊断

冷却液温度传感器安装在发动机冷却液出水管上，其功用是检测发动机冷却液的温度，并将温度信号转变为电信号。

当出现冷却液温度传感器故障时，发动机ECU按照80℃水温进行供油，在实际冷却液温度很低的情况下，而实际供油量按照80℃水温进行供油，将会造成怠速过低而怠速不稳；如果发动机的冷却液实际温度为100℃，但传感器提供的温度信号在10℃，那发动机控制单元将按照10摄氏度供油，本来应该为少而稀的混合气将变成多而浓的混合气，将导致发动机怠速过高，并且有可能冒黑烟。

冷却液温度传感器采用负热敏电阻元件制成，对于其的检测可拆下冷却液温度传感器，在容器中放入冷却液并放入温度计，再将传感器下部放入冷却液中，用万用表测量低温下传感器的电阻值，再将冷却液逐渐加热，测量不同温度下的传感器的电阻值，电阻值应符合要求，如不符合，应予更换。

3.4.2节气门位置传感器的检测与诊断

节气门位置传感器主要给ECU输入怠速信号，如果此时根据车速传感器提供的车速为零，确认发动机处于怠速工况。

丰田汽车主要采用线性输出型节气门位置传感器，传感器电路如图2所示。

图2

传感器有两个与节气门联动的滑动，利用变化的电阻值，测得与节气门开度对应的线性输出，根据输出的电压值，可知节气门开度。

另一个滑动触点在节气门全关闭时与怠速触点IDL接触。

IDL信号主要用于怠速控制。

ECU通过VC端子给传感器提供5V标准电压，节气门位置信号通过VTA端子输送给ECU,E2端子接地。

当节气门位置传感器器出现故障时，ECU无法确认发动机工况，不能精确控制喷油量，导致发动机怠速不稳。

节气门位置传感器的检测检测：

节气门位置传感器限位杆与调整螺钉之间的间隙，当间隙为0.60mm时，IDL与E2端子导通；当间隙为0.8