汽车发动机怠速成抖动现象的原因及排查方法探讨毕业论文Word文件下载.docx

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一、怠速的基本概述

（一）发动机怠速定义　

发动机空转时称为怠速，即汽车档位为空档。

汽车的怠速不是一种速度，而是指一种工作状况。

怠速即是发动机“出功不出力”。

汽车发动机怠速是指发动机运行中，节气门开度最小，汽车处于空档，发动机只带附件而维持最低转速的稳定，这时发动机就处于怠速状态，发动机怠速时的转速被称怠速转速，它是维持发动机对外没有输出功率时的最低转速。

怠速转速可以通过调整节气门大小等来调整其高低，直到调整到怠速转速一发动机不抖动、耗油最少时的最低转速为最佳。

但是现在的汽车更多是电喷车，发动机配有电脑板就无法人为调整怠速了。

（二）发动机怠速作用

不做无用功——怠速是克服发动机本身的运转阻力，维持发动机最小转速，以便于驾驶员在各种情况下行驶和临时停车提供便利的装置。

如在等信号灯，或交通拥堵路段，虽然时间很短，但是暂时让发动机熄火，便能带来立竿见影的节能减排效果。

发动机空转时称为怠速。

在发动机运转时，如果完全放松油门踏板，这时发动机就处于怠速状态。

发动机怠速时的转速被称为怠速转速。

怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。

汽车的怠速功用

1.提供供电，维持气压，真空等基本状态，相当于电脑的“待机”。

2.磨合、暖机。

3.在停车等候时不熄火，可以省油，启动时快。

4.加入清洗剂后，清洗发动机用。

5.车辆滑行时不熄火，既可以使制动真空助力器起作用，照顾到急刹车的安全，又可以省油。

（三）深刻理解电控发动机怠速控制原理

在搭载了电控发动机的汽车上，发动机电脑能够对发动机的各种工况进行精确控制。

对于发动机怠速工况的控制，一般可分为基本怠速设置、目标怠速调节及附件工作怠速调整。

下面就分别对这三种控制进行说明。

1.基本怠速设置

发动机的基本怠速设置主要是由发动机节气门的初始开度决定的，即进入进气歧管内的总空气量由节气门初始怠速开度决定。

这个开度值是在设计发动机时计算出来的，也是保证发动机实现正常怠速的前提。

但随着车辆的使用，发动机节气门处会出现不同程度的污物，当污物增加后，发动机的进气量就会下降，从而也会导致怠速转速下降。

2.目标怠速调节

发动机的目标怠速调节功能是通过发动机电脑的控制来实现的。

发动机电脑通过对怠速控制阀开度的大小进行调节（有些车型直接调节节气门开度），达到目标怠速转速。

当节气门开度变小或节气门处的污物增加时，实际进入进气歧管内的总空气量变小，将导致电脑内设定的转速值高于实际转速。

此时电脑将控制怠速阀开启以补充空气量，使怠速升高至发动机电脑设定的目标转速。

当实际转速高于目标转速值时，电脑又会通过怠速阀开度的减小，降低发动机的实际转速达到目标转速。

3.附件工作怠速调整

当发动机怠速工况被增加负荷时，如打开空调、发动机充电、挂档滑行等，发动机电脑将通过调节怠速控制阀的开度，以适应怠速负荷的变化，防止发动机熄火。

二、汽车发动机怠速抖动机理

（一）汽车发动机主要存在三类激振源

1.离心惯性力和力矩。

2.往复性力和力矩。

3.反倒力矩。

第一类激振源通常在曲轴上配置平衡重即可予以平衡。

第二类激振源通过多缸结构可以在理论上将不平衡谐次提得很高，幅值已经很小。

但常见4缸发动机,其中2次以下的激振源中尚存在2次往复惯性力,实际运用中,为了简化结构和降低成本,往往不予平衡。

第三类激振源通常也靠多气缸的相互抵消来解决。

理论上的最低不平衡谐次与气缸数目及冲程数有关。

气缸内气体作用力的变化（个别气缸内气体作用力发生变化或各气缸内气体作用力发生不同的变化）引起各气缸功率不平衡（每个气缸的输出功率不相同），以致发动机因反倒力矩（每个气缸产生的使发动机横向摇倒的力矩）不平衡而发生怠速抖动。

所以可以这样说，凡是直接或间接引起发动机气缸内气体作用力变化（各气缸功率不平衡）的故障都有可能导致发动机怠速抖动，这是分析发动机怠速抖动现象产生原因的依据。

这些原因可以分成两大类。

第1类是直接导致气缸内气体作用力发生变化的故障（简称直接故障），它直接造成个别气缸功率的变化，从而造成各气缸功率不平衡，致使发动机产生剧烈的怠速抖动现象。

第2类是间接导致气缸内气体作用力发生变化的故障（简称间接故障），此类故障导致发动机全部气缸内的燃烧状况不良，造成各气缸功率难以平衡，它使发动机产生的怠速抖动通常较轻。

（二）发动机在车架上的振动形式

发动机在车架上的固定弹性支承上有6个自由度，具有6种运动形式，即3种直线运动形式和3种角运动形式，假定发动机是理想安装，即其重心和弹性支承的形心重叠，不产生关联振动。

垂直振动其单自由度强迫振动微分方程为mx+cx?

x+kxx=Pxsint

求解可得

x=Pxm|f2-Ω2|sinΩt

可见,4缸发动机在车架上的垂直振动的振幅与2次往复惯性力的振幅成正比。

横向摆动其单自由度强迫振动微分方程

Iz¨

φ+Kxa2φ=MsinΩt

φ=MsinΩtKxa2-IzΩ2

可见，发动机横向摆动的大小与各主谐次的反倒力矩幅值成正比，实际上发动机重心和弹性支承的形心并不重合，会出现关联振动，在这种情况下，其振动是由主谐次反倒力矩和2次往复惯性力共同作用的结果。

三、怠速产生抖动现象的原因

（一）进气系统

进气系统由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、气门门体、附加空气阀、怠速控制阀、谐振腔、动力腔、进气歧管等组成。

发动机工作时，驾驶员通过加速踏板操纵节气门的开度，以此来改变进气量，控制发动机的运转。

进入发动机的空气经空气滤清器滤去尘埃等杂质后，流经空气流量计，沿节气门通道进入动力腔，再经进气歧管分配到各个气缸中；

发动机冷车怠速运转时，部份空气经附加空气阀或怠速控制阀绕过节气门进入气缸。

图1进气系统结构

1.空气滤清器2.碳罐控制阀3.进气温度传感器4.节气门位置传感器5.怠速空气调节阀6.进气歧管绝对压力传感器7.空调蒸发器温度传感器8.碳罐9.油箱压力控制阀10.燃油压力调节器11.空调高低压保护开关12.曲轴箱强制通风控制阀13.燃油喷射器14.氧传感器15.燃油泵

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。

节气门有油污或积炭；

节气门周围的进气道有油污、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。

节气门电机损坏或发卡。

4．进气量失准

怠速进气量的失准属于间接原因，由于各种传感器，比如说氧传感器，霍尔信号传感器，由于它们有故障，信号不正常，ECU接收到错误的信号以后发出的不正常指令，会错误的干预节气门的开度，使怠速失准，燃烧不正常。

节气门位置传感器，节气门怠速开关；

进气温度传感器、冷却温度传感器；

ECU故障。

（二）燃油系统

燃油供给系统的作用是：

向气缸内供给燃烧所需要的汽油。

燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、燃油缓冲器、燃油压力调节器、燃油滤清器、喷油器，节温定时开关和冷起动阀（冷起动喷油器）等部件。

图2燃油供给系统结构

1.蒸发软管2.双通管3.燃油软管4.回油软管5.燃油表组件连接器6.燃油箱部件7.然油箱盖8.燃油注油口软管9.燃油注油口颈和蒸发软管部件

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。

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。

燃油滤清器堵塞、燃油泵滤网堵塞，燃油泵泵油能力不足，油泵安全阀弹簧弹力不足使得燃油压力过低；

进油管变形，油压调节器故障，油管压瘪导致堵塞使得油压过高。

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。

（三）点火系统

在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。

能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

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。

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。

空气流量计或进气压力信号故障；

霍尔传感器故障；

爆震传感器故障；

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．其他原因

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，诊断时必须全面考虑问题。

（四）机械结构

1．配气机构

配气机构的作用是按发动机各缸工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭气门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。

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。

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。

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．其他原因

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。

四、电器系统故障原因

（一）怠速开关信号电路原因

发动机控制电脑（ECU）是根据怠速开关信号（IDL端子）电位的高低来判断发动机是否处于怠速工况的。

当怠速触点闭合，ECU的IDL端子输入低电位时，ECU判断发动机处于怠速工况，于是启动怠速控制程序控制发动机运转。

因怠速触点间隙调整不当、接触不良、损坏及电路故障，发动机ECU将无法正确判定怠速工况，从而造成怠速控制失误，导致各种怠速不良现象。

因此,在检查时应加以重视，一般应首先排除这一可能。

（二）怠速控制阀及其电路原因

怠速控制阀（ISC阀）用来控制怠速工况下绕过节气门进入进气歧管的旁通空气量，以控制怠速大小，发动机ECU根据水温传感器信号（TH端子）及空调（A/C）、发动机动力转向油泵等附属装置工作状态的开关信号，将发动机转速控制在所设定的目标转速稳定运转，控制过程采用反馈控制的形式。

ISC控制阀分步进电机型、旋转电磁阀型、占空比控制型、真空电磁阀型等，当ISC阀因积炭堵塞、卡住，控制线路出现短路、断路和搭铁时，发动机ECU无法正确控制ISC阀的开度，导致怠速不良，诊断时应加以重点检测。

（三）空气流量计及其电路原因

空气流量计检测进入发动机的空气量，是ECU控制燃油喷射的主要依据之一，空气流量计及其电路故障使ECU接收不到空气流量信号或收到的信号失真，造成喷油器喷油量失准，混合气过浓或过稀，导致转速过低、缺火或怠速运转不柔和。

诊断时可用数字万用表检测怠速时空气流量信号输出端子及ECU相应输入端子电压与标准值进行比较判断。

（四）喷油器及其电路原因

喷油器及其电路故障影响喷油数量及质量。

如喷油器积炭堵塞造成喷油量减少、雾化不良，喷孔磨损使喷油过多、滴漏，喷油器电磁线圈及其控制线路电气故障（接触不良、短路、断路、搭铁）引起喷油量减少、不喷油等，导致怠速问题。

（五）冷却液温度传感器及其电路原因

怠速时，发动机ECU根据冷却液温度传感器输入信号（THW端子）判断发动机热状态，对喷油量进行修正，水温低时，汽油蒸发困难，混合气形成困难且不均匀，因此低温时适当增大喷油量，加浓混合气。

水温传感器不良使输出信号失真，ECU从THW端子获得错误信号造成修正不当。

电路短路或断路时电脑采用跛行控制，固定采用80度水温控制怠速，往往使怠速过低、缺火及运转不柔软和。

（六）燃油泵及油路系统原因

燃油泵及油路系统影响燃油压力，如压力过低，使喷油器线圈在同样通电时间的情况下实际喷油量减少，喷雾质量变差，怠速混合气变稀；

压力过高，则喷油量过多，混合气过浓。

燃油系统压力与燃油压力调节器、燃油泵、油压电磁阀的技术状况及其电路工作状况有关。

（七）空调开关信号电路原因

空调（A/C）信号是一个开关信号，向电脑发出空调开关请求。

当开空调时电脑根据A/C信号及时提高怠速以适应空调压缩机的负荷，A/C信号失常，将导致怠速过高、过低，发动机抖动和熄火。

（八）废气再循环阀及其电路原因

废气再循环阀（EGR阀）只在发动机处于正常工作温度并达一定转速时才打开，将一部分废气引入进气歧管并返回气缸，以降低缸内最高燃烧温度，NOx排放降低，使EGR阀卡死在开启位置，或在怠速时关不严，或电路故障引起怠速打开，冲淡怠速混合气，造成怠速过低、运不柔和熄火等。

（九）空档起动开关电路原因

配置自动变速器的汽车，ECU根据空档起动开关的信号，提高怠速转速，当变速控制杆处于倒档或前进档时，自动提高怠速转速，否则降低转速。

空档起动开关电路故障，ECU收到错误信号使怠速过高或过低。

（十）其他故障

除以上故障原因，以下故障同样会引起某种怠速异常：

ECU故障；

主氧传感器电路；

EFI主继电器电路；

备用电源电路；

冷起动喷油器电路；

混合气调节可变电阻器电阻；

燃油质量；

进气管漏真空；

空气滤清器堵塞；

气缸压缩不良等。

五、故障诊断与排除

（一）进气系统故障

进气系统由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、节气门体、附加空气阀、怠速控制阀、谐振腔、动力腔、进气歧管等组成。

空气经空气滤清器过滤掉杂质后，流过空气流量计，经由进气道进入进气歧管，与喷油嘴喷出的汽油混合后形成市适当比例的油气，由进汽门送入汽缸内点火燃烧，产生动力。

1．故障点:

进气系统或真空系统漏气

诊断方法：

检查进气系统的管路接头、真空软管有无漏气。

2．故障点:

节气门和进气道积垢过多，出现堵塞

清洗节气门和进气道油污和积炭，积碳的清除其实就是把日积月累附着沉积在气门、发动机汽缸内的胶质与积碳清洗掉，使发动机“返老还童”。

主要有两种方法来清除——“免拆”和“解体”。

燃油添加清洗剂在发动机工作时，被燃油泵随同燃油一起吸入供油管路内。

随着燃油的流动，它不仅能清洗掉油箱内、汽油泵滤网上的胶质和喷油嘴上的胶质与积碳，还可以在发动机正常工作时，自动清洗掉气门上和发动机汽缸内的积碳，使发动机“返老还童”，重新焕发出澎湃动力。

由于从油箱、燃油泵滤网以及燃油管道内清洁下来的胶质会沉积在汽油滤清器内，所以免拆清洗后，必须及时更换燃油滤清器，由于清洗剂中的化学清洗成份对橡胶供油管路有一定腐蚀作用，使用该方法时，一定要注意使用周期与间隔时间，不然会加快燃油橡胶供油管路的老化和腐蚀。

“免拆清洗”简单省力，只须按正确的方法使用即可。

但对于积碳严重的发动机，这种方法就显得力不从心，无法达到完全清洗洁净的目的。

“免拆清洗”后，若发动机工作性能仍旧恶劣，而技师告诉您问题就是气门和缸内积碳太多引起时，那就不得不采用拆解发动机的方法来解决了。

气门积碳的清洗较为简单，在拆下进气歧管后，用手工或采用清洁药物浸泡即可清除。

至于发动机缸内积碳的清洁，则必须“大动干戈”，拆下汽缸盖、正时皮带等才可以清洗。

由于发动机拆卸重新装配后，其动力、密封性能会逊色于原厂，所以一般情况下，清洁发动汽缸内的积碳不宜经常进行。

万不得已时，也必须到正规的维修厂进行，否则发动机性能将大打折扣。

3．故障点:

空气滤清器过脏、潮湿等

清洗空气滤芯，这是个纸质、柱状物体，把上边的固定螺丝和挡板拆掉，向上拽挡板，即可拿起空滤了，一般空滤都是上半个干净，下半个脏，因为进气口在下面，清理它可以用手拍吸，用吸尘器从外侧吸，或者用高压空气泵由内向外吹（注意，如果用压缩空气吹，必须从内向外吹，一定不能反了）整理完毕，颜色也会变浅了，按原位都装回去就好了。

4．故障点:

空气流量计或MAP传感器故障

检测空气流量计或MAP传感器信号如有故障，则更换一个同类型号的传感器，并将火花塞清洁，装配好。

5．故障点:

怠速控制阀工作不良

检测怠速控制阀：

首先检查怠速控制阀的供电电压拔出怠速控制阀的插头，打开点火开关，用万用表测量线束插头上的电压，对于3线制怠速控制阀而言只有1根线有12V电压、对于4线制怠速控制阀而言有2根线有12V电压、对于6线制怠速控制阀而言也是有2根线有12V电压。

如不符合上述情况则说明怠速控制阀的供电有问题，则应检查EFI继电器、保险丝或线路。

然后检查怠速控制阀的电阻拔出怠速控制阀的插头，用万用表测量怠速控制阀的线圈电阻应该符合厂家规定。

3线制怠速控制阀有2组线圈，4线制怠速控制阀也是有2组线圈，6线制怠速控制阀有4组线圈。

每组线圈之间的电阻值是差不多相等的。

最后做怠速控制阀的动作试验将点火钥匙拧至“ON”挡但不要起动发动机，仔细听怠速控制阀动作的声音，应能听到怠速控制阀动作的声音。

6．故障点:

怠速调整不当

按规定的程序，调整怠速：

电控燃油喷射式发动机的怠速控制系统比化油器式发动机的怠速控制系统要复杂得多，它的怠速调整分为机械调整和电脑自动控制两部分。

由维修人员对怠速系统进行的机械调整是基础，在此基础上再由电脑根据各种传感器提供的信息进行运算，选择最佳的控制目标，指令执行机构完成，使怠速转速接近目标值。

由维修人员进行的怠速调整是基本怠速调整，此时已排除电脑参与控制的作用。

对于有怠速调整螺钉的机型应先调整该螺钉，一般是旋入螺钉使转速下降，旋出螺钉转速提高。

如果没有怠速调整螺钉则需调整节气门限位螺钉，此时只有旋入限位螺钉使转速提高到基本怠速值。

如果节气门未动，转速已高于基本怠速值应检查进气道是否有漏气，可采用断堵每根真空管路来试验，最后检测喷油器与进气歧管间密封胶圈是否老化漏气。

（二）燃油系统故障

燃油系统是由汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、输油管、回油管、油压调节器、喷油器等组成，有些车型还装有优雅缓冲器。

燃油系统的作用是提供汽油喷射所需的压力燃油，并在电脑的控制下将燃油喷入进气歧管。

喷油器雾