任务六汽车空调压缩机的检修.docx
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任务六汽车空调压缩机的检修
学习任务六、怠速控制系统检测与诊断
【学习目标】
学生在教师的指导下，以独立或小组合作的形式，达到以下目标：
1.能叙述汽车怠速控制系统的作用、基本工作原理。
2.能利用自诊断系统或解码仪辅助进行故障诊断。
3.能根据现象，分析排除怠速控制系统故障
4.能在规定时间内完成故障码的读取及清除，并对操作过程进行记录。
5.能以小组合作的方式，进行安全、规范的操作，全面贯彻7S现场管理。
6.能对相关资料、互联网资源进行检索，完成工单、工作页的填写。
【任务描述】
【任务分析】
电控发动机怠速不稳是日常维修中最常见的故障，有的新车行驶不到1万公里即有不稳现象的发生，冬季怠速不稳的现象更加严重。
正常的怠速是在控制单元的期望值的正负10％内运转，这种情况是正常的。
但是，有些用户对自己的车不知道，找到工厂，有些业务员技术差一些，对正常的车是无法修的，有些厂虽然修理比较全面，有时也会进入这个误区，结果修一两天也修不好，这样给新用户增加心理负担，随后提出换车，这样对主机厂来说达不到换车的程度，这样给修理厂的工作带来被动。
【相关知识】
一、汽车怠速控制系统的作用、基本工作原理
1.怠速控制系统的作用
怠速控制系统的作用就是改变怠速时的进气量，同时配合喷油量及点火提前角的控制，改变怠速工况燃料消耗所发出的功率，以稳定或改变怠速转速。
怠速工况是车用汽油机最常用的工况之一，发动机怠速工况运转性能的优劣也是评价发动机性能的重要指标。
汽油机的怠速性能主要体现在三个方面：
怠速稳定性、怠速排放和怠速油耗。
（1）启动控制：
发动机启动时，怠速控制系统控制怠速执行器使旁通进气量最大，以利于启动；启动之后，再根据冷却水温度来确定旁通进气量的大小。
（2）暖机控制：
暖机阶段，怠速控制系统根据冷却水温度的变化不断调整旁通进气量的大小，使发动机在温度状态变化的情况下保持稳定的转速。
（3）怠速反馈控制：
当暖机过程结束，或者ECU检测到节气门全关信号，且车速低于2km/h，则怠速控制系统开始进行怠速反馈控制。
（4）电器负载增多时的怠速控制：
当同时使用的电器增多时，怠速控制系统也要相应增加旁通进气量，提高发动机的怠速转速。
2.怠速控制系统的基本工作原理
怠速控制阀的控制方式有：
改变旁通进气量的方式和直接操纵节气门的方式即节气门直动式，如图6-1所示。
按照执行器驱动方式的不同，旁通进气量调节方式的怠速执行器又分为步进电机型、旋转电磁阀型、占空比控制型真空开关阀和开关控制型真空开关阀。
图6-1旁通空气式与节气门直动式怠速控制方式
（1）石蜡式怠速空气阀
石蜡式怠速空气阀安装在节气门体上（图6-2）。
由发动机冷却液直接加热而起作用。
冷却液经管道进入空气阀内，流经蜡盒四周。
当发动机温度较底时，蜡盒内蜡质收缩，阀芯在弹簧作用下，打开旁通气道，使空气进入进气歧管。
随着发动机启动后冷却液温度的升高，蜡盒内的蜡质受热膨胀，推动阀芯，逐渐地关闭旁通气道，使发动机怠速逐渐恢复正常。
冷却液温度达80℃～90℃时，旁通气道将完全关闭。
图6-2石蜡怠速控制器结构示意图
1-气门2-管3-水套4-蜡体5-制阀6-衡弹簧7-气管
（2）双金属片式怠速空气调整阀
双金属片式怠速空气调整阀是发动机低温启动时及启动后暖车过程中，使空气调整阀打开增加空气量的一种快怠速机构。
它由绕有电加热线圈的双金属片和旁通空气道的控制阀门等组成，如图6-3所示。
图6-3双金属片怠速控制器结构示意图
1-节气门 2-加热线圈 3-双金属片 4-控制阀 5-进气管
发动机温度低时，遮门打开，此时因节气门关闭，从空气调整阀流入额外的空气使吸入汽缸的空气量增多，怠速变高成为快怠速的状态。
发动机启动后，电流由点火开关流入怠速空气调整阀的电热线，使双金属片受热变形在弹簧的作用下慢慢将遮门关闭，此时空气的流入量减少，发动机转速下降。
暖车后，遮门完全关闭空气旁通道，发动机恢复正常怠速运转。
遮门的初期开度取决于周围温度，之后随双金属片被电热线加热弯曲变小。
一般周围温度在-20℃以下时，遮门使旁通空气阀全开，而在60℃以上时，使旁通空气阀完全关闭。
（3）电磁式怠速控制装置
电磁式怠速控制装置是利用电磁线圈产生的电磁吸力，使阀轴在轴向作线位移，从而控制阀门的开度的。
当弹簧力与电磁吸力达到平衡时，阀门开度处于稳定状态。
电磁吸力的大小取决于微机控制装置送至电磁式怠速控制装置电磁线圈的驱动电流的大小。
当驱动电流大时，电磁吸力大，阀门开度则大，反之阀门开度则小。
波纹管的作用是为了消除阀门上下压差对阀门开启位置的影响。
这种怠速控制装置的优点是响应速度非常快。
（4）步进电动机型怠速控制系统结构与工作原理
步进电机是ISC系统控制的执行器，对怠速控制的全过程有着重要影响，由ECU直接对其精确控制。
下面将对步进电机的构造、工作原理做出说明。
步进电机的结构简图如图3所示。
插片将电源及控制信号分别引人到A和B两个定子内，每个定子又包含两个匝数相同但绕线方向相反的线圈；步进电机的转子为永久磁铁，转子的两端通过球轴承支撑在壳体上，转子为中空结构，其内部有螺纹与ISC的工作部件螺纹顶杆相连；螺纹顶杆的中间部分加工成螺纹与转子相连，顶杆的前端装有锥形针销，螺纹顶杆的后部为外花键，它与壳体的内花键槽相配合，起滑动导向及周向定位用；全伸挡块及全缩挡块限定了螺纹顶杆的最大行程；螺纹顶杆后端的弹簧能起到消除螺纹返程误差、提高控制精度的作用。
图6-4为步进电机工作的原理图。
如图6-4所示，每个定子中只有1个线圈可以通电，两个定子4组线圈共有4种组合方式，每种方式都对应一种定子空间磁场的位置；磁铁转子则在定子空间磁场作用下保持在相应的平衡位置。
转子的转动方向由定子空间磁场变化时磁力线的变化方向决定；转动角度则取决于空间磁场变化前后的位置。
因此，通过控制定子线圈电流通断的顺序及次数，就可达到控制转子转动方向和转动角度的目的，进而可以控制螺纹顶杆运动方向和运动行程。
1-控制阀2-前轴爪3-后轴承1、2-线圈3-爪极
4-密封圈5-丝杠机构7-定子4．6-定子5-转子
6-线束连接器8-转子
图6-4步进电机怠速控制器结构示意图
步进电机初始位置的确定：
控制步进电机将螺纹顶杆伸出，完全关闭通道Ⅲ；再控制转子向回转动1格。
转子此时的位置被定义为步进电机的第0格位置。
步进电机的相关参数：
电机驱动速度125格／S；范围0～204；每格转子转过15°，螺纹顶杆伸出或收回0.04mm。
当系统电压低于lOV时，步进电机不能驱动。
（5）节气门直动式怠速控制器
没有怠速空气旁通气道，直接控制节气门全关时的最小开度，称为节气门直动式。
如图6-5所示。
图6-5节气门直动式怠速控制
从图中可以看出，该怠速执行器主要由直流电动机、减速齿轮、丝杆等部件组成。
执行器的输出是传动轴的前后运动，它与节气门操纵臂的全闭限位器相接触，决定了节气门的最小开度。
当微机控制直流电动机通电时，电动机产生旋转力矩，通过减速齿轮减速时，增大了旋转力矩，然后又通过丝杆变转动为传动轴的前后直线运动。
通过传动轴的运动，使节气门最小开度随之变化，达到调节节气门处的空气通道面积，进而实现怠速的控制。
二、汽油发动机怠速控制系统的检修
1、根据发动机怠速运转状况判断怠速控制系统的工作状况
（1）在冷车状态下起动发动机，暖机过程开始时，发动机的怠速转速应能达到规定的快怠速转速（通常为1500r/min）；在发动机达到正常工作温度后，怠速转速应能恢复正常（通常为750r/min）；发动机达正常工作温度后，在打开空调时，发动机怠速转速应上升到900r/min左右。
如果发动机怠速转速不能按上述规律变化，说明怠速控制系统有故障。
（2）在发动机怠速运转过程中，若对怠速调整螺钉作微量转动，发动机怠速应不会发生变化（转动后应使之复位）。
若在微量转动时怠速发生变化，说明怠速控制系统不工作。
2、怠速控制系统的检修
以五菱宏光车或B12电控发动机实训台架用步进电动机型怠速控制系统为例
（1）拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检测B1和B2与搭铁间的电压，为蓄电池电压。
（2）发动发动机后在熄火。
2～3s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“嗡嗡”响声。
（3）拆下控制阀线束连接器，测量B1与S1和S3、B2与S2和S4之间的电阻，应为10～30Ω。
（4）拆下怠速电磁阀，将蓄电池正极接至B1和B2端子，负极按顺序依次接通S1—S2—S3—S4端子时，随步进电动机的旋转，控制阀应向外伸出，如图6-7所示；若负极按反方向接通S4—S3—S2—S1端子，则控制阀应向内缩回。
a）接蓄电池正极 b）接蓄电池负极
图6-7步进电动机型怠速控制系统的检修
三、汽车怠速控制系统检测与诊断计划的展示与讨论
要求：
1.利用现有的小组资源进行相关知识的收集。
2.按小组进行讨论。
3.小组各派一名代表，进行本组计划的展示。
4.各小组对展示计划进行讨论，确定合理性。
三、汽车怠速控制系统检测与诊断计划的决策
根据讨论结果，进行分析比较，确定怠速控制系统故障现象并制订诊断计划。
1.发动机怠速不稳、易熄火。
2.冷车怠速不稳、易熄火。
3.热车怠速不稳、易熄火。
【任务实施】
任务实施所需的设备有KT600故障诊断仪、数字万用表、五菱宏光车或B12电控发动机实训台架、车内三件套以及常用工具、配件等。
一、实训安全警告
（1）实训场地应有良好的通风，实训设备排气管应接到室外。
（2）严禁在检测过程中抽烟、有明火。
二、汽车怠速控制系统检测与诊断过程
首先，利用KT600故障诊断仪对五菱宏光或B12电控发动机实训台架进行读取故障码作为诊断的参考，具体操作详见学习任务七自诊断系统检测与诊断。
1.发动机怠速不稳、易熄火
（1）B12发动机怠速电机的电阻值（冷态时）约为：
48～58Ω
（2）故障现象：
发动机启动正常，但无论冷车或热车，怠速均不稳定，怠速转速过低，易熄火。
（3）故障原因：
①空气滤清堵塞、进气系统漏气、排气系统堵塞；
②喷油器雾化不良、漏油或堵塞；
③怠速调整不当或控制阀、旁通空气道堵塞；
④燃油压力太低；⑤进气压力传感器故障；
⑥火花塞工作不良；⑦气缸压力太低。
（4）诊断流程
正常
2.冷车怠速不稳、易熄火
（1）故障现象：
发动机冷车运转时怠速不稳定，怠速转速过低，易熄火;热车后怠速恢复正常。
（2）故障原因：
①怠速调整过低，
②水温传感器故障。
③点火能量偏低
④气门间隙
（3）诊断流程
3.热车怠速不稳、易熄火
（1）故障现象：
发动机冷车运转时怠速正常，热车后怠速不稳，怠速转速过低或熄火。
（2）故障原因：
①怠速控制阀故障②水温传感器故障；
③怠速控阀调整不当④火花塞工作不良；
⑤喷油器工作不良⑥油路气阻
（3）诊断流程
检查怠速控制系统
检查怠速步进电机
不正常
检查水温传感器
正常
检查步进电机线路或更换之
检查ECU的控制信号
正常
不正常
处理水温传感器线路或更换之
检查点火系统
正常
不正常
处理点火系统
检查燃油品质
正常
处理积碳部位
仍不正常
不正常
更换燃油
不正常
正常
检查发动机机械部分
四、小组组长分工
养成合作完成工作任务的习惯，请你将工作分工与完成时间记录在表中。
组员工作分工表
姓名
任务分工
完成时间
备注
【质量评估】
1.读取到的故障码
利用KT600故障诊断仪对五菱宏光或B12电控发动机实训台架进行读取故障码和清除故障码的实训操作，将读取到的故障码，记录在下表6-1中。
表6-1汽车故障码记录表
序号
故障码
故障码含义
故障码类别
1
2
3
2.确定故障原因
根据故障诊断流程，确定故障原因，记录在下表6-2中。
表6-2故障分析记录表
故障现象
故障原因
分析过程
备注
【拓展知识】
一、怠速系统其他故障分析
1.热车怠速过高
（1）故障现象：
发动机冷车时能以正常的快怠速运转，但热车后仍保持快怠速，导致怠速转速过高。
（2）故障原因：
1）节气门卡滞、关闭不严；
2）水温传感器故障；
3）怠速控制阀故障
4）怠速调整不当（初始化）；
5）空调开关、动力转向器压力开关故障；
6）曲轴箱强制通风阀故障；
7）真空漏气。
二、其他怠速控制装置
1.旋转滑阀式怠速控制装置
（a） （b）
图6-8旋转滑阀式怠速控制器
（a）结构示意图（b）控制电路
1-旋转滑阀2-旁通空气道3-电枢4-永久磁铁5-外壳6-电插头7-电刷8-滑片
图6-8a为旋转滑阀式怠速控制装置剖视图，由永久磁铁、电枢、旋转滑阀、螺旋回位弹簧和电刷及引线等组成。
旋转滑阀固装在电枢轴上，与电枢轴一起转动，用以控制流过旁通道的空气量。
永久磁铁固装在外壳上，其间形成磁场。
电枢位于永久磁铁的磁场中，电枢铁芯上缠有两组绕向相反的电磁线圈L1和L2，当线圈L1通电时，电枢带动旋转滑阀顺时针偏转，空气旁通道截面关小；线圈L2通电时，电枢带动旋转滑阀逆时针偏转，空气旁通道截面开大。
L1和L2的两端与电刷滑环相连，经电刷引出与微机ECU相连接（图6-8b）。
电枢轴上的电刷滑环类似电机换向器结构，它由三段滑片围合而成，其上各有一电刷与之接触。
电枢绕组上L1和L2的两端分别焊接在相应的滑片上。
当点火开关旋至“ON”时，怠速控制装置接线插头“2”上即有蓄电磁电压，电枢绕组L1和L2是否通电，则有微机中控制L1和L2搭铁的三极管V2和V1的通断状态决定。
由于占空比控制信号和三极管V1的基极之间接有反相器，故三极管V1和V2集电极输出相位相反。
因此，旋转滑阀式怠速控制装置上的两个电枢绕组总是交替地通过电流，又因两组线圈绕向相反，致使电枢上交替产生方向想但的电磁力矩。
由于电磁力矩交变的频率较高（约250Hz），且电枢转动具有一定的惯性，所以旋转滑阀将根据控制信号的占空比摆到一定的角度稳定。
当占空比为50%时，L1和L2线圈的平均通电时间相等，二者产生的电磁力矩抵消，电枢轴停止偏转。
当占空比小于50%时，线圈L1的平均通电时间长，其合成电磁力矩使电枢带动旋转滑阀顺时针偏移，空气旁通道截面关小，怠速降低。
反之，当占空比大于50%时，空气旁通道截面开大，怠速升高。
如此，旋转滑阀根据控制脉冲信号的占空比偏转，占空比的范围约为18%（旋转阀关闭）至82%（旋转阀打开）之间。
滑阀的偏转角度限定在90度内。
【考核评分】
电喷发动机工作不正常的故障诊断与排除
考核时间：
30分钟
序号
考核内容
配分
评分标准
评分
记录
扣分
得分
1
熟悉各传感器的名称、安装位置及功用（口述）
20
不能回答或漏答，每个传感器扣5分
3
正确调取故障代码
20
调取方法不正确扣5～10分；
读码有误每处扣5分（少读或多读读错）
4
能根据故障现象及故障代码明确故障部位（口述）
15
确定故障部位错误，每一处扣5分,扣完为止
5
排除故障
20
不能排除扣10分
不能完全排除故障酌情扣分
6
验证排除效果及进行故障码消除
15
不进行验证及消码扣5分
验证方法不当酌情扣分
7
遵守安全操作规程，正确使用工量具，操作现场整洁
10
每项扣1分，扣完为止
安全用电，防火，无人身．设备事故
因违规操作发生重大人身和设备事故，此题按0分计
8
分数总计
100
评分人：
年月日核分人：
年月日
技术标准：
1.发动机能顺利启动，怠速、各工况良好；
2.发动机无故障，代码输出为正常代码。
3．解码器完好。
【思考与练习】
1．简述怠速控制系统的工作原理和作用？
2.影响发动机怠速的因素有哪些？
3.通过网络资源，对各种旁通空气式怠速控制执行机构做比较。
4.想一想，你在本次任务中有哪些失误的地方，获得了哪些经验？
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