情境7发动机怠速不稳的检修Word格式文档下载.docx

1、进气系统；燃油系统；点火系统；发动机机械系统。4.原因（1）进气系统进气歧管或各种阀泄漏导致怠速不稳当不该进入的空气、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。节气门和进气道积垢过多导致怠速不稳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

2、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；怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀有油污、积炭。怠速空气执行元件故障导致怠速不稳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；怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀损坏或发卡。进气量失准导致怠速不稳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。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。（2）燃油系统喷油器故障喷油器的喷油量不均、雾状不好

3、，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。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。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

4、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；（3）点火系统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。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。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。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

5、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。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。随看新技术、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。（4）机械结构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。正时皮带安装位置错误，使各缸气门的开闭时

6、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。我曾遇到两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，在通往气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

7、汽缸，由于混合气过稀导致冷车快怠速不稳。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。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。注意：在这里我们主要分析怠速控制装置、进气温度传感器、空气流量计、进气压力传感器故障导致发

8、动机怠速不稳的检修。二、怠速控制装置所谓怠速，是指发动机在无负荷的情况下以最低而稳定运转状态。怠速控制的功能主要有以下两点：用高怠速实现发动机起动后的快速暖机过程；自动维持发动机怠速在目标转速范围稳定运转。如图7-1所示。图7-1 怠速控制功能示意图 1.怠速控制内容怠速控制系统的控制内容有：起动初始位置的设定、起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制、电器负荷增多时的怠速控制、学习控制等七个方面。（1）起动初始位置的设定为了改善发动机的起动性能，关闭点火开关使发动机熄火后，ECU的M-REL端子向主继电器线圈供电延续约23s。在这段时间内，蓄电池继续给ECU和步进电机供电，ECU使怠速

9、控制阀回到起动始（全开）位置。待步进电机回到起动初始位置后，主继电器线圈断电。蓄电池停止给ECU和步进电机供电，怠速控制阀保持全开不变，为下次起动做好准备。（2）起动控制发动机起动时，由于怠速控制阀预先设定在全开位置，在起动期间经怠速空气道可供给最大的空气量，有利干发动机起动；但怠速控制阀如果始终保持在全开位置，发动机起动后的怠速转速就会过高，所以在起动期间ECU根据冷却液温度的高低控制步进电动机，调节控制阀的开度，使之达到起动后暖机控制的最佳位置，此位置随冷却液温度的升高而减小，控制特性（步进电动机的步数与冷却液温度的关系）存储在ECU内。起动控制步进电动机的步数与冷却液温度的关系曲线如图7

10、-2所示。图7-2 起动控制步进电动机的步数与冷却液温度的关系曲线 小提示：摄氏和华氏温度换算：华氏（Fahrenheit）=+32；例如,将摄氏17度，换算成华氏度数。 其计算方法即为：17+32=+32=30.6+32=62.6。即：摄氏17度等于华氏62.6华氏度。 摄氏（Celsius or Centigrade）=（-32）；例如，将华氏84度，换算成摄氏度数。其计算方法为：（84-32）=52=28.9。华氏84度等于摄氏28.9摄氏度。（3）暖机控制暖机控制又称快怠速控制，在暖机过程中，ECU根据冷却液温度信号按内存的控制特性控制怠速控制阀开度，随着温度上升，怠速控制阀开度逐渐减

11、小。当冷却液温度达到80时，暖机控制过程结束。暖机控制步进电动机的步数与冷却液温度的关系曲线如图7-3所示。图7-3 暖机控制步进电动机的步数与冷却液温度的关系曲线（4）怠速稳定控制怠速稳定控制，在怠速运转时，ECU将接收到的转速信号与确定的目标转速进行比较，其差值超过一定值（一般为20r/min）时，ECU将通过步进电动机控制怠速控制阀，调节怠速空气供给量，使发动机的实际转速与目标转速相同。怠速稳定控制又称反馈控制。怠速稳定控制步进电动机的步数与冷却液温度的关系曲线如图7-4所示。图7-4 怠速稳定控制步进电动机的步数与冷却液温度的关系曲线（5）怠速预测控制怠速预测控制，发动机在怠速运转时，

12、如变速器挡位、动力转向、空调工作状态的变化都将使发动机的转速发生可以预见的变化。为了避免发动机怠速转速波动或熄火，在发动机负荷出现变化时，不待发动机转速变化，ECU就会根据各负载设备开关信号（A/C开关等），通过步进电动机提前调节怠速控制阀的开度。（6）电器负荷增多时的怠速控制电器负荷增多时的怠速控制在怠速运转时，如使用的电器负载增大到一定程度，蓄电池电压就会降低。为了保证电控系统正常的供电电压，ECU根据蓄电池电压调节怠速控制阀的开度，提高发动机的怠速转速，以提高发电动机的输出功率。（7）学习控制学习控制在ECU的存储单元中，存储着怠速控制阀的步数与发动机怠转速的对应表。但发动机使用过程中，

13、由于磨损等原因会导致怠速控制阀的步数与发动机怠转速的对应关系发生改变。在此情况下，ECU利用反馈控制功能使怠速转速回归到目标值的同时，还可将对应的实际步数存储在ROM存储器中，以便在此后的怠速控制过程中使用。ECU会定期更新怠速控制阀步数与发动机转数对应的数据表，以便让能让怠速控制系统更快地达到目标转速。小提示：发动机怠速运转的规定范围通常是：四缸发动机怠速转速是600800r/min，六缸发动机怠速转速是600700r/min，八缸发动机怠速转速是600650r/min。当接通空调，动力转向、自动变速器等负载时，怠速转速需提升。2.怠速控制作用怠速控制的功用是：实现发动机起动后的快速暖机过程

14、；自动维持发动机怠速稳定运转，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（Idle Air Control system, 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.怠速空气提供方式怠速空气提供方式有旁通空气式和节气门直动式两种。（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。如图7-5所示。图7-5 旁通空气式（2）节气门直动式：怠速时，油门踏板虽然完全松开，但节气门并不完全关

15、闭，而是仍通过它提供怠速空气。如图7-6所示。图7-6 节气门直动式 4.怠速控制系统的组成怠速控制系统主要由传感器、ECU和执行器等组成，如图7-7所示。图7-7 怠速控制系统组成传感器的功用是检测发动机的运行工况和负载设备的工作状况，ECU则根据各种传感器的输人信号确定一个怠速运转的目标转速，并与实际转速进行比较，根据比较结果控制执行元件工作，以调节进气量，使发动机的怠速转速达到所确定的目标转速。一般汽车的标准怠速值会标在一个铭牌上。如果怠速运转过高，会增加发动机的燃油消耗量；但怠速转速过底，又会增加有害物的排放。另外怠速还应根据冷车运转与电器负荷、空调装置、自动变速器、动力转向的接入等情

16、况而变化。现在大多数电子控制发动机上，都已设有不同型式的怠速控制装置。控制发动机以最佳的怠速转速运转。如图7-8所示为怠速控制系统的组成示意图。图7-8 怠速控制系统的组成示意图。如表7-1所示为怠速控制系统各组成元件的功能。表7-1 怠速控制系统各组成元件的功能传感器或开关组成功能曲轴位置传感器（CKP）检测发动机转速的大小节气门位置传感器（TPS）检测发动机是否处于怠速运行状态冷却液温度传感器（ECT）检测发动机冷却液温度的高低起动开关信号（STA）检测发动机是否处于起动工况空调开关信号（A/C）检测空调压缩机是否处于工作状态空档起动开关信号（P/N）检测变速器是否有载荷加在发动机上液力变

17、矩器负荷信号检测液力变矩器的负荷变化特点动力转向开关信号（PS）检测动力转向系统是否起作用发电机负荷信号检测发电机负荷的变化车速传感器（VSS）检测车速执行器怠速空气控制阀（IACV）控制怠速时进气量的大小发动机控制模块（ECU）接受从各个传感器和开关输入的信号，把发动机的实际转速与根据各个传感器和开关输入的信号所决定的目标转速进行比较，根据比较得出的差值，确定相当于目标转速的控制量，去驱动怠速空气控制机构，即怠速空气控制阀，使发动机怠速转速保持在目标转速附近。5.怠速控制阀类型由怠速控制阀控制发动机的怠速时的进气量怠速控制阀的种类：可分为机械式怠速控制阀、电磁阀式怠速控制阀、旋转阀式怠速控制

18、阀和步进电机式怠速控制阀。这里重点讲解旋转阀式怠速控制阀和步进电机式怠速控制阀。（1）旋转阀式怠速控制阀结构丰田车旋转电磁阀型ISCV的结构如图7-9所示。图7-9 丰田车旋转电磁阀型ISCV的结构工作原理旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理如图7-10所示。图7-10 旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理占空比：脉冲信号的通电时间与通电周期的比值。如图7-11所示。图7-11 占空比（2）步进电机式怠速控制阀工作原理ECU控制S1通电，转子顺时针转动90度；ECU继续给S2通电，转子再顺时针转动90度；依此类推。当ECU按照S4、S3、S2、S1的顺序通电时，转子逆时针转动。如图7-12所示。线圈通电一

19、次，转子转动一次的角度称为步进角。图7-12 步进电机型ISCV构造及工作原理实际的步进电机不只4个定子，而是有很多。如图7-13的丰田车步进电机型怠速控制阀步进电机转子每转一步一般为1/32圈。步进电机的工作范围为0125个步进级。图7-13 丰田车步进电机型怠速控制阀控制电路丰田皇冠3.0轿车步进电机型ISCV电路如图7-14所示。图7-14 丰田皇冠3.0轿车步进电机型ISCV电路EFI主继电器触点闭合后，蓄电池电源经主继电器到达怠速步进电机的Bl和B2端子、ECU的B和BI端子，Bl端子向步进电动机的Cl-C3相两个线圈供电，B2端子向C2-C4相两个线圈供电。4个线圈的分别通过端子S

20、1、S2、S3和S4与ECU端子ISC1、ISC2、ISC3和ISC4相连，ECU控制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制阀的工作。当ECU控制使步进电动机的电磁线圈C1、C2、C3、C4按1-2-3-4顺序通过晶体管依次搭铁时，定子磁场顺时针转动，由于与转子磁场间的相互作用（同性相斥，异性相吸），吸拉转子转动。同理，如果按C4、C3、C2、C1的顺序依次搭铁，步进电动机的线圈按相反的顺序通电，转子则随定子磁场同步反转。一台实际的步进电机将利用四组电磁线圈，使转子永久磁铁旋转一圈具有32步。三、进气温度传感器（IAT）1.作用进气温度传感器（IAT）的作用是检测进入进气管道中的空气温度（进气温度）

21、，将进气温度转变为电压信号，向ECU输入进气温度信号，作为燃油喷身拼口点火正时的修正信号。以获得最佳空燃比。2.安装位置单独设计的进气温度传感器（IAT），安装在空气滤清器或进气管，如图7-15所示；还有与进气压力传感器一体的进气温度传感器（IAT），如图7-16所示；现在很多轿车的进气温度传感器（IAT）都安装在空气流量计内，如图7-17所示。图7-15 单独进气温度传感器（IAT）图7-16 与进气压力传感器一体的进气温度传感器（IAT）图7-17 安装在空气流量计内进气温度传感器（IAT）3.类型常见温度传感器的类型有：绕线电阻式、热敏电阻式、热电偶式等三种类型。其中热敏电阻式又可分为负

22、温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻（PTC）、突变型负温度系数热敏电阻器（CTR）等三种。负温度系数热敏电阻（NTC）温度升高，电阻值明显降低；温度降低，电阻值明显升高。正温度系数热敏电阻（PTC）温度升高，电阻值明显升高；温度降低，电阻值明显下降。热敏电阻器的电阻温度特性（RT-T）曲线如图7-18所示。图7-18 热敏电阻器的电阻温度特性（RT-T）曲线4.结构与电路进气温度传感器是一个负温度系数热敏电阻，根据电阻变化而产生不同的信号电压。在冷车时，进气温度传感器的信号与发动机水温传感器信号基本相同，在热车时，其信号电压大约是水温传感器的23倍。进气温度传感器一根是由发动机EC

23、U供应的5V电压THA，另一根为E2 与发动机内部搭铁。进气温度传感器内的热敏电阻和ECU内的上拉电阻串联，共同分担ECU提供的5V电压，温度升高后，热敏电阻的阻值减少。如图7-19所示。图7-19 进气温度传感器（IAT）电路图5.故障现象进气温度传感器（IAT）出现故障后不易着车，着车后怠速不稳，易熄火，尤其在失效后容易导致热车不好着车，排气冒黑烟。是因为当进气温度传感器（IAT）失效后，ECU就按照20摄氏度的冷喷油工作，喷油量大。四、空气流量计（MAF）空气流量计（MAF）是最重要的传感器之一，用来检测吸入空气质量或体积，吸入空气的质量或体积的信号用于计算基准喷射时间和基准点火提前角。

24、该传感器用于L型汽油喷射系统。空气流量计（MAF）安装在空气滤清器和节气门之间的进气管上，以便测量进入发动机气缸的所有空气流量，并转换成电压信号送给发动机控制单元ECU。空气流量计（MAF）按照检测吸入空气质量或体积的不同，有下列类型：（1）按照体积流量型分类：翼片式、卡门涡旋式；（2）按照质量流量型分类：热丝式、热膜式。4.翼片式空气流量计翼片式空气流量计当发动机怠速工作时，节气门接近关闭，只有少量空气进入发动机。流过主流道的空气推动翼片偏转很小的角度，同时与翼片同轴的电位计则输出一个微弱的电压信号给电控单元，电控单元便向喷油器输出短脉冲宽度的电脉冲。这时流过旁通空气道的空气未经空气流量计计

25、量，因此不影响喷油量，但却使混合气变稀，使CO的排放量减少。当发动机在高速大负荷运转时，节气门接近全开，吸入的空气量较多且全部流过主流道，空气推动翼片偏转较大的角度，电位计则输出较强的电压信号，电控单元相应地输出长脉冲宽度的电脉冲。如图7-20所示。图7-20 翼片式空气流量计翼片全关时，没有进气量，产生电压信号最强；翼片打开时，进气量由小变大，产生电压信号有强变弱，叶片全开时，进气量最大，产生电压信号最弱。5.卡门涡旋式空气流量计卡门涡流式空气流量计是利用卡门涡流理论来测量空气流量的装置。在流量计进气道的正中央有一个流线形或三角形的立柱，称作涡源体。当均匀的气流流过涡源体时，在涡源体下游的气

26、流中会产生一列不对称却十分规则的空气漩涡，即所谓卡门涡流。据卡门涡流理论，此漩涡移动的速度与空气流速成正比，即在单位时间内流过涡源体下游某点的漩涡数量与空气流速成正比。因此，通过测量单位时间内流过的漩涡数量便可计算出空气流速和流量。如图7-21所示。图7-21 卡门涡流式空气流量计 6.热线式空气流量计热线式空气流量计当空气流过热线式空气流量计时，铂热线向空气散热，温度降低，铂热线的电阻减小，使电桥失去平衡。这时混合电路将自动增加供给铂热线的电流，以使其恢复原来的温度和电阻值，直至电桥恢复平衡。流过铂热线的空气流量越大，混合电路供给铂热线的加热电流也越大，即加热电流是空气流量的单值函数。加热电

27、流通过精密电阻产生的电压降作为电压输出信号传输给电控单元，电压降的大小即是对空气流量的度量。温度补偿电阻的阻值也随进气温度的变化而变化，起到一个参照标准的作用，用来消除进气温度的变化对空气流量测量结果的影响。一般将铂热线通电加热到高于温度补偿电阻温度100。如图7-22所示。图7-22 热线式空气流量计7.热膜式空气流量计热膜式空气流量计其测量原理与热线式空气流量计相同，它是利用热膜与空气之间的热传递现象来测量空气流量的。热膜是由铂金属片固定在树脂薄膜上而构成的。用热膜代替热线提高了空气流量计的可靠性和耐用性，并且热膜不会被空气中的灰尘沾附。如图7-23所示。图7-23 热膜式空气流量计五、进

28、气压力传感器（MAP）进气压力传感器（MAP）即进气岐管绝对压力传感器，该传感器用于D型汽油喷射系统。它在汽油喷射系统中所起的作用与空气流量传感器相似进气歧管绝对压力传感器根据发动机的负荷状态测量出节气门后方进气管内绝对压力的变化，并转换成电压信号和转速信号一起输送到微机控制装置，作为控制喷油脉冲宽度和点火正时的主要参考信号。进气压力传感器（MAP）安装在发动机节气门后方的进气管上或者用真空管连接在节气门后方的进气管上。如图7-24所示。通常进气压力传感器（MAP）三线制的是只有进气压力传感器（MAP）；四线制的是含有进气压力传感器（MAP）和进气温度传感器（IAT）。图7-24 进气压力传感器（MAP）进气压力传感器种类较多，有压敏电阻式、电容式等。由于压敏电阻式具有响应时间快、检测精度高、尺寸小且安装灵活等优点，因而被广泛用于D型喷射系统中。如图7-25所示。别克进气压力传感器（MAP） 本田进气压力传感器（MAP） 桑塔纳进气压力传感器（MAP）图7-25 各种类型的进气压力传感器（MAP）4.压敏电阻式进气压力传感器的工作原理