电控发动机怠速不稳故障原因与排除方法毕业论文.doc

南京交通技师学院毕业论文（设计）电控发动机怠速不稳故障原因与排除方法 摘要：车应用的普及是现代文明社会的一个重要标志。目前，汽车已经进入许多中国人家庭，拥有汽车再也不是一件难以实现的事。近年来，我国汽车驾驶者的队伍，每年以百万人的数量增加。成品油售价不断攀升，如何减低油耗成了人们最关心的问题。保持汽车良好的技术状态，直接关系到行车的安全，经济和环保。发动机怠速运转时间约占汽车使用时间的30%，怠速运转的高低影响油耗、排放、运转的稳定性等。在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下，应尽量使发动机怠速转速保持最低，以降低油耗。怠速不稳是日常用车中最常见的问题之一，如何判断和维护成了一个用车一族必须知道的内容。关键词：维护 怠速 排除诊断发动机怠速控制系统1.1概述怠速控制就是ECU根据传感器检测的发动机状态参数确定目标转速，计算出目标转速与实际转速的差值，确定控制量，驱动怠速控制装置，改变进气量，使实际转速接近目标转速。说明模块系统、特点（CAN、可擦写）、功能、控制系统组成发动机控制模块(ECU) 和许多与排放相关的部件及系统相互联系，并且监测与排放相关的部件和系统是否损坏。OBD II 诊断监测系统性能，并在系统性能下降时设置故障诊断码(DTC)。故障指示灯(MIL) 的工作和故障诊断码的存储取决于故障诊断码的类型。如果故障诊断码与排放相关，则故障诊断码被分成A 类或B类。C 类是与排放无关的故障诊断码。发动机控制模块位于发动机舱内。发动机控制模块是发动机控制系统的控制中心。发动机控制模块控制以下部件： 燃油喷射系统 点火系统 排放控制系统 车载诊断系统 空调和风扇系统 节气门体电机系统发动机控制模块持续监测各个传感器的信息和其他输入，并控制影响车辆性能和排放的系统。发动机控制模块也对系统的各个部分执行诊断测试。发动机控制模块可以识别运行故障并通过故障指示灯警告驾驶员。当发动机控制模块检测到故障时，发动机控制模块存储故障诊断码。通过特定故障诊断码的设置，可以识别故障部位。这有助于技术人员进行维修。发动机控制模块的功能发动机控制模块(ECU) 可以向各种传感器或开关提供5 伏或12 伏电压。这通过调节发动机控制模块电源的电阻来实现。在某些情况下，由于电阻太小，车间中使用的普通电压表不能指示精确的读数。因此，需要使用输入阻抗至少10 兆欧的数字式电压表，才能确保电压读数的精度。发动机控制模块通过控制搭铁来控制输出电路，或者通过晶体管或被称为输出驱动器模块的设备来控制电源电路。电可擦可编程只读存储器电可擦可编程只读存储器(EEPROM) 是固结在发动机控制模块(ECU) 上的一种永久性存储器。电可擦可编程只读存储器包含发动机控制模块用以控制动力系统运行的程序和校准信息。为了对发动机控制模块重新编程，需要专用设备和车辆的正确程序和校准信息。发动机控制模块默认操作发动机控制系统出现故障时，发动机控制模块(ECU)用默认操作对系统进行控制。默认操作是存储在发动机控制模块内的计算值和/或标定默认值。当故障产生时，依靠默认操作可以保持发动机某一水平性能。发动机控制模块默认操作防止发动机性能的完全丧失。1.1.1怠速控制应用概况 常见的辅助空气阀有：双金属型、石蜡型。在低温下，辅助空气阀打开，一部分空气经辅助空气通道进入气缸，使发动机在低温怠速工况下有较大的供气量，发动机可在较高的怠速下稳定运转，实现快速暖机的过程。随着发动机温度的上升，辅助空气阀慢慢关闭，使发动机在正常的怠速下运转。这种温控辅助空气阀其控制功能有限，不能满足现代汽车发动机使用全过程的怠速控制要求。随后出现的由微机控制怠速控制阀的怠速控制系统具有多项控制功能，可使发动机的怠速控制能适应电控发动机性能进一步提高的要求。现代汽车电子怠速控制系统一般都覆盖了温控辅助空气阀的功能，因此温控式的辅助空气阀在现代电控发动机上已很少使用。1.1.2怠速控制系统的作用用高怠速实现发动机启动后的快速暖机过程，自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转。1.1.3怠速稳定控制 发动机怠速稳定控制实际上是一种转速反馈控制。在微机存储器中，存储有发动机在不同状态下的最佳稳定怠速参数（目标转速）。当发动机处于怠速工况时，怠速控制系统不断地检测发动机的转速，并与当前发动机状态下的目标转速进行比较，当发动机怠速出现波动。偏离了设定的目标转速时，ECU输出控制脉冲使怠速控制执行器动作，将发动机的怠速调节在设定的目标转速范围之内。1.2怠速不稳发动机怠速不稳是汽车使用中常见的故障之一。尽管现在大多数的轿车都有故障自诊断系统，但也会出现汽车有故障面自诊断系统却显示正常代码或显示与故障无关的代码的情况。这通常是由不受电控单元(ECU)直接控制的执行装置发生故障或传统机械故障成。1.2.1怠速不稳故障成因(1) 、怠速开关不闭合故障分析：怠速触点断开，ECU便判定发动机处于部分负荷状态。此时ECU根据空气流量计和曲轴转速信号确定喷油量。面此时发动机却是在怠速工况下工作，进气量较少，造成混合气过浓，转速上升。当ECU收到氧传感器反馈的“混合气过浓”信号时，减少喷油量，增加怠速控制阀的开度，又造成混合气过稀。使转速下降。当ECU收到氧传感器反馈的“混合气过稀”信号时，又增加喷油量，减小怠速控制阀的开度，又造成混合气过浓，使转速上升。如此反复使发动机怠速不稳，在怠速工况时开空调，打方向盘，开前照灯会增加发动机的负荷。为了防止发动机因负荷增大而熄火ECU会增人喷油量来维持发动机的平稳运转。怠速触点断开，ECU认为发动机不是处于怠速工况，就小会增大喷油量，因而转速没有提升。(2)、怠速控制阀(ISC)故障故障分析：电喷发动机的正确怠速足通过电控怠速控制阀来保证的。ECU根据发动机转速、温度、节气门开关及空调等信号，红过运算对怠速控制阀进行调节。当怠速转速低于设定转速值时，电脑指令怠速控制阀打开进气旁通道或直接或直接加大节气门的开度，使进气量增加，以提高发动机怠速。当怠速转速高于设定转速值时，电脑便指令怠速控制阀关小进飞旁通道，使进气最减小，降低发动机转速。由于油污、积炭造成怠速控制阀动作滞涩或卡死，节气门关闭不到位等原因，使ECU无法对发动机进行正确地怠速调节，造成怠速转速不稳。(3)、进气管路漏气 当发动机转速低于4600r/min时(举例)，可变进气歧管活动阀门关闭，空气通过较长的轨迹进入气缸，管内进气流具有较大的惯性起到惯性增压的作用,可获得较大的扭矩；当发动机转速超过4600r/min时，ECU根据负荷、温度等信号给电磁阀接地，使电磁阀打开，此时进气管内的低压空气进入到真空膜盒的右恻，而真空膜盒的左侧与大气相通，因此形成压力差p(p= P 0- P u)，使膜片向右移动，保证足够从而通过连杆带动活门转动，此时空气通过较短的轨迹流入气缸内可降低延程阻力，使发动机高速时获得较大的功率。(2) 进气歧管：进气歧管采用进气道长度可变技术，控制模块可以根据转速的不同选择使用不同长度的进气道，低转速时短进气道关闭，发动机使用长进气道进气；高转速时则相反，关闭长进气道，使用短进气道进气。这是因为较短的进气道进气阻力小，高速时候的响应更快；而较长的进气道则有利于进气歧管中油与气的混合。(3) 故障分析：由发动机的怠速稳定控制原理可知，在正常情况下，怠速控制阀的开度与进气量严格遵循某种函数关系，即怠速控制阀开度增大，进气量相应增加。进气管路漏气，进气量与怠速控制阀的开度将不严格遵循原函数关系，即进飞量随怠速控制阀的变化有突变现象，空气流量计此无法测出真实的进气量，造成ECU对进气量控制不准确，导致发动机怠速不稳。(4) 、配气相位错误 （5）说明：系统优点、组成、功能、分析电路节气门执行器控制(TAC) 系统改善了节气门的响应，增强了节气门的可靠性并且可以不用机械式拉线。节气门执行器控制系统执行以下功能：(5) 加速踏板位置(APP) 感测(6) 满足驾驶员和发动机要求的节气门定位(7) 节气门位置(TP) 感测(8) 内部诊断(9) 巡航控制功能(10) 管理节气门执行器控制电能消耗(11) 节气门执行器控制系统包括以下部件：(12) 加速踏板位置传感器(13) 节气门体总成(14) 发动机控制模块(ECM)(15) 故障分析：对于使用质量流量型空气流量传感器的车型，此种传感器采用了恒温差控制电路来实现对空气流量的检测。其控制电路是由发热元件、温度补偿电阻、精密电阻和取样电阻组成的电桥电路。当空气气流流经发热元件使其受到冷却时，发热元件温度降低，阻值减小，电桥电压失去平衡，控制电路将增大供给发热元件的电流，使其与温度补偿电阻的温度差保持一定。电流增量的大小，取决于发热元件受到冷却的程度，即流过传感器的空气量。当电桥电流增大时，取样电阻上的电压就会升高，从而将空气流量的变化转化为输出给ECU的电压信号，ECU根据此信号设定基本喷油量。配气相位的错误会使使气门不按规定时刻开闭，致使进入气缸内的空气量减少，同时由于窜气也使进气歧管内的温度有所升高，从而使发热元件受到冷却的程度降低，因而输出给ECU的电压信号就低，喷油量就会减少，容易造成发动机在怠速时运转不稳，出现抖动。对于使用压力型空气流量传感器的车型，压力传感器是将进气管的压力信号转化为电压信号输出给ECU，ECU发出指令使喷油嘴喷油。因此，Px是决定喷油量的依据。配气相位错误会使Px超出标准且出现波动，引起喷油量波动，使发动机怠速不稳。(5)、喷油器滴漏或堵塞(16) 作用：喷油器总成是一个由控制模块控制的电磁阀装置，它控制喷入进气歧管内燃油量，从而控制混合气的空燃比。(17) 结构：控制模块给高阻抗（12 欧姆）喷油器电磁阀通电，使常闭球阀开启。这使得燃油流进喷油器顶部，通过球阀并穿过喷油器出口的导板。导板带有机加工孔，能控制燃油流量，在喷油器嘴喷处形成细雾状的喷射燃油。来自喷油器嘴的燃油导入进气门，使燃油在进入燃烧室前进一步雾化和气化。这一细微的雾化过程改善了燃油经济性和排放性能。(18) 原理：喷油嘴线圈的一端由主控继电器提供12V电源，另一端有ECM控制线圈的接地。ECM提供控制线圈接地的时间来控制喷油量。(19)故障分析：若喷油器有滴漏或堵塞现象，使其无法按照ECU的指令进行喷油，从而造成混合气过浓或过稀，使个别气缸工作不良，导致发动机怠速不稳。喷油器的堵塞引起的混合气过稀，还会使氧传感器产生低电位信号，电脑会根据此信号发出加浓混合气的指令，如果指令超出调控极限时，电脑会误认为氧传感器存在故障，并记忆故障代码。(6)、排气系统堵塞故障分析：与三元催化器内因部因结胶、积炭、破碎等原因造成局部堵塞或随机堵塞时，就会加大排气时的反压力，使进气管真空度过低，造成发动机排气不彻底、进气不充分，致使气缸工作性能变差。发动机怠速发抖。进气不顺畅可能还会造成电脑记忆空气流量计故障代码。若该故障长时间不排除，将使氧传感器长期在恶劣条件下工作，加速了氧传感器的损坏，造成发动机故障灯亮。 (7) 、怠速工况EGR阀开启原因分析：EGR阀只有在发动机转速升高或中向负荷时才开启，EGR阀开启后将一部分废气引入燃烧室参与混合气的燃烧，降低了燃烧室内的温度，以减少NOx的排放。但过多的废气参与再循环，将会影响混合气的着火性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、低速、小负荷等工况时。ECU控制废气不参与再循环，避免发动机性能受影响。若EGR阀地发动机怠速时开启，使废气参与循环进入燃烧室，使燃烧变得不稳定，有时甚至失火。1.2.2各成因诊断方法(1)怠速开关不闭合：诊断方法：怠速时打开空调，打方向盘发动机转速不升高，可证明是此故障。(2)怠速控制阀(ISC)故障：诊断方法：检查怠速控制阀的作动声音，若无作动声即怠速控制阀出现故障。(3)进气管路漏气：诊断方法：若听见进气管有泄漏的嗤嗤声，则证明进气系统漏气。(4)配气相位错误：诊断方法：检查气缸压力、Px和正时标记，若缸压不在标准值范围内或Px超出标准并且正时标记不正确，即可判断发生此故障。(5)喷油器滴漏或堵塞：诊断方法：用听诊器检查喷油器是否发出“咔叽咔叽”作动声或测量喷油器的喷油量，若喷油器无作动声或喷油量超出标准，喷油器即有故障。(6)排气系统堵塞：作用：监测尾气中氧的浓度，并将信息反馈给控制单元，调整喷油量，实现最佳的空然比。实现发动机的闭环控制，改善发动机的燃烧，减少有害气体的排放.加热型氧传感器1 或2 用于燃油控制和后催化剂监测。结构：传感器为4线式，其中的两根线式用于向ECM提供尾气中氧含量浓度的信号线。另外两根是由ECM控制对传感器加热。原理：每个加热型氧传感器将环境空气的氧含量与废气流中的氧含量进行比较。加热型氧传感器必须达到工作温度以提供准确的电压信号。加热型氧传感器内部的加热元件使传感器达到工作温度所需的时间为最短。发动机控制模块(ECM) 向加热型氧传感器提供参考电压或大约450 毫伏的偏置电压。当发动机首次起动时，发动机控制模块在开环状态下运行，忽略加热型氧传感器电压信号。加热型氧传感器达到工作温度并达到“闭环”运行条件后，加热型氧传感器将在01000 毫伏范围内产生围绕偏置电压上、下波动的电压。加热型氧传感器电压过高，表明废气流较浓。加热型氧传感器电压过低，表明废气流较稀。三元催化转换器用于控制碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO) 和氮氧化合物(NOx) 排放。转换器内的催化剂有利于加快化学反应。该反应使废气中的碳氢化合物和一氧化碳氧化，将其转换为无害的水蒸汽和二氧化碳。催化剂还可减低氮氧化合物，将其转换为氮。发动机控制模块(ECM) 能用前加热型氧传感器(HO2S1) 和后加热型氧传感器(HO2S2) 监视这个过程。这些传感器产生一个输出信号，显示进入和离开三元催化器的废气中氧的含量。这表明了催化剂有效转换废气的能力。如果催化器有效工作，前加热型氧传感器(HO2S1) 信号会比后加热型氧传感器(HO2S2) 产生的信号更强。催化剂监视传感器操作的方式与燃油控制传感器一样。传感器的主要功能是监视催化剂，但也有一定的供油调节作用。如果传感器输出指示出现长时间高于或低于450 毫伏的偏压，发动机控制模块(ECM) 将对燃油微调进行轻微调整，保证供油量符合催化剂监视要求。后加热型氧传感器(HO2S2) 加热部件或点火供电线路或搭铁出现故障，会导致氧传感器响应速度变低。这会导致催化剂监视器诊断结果出错。诊断方法：利用真空表对Px进行检测，若Px较低且加速时常常伴有发闷的现象，可确定为此故障。(7)怠速工况EGR阀开启：诊断方法：拆下EGR阀把废气再循环通道堵死。故障现象消失即为此故障。1.2.3各成因故障排除方法(1)怠速开关不闭合：故障排除：对节气门位置传感器进行调整、修复或更换。(2)怠速控制阀(ISC)故障：故障排除：清洗或业换怠速控制阀，并用专用解码器对怠速转速进行基本设定。(3)进气管路漏气：故障排除：查找泄漏处，重新进行密封或更换相部件。(4)配气相位错误：故障排除：检查正时标记，按照标准重新调整配气相位。(5)喷油器滴漏或堵塞：故障排除：清洗喷油器，检查每个喷油器的喷油量并确认无堵塞、滴漏现象。(6)排气系统堵塞：故障排除：更换三元催化器。(7)怠速工况EGR阀开启：故障排除：此故障大多是由于EGR阀被积炭卡死在常开位置所造成。消除EGR阀上的积炭或更换EGR阀。发动机游车判断及燃油系统保养2.1怠速发抖判断 (1)油压过低或者过高表现轻微游车，过低的情况有加速无力，易熄火，难着车，严重的加速回火，过高为抖动，排气浓，一般没有放炮的情况（2）喷油嘴轻微堵塞游车，怠速抖动，加速不良，严重的有掉缸现象（3）汽油质量多为加速或者中高速发冲，如果引起氧传感中毒的话有游车现象(4)火花塞常见毛病，怠速抖动，加速不良（5）缸线常见毛病，怠速抖动，加速不良（6）点火线圈 发动机控制模块(ECM) 通过在每个点火线圈/ 模块上的点火控制(IC) 电路上发送正时脉冲以启动点火时间，来控制各个线圈。火花塞通过一个短护套与各个线圈相连。护套包含一个弹簧，此弹簧将点火能量从线圈传递到火花塞。类似火花塞，但有明显的加速不良，发冲等（7）串电回火，放炮，加速不良（8）分电器怠速抖动严重，偶尔有窜电现象（9）空流或者空压游车，加速不良，或者完全没有怠速，急加速正常，缓加没有（视车型不同表现现象不同）（10）节气门作用：节气门位置传感器用于确定节气门的开度。结构：节气门总成包含以下部件：l 节气门l 节气门执行器电机l 节气门位置(TP) 传感器1 和2节气门体的功能与传统节气门体的功能相近，不同之处包括：l 由电机打开或关闭节气阀。l 节气门在两个方向都受弹簧压紧，默认位置为微开。l 节气门体总成内有2 个独立的节气门位置传感器。原理：节气门位置传感器向发动机控制模块提供与节气门位移量成比例的信号电压。在节气门关闭时，节气门位置传感器1 的信号电压接近5 伏参考电压，随着节气门的开启该电压会下降。在节气门关闭时，节气门位置传感器2 的信号电压接近低参考电压，随着节气门的开启该电压会升高。为了可靠有效的向ECM提供节气门实际开度位置，这两个传感器的信号电压成一定的逻辑关系，也就是，无论节气门在任何位置，传感器信号1与信号2的电压之和为5V的关系。电子节气门有以下工作模式：故障：因线路老化或线束连接器针脚氧化、传感器内部磨损等原因，ECM监测到传感器信号1与信号2电压之和不在是5V关系一定阈值，就会出现故障灯点亮的现象。此时发动机进入故障模式。维修:在维修检查时，首先因检查ECM提供给传感器的电源、参考接地状况，电子节气门体插头针脚到ECM插头针脚间的线路连接情况及其针脚接触情况，可通过测量传感器电阻或电压的方法来进一步判断传感器是否存在故障。操作提示：不可以对油门踏板位置传感器进行拆解维修（11）漏气游车，怠速发抖，缓加不正常，有抖动现象（12）废气循环（阀）怠速抖动，如果清除了学习值偶尔有着不了车的情况，还有的车型表现为游车（13）活性碳管游车，怠速发抖（14）水温难着车或者着不了车，游车，冷车易熄火，热车难启动（15）氧传感凡是游车都和这个出故障有关（16）曲位偶尔抖动，易熄火，难着车或者着不了车（17）凸位偶尔抖动，着车不连贯，视车型而定（18）怠速阀游车，抖动（19）爆震传感作用：安装于发动机缸体上，爆震传感器(KS) 系统可使发动机控制模块(ECM) 控制点火正时以尽可能获得最佳性能，同时保护发动机免受具备潜在危害的爆震损害。发动机控制模块利用爆震传感器系统来测试发动机是否存在异常噪声，该噪声表明发生了爆燃（也称为点火爆震）现象。原理：爆震传感器系统使用两个平坦响应式双线传感器。传感器采用压电晶体技术，该技术根据发动机振动或噪音水平产生振幅和频率不断变化的交流电压信号。振幅和频率取决于爆震传感器检测到的爆震水平。发动机控制模块通过信号电路接收爆震传感器信号。爆震传感器接地由发动机控制模块通过低参考电压电路提供。发动机控制模块在怠速时从爆震传感器读取最小噪音水平或背景噪音，并在其余转速范围内使用校准值。发动机控制模块利用最小噪音水平计算噪音通道。正常的爆震传感器信号将处在噪音通道范围内。随着发动机转速和载荷的变化，调整噪音通道的上、下参数，以容纳爆震传感器信号，将信号保持在通道内。为确定哪个气缸出现爆震，发动机控制模块只使用每个气缸接近点火冲程的上止点(TDC) 时产生的爆震传感器信号信息。如果出现爆震，信号将超出噪音通道范围。如果发动机控制模块已确定存在爆震，将延迟点火正时，尝试消除爆震。发动机控制模块将始终设法回到零补偿水平或无点火延迟的工作状态。异常爆震传感器信号将处在噪音通道以外或不出现。爆震诊断用于检测发动机控制模块内爆震传感器电路、爆震传感器线束、爆震传感器电压输出的故障，以及因外部影响（例如部件变松/ 受损）造成的持续噪音或大量发动机机械噪音。故障：传感器不能真实反映发动机是否存在爆震，可能出现发动机加速无力、噪音等故障。维修：在维修检查时，首先因检查ECM提供给传感器参考接地状况，传感器插头针脚到ECM插头针脚间的线路连接情况及其针脚接触情况，可通过敲击缸体万用表测量传感器交流电压的方法来进一步判断传感器是否存在故障。注意扭紧力矩为252Nm。（20）ECU无法启动发动机（21）气门积炭偶尔抖动或者游车，冷车难启动（22）气门漏气掉缸，加速不良（23）缸压不平均游车，加速抖动（24）气门弹簧过弱或者折断掉缸，加速不良（25）点火正时怠速抖动或者游车（26）排气不良游车，跑不出高速，怠速抖动2.2其他抖动判断(1)急加抖动一般为掉缸或者点火不良，节气门及漏气等(2)缓加抖动漏气，节气门，油嘴堵塞为常见(3)中低速抖动类似缓加抖动(4)中高速抖动直接查点火系统是否有故障2.3导致游车的成因2.3.1缸套与活塞间隙导致发动机在长时间使用后，每个缸套与活塞的间隙也会出现或大或小的不同，即有的间隙大，有的间隙小。在冷启动时，又无良好的机油润滑，大间隙的汽缸容易从间隙中泄漏掉一定的高温气体，从而减少了动力输出。2.3.2水温传感器失灵导致作用：安装在缸盖的冷却液的接头上，将当前冷却液温度信号传送给发动机控制单元。发动机控制单元利用冷却液温度传感器信号，计算点火提前角；修正喷射时间；怠速调节；发动机冷却等。此信号也被ECM通过CAN线发送给仪表IPC进行水温表的指示。结构：负温度系数的热敏电阻和2个针脚。原理:冷却液温度传感器是负温度系数热敏电阻(NTC)。发动机控制模块(ECM) 通过发动机控制模块中的电阻向发动机冷却液温度传感器提供5 伏电压，并测量电压变化。当发动机冷机时电压升高，当发动机热机时电压降低。通过测量电压变化，发动机控制模块(ECM) 可以确定冷却液温度。发动机冷却液温度影响发动机控制模块(ECM) 控制的大多数系统。当发动机冷却液温度(ECT) 传感器电路出现故障时，设置DTC P0117 或P0118。此信号也被ECM通过CAN线发送给仪表IPC进行水温表的指示。故障：传感器反馈的电压信号不能与实际温度相匹配。有些情况会被ECM监测到点亮故障灯，有些则不能。维修：在维修检查时，首先因检查ECM提供给传感器