任务十二 怠速控制系统检修.ppt

项目十二 怠速控制系统的检修 1 掌握发动机怠速控制系统的功能和组成 2 掌握发动机怠速控制系统的原理与控制方法 3 熟悉发动机怠速控制系统的故障诊断 功用 一是实现发动机起动后的快速暖机过程 二是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 原理 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 IdleAirControlsystem 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 怠速控制系统 怠速控制系统图 怠速空气提供方式 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 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闭 而是仍通过它提供怠速空气 旁通空气式节气门直动式 1 石蜡式空气阀 一 机械式怠速控制系统 当发动机温度较低时 石蜡收缩 阀心在弹簧作用下打开旁通气道 使空气进入进气歧管 当发动机温度升高时 石蜡开始膨胀 推杆克服弹簧的力将阀门压靠向阀座减小旁通气道的进气量 当冷却液温度达到80 旁气道完全关闭 2 双金属片式空气阀 损坏后将造成无怠速 一般并联在进气管路中 工作原理 发动机启动时 由于双金属片的作用而打开旁通阀 此时节气门虽然关闭 但从空气旁通阀流入额外的空气使吸入气缸的空气量增多 便于快速启动 如图 a 所示 发动机起动后 电流由点火开关流经双金属片式旁通空气控制阀的加热线圈 使双金属片受热而慢慢将旁通阀关闭 流入的空气量减少 发动机的转速下降 如图 b 所示 二 电子控制怠速控制系统 ECU根据节气门位置传感器 车速传感器输出的信号判断发动机是否处于怠速状态 然后根据冷却液温度 空调开关 动力转向开关等信号 在存储器中查出该工况下的目标转速 即能稳定运转的怠速转速 再与实际转速进行比较 计算出转速差 最后通过怠速控制阀的动作来提高或降低发动机的转速 使发动机稳定运转 1 节气门直动式 控制节气门最小开度 2 旁通气道式 控制节气门旁通通路中空气流量 电子控制怠速控制进气量的方法 1 节气门直动式怠速控制机构 结构 由直流电动机 减速齿轮 丝杆等组成 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 形式多种 结构各异 常见的有 步进电机式旋转滑阀式电磁式 2 旁通气道式怠速控制阀ISCV 1 步进电机式怠速阀 损坏后将造成无怠速 怠速不稳 怠速过高等故障 一般与节气门体并联安装 步进原理 步进电机转子和定子的结构 四线制的步进电机式怠速阀 主要应用在金杯 五菱 松花江 日产等车上 它具有一个永久磁铁的转子和两个相互独立的线圈 进 六线制步进电机式怠速阀 ECU根据节气门位置传感器和车速传感器判断发动机处于怠速工况时 按一定的顺序将S1 S4依次通电 驱动步进电机旋转 调节旁通气道的开度 从而调节旁通空气量 使发动机转速达到所要求的目标值 丰田步进电机型怠速控制阀 实际的步进电机不只4个定子 而是有很多 下图中的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0 125个步级 丰田皇冠3 0轿车2JZ GE发动机怠速控制阀控制电路 1 启动初始位置的设定2 启动后控制3 怠速稳定控制4 怠速预测控制5 电气负载增多时的怠速控制6 学习控制 步进电机型怠速控制阀的控制策略 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2 3s 在这段时间内 蓄电池继续给ECU和步进电动机供电 ECU使怠速控制阀回到起动初始 全开 位置 待步进电动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和步进电动机供电 怠速控制阀保持全开不变 为下次起动做好准备 启动后控制发动机起动时 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 有利于发动机起动 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曲线 存储在ECU内 怠速稳定控制又称反馈控制 在怠速运转时 ECU将接收到的转速信号与确定的目标转数进行比较 其差值超过一定值 20r min 时 ECU将通过步进电机控制怠速控制阀 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 怠速预测控制发动机在怠速运转时 如变速器档位 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 不等发动机转速变化 ECU就会根据各负载设备开关信号 A C开关等 通过步进电机提前调节怠速控制阀的开度 电气负载增多时的怠速控制电气负载增多时 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数 以增加发电机的输出电压 学习控制在ECU中存储着怠速控制阀的步数与发动机怠速转速的对应表 但发动机在使用过程中 由于磨损等原因会导致怠速控制阀的步数与怠速转速的对应关系发生改变 在此情况下 ECU利用学习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转数对应的数据表 以便让怠速控制系统更快地达到目标转速 步进电机型怠速控制阀的检修 拆下控制阀线束连接器 检测B1和B2与搭铁间的电压 为蓄电池电压 熄火后2 3s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的 嗡嗡 响声 B1与S1和S3 B2与S2和S4之间的电阻 应为10 30 蓄电池正极接B1和B2端子 负极按顺序依次接通S1 S2 S3 S4端子 控制阀应向外伸出 若负极按反方向接通S4 S3 S2 S1端子 则控制阀应向内缩回 2 旋转滑阀式怠速控制阀 损坏后将引起怠速不稳 无怠速 怠速过高等 旋转电磁阀型怠速控制阀结构 丰田旋转电磁阀型ISCV 旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理 由于旋转滑阀式怠速控制阀的转角范围限定在90 以内 所以转子的旋转角度必须很小才能满足旁通进气量控制精度的要求 因此采用了控制占空比的方法来控制转子的顺转或逆转 占空比 指脉冲信号的通电时间与通电周期之比 当占空比等于50 时 两个三极管的导通时间相等 正 反向旋转力矩抵消 滑阀不转动 当占空比小于50 时 线圈L1的通电时间大于线圈L2的通电时间 滑阀逆时针旋转 旁通气道被关小 当占空比大于50 时 线圈L2的通电时间大于线圈L2的通电时间 滑阀顺时针旋转 旁通气道被打开 奥迪100型轿车在控制信号的占空比减小到18 左右时 旋转滑阀完全关闭 占空比增大到82 左右时 旋转滑阀完全开启 旋转电磁阀型怠速控制阀电路 旋转电磁阀型怠速控制阀检修 断开线束插头 点火开关ON 但不起动发动机 测量电源端子 B与搭铁之间的电压 应为蓄电池电压 断开线束插头 在控制阀侧测量端子 B与端子RSC及RSO之间的电阻值 正常值应为18 8 22 8 发动机达正常工作温度 变速器空挡 发动机怠速运转 短接诊断接口TE1与R1端子 发动机转速为1000 1200r min 5s后转速应下降约200r min 电磁式怠速控制阀是利用通电线圈产生的电磁力来控制阀门的开度 根据控制信号的不同 可分为两类 占空比型 开关型 3 电磁式怠速控制阀 占空比型电磁式怠速控制阀 工作原理 电磁线圈通电产生电磁吸力 当线圈产生的电磁吸力超过复位弹簧弹力时 阀轴带动阀芯向上移动 打开旁通气道 当电磁线圈断电时 阀轴及阀芯在弹力作用下复位 将旁通气道关闭 旁通气道开启与关闭时间由发动机发出的占空比信号控制 发动机工作时 当ECU检测到发动机怠速转速低于目标转速时 自动提高控制信号的占空比 使线圈的通电时间变长 阀门开度增大 旁通气量增大 使怠速转速提高到目标值 反之 当发动机怠速转速高于目标转速时 ECU自动降低占空比 使线圈通电时间缩短 阀门开度变小 旁通气量变小 最终使怠速转速降低到目标值 控制电路 ECU通过V ISC端子来控制怠速电磁阀 VSV 的搭铁电路 起动控制为了改善起动性能 在点火开关位于起动档时 ECU控制VSV阀全开 发动机转速变化预测控制当空调开关 动力转向开关等接通时 ECU将改变控制脉冲信号的占空比 保持发动机怠速稳定运转 固定占空比控制当节气门位置传感器怠速触点断开或空调开关接通时 ECU将输出一固定占空比信号 VSV阀保持一定开度 流过旁通通道的空气量保持不变 反馈控制当发动机实际怠速转速与ECU存储器中预设的目标转速的差值超过一定值时 ECU改变控制脉冲信号的占空比 使实际怠速转速和预设的目标转速一致 控制内容 拆开怠速控制阀线束连接器 将点火开关置 ON 但不起动发动机 在线束侧测量电源端子与搭铁之间的电压 应为蓄电池电压 拆开怠速控制阀线束连接器 在控制阀侧分别测量两端子之间的电阻 正常应为10 15 从节气门体上拆下怠速控制阀 用导线将其一个端子连接蓄电池正极 另一个端子连接蓄电池负极时 阀芯应移动 当断开一根导线时 阀芯应迅速复位 否则 更换新品 占空比型电磁式怠速控制阀检修 开关型电磁式怠速控制阀 工作原理 ECU向怠速控制阀输出的控制信号为开关信号 发动机怠速运转时 ECU只对阀内线圈通电或断电两种状态进行控制 电磁线圈通电时 控制阀开启 线圈断电时 控制阀关闭 占空比型和开关型电磁式怠速控制阀控制的旁通空气量较少 需要设置辅助装置来控制发动机暖机过程的空气量 控制电路 该怠速控制阀的工作除了由ECU根据各传感器信号来控制外 还受到后窗除雾开关和灯开关的控制 也就是说 在发动机怠速时怠速控制阀还会根据除雾开关和灯开关的状态 自动接通或断开怠速控制阀的电源电路 打开或关闭旁通气道 自动调节发动机怠速转速 当使用灯光或除雾器时 怠速控制阀打开旁通气道 以提高发动机的怠速 发动机在下列工作条件下 VSV阀由断开变为接通 发动机起动时和刚起动后 节气门位置传感器怠速触点IDL闭合 发动机转速降到预定转速以下时 IDL触点闭合 从P档或N档换入其他档位后的几秒钟内 尾灯继电器接通后 后窗除雾器开关接通此时VSV阀打开 增大旁通气道空气量 使怠速稳定 发动机在下列工作条件下 VSV阀由接通变为断开 发动机起动后 怠速转速已超过预定转速 IDL触点闭合 空调离合器分离 发动机转速超过预定值时 IDL触点闭合 从P档或N档换到其他档位一定时间后 发动机转速过预定值 尾灯继电器断开 后窗去雾器开关断开此时VSV阀关闭 减小旁通气道空气量 使怠速稳定 控制内容 车型 2007型年的上海通用Sail轿车 行驶里程1700km 症状 发动机怠速不能稳定 怠速间歇性 5至6秒的周期 的先降低至700rpm左右 然后再升高至1200rpm左右 再恢复至900rpm 诊断 1 故障检查时发现 若断开IAC或MAP后症状消失 断开爆震传感器后无反应 拔掉氧传感器后故障间隔加长 已更换IAC ECM MAP及曲轴位置传感器试均无效 2 经反馈 上海通用的技术支持中心 TAC 建议 检查真空漏气 汽油品质 PCV 喷油嘴 油压调节器及燃油压力 使用燃油添加剂 更换节气门体总成 线束 或跳线 尝试 确定气门正时 点火正时是否正确 并且在检查点火正时时不但要检查皮带轮的键槽 而且还要检查58X传感器的安装位置和键槽与缺齿的相对位置 如无效更换高压点火相关元件试试 3 维修站反馈 更换汽油 喷油嘴和油轨总成 节气门总成 发动机线束后尝试均无效 并确定进气系统无泄漏 4 TAC进一步建议 分别更换曲轴皮带轮和全套排气管尝试 5 维修站反馈 更换排气管无效 拆下曲轴皮带轮与其它正常车的皮带轮对比后发现 故障车的皮带轮键槽与缺齿的相对位置不正确 将两车的皮带轮对调后 故障车恢复正常而正常车出现相同故障 案例一赛欧发动机怠速抖动 案例分析 修复 更换曲轴皮带轮后问题解决 分析 ECM以曲轴位置传感器 58X 信号中的缺齿信号为基准点控制点火提前角 缺齿与曲轴间必需保持确定的相对位置关系 58X信号与发动机机体间 缺齿与花键槽间 花键槽与花键间 花键与曲轴间的任一相对位置如出现错误 都将导致发动机的实际点火提前角与ECM的目标点火提前角出现误差 这将直接影响发动机的工作性能 当发动机上所安装的曲轴皮带轮出现如图所示误差时 将导致发动机的实际点火提前角比ECM的目标点火提前角大12 左右 此时 无法通过查看Tech 2数据发现点火提前角错误 而且ECM一般也不会设置任何相关故障码 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根据空气流量传感器和曲轴位置 转速信号确定喷油量和喷油时间 而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后 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 使转速升 如此反复 使发动机怠速不稳 在怠速工况时开空调 转动转向盘 开前照灯均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会增大供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 就不会增大供油量 因而转速没有提升 诊断方法 怠速时开空调和转动转向盘 若发动机怠速转速不升高 则证明怠速开关不闭合 故障排除 调整或更换节气门位置传感器 案例二电喷发动机怠速不稳故障原因及排除 1 怠速开关不闭合 故障分析 发动机的正常怠速是通过怠速控制阀 ISC 来保证的 ECU根据发动机转速 温度 节气门开关及空调开关等信号 经过运算对怠速控制阀进行调节 当怠速转速低于设定转速时 ECU指令怠速控制阀开大进气旁通道或直接加大节气门的开度 使进气量增加 以提高发动机怠速转速 当怠速转速高于设定转速时 ECU便指令怠速控制阀关小进气旁通道 使进气量减少 降低发动机转速 由油污 积炭造成的怠速控制阀动作发卡或节气门关闭不到位等会使ECU无法对发动机进行正确的怠速调节 造成怠速不稳 诊断方法 检查怠速控制阀的动作声音 若无动作声音 则怠速控制阀有故障 故障排除 清洗或更换怠速控制阀 并用专用解码器对怠速进行基本设定 2 怠速控制阀有故障 故障分析 由发动机的怠速控制原理可知 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 进气管漏气 使进气量与怠速控制阀的开度不严格遵循原函数关系 空气流量传感器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 诊断方法 若听见进气管有泄漏的 哧哧 声 则证明进气系统漏气 故障排除 查找泄漏处 重新进行密封或更换相关部件 3 进气管漏气 故障分析 对于使用质量流量型空气流量传感器的车型 配气相位的错误会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 从而使发热元件的冷却程度降低 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 对于采用D型燃油喷射系统的车型 进气歧管绝对压力传感器将进气歧管的压力信号转化为电压信号输出给ECU ECU发出指令使喷油器喷油 因此进气歧管压力信号是ECU决定喷油量的依据 配气相位错误会使进气歧管压力信号超出标准且出现波动 引起喷油量波动 使发动机怠速不稳 诊断方法 检查气缸压力 进气歧管压力信号和正时标记 若气缸压力或进气歧管压力信号不在标准值范围内而且正时标记不正确 则可判断发生了配气相位错误 故障排除 检查正时标记 按照标准重新调整配气相位 4 配气相位错误 故障分析 喷油器滴漏或堵塞 使其无法按照ECU的指令进行喷油 从而