《汽车发动机电控系统检修》-《汽车发动机电控系统检修》-项目4

项目４汽油发动机怠速控制系统检修４.１怠速控制系统概述４.２电子节气门系统的检测４.３旁通气道式怠速控制系统的检测返回４.１怠速控制系统概述４.１.１怠速控制系统的作用怠速是指油门踏板完全松开，节气门处于关闭状态，且发动机对外无功率输出并保持最低转速稳定运转时的工况。怠速控制（ＩｄｌｅＳｐｅｅｄＣｏｎｔｒｏｌ，ＩＳＣ）系统是发动机辅助控制系统之一，其功能是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度信号、空调压缩机工作信号、变速器挡位信号等，通过怠速控制执行器对发动机进气量进行控制，使发动机以最佳怠速稳定运转，并保证在负荷发生变化时发动机运转的稳定性。下一页返回４.１怠速控制系统概述４.１.２怠速控制系统的类型发动机怠速进气量控制系统有两种基本类型，即节气门直接控制式和节气门旁通气道式。前者是直接操纵节气门来调节进气量，简称节气门直动式，电子节气门的怠速控制即属于这种类型；后者是通过控制绕过节气门旁通空气道的开度来调节进气量，简称旁通气道式，其节气门由油门拉线控制。两种怠速控制原理如图４－１所示。４.１.３怠速控制的内容１．起动初始位置的设定一些采用怠速阀控制的发动机，在关闭点火开关使发动机熄火后，ＥＣＵ会使怠速控制阀回到起动初始位置，为下一次起动做好准备。上一页下一页返回４.１怠速控制系统概述一些采用电子节气门系统的发动机，在点火钥匙接通时，会使电动机带动节气门打开一定角度，为起动做好准备。２．起动控制在起动期间，ＥＣＵ根据冷却液温度的高低控制怠速阀或节气门的开度，使之到达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。３．暖机控制在暖机过程中，ＥＣＵ根据冷却液温度信号按内存的控制特性控制怠速阀或节气门的开度，随温度上升，怠速阀或节气门开度逐渐减小。当冷却液温度达到７０℃～８０℃时，暖机控制过程结束。上一页下一页返回４.１怠速控制系统概述４．怠速稳定控制当转速信号与确定的目标转速进行比较有一定差值时（一般为２０ｒ／ｍｉｎ），ＥＣＵ将怠速阀或节气门的开度增大或减小，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。５．怠速预测控制在发动机负荷发生变化时，如空调开关接通或自动变速器挡位变化等，为了避免怠速转速波动或熄火，ＥＣＵ会根据各负荷设备开关信号，通过控制怠速阀或节气门的开度来调节发动机的转速。上一页下一页返回４.１怠速控制系统概述６．电器负荷增多时的怠速控制如电器负荷增大到一定程度时，蓄电池电压会降低，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阀或节气门的开度，提高发动机怠速转速，以提高发动机的输出功率。７．学习控制由于磨损或脏污等原因导致怠速阀或节气门性能发生变化，怠速阀或节气门的位置相同时，实际的怠速转速与设定的目标转速会有所不同，ＥＣＵ利用反馈控制使怠速转速回归到目标转速的同时，还可将怠速阀或节气门的实际位置存储在ＲＯＭ中，以便在此后的怠速控制过程中使用。上一页下一页返回４.１怠速控制系统概述８．减速控制当发动机由有负荷工况转为怠速工况，驾驶员松开加速踏板时，ＥＣＵ不会使怠速阀或节气门完全关闭，以免发动机熄火。所以电控发动机不会发生减速不稳而熄火的现象。４.１.４怠速状态的判断ＥＣＵ只有正确判断发动机是否处于怠速状态，才能进行有效的控制。对于采用触点式节气门位置传感器的发动机电控系统，当节气门关闭时，怠速触点ＩＤＬ闭合，怠速触点ＩＤＬ输出端子输出的信号为低电平０。ＥＣＵ接收到ＴＰＳ输入的低电平信号时，如果车速传感器输入ＥＣＵ的信号表示车速为零，那么ＥＣＵ将判定发动机处于怠速状态。上一页下一页返回４.１怠速控制系统概述对于一些采用不带怠速触点信号的节气门位置传感器，当节气门关闭时，ＴＰＳ输出的信号电压会小于某一电压值；当节气门打开时，ＴＰＳ输出的信号电压会高于某一电压值。ＥＣＵ根据ＴＰＳ输出的信号电压，结合车速信号就可以判定发动机是否处于怠速状态。现代汽油发动机多采用电子节气门，ＥＣＵ根据加速踏板的信号和车速信号就可以判定发动机是否处于怠速状态。上一页返回４.２电子节气门系统的检测汽车电子节气门技术（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｈｒｏｔｔｌｅＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ，ＥＴＣ），或电子功率控制（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ，ＥＰＣ）是伴随汽车电子驱动理念（Ｄｒｉｖｅ－ｂｙ－Ｗｉｒｅ）而诞生的，它替换了传统加速踏板和节气门体之间的机械连接（油门拉线），通过电路使加速踏板与节气门建立联系，可以改善发动机控制，避免因驾车者不当操作加速踏板而产生不良后果。它通过增加相应的传感器和电控单元，实时精确地控制节气门开度。它可实现发动机扭矩控制和精确空燃比控制，有助于提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性，并能有效降低污染的排放。下一页返回４.２电子节气门系统的检测目前，ＥＴＣ被广泛地应用于汽车的驱动防滑控制（ＡＳＲ）、巡航控制（ＣＣＳ）和车辆稳定性控制（ＶＳＣ）等汽车动力控制系统中，已经成为大多数轿车的标准配置。４.２.１电子节气门系统的组成电子节气门控制系统组成结构如图４－２所示，它包括节气门、节气门位置传感器、发动机ＥＣＵ、节气门执行器（直流电动机）、电子节气门指示灯以及加速踏板位置传感器等，所有用于确定、调整和监控节气门位置的零部件都属于电子节气门控制系统。上一页下一页返回４.２电子节气门系统的检测４.２.２电子节气门系统的工作原理加速踏板位置传感器将驾驶员需要加速或减速的信息传递给发动机电控单元ＥＣＵ，ＥＣＵ根据得到的信息，计算出相应的最佳节气门位置，发出控制信号给节气门控制电动机，由节气门控制电动机将节气门开到计算出的节气门最佳开度位置。同时各种传感器会传递给发动机电控单元ＥＣＵ一些信息（如发动机转速、挡位、节气门位置、空调能耗，等等），ＥＣＵ根据这些信息对节气门的最佳位置进行修正，使节气门的开度达到驾驶员所需要的理想位置，整个系统控制过程是典型的闭环位置反馈控制。加速踏板位置传感器、节气门位置传感器设有主、副系统，因此，当系统发生故障时仍可保持监视功能，确保运转安全性。上一页下一页返回４.２电子节气门系统的检测１．加速踏板位置传感器（或称油门踏板位置传感器）加速踏板位置传感器设置在加速踏板上，如图４－３所示，有两种类型：电位计式和霍尔式，霍尔式因其没有相互摩擦部件，所以工作可靠、寿命长。传感器将驾驶员踩下加速踏板的多少转变为电信号，输送给ＥＣＵ，这个过程在操作上与目前机械式的踏板完全相同，以适应驾驶者多年的驾驶习惯。每个踏板装２个相同的传感器，分别向ＥＣＵ提供加速信号，从而保证系统更加安全、可靠。传感器内部２个电位计式的传感器（也有的车采用霍尔式传感器）采用了独立的电源和独立的搭铁线，２个传感器的信号电压保持一定的比例关系。上一页下一页返回４.２电子节气门系统的检测采用这种独立供电和独立搭铁线的结构，可以保证系统的安全性，当一个传感器损坏后，另外一个传感器还可以使用，但是，此时发动机系统已经进入了失效保护运行模式，电控系统会采取限制性驾驶措施。加速踏板位置传感器内部电路如图４－４所示。加速踏板位置传感器的检测：拔下油门踏板位置传感器插头，接通点火开关，把数字万用表打到电压挡，两表笔分别接传感器插头的２＃与３＃针脚、１＃与５＃针脚，正常情况应为５Ｖ，若无５Ｖ电压，应检查发动机控制单元至加速踏板位置传感器之间的导线是否短路或断路。上一页下一页返回４.２电子节气门系统的检测点火开关接通，不起动，当加速踏板处于不同位置时，２个传感器输出电压信号（６＃与５＃针脚之间的电压和４＃与３＃针脚之间的电压）应与厂家规定数值一致。若检测信号电压不符合要求，应更换加速踏板位置传感器。２．电子节气门电子节气门由节气门体、驱动电动机、减速齿轮和节气门位置传感器等构成，如图４－５所示。节气门位置传感器位于电子节气门上，有２个相同的电位计式传感器（也有的车采用霍尔式传感器），一般它们共用电源线和搭铁线，用于监测节气门开度和执行电动机的转动位置。上一页下一页返回４.２电子节气门系统的检测当一个传感器损坏后，另外一个传感器还可以使用，但是，此时发动机系统已经进入失效保护运行模式，电控系统会采取限制性驾驶措施。电子节气门通过直流电动机来控制节气门开度，使发动机从怠速位置到全负荷。节气门开度的反馈信号与直流电动机的位置由２个集成在节气门体内的传感器提供。在发动机不工作的状态下，节气门回位弹簧将节气门拉回到比怠速时稍微大一点的开度上。当节气门控制电动机不能工作而进入失效保护状态时，节气门就保持在此开度，即“跛行回家”模式。因此，正常怠速工作时，节气门电动机需要反向通电，以克服回位弹簧力，减小节气门开度。上一页下一页返回４.２电子节气门系统的检测４.２.３电子节气门系统的检测东风标致ＥＷ１０Ａ型发动机电子节气门控制系统的检修。神龙汽车公司生产的ＥＷ１０Ａ型发动机广泛应用于东风标致车型上，如３０７、３０８、４０８。东风标致ＥＷ１０Ａ型发动机的节气门阀体改变了传统的机械拉索式，使用电子控制方式，即加速踏板位置传感器接收加速信号，传递给发动机电控单元ＥＣＵ，发动机ＥＣＵ输出指令，控制节气门开度，从而控制发动机的转速。ＥＷ１０Ａ型发动机的电子节气门可以应用在车辆巡航系统中，但电子节气门和加速踏板经过维修后均须自适应初始化。上一页下一页返回４.２电子节气门系统的检测１．结构与工作原理东风标致ＥＷ１０Ａ型发动机电子节气门控制系统由加速踏板、发动机ＥＣＵ和电子节气门阀体组成。该系统电路主要由加速踏板与发动机ＥＣＵ之间的信号电路、电子节气门内部的电动机及开度传感器与发动机ＥＣＵ之间的电路两部分组成。节气门的位置（开度）是由电动机所驱动的，驱动电动机同样受发动机ＥＣＵ指令控制。发动机怠速调节同样由电动机控制，而不再使用怠速调节阀。２．故障诊断举例一辆东风标致４０８轿车，配备ＥＷ１０Ａ型发动机，故障现象为踩下加速踏板，无明显加速现象，发动机故障灯亮，挂上前进挡，车辆前进速度慢，发动机工作状态处于降级模式。上一页下一页返回４.２电子节气门系统的检测利用东风标致的ＤＩＡＧＢＯＸ检测仪读取发动机故障码，故障码显示发动机电子节气门存在电路故障。根据故障码并结合电子节气门阀体与发动机ＥＣＵ连线示意图（见图４－８），检测发动机电子节气门。首先检测电子节气门的驱动电动机，关闭点火开关，断开电子节气门阀体的线路连接器，测量电子节气门的输出端子３和端子４（连接电动机正负极）之间的电阻，约为１.７Ω，再测量连接电动机的两条导线１３３４和１３３５，其导通性能良好。问题应该出现在节气门位置传感器或其线路上。打开点火开关，测量已断开电子节气门阀体的线路连接器端子５的电压，经检测为５.０２Ｖ。关闭点火开关，利用万用表蜂鸣挡检测线路连接器端子１，搭铁性能良好，再用直流低电压挡测其电压，为０.０３Ｖ。上一页下一页返回４.２电子节气门系统的检测经过这一步，可以确定电子节气门位置传感器的正、负极无故障。接着检测节气门位置传感器信号输出是否正常。人工慢慢转动电子节气门，同时测量电子节气门阀体的位置信号１输出端子２和负极端子１之间的电阻，电阻为１.５７２～０.６７９ｋΩ并持续下降，无间隔断开。再检测连接信号端子２的连线１２１８，导通性能良好，无短路或断路现象，这说明节气门的该位置信号１输出端子２工作正常。同理测量另一电子节气门位置信号２输出端子６和负极端子１之间的电阻，电阻在０.６２９～１.３８８ｋΩ之间缓慢变化，但偶尔会断开。另检测连接端子６的连线１２１９，导通性能良好。上一页下一页返回４.２电子节气门系统的检测经过以上三步检测，说明电子节气门的位置信号输出端子６工作不正常，内部的电位器滑动电阻片与电位器主体接触不良，造成节气门位置信号输出不稳定。对电子节气门阀体内部的位置传感器进行解体维修，安装好后再次检测节气门位置信号输出端子６的电压，变化情况正常。但此时发动机依然加速无力，理由是对电子节气门维修时，曾经断开导线连接器，连接发动机ＥＣＵ后应重新对电子节气门进行自适应初始化的学习。３．系统自适应初始化东风标致ＥＷ１０Ａ型发动机电子节气门控制系统自适应初始化主要包括电子节气门和加速踏板位置传感器两部分的初始化。上一页返回４.３旁通气道式怠速控制系统的检测４.３.１步进电机控制式怠速控制系统１．步进电动机式怠速空气控制系统的工作原理有些汽车采用步进电动机来控制发动机的怠速转速，图４－１３所示为步进电动机式怠速空气控制阀（ＩＡＣＶ）的结构，步进电动机主要由转子和定子构成，丝杠机构将步进电动机的旋转运动转变为阀杆的直线运动，控制阀与阀杆制成一体。控制阀安装在节气门体上，连接到设在怠速空气道内的阀座处。发动机怠速运转时，ＥＣＵ根据各传感器的信号，控制步进电动机的正反转向和转动角度，使控制阀升起或下降，用以改变怠速空气道的流通截面，从而控制发动机怠速工况下的空气供给量。下一页返回４.３旁通气道式怠速控制系统的检测步进电动机的结构如图４－１４所示，它主要由用永磁铁制成的有１６个磁极的转子和两个定子铁芯组成。１６个磁极分为８对沿圆周均匀分布，两个定子由两个带１６个爪极的铁芯交错装配在一起，每个定子上分别绕有１、３相和２、４相两组线圈，且两组线圈的绕制方向相反。ＥＣＵ控制步进电动机工作时，给各线圈输送的是脉冲电压，４个线圈的通电顺序不同，即相位不同，步进电动机的转动方向就不同。当对４个线圈按一定顺序输入一定数量的脉冲时，步进电动机就向指定方向转过一定的角度，其转动角度取决于输入脉冲的数量，其控制电路如图４－１５所示。当ＥＣＵ控制步进电动机的线圈按１－２－３－４的顺序依次搭铁时，定子磁场与转子磁场间通过吸引、排斥的相互作用，使转子随定子磁场同步顺时针转动，阀芯向外伸出，阀芯与阀座之间的间隙变小，进气减少，怠速降低；上一页下一页返回４.３旁通气道式怠速控制系统的检测当ＥＣＵ控制步进电动机的线圈按４－３－２－１的顺序依次搭铁时，转子则随定子磁场同步反转，阀芯缩回，阀芯与阀座之间的间隙变大，进气增多，怠速升高。２．步进电动机式怠速空气控制系统的控制过程发动机ＥＣＵ对发动机怠速进行控制时，一般控制程序如图４－１６所示。首先，发动机ＥＣＵ根据节气门位置传感器的信号和车速信号来判断发动机是否处于怠速运行状态，然后根据发动机冷却液温度传感器、空调开关、动力转向开关以及空挡起动开关等信号，按照存储器内存储的参考数据，确定相应的目标转速。上一页下一页返回４.３旁通气道式怠速控制系统的检测一般情况下，怠速控制常采用发动机转速信号作为反馈信号，实现怠速转速的闭环控制，即发动机的实际转速与目标转速进行比较，根据比较得出的差值，确定相应目标转速控制量，去驱动步进电动机，使实际转速趋近于目标转速。３．步进电动机式怠速控制阀的检测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（参考图４－１５）；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１０～３０Ω。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。上一页下一页返回４.３旁通气道式怠速控制系统的检测４.３.２旋转滑阀式怠速控制装置旋转滑阀式怠速控制系统的构造如图４－１７所示。旋转滑阀式怠速控制装置主要由永久磁铁、旁通空气道、旋转滑阀和复位弹簧等组成。其中旋转滑阀固装在电枢轴上，与电枢轴一起转动，用以控制通过旁通空气道的空气量；永久磁铁固装在外壳上，形成永磁磁场；复位弹簧的作用是在发动机熄火后使怠速阀旁通空气道完全打开；电枢铁芯上绕