汽车检测与维修毕业设计（论文）怠速控制系统维护及故障排除的研究

江西理工大学南昌校区2012届专科毕业论文江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区毕 业 设 计（论文）题 目：怠速控制系统维护及故障排除的研究 系（院） ：机电工程系专 业：汽车检测与维修班 级：09汽车学 生： 学 号：指导教师： 职称：39江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区毕 业 设 计（论文）任 务 书机电工程系 汽车检测与维修专业 2009级（2012 届）09汽车班 学生题 目：怠速控制系统维护及故障排除的研究专题题目（若无专题则不填）：原始依据(包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：通过学生在汽车实验室和实习单位的实习实践，并查阅相关书籍，学生应熟练掌握怠速控制系统故障的原因和故障检测维修的措施。课题在应用上要求可以应用于汽车维修企业中维修人员作为技术参考。在内容上要求做到系统的阐述怠速控制系统故障原因以及常见故障检测、诊断及排除的方法。以达到在维修过程中能够准确的找出故障原因，及时快速的排除发动机故障，提高维修效率的目标，真正做到高效率维修的业界水准。主要内容和要求：（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）：本课题主要研究怠速控制系统维护与故障诊断维修，使其在维护过程中更加简便可靠，以及在维修过程中缩短维修时间和降低维护成本。本课题研究的方法和手段是主要从常用故障诊断的方法入手，研究怠速控制系统故障诊断与维修。并通过故障现象的实例分析产生故障的原因，从而对症下药，排出故障，并发现其中存在的不足，努力寻找解决的方法。要求：1、论文能够指引人们全方位深度了解怠速控制系统故障诊断与维修。2、论文写作规范必须符合江西理工大学（南昌校区）毕业论文统一格式的规定与毕业设计大纲的相关规定。3、论文结构严谨，逻辑性强，论述层次清晰，概念准确，语句通顺。4、论点鲜明，论据确凿，材料翔实可靠，说服力强，有一定的学术水平。5、论文有自己的见解，对所论的问题有深入的分析。6、不得抄袭和剽窃他人成果。日程安排：一、2011年12月 确定题目并由指导老师审核二、2011年12月 获取指导老师任务书三、2012年2月 论文初稿（电子档）完成四、2012年2月 指导老师初审、复审、定稿五、2012年3月 完成论文，准备论文答辩六、2012年5月 论文答辩主要参考文献和书目：【1】 陈志恒主编.汽车电控技术.高等教育出版社.2002.11 【2】 李涵武主编.汽车电器与电子技术.哈尔滨工业大学出版社.2006.7 【3】 李贵德.汽车维修技师杂志.汽车维修技师杂志社.2004.10 【4】 郑启福内燃机动力学.北京:国防工业出版社.1991 【5】 何渝生,魏克严,洪宗林,孙祥汽车振动学.北京:人民交通出版社 【6】 发动机故障系列（三）.发动机怠速不良的诊断与分析 【7】 胡光辉 汽车故障诊断技术（第2版）.北京：电子工业出版社.2008 【8】 邓聚龙，灰色系统理论教程.武汉：华中理工大学出版社.1990 【9】 徐兀汽车发动机现代设计.北京:人民交通出版社.1995 【10】 何渝生,魏克严,洪宗林,孙祥.汽车振动学.北京:人民交通出版社.1990 指导教师签字： 年 月 日教研室主任签字： 年 月 日毕业设计（论文）开题报告机电工程系 汽车检测与维修专业 2009级（2012届）汽车班 学生题 目：怠速控制系统维护及故障排除的研究本课题来源及研究现状：1、 自选2、 现代发动机对其动力性、经济性、排放污染等方面性能都提出了严格的要求。发动机怠速控制系统是当代电喷发动机中的一个重要的组成部分，怠速工况的控制性能的好坏直接反映了汽车的技术性、稳定性、动力性、经济性、排放性等各种技术指标。发动机处于怠速工况时的转速对发动机的性能有较大的影响，怠速过高，会增加无谓的燃油消耗。据统计，汽车在交通密度大的道路上行驶时，约有30%的燃油消耗在怠速阶段，因此应尽可能的降低怠速，但从减少有害排放的角度考虑，怠速又不能过低，过低的怠速会使有害排放量增加，另外，发动机处于怠速工况运行时，由于用电器、空调装置、自动变速箱、动力转向伺服机构的接入情况，会使怠速下降，若不采取有效措施会引起发动机运转不稳定，甚至熄火。因此，怠速控制的目标是应在尽可能低的排放下，保持怠速工况在较低的转速下运行平稳。 然而，在汽车维修行业中，怠速工况下的故障率及怠速控制有关的各种故障率远远大于非怠速控制的其它工况下的故障率。如何分析、如何检测怠速工况下的各类故障，这就需要了解和掌握怠速控制系统的原理、方式及与其它工况的关联性，从而总结出对于怠速控制系统的故障的正确分析方法与简捷有序的检测手段。课题研究目标、内容、方法和手段：1、本课题研究的目标：组建一套完善的怠速控制系统的故障检测与排除方法和维修技巧方法。帮助维修人员在怠速控制系统的故障诊断与维修中，能够正确快捷的排除怠速控制系统的常见故障。2、研究的主要内容：了解怠速控制系统的故障原因、现象和解决方法，并掌握怠速控制系统故障诊断、维修方法等。3、研究的主要方法和手段：通过在汽车实验室和实习单位的实习实践，并收集汽车发动机原理、怠速控制系统的故障诊断与维修技术相关的书籍、报刊、科技文献及网络信息等资料。根据自己的分析总结对怠速控制系统维护及故障排除进行研究。设计（论文）提纲及进度安排：（一）论文提纲一、怠速控制系统的概述二、怠速控制系统的控制方式三、怠速控制系统的故障分析与检测四、总结五、参考文献六、致谢（二）进度安排一、2011年12月 确定题目并由指导老师审核二、2011年12月 获取指导老师任务书三、2012年2月 论文初稿（电子档）完成四、2012年2月 指导老师初审、复审、定稿五、2012年3月 完成论文，准备论文答辩六、2012年5月 论文答辩主要参考文献和书目：【1】陈志恒主编.汽车电控技术.高等教育出版社.2002.11 【2】李涵武主编.汽车电器与电子技术.哈尔滨工业大学出版社.2006.7 【3】李贵德.汽车维修技师杂志.汽车维修技师杂志社.2004.10 【4】郑启福内燃机动力学.北京:国防工业出版社.1991 【5】何渝生,魏克严,洪宗林,孙祥汽车振动学.北京:人民交通出版社 【6】发动机故障系列（三）.发动机怠速不良的诊断与分析 【7】胡光辉 汽车故障诊断技术（第2版）.北京：电子工业出版社.2008 【8】邓聚龙，灰色系统理论教程.武汉：华中理工大学出版社.1990 【9】徐兀汽车发动机现代设计.北京:人民交通出版社.1995 【10】何渝生,魏克严,洪宗林,孙祥.汽车振动学.北京:人民交通出版社.1990 指导教师审核意见：教研室主任签字： 年 月 日摘 要本文简要介绍了怠速控制系统的工作原理及控制类型，以及怠速控制系统的控制方式，结合现有车型的实际情况，对旁通空气式怠速控制装置作了详细介绍。通过了解和掌握怠速控制系统的原理、方式及与其它工况的关联性，从而总结出对于怠速控制系统的故障的正确分析方法与简捷有序的检测手段。在此基础上对常见的怠速控制系统的故障作了五种分类: 无怠速故障分析与检测、怠速过高的故障分析与检测、怠速游车故障分析与检测、怠速工况有负荷不提速故障分析与检测、怠速转速过低故障分析与检测。对每种故障类型通过工作中的实际案例加以分析，结合怠速控制系统的工作原理，对每类故障进行故障总结，针对怠速控制系统故障复杂性提出了自己对于怠速系统故障处理与解决方案。关键词：怠速控制系统；控制方式；常见故障诊断方法；常见故障维修案例。ABSTRACTThis paper briefly introduces the idle control systems principle of work and the type of control, as well as idle speed control system, combined with the existing models of the actual situation, the bypass air idle speed control device in detail. By understanding and mastering the idle control system principle, way and other conditions of the association, which summed up the idle control system fault correct analysis method and simple and orderly means of detection.On the basis of the common speed control system fault for five kinds of classification: no idling fault analysis and detection, high speed fault analysis and detection, idle amusement vehicle fault analysis and detection, the idle condition load is carried fast fault analysis and detection, fault analysis and detecting the idle speed is too low. For each type of fault through the work of the actual case to analysis, combined with the idle control system principle of work, to each kind of fault failure, idle speed control system for fault complexity presents itself for the idle system troubleshooting and solutions.Key word ：Idle speed control system; control mode; fault diagnosis; fault repair case.目 录 第一章 怠速控制系统的概述 8 1.1 怠速系统的概述 8 1.2怠控制系统的工作原理 8 1.3怠速控制系统的控制信号 9 1.4怠速控制系统的怠速执行器的分类10 第二章 怠速控制系统的控制方式 11 2.1旁通空气式怠速控制装置11 2.1.1 步进电机式怠速控制系统12 2.1.2旋转电磁阀式怠速控制系统 132.2 节气门直动式怠速控制系统 16 第三章 怠速控制系统故障分析与检测 17 3.1无怠速故障分析与检测17 3.2怠速过高的故障分析与检测 20 3.3怠速游车故障分析与检测23 3.4怠速工况有负荷不提速故障分析与检测 25 3.5怠速转速过低故障分析与检测 28总结 35 参考文献 36 致谢 37第一章 怠速控制系统的概述1.1 怠速系统的概述 传统的化油器采用单独的怠速系由怠速空气量孔与怠速孔共同调节，以供应怠速时较浓的混合气，保持怠速工况的稳定。但是这种机械的调节方式无法满足发动机在复杂的外界条件下保持怠速排放良好的目标。电控汽油机在怠速工况时除了将怠速转速适当提高以降低排放以外，还可以通过调整空气量与喷油的匹配将怠速转速控制在一个比较稳定的水平上，这样控制的弹性很大，可以适应复杂的外界环境。 1.2怠速控制系统的工作原理在电控怠速控制系统中，ECU首先根据传感器的输入信号确定目标转速；然后把目标转速与发动机的实际转速进行比较，得到目标转速与实际转速的差值；最后根据此差值确定达到目标转速所需的控制量，驱动怠速控制装置增加或减少空气量。微机控制怠速控制系统一般采用转速反馈控制方式，车辆正常行驶时，为了避免怠速反馈控制与驾驶员通过油门踏板动作引起的空气量调节发生干涉，电控怠速控制系统需要用节气门全部闭信号、车速信号等对怠速状态进行确认，只有怠速状态得到确认的情况下才进行怠速反馈控制。 除了上述怠速稳定控制外，现代电控汽油机的怠速控制系统，还把过去由其他装置实现的功能集中到怠速控制系统中，如：起运后控制暖机过程控制负荷变化，预控制电动负荷变化控制等几方面内容。在现代电控汽油机中，这些控制功能都已由电控怠速控制装置来完成，这样不仅减少了零部件，发动机的结构更加简化和紧凑，而且也有利于提高发动机可靠性。总之，怠速控制的实质是对怠速工况的进气量进行控制，以控制怠速转速。1.3怠速控制系统的控制信号 两个重要控制信号 怠速控制有无或怠速控制好坏，取决于怠速工况的输入信号和控制怠速执行器的输出信号。如果在怠速运转时，发动机控制单元未收到怠速信号，发动机控制单元不做怠速控制，也就是说发动机即使工作在怠速工况，由于发动机控制单元不对怠速阀进行控制，那么发动机转速有可能偏离目标转速，使发动机不稳，更谈不上有负荷时提速控制。往往在负荷的作用下，发动机转速下降、不稳以致熄火。如若有输入信号，而无输出信号或输出信号不良，同样使执行器工作不正常而导致怠速转速不稳，当然若执行器本身坏、或卡、脏、滞同样会出现怠速不稳。倘若机械等方面原因（气阻、真空漏气、节气门调节不良、排气受阻、EGR阀门不良、缺缸等），也同样使控制失灵而导致怠速不稳，单从两个控制信号来讲，它是怠速工况最重要部分。 一、输入信号 当前电喷车有两种信号形式，一是怠速触点信号；二是节气门位置传感器信号。无论哪种信号形式，都将信号输入发动机控制单元表明怠速工况。 怠速触点信号：它在节气门位置传感器中（4线插头），其中有一线为IDL。当怠速时，节气门全关，IDL信号为OV（触点打开）。 节气门位置初点信号：此节气门位置传感器取消怠速触点（3线插头），怠速工况信号代之，进口车一般为小于0.6V，国产车一般小于0.8V。在规定的节气门信号范围内，发动机控制单元便认为是怠速工况，并控制怠速阀工作，大于规定信号范围，便认为加速工况，不做怠速控制。 二、输出信号 当发动机控制单元收到怠速输入信号后，便向执行器输出一个控制信号，让执行器按发动机目标转速进行工作。此信号一般为脉冲信号，根据不同怠速执行器的种类，信号控制方式也略有不同。1.4怠速控制系统的怠速执行器的分类 四种怠速执行器 电喷发动机的怠速控制，主要是由怠速执行器来完成。由于不同车型的不同配置，其执行器类别也有着较大区别，控制方法也不尽相同，但它们所完成的任务是一致的。当前电喷发动机所配置的怠速执行器可分为4类。 一、伸缩阀式（二线制） 它是由一组线圈和阀芯组成，发动机控制单元向线圈发出一个占空比不同的脉冲电流，控制线圈的磁场强度（吸力），使线圈内部的阀芯停留在任一个动态位置上，从而达到怠速所要求的进气量，即而完成控制怠速转速的目的。 二、旋转阀式（三线制）它是由两组线圈和一个阀芯组成（一根电源线两根控制线），通过对两组线圈不同占空比脉冲电流的控制，使它伞兵磁场强度不同，从而使阀芯在90转角内左右转动任一位置，来达到阀门的开度控制，即可完成控制怠速转速的目的（多用于丰田车系）。三、步进电机式 它是由两组或四组线圈和阀芯组成。通过对各组线圈的电流控制（脉冲电流），即正向顺序或反向顺序控制，使电机内部形成一个正向或反向的旋转磁场，阀芯为一个永磁式转子，在旋转磁场的作用下，阀芯可以按步进行转动，带动阀杆伸缩直线运动，从而达到调节进气量完成怠速控制的目的。步进电机均为可逆式电机，按步数进行控制，一般为125步和255步两种。步数越多，控制精度越高。 每一个脉冲电流转动一个角度称之为一步，每步11，每周为32步，量程为0125步，大约4周，调节速率可达每秒160次。 四线制步进电机：它是由两组线圈组成。分每组线圈极性变换控制和两组线圈控制，来达到顺向或逆向旋转磁场的控制。六线制步进电机：它是由四组线圈组成。通过各线圈的顺序控制，来完成旋转磁场的控制，从面达到阀芯开度的控制。 步进式怠速控制执行器，由于控制精度高，控制量程大。它将是当代发动机怠速控制的主流。 四、直动电机式（二线制） 它是一个直流可逆电机，它的转动方向及停留位置由电机反馈信号决定，它安装在主气道节气门体上，直接推动节气门翻板来控制怠速工况进气量。此方式取消了旁通气道，多用于韩国现代和大众系列车型。第二章 怠速控制系统的控制方式怠速控制的本质是怠速进气量的控制，但从怠速进气量控制方式的基本特征分类，可分为：一类是以控制怠速旁通空气道截面大小和基本特征，对怠速空气流量进行调节下旁通气道控制方式；另一类是以直接控制节气门的开度和基本特征，对怠速空气流量进行调节的气图1 皇冠3.0主继电器控制电路 6 门直动控制方式。由于控制方式不同，因此控制装置在结构上有效大的差异。2.1旁通空气式怠速控制装置 在旁通空气式控制方式中，应用比较广泛的控制装置，主要有步进电机式怠速控制装置和旋转滑阀式怠速控制装置。 2.1.1步进电机式怠速控制系统 组成步进电机式怠速控制系统由传感器、ECU、步进电机式怠速控制阀。 （1）步进电机式怠速控制阀 步进电机式怠速控制阀，如图3所示，它由永久磁铁构成的转子、线圈构成的定子和将旋转运动变成直线运动的进给丝杠及阀等部分组成。它利用步进转换控制，使转子可顺时针也可逆时针旋转，从而使阀心轴向移动，改变阀与阀座之间的间隙以达到调节旁通空气道的空气量。其转子由永久磁铁构成，N极和S极在圆周上相间排列，共有8对磁极。定子由A、B两个定子组成，其内绕有A、B两组线圈，线圈由导磁材料制成的爪极包围。每个定子各有8对7 爪级，每对爪极N极与S极相差1个爪的差位，构成一体安装在外壳上。爪极的极性变换的，由微机控制装置输出的控制定子相线绕组的电压脉冲决定：A、B两定子绕组分别由1、3相绕组和2、4相绕组构成，由ECU内晶体三极管控制各相绕组的搭铁，欲使步进电机正转时，相线控制脉冲按1234相顺序依次迟后90相位角，定子上N极向右方向动，如图4所示，转子随之正转。反之，欲使步进电机反转时，相线控制脉冲按1234相顺序依次超前90相位角，定子上N极向左方向移动，转子随之反转。 （2）怠速控制原理 步进电机式怠速控制系统的控制电路如图4所示。ECU依一定顺序使T1-T4三极管适时导通，分别向步进电机的四俱线圈供电，驱动步进电机转子旋转，调节旁通空气道的开度，从而调节旁通空气量。 步进电机式怠速控制系统的控制项目如下:1）起动预控制 为了改善发动机再起支时的起动性能，在发动机点火开关关闭（OFF）后，ECU控制怠速控制阀处于全开（125步）状态，以便为下次起动作好准备。为了保证怠速控制阀在发动机下次起动时处于全开位置，在点火开关切断电源后，必须继续给ECU和步进电机供电一段时间。在这段时间内，通过ECU的主继电器控制电路对主继电器进行控制，如图4所示。当点火开关断开时，主继电器产ECU的M-REL端继续供电2s，使主继电器保持接通状态，直到怠速控制阀起动初始位（全开）设定后，继电器断电。 2）起动控制发支机起动时，由于怠速控制阀预先设定在全开位置，在起期间流经怠速控制阀的旁通空气量最大，发动机容易起动。在发动机起动后，若怠速控制阀仍保持在全开位置，怠速转速将会升得过高，所以在起动期间或起动后，发动机转速达到规定值（此值由冷却液温度确定）时，ECU开始控制步进电机式怠速控制阀，将阀门关小到由冷却液温度所确定的阀门开度位置。 3）暖机控制 在暖机过程中，怠速控制阀从起动后根据冷却液温度所确定的开度位置开始逐渐关闭阀门，当冷却液温度达到70时，暖机控制结束。 4）稳定怠速反馈控制 在怠速运转过程中，如果发动机实际转速与ECU存储器中所存放的目标转速相差超过一定值（如20r/min）时，ECU将通过步进电机控制怠速控制阀相应增减旁通空气量，使发动机实际转速与目标转速相同。 5）发动机负荷变化的预控制发动机在怠速运转时，当空调开关、空档起动开关等接通或断开，都将使发动机的负荷立刻发生变化。为了避免发动机怠速时转速波动或熄火，在发动机转速出现变化前，ECU将控制怠速控制阀开大或关小一个固定的距离。 6）电器负荷增大时的怠速控制 在怠速运转时，当汽车上使用的电器增大到一定程度时，将引起电源拱电电压降低，同时发动机的负荷也要增大。为了保证ECU的+B端和点火开关IG S/W端具有正常的供电电压，需要控制步进电机，相应地增加旁通气道空气量，提高发动机怠速转速，提高发动机的输出功率。 7）学习控制 ECU通过步进电机的正、反转步数，确定怠速控制阀的位置，达到调整发动机的怠速转速的目的。但由于发动机在整使用过程中，其性能会发生变化，虽然步进电机控制阀门的位置未变，而怠速转速也会和初设的数值不同。此时ECU用反馈控制方法输出信号，使发动机转速仍达到目标值。与此同时，ECU将此时步进电机转过的步数存储在存储器中，以便在以后的怠速控制中使用。 2.1.2旋转电磁阀式怠速控制系统 旋转电磁阀式怠速控制机构装在节气门体上，按ECU的控制信号，控制节气门旁通气道的进气量。旋转电磁阀式体积小，重量轻，其结构如图5所示。 1）旋转电磁阀式怠速控制机构结构组成 9 1）圆柱形永久磁铁 圆柱形永久磁铁装在阀轴的末端，当永久磁铁的磁场与线圈L1和线圈L2产生的电磁场相互作用时，使圆柱形永久磁铁产生偏转。 2）阀 阀安装在阀轴的中部，与带有永久磁铁的轴一同转动，改变旁通空气道的截面，从而控制流过旁通气道的空气量。 3）线圈L1、L2 线圈L1、L2及其铁心装在圆柱形永久磁铁对应的圆周位置上。当ECU给线圈L2、L1通电，线圈铁心产生电磁场，面向圆柱形永久磁铁的一端均为电磁场的N极。在磁场的作用下，圆柱形永久磁铁和轴一起旋转。ECU可通过控制线圈产生的磁场强度改变轴的转角。 4）双金属片 双金属片制成盘形，一端用固定销固定，另一端与阀轴端部的挡块相连接。阀轴上的杆穿过挡块的凹槽，可在限定的范围内摆动。双金属片检测流过阀体冷却水温度的变化，是一套保护装置，其功用是为了防止怠速控制系统电路出现故障时，发动机转速过高或过低。只要怠速系统正常工作，轴上的杆将不与挡块的凹槽两侧接触。（2）控制电路的工作原理 控制电路工作原理如图6所示。ECU根据有关信号计算出发动机所处工况的占空比，输出相应的控制信号，驱动功率管Tr1和Tr2，使L1和L2线圈通电。L1和L2通电时产生的磁场与圆柱形永久磁铁的磁场相互作用，使阀轴偏转。占空比是ECU输出的控制领带在一个周期内，通电时间与通电周期的比值。 ECU以一固定周期（4ms）使线圈接通或断开。由于占空比控制信号和三极管Tr1基极之间接有反向器故三极管Tr1和Tr2集电极输出相位相反。当占空比为50%时，L1和L2线圈的平均通电时间相等，产生的磁场强度相同，与永久磁铁产生的磁场作用相抵消，阀轴停止转动。当占空比超过50%时，线圈L2的磁场强度超过L1的磁场强度。永久磁铁将转过一定角度，使旁通口打开。 （3）怠速控制原理 旋转电磁阀式怠速控制原理电路如图7所示。在整个怠速范围内，ECU根据水温等传感器输入的信号，确定发动机所处怠速工况的占空比（0-100%），对怠速转速进行反馈控制。空调工作时，发动机的怠速转速是通过怠速升高机构单独进行控制的。 旋转电磁阀式怠速控制项目主要有以下各项。 1）起动控制 在发动机起动时，ECU根据发动机运行条件，在存储器中取出预存的数据，控制怠速控制阀的开度。 2）暖机控制 在发动机起动后，ECU根据冷却液的温度，控制发动机在暖机过程中怠速转速的变化。 3）反馈控制 发动机起动后，当所有反馈控制条件（例如：节气门位置传感器怠速触点IDL闭合；车速低于2km/h；空调开关A/C断开）满足时，ECU将根据发动机实际转速与ECU在座器中预先设定的目标转速进行比较。如果发动机实际转速低于目标转速时，则将阀门关小。目标怠速转速随发动机工况而定，如空档起动开关是按通或关断、电器负载信号、动力转向开关是接通还是断开等等。4）发动机负荷变化时的预控制 在发动机怠速运转时，如空档起动开关、尾灯继电器或除霜继电器或某种负载较大电器图7 旋转电磁阀式怠速控制电路 11 接通或关断时，将会使发动机的负荷改变，为避免由此引起的发动机转速波动或熄火，在发动机转速波动或熄火，在发动机转速出现变化前，ECU控制怠速控制阀开大或关小一定的角度。 5）学习控制 旋转电磁阀式怠速控制是根据占空比控制阀门的转动角度，调节发动机的怠速转速。但由于发动机在整个使用过程中性能将发生变化，虽然占空比相同，但是发动机的怠速转速将与使用初期的数值不同。ECU利用反馈控制的方法，输出怠速控制信号，将性能发生变化的发动机怠速转速高速到目标怠速值。当怠速值达到目标怠速后，ECU将此时的占空比存入备用的存储器中，在以后的怠速控制中作为这一工况下占空比的基准值。2.2节气门直动式怠速控制系统 节气门直动式怠速控制，是通过控制节气门开启程度，调节空气通路的截面，达到控制充气量，实现怠速控制。怠速执行机构如图13，它由直流电动机、减速齿轮、丝杆、阀等部件组成。怠速执行机构的传动轴与节卸门操纵臂的全闭限制器相接触。当微机控制直流电动机通电时，直流电动机产生旋转力矩，通过减速齿轮，转矩增大。然后又通过丝杆变转动为付动轴的直线运动。通过传动轴的旋入或旋出，调节节气门全闭限制位置，达到调节节气门处通路截面，进而实现怠速转速控制的目的。这种节气门直动式怠速控制机构，具有较强的工作能力，控制位置稳定性好，同时现代汽车上许多电子控制系统需要控制节气门，如驱动防滑系统、巡航控制系统及电子油门装置，这些装置可以方便地和节气门直动式怠速控制机构结合起来，故近年来节气门直动式怠速控制系统的应用有所增加。但节气门直动式怠速控制结构在工作时，为了克服节气门关闭方向回位弹簧的作用力，使用了减速机构，使速度下降，造成响应性不好，同时怠速执行机构的外形尺寸也较大。 第三章 怠速控制系统故障分析与检测3.1无怠速故障分析与检测 电喷发动机无怠速故障是一种常见故障现象，细分它的故障现象可分为三种： 一辆林肯城市（4.6L）因发动机无怠速来我修理厂检修。在试车中发现，此车启动困难，即使着车，怠速转速很低，只有500r/min左右，拌动严重，当踩加速踏板时，转速平稳，加速正常，但松加速踏板时马上熄火。从故障现象可知，此车怠速控制不正常，也就是说，在怠速工况下，进气量明显不足。此车只设一个怠速旁通气道，怠速执行器为步进电机式。怠速工况进气量不足的原因有 二：一是旁通气首不畅；二是旁通气道怠速步进电机控制不良。目标确定以后，道德检测步进电机的工作情况，交点火开关打开和关闭，用手摸电机有振动感，说明电机在工作。为了进一步确认电机工作是否正常，用万用表逐一的测量步进电机的四条控制端（控制单元对电机的控制信号），均有频率信号电压衣控制信号不能说明电机运转正常，于是拆下步进电机，发现阀芯脏堵严重，在用点火开关通断试验时，发现阀芯可以前后移动，只是油污阻塞阻止了气流的畅通。在检查安装步进电机位置的气孔中，也是油污严重，经彻底清洗节气门体和步进电机后，故障排除。 故障总结：发动机启动困难，需踩加速踏板启动，根本无怠速工况的现象，有很多类型的车上均有发生，这是一种典型的有火、有油而无空气的不着车故障。我们知道，任何一辆车启动时均在怠速工况下运转，此时的情景是节气门全关，怠速下的进气量全由旁通气道控制。如若旁通气道受阻或怠速执行器工作不良，都将使怠速工况不稳，以至启动困难，只有踩下加速踏板时，节气门打开，有空气流通过，方可启动顺利，松加速踏板时，节气门又关闭，因无空气而熄火。对这种故障，许多维修工有一个错误的处理方法，那就是调整节气癯拉线或是调整节气门翻板的固定螺钉，其目的是让节气门在初态就有一个开量，这样确实可顺利启动和有一个基本的怠速，但没有解决怠速工况自动控制的问题更不妙的是将节气门调出一个开量的同时节气门位置传感受器信号发生了变化，节气门位置信号过大，而且节气门位置传感器内的怠速触点信号被打开，控制单元接到的一直是加速工况，即使有怠速，控制单元也不做怠速控制，将造成怠速不稳，或高或低，特别是有负荷时，转速下降而抖动，开空调时易熄火。这种调节化油器的做法在电喷车上是绝对不允许的。另外应提及的一点是，由于各车型怠速控制类型及控制方式各异，所以不能用同一个思路同一种手段去处理对于单旁通气道而言，它只设步进电机式执行器出理上述故障现象，只需检查气道脏堵和执行器工作状况即可，一般来讲，问题容易解决。对于双旁能气道而言，它设置了两个控制点，即怠速螺钉和怠速阀，它们是协调工作的，不可随意调大调小。怠速螺钉的位置，应让怠速阀工作在最佳的开度位置上（10%-30%），如果螺钉调节过大（即螺钉气道关闭过小），那怠速阀气道必然自动开大，怠速阀工作上限时，调节余量过小，当负荷时，提速有限，导致转整下降，怠速抖动。对于无旁通气道而直接控制节气门主气道的直动式可逆电机而言，它的怠速进气量控制是靠电机推动节气门来完成的，如若电机有故障或电机位置反馈信号不良，在怠速时由于节气门未打开，将造成启动困难，无怠速故障。当我们对不同车型不同配置及功能特点了解后，发动机无怠速故障便会有较好的处理。 二、怠速工况发动机不稳，怠速转速漂游不定，开空调转速下降以至熄火。 一辆韩国现代来厂检修，据车主讲此车怠速不稳，易熄火，但加速时一切正常。首先试车观察，此车怠速时好时坏，有时转速低至600r/min以上，发动机发抖，有时加速后回怠速时转速达到1000 r/min以上，怠速转速漂游不定。当热车后，只要冷却风扇一启动发动机转速立刻下降并且抖动严重，怠速下开空调易熄火。 故障分析：从故障现象看，有可能是怠速控制不良，或是根本没有怠速控制。正常怠速16 时发动机均有一个目标转速作为依据，如果实际转速偏离目标转速时，控制单元将控制怠速电机动作调节怠速时的进气量，从而控制发动机转速保持在目标转速。当有负荷时控制单元将控制怠速电机开大进气量，提高怠速转速来克服负荷对发动机稳定的影响。从此车的几个现象看，怠速转速时低时高，说明无目标转速控制；风扇启动，发动机转速下降，开空调熄火，说明怠速无提速控制。由此可以确定怠速开关信号不良或是怠速电机控制不良。 故障排除：韩国现代的怠速控制与一般车略有不同，它无旁通气道，直接由主气道提供怠速工况的进气量。它的怠速执行器为直流可逆电机，电机阀杆直接推动节气门来完成调节怠速转速，它的开量调节位置由电机位置传感器通知控制单元，控制单元由此知道电机工作状态，它的怠速开关信号不在节气门位置传感器上，其怠速触点开关安装在电机阀杆的前部，顶在节气门联动板上。 根据电路资料，查阅到5线插头的3脚为怠速开关信号。用万用表测量此脚为12V（怠速时为OV），说明发动机无怠速控制的原因是控制单元收到的始终为加速信号，故不做怠速工况控制。检查电机阀杆状态时，阀杆触头没有顶住节气门联动板，故怠速触动开关是打开的。于是重新做了怠速基础调节，使怠速开关为闭合状态，节气门信号为0.5V，调好后试车，故障消失。 故障总结：由于韩国现代轿车的怠速控制结构、特点等有独特的特性。经常因为怠速触点开关位置不正常造成怠速工况不稳或有负荷时不提速的现象，甚至有时加速不良，加速游车现象。怠速触点开关信号是樗发动机的工作工况，若开关信号打开或信号不良，发动机控制单元将不做怠速稳速控制和怠速提速控制，故会反映出怠速转速不稳，有负荷时转速下滑、抖动，以至熄火。若开关信号始终闭合，发动机控制单元将按怠速工况控制，当加速时动力不足，转速最高只能达到2000 r/min便断油控制，故障现象为加速游车，转速将在1500-2000 r/min波动。因此怠速开关信号是发动机控制中的一个非常重要的信号，我们汽车维修人员不但要重视它，还要会检测它，更重要的还要会调节它。 三、启动后，怠速抖动粗暴，过一段时间会自动慢慢稳定。 一辆尼桑蓝鸟U13多点喷射发动机，因耗油较大来修理厂检查。试车中发现，此车怠速较高并且转速不稳，转速在900 r/min上下游动，怠速时开空调，转速下滑抖动。油压测量为250 kPa，正常。节气门信号测量为0.8V，怠速下信号明显偏高，联想到开空调转速下降抖动现象，说明怠速工况控制不良，没有提速。那为什么发动机转速又高而不稳，节气门信号偏大是否为节气门在怠速下关闭不严而有一个开度呢？于是重点放在检查节气门位置信号偏大的问题上，检查节气门位置传感受器初始位置时发现，此传感器是个固定死的位置，不可调节。检查节气门拉线时发现了问题，人为将节气门拉线调的过紧，看来问题就出在这里。我们将节气门拉线调松后转速下降到700 r/min左右，发动机抖动，再测节气门位置信号为0.5V。这才是标准怠速下的节气门信号，于是针对发动机抖动检查了各缸的工作情况。从断缸试验中发现1缸工作不良，取出1缸火花塞发现积炭严重，测量缸压正常，检查1缸高压线阻值无穷大，为断路，说明抖动原因是缺缸，缺缸的原因在高压线，经更换高压线后，故障排除。 故障总结：此车报修的问题是耗油，检查中发现的初始现象是怠速偏高并且漂游不定。有负荷时不能提速，说明怠速控制不良。测量节气门信号过大，正是这两个问题的根本所在。节气门信号是发动机的负荷信号，它对喷油量有较大影响，节气门信号初始过高，那么在17 加速工况下其信号一直偏大，造成耗油过高。节气门信号不但是一个随负荷变化的信号值，同时也是怠速工况状态值。此车节气门位置传感器为三线电位式传感器，它取消了怠速触点开关信号，这是不同于四线综合式节气门位置传感器的根本点。为了继续保留怠速工况特征信号，它利用了信号电压的初始值做为怠速工况与加速工况的分界点。一般情况，进口轿车节气门信号小于0.6V为怠速工况，发动机控制单元按怠速工况控制，节气门信号大于0.6V为加速工况，此车怠速信号为0.8V，控制单元以为是加速工况，故反映出的现象为无怠速控制状态，无提速。生产厂家为了不让人为调节节气门位置传感器初始位置，将此传感器均设置位置螺钉也为长条形并可调整。既然三线式传感器不可调，信号电压一定应在厂家设定数值内，此车节气门倍偏高为节气门拉线过紧，节气门开度有变造成的。人为掩盖怠速抖动用提高转速的方法处理是极其错误的，从而导致怠速信号丢失，怠速失控，同时信号过大造成耗油。 3.2怠速过高的故障分析与检测 怠速工况下，电控单元根据节气门位置传感器的怠速触点信号或节气门位置传感器的怠速触点信号或节气门位置初始信号（三线式不带触点信号）来决定是否为怠速控制，若怠速信号成立，电控单元便依据发动机内存的标准数据进行对怠速执行器控制，调节怠速工况下的进气量，使发动机的实际转速控制在目标转速规定的范围内，即完成怠速稳速控制之目的。怠速工况的稳速控制实质上是怠速工况的进气量的调节控制。怠速转速偏高故障，从根本上讲是怠速工况进气量过大而且过大的进气量是经过空气计量的，从而喷油量也是随时之增加的，也就是说，实际进入发动机的混合气的量值在增大，故使汽缸内的燃烧动力增强，而导致怠速转速升高。按正常怠速控制理论来分析，由于有怠速执行器的控制是不应该有多余的气体进入，即使有某种原因有多余气体进入，怠速执行器根据目标转速要减小怠速通道的进气量来达到稳速目的。那么，为什么还会有怠速偏高故障呢？为什么会有多余的气体不被控制而流入呢？这些多余气体又是如何被测量的呢？对此，我们将从两个主要方面来分析。 一、在电控单元控制下，开大怠速执行器通道，啬进气量，有目的提高怠速转速，或是执行器正常数据发生变货而进气量增大，造成有控制下怠速偏高。 1）怠速控制中的另一功能是怠速提速功能，当水温较低，当有负荷信号输入电控单元时，均在标准转速的基础上提高200300r/min，以维持发动机的稳定性和冷车快怠速之目的。如果有某些负荷开关信号错误输入电控单元时，怠速转速将偏高，一直工作在提速控制下。维修转速偏高故障时，应注意检查空调开、转向开关、挂挡开关、蓄电小子电压和大电流用电器件等，如有任一负荷信号误输入电控单元都将提速，如果水温信号不良，电控单元误认为新华通讯社车而提速，应注意检查。 2）怠速执行器的开量数据是随实际情况而改变的。由于长期工作中，节气门体或执行器本身有脏物阻碍作用，进气量变小，转速下降，当偏离目标转速范围之外时，电控单元为了达到目标转速控制，必须再开大执行器开量，从而新的开量数据取代了原来数据，脏物不断堆积，怠速执行器数据不断增大，存贮器中存贮的总是最新最佳的执行器开量数据。当清洗过节气门体或执行器后，脏物消失了，相应进气量增大，如果执行器还是用新的数据来控制，必然导致怠速偏高。如果想解决这个故障，一般有两种方法：（1）用仪器对其重新设定，改变执行器开量较大的数据。（2）反复踏下加速踏板，用再学习的方法使执行器的开量数据逐步适应当前目标转速的新数据。 一辆凌志LS400因怠速转速过高进厂检修，试车中，怠速转速高达1500r/min居高不下，码为“22水温信号不良”。继续读取数据流发现水温为39，当前发动机温度已超过80，明显传感器信号不良，检查水温传感电阻为300左右，说明传感器正常，符合当前温度的阻值继续检查插头时，有水锈，接触不良造成电阻过大，信号过大。由于水温传感器报告的是冷车，电控单元始终指令步进电机开大进气量，做冷车快怠速控制。经处理插头后，温度显示正常，但怠速转速还是居高不下。继续读取数据流发现，IAC步进电机在启动时由125步逐渐降至0步，说明，步进电机已完全关闭，怠速下已无气流进入歧管，可为何怠速转速又很高呢？分析认为一定有漏气流，这部分漏气流也一定经过空气流量计的测量，能被空气流量计感知的漏气不会是外漏，一定是内漏。于是检查重点放在节气门的调整上，检查节气门拉线状态正常。取下节气门进气管，用手电照看，发现节气门边缘有缝隙，重新调节节气门固定螺丝，重新调节节气门位置传感器位置，故障消失。怠速转速750r/min，步进电机步数为24步，一切正常。 故障总结：此车怠速转速过高的原因有两个：一是水温信号错误；二是节气门体漏气。由于漏气是主要问题，它掩盖了水温信号不良的问题，如果检查顺序反过来那将是另外一种现象出现。如果先检查处理节气门漏气故障后，怠速转速不会恢复到目标转速，可能还要保持在9001000 r/min上，因为冷车信号需要快怠速。当再处理水温信号不良时，怠速才会真正恢复标准转速。 二、在电控单元失控状态下或根本不在怠速控制状态下（1）电控单元对怠速执行器的控制信号不良或根本没有控制信号，由于执行器不能正常工作，其开量有可能停留在较大开度上，导致怠速偏高。如果电控单元对执行器的输出信号不良，也将导致执行器不能按要求去执行。 （2）电控单元对执行器有控制信号，而执行器本身由于脏、卡、滞、坏等原因不能正常工作，执行器开度若停留在较大位置时，将导致怠速偏高。 （3）由于漏气等原因，电控单元已对执行器做出调节指令，即使执行器已完全处于关闭状态，也不能缓解进气量，将导致怠速偏高、怠速飞车、怠速游车故障现象产生。如等漏气原因一辆直列六缸丰田吉先达（2.5L）轿车，怠速高达1500 r/min居高不下。 故障诊断：此车为D型配置发动机，考虑到此现象多为歧管漏气的可能性较大，于是首先测量了一下歧管内的真空度为44kPa，真空度确实比正常值低，到底漏气的部位是外漏还是内漏，还需检查方能知道，逐一将歧管上的真空管堵住，转速还是没有变化，用清洗剂对各密封部位喷涂还是没有查到漏气部位，看来问题不是在外漏，而为内漏，考虑内漏的部位只有两处：一是节气门关闭不严；二是旁通气道开度过大。此车为步进电机式怠速控制只有一条旁能气道，是否是步进电机工作不良，造成开度过大呢？在关闭点火开关时，电机有振感，拔下电机插头，测量了电机的四组线圈均有相同电阻值，电机是好的。顺便测了一组线圈的控制信号，有频率信号，说明电脑输出信号正常。为了彻低排除它，取下步进电机，用清洗剂清洗，同时观察步进电机座孔没有脏堵现象，也顺便清洗了旁通气道控制孔，看来这一条路径不存问题。随后又对节气门主通道进行认真检查。怠速下，取下主气道软管，观察节气门关闭情况，没发现问题，索性用手堵死节气门入口，怠速仍居高不下，看来内漏可能性也不大。用诊断仪调码无码，读取步进电机步数，确读不出此车数据。 故障分析：静下心来，回想一下所走过的路，从真空度的测量联想故障现象，应该是歧19 管漏气的结果。为什么会找不到漏气的部位呢？提出一个设想：如果某个信号过大造成混合气过浓会影响怠速转速吗？这种设想很快被否定，转速升高，说明汽缸燃烧动力增强，汽缸反而使燃烧动力下降，看来问题还是在漏气上。只有没受到怠速步进电机控制的多余气体才可能使混合气的量传值增大，从怠速步进电机的控制理论来讲，不也是调整进气量而达到控制转速吗！ 再次检测：重新检查了所有外漏可能部位，没有问题。用手堵死进气总口，没能使转速下降，说明节气门不是漏气，问题一定在步进电机上。取下步进电机，人为在六线插头处接上电源线，顺序用负极线触碰四组线圈的控制端，步进电机的伸缩，再反顺序试验，阀芯又明显的按步向前缩回，没有卡滞现象，完全可以肯定步进电机良好。再次检查电脑输出的四条信号插脚，二条火线，在测量信号电压时，其中有一条信号总为OV，而其余三条信号均有电压，问题终于找到。电脑输出的四条控制回路，有一回路有故障。关闭点火开关，继续测量四条控制插脚对地电阻，有一脚始终为O，其余三脚为，说明有一回路搭铁。同时也可解释为步进电机有一组线圈始终通电，成为一个固定磁场，虽然其余三组线圈在顺序工作，而具有永久磁铁的转子只能永久的停留在某一位置，步进电机失控，怠速进气量同样不受控，不受控的气体我们统称漏气。拔下电脑插头，有问题的插脚始终搭铁，说明搭铁故障在线路。由于大线束不易查找，另引一线接好在步进电机插头至电脑插头之间，故障排除。 总结：从以上几2个实例可以看出，怠速过高的原因有二：一是漏气而且这些多余的气体被计量。也就是说，混合气的量值增大造成燃烧动力增强，导致转速升高。虽有怠速执行器在调节旁通气道的气量，但调至极限时（全关时），也就推动调节作用。如果漏气部分不被计量，造成混合气过稀而转速下降，以至熄火（配置空气流量计发动机就是如此）。二是经过控制的气体过大而导致高怠速，如水温、负荷的错误导致执行器开大进气量，将长时间控制在提速作用下。总之，怠速工况转速过高的根本原因是进气量过大。 3.3怠速游车故障分析与检测 怠速游车现象是怠速工况的一种常见故障，它与怠速不急和怠速抖动有着根本的区别。怠速抖动一般为汽缸混合气燃烧作功不平衡（如缺缸）或混合气过稀、过浓，混合气质量变差（如尾气渗入），燃烧不完全，特别是在转速较低时易造成怠速抖动。而游车现象是一种有规律有转速忽高忽低故障。游车现象细分有两种：一种为小范围的转速变化；另一种为大范围的转速变化。虽然它们的故障现象较相似，但它们所发生的根本原因却有着质的差别。前者所导致的原因较为复杂，其所发生的故障点也较为复杂，其所发生的故障点也较为繁多，追其根本是由于外界的原因造成执行器在不断地反复调节所致请参阅以下二个实例。 一辆桑塔纳2000Gsi（时代超人），因怠速游车来修理厂检修。 故障诊断：首先用故障诊断议读取怠速工况下的数据：（1）转速在800-1000r/min上下波动； （2）节气门开度在6-8之间不断变化（标准为2-5）； （3）空气流量在3-5g/s之间不断变化（标准为2-2.5g/s）； （4）喷油时间在2-3ms之间不断变化（标准为2-2.5ms）。 4组数据是相关数据，它们的同步变化是正常的。但数据在不断变化，说明怠速下的进一在不断的调节。节气门开度过大，说明进气受阻，节气门过脏或空气滤清器过脏。节气门开度频繁变化，说明怠速电机在不断的工作调节。故障诊断：通过数据流及故障现象的分析，是节气门体过脏。于是拆下节气门体，发现油泥过厚，在节气门板翻板边缘处有一道2-3mm的小山状脏物。彻底清洗后，游车现象消失，但转速升高到1000r/min以民，居高不下，经重新设定后故障彻底排除。 故障总结：直动式怠速控制形式在我国大众毓的车型中普遍采用，它的特点是取消了怠速旁通气道，怠速工况的进气量控制直接由电机推动节气门翻板的形式来控制怠速工况的进气量，同时可以完成怠速的稳速及提速控制。当加速时节气门的开充完全由节气门拉线控制，此时的怠速电机已失去作用。 由于主气道易受空气中的灰尘及油质的影响，形成油泥粘贴在主气道的管道上，正常怠速时的进气受到阻碍，进气量减少导致转速下降。电控单元为了控制怠速转速，将少数民族指令怠速电机开大节气门的角度，当油泥堆积过厚时，将形成一个死区，即节气门有开度而无进气流的区段。当节所门翻板再有一个较小的增量来越过死区时，会突然有一个较大的进气流通过，已不再是线性的缓慢的进气控制。这和睦晕气量的突变，造成怠速转速突然升高，电控单元便指令电机关小进气量。当节气门翻板刚刚进入死区时，进气量又突然变得很小转速又下滑，电