电控发动机怠速不稳原因分析及诊断流程

学术论文 2018-06-13 11:03:09
  1 前言 
  怠速工况是发动机工作的重要工况之一,是发动机在对外不做功的情况下,即离合器处于结合位置、变速器处于空挡位置(对于自动变速箱的车应处于“停车”或“P”档位),只带动其他各辅助装置以最低转速连续、平稳运转的状态。 
  发动机怠速性能是评价发动机好坏的重要指标,怠速转速的高低直接影响燃油消耗、排放污染和舒适性能等。保证发动机稳定运转的最低怠速转速为最佳怠速转速,一般汽油机怠速转速在700~1000r/min。怠速转速不宜过高或者过低,怠速过高,会使油耗增加。据统计,约有30%的燃油消耗出现在怠速阶段。但从有害物排放减少的角度分析,怠速过低又会增加有害物的排放。如果怠速转速过低,冷车运转,空调打开或电器负荷增大、动力转向时,会使怠速下降,若不采取措施,发动机将出现运转不稳定,甚至熄火。 
  2 怠速控制的功能 
  电控技术在现代汽车上应用越来越广泛,怠速控制已经成为发动机集中控制的基本控制内容之一。其目的是在保证发动机排放要求,并且平稳运转的前提下,尽量降低发动机怠速,从而降低怠速时的燃油消耗。 
  其他工况时,驾驶员可以使用加速踏板来控制节气门开度,进而改变进气量,以调节发动机转速和输出功率。而怠速工况下,加速踏板完全松开,驾驶员则无法控制进气量。此时,空气通过节气门缝隙或旁通怠速空气道进入发动机,并由空气流量计/进气歧管绝对压力传感器来检测进气量,电控燃油喷射系统根据各传感器信号来控制喷油量,从而确保发动机怠速时平稳运转。所以,发动机怠速控制系统就是根据发动机的工作温度和负载,由电控单元自动控制怠速时的进气量,维持发动机以稳定的怠速转速运转。也就是说,怠速转速的控制实际上就是怠速时的进气量的控制。 
  如果怠速工况时有负荷,则负荷的大小及其变化会影响怠速的转速,此时怠速控制的目的就是确保即使有负荷变化,怠速转速也相对稳定。发动机怠速时,以下几种情况下一般都需要提高怠速转速(即快怠速): 
  (1)在发动机启动后,而冷却水没有达到正常温度前,要自动提高发动机转速,避免发动机出现发抖、不稳,甚至停转现象,同时也要缩短暖机时间。 
  (2)使用空调时,发动机负荷增大,则要提高发动机怠速转速,避免发动机停转。 
  (3)对动力转向伺服机构来说,发动机低速转向时,要提高发动机怠速,避免因发动机转速下降而造成熄火,同时使转向更轻便、可靠。 
  (4)当发动机转速急剧降至怠速转速时,要不同程度地提高发动机怠速,避免急加速时发动机停转,同时也减少了排放污染。 
  3 影响发动机怠速不稳的原因分析[1] 
  怠速不稳是发动机维修中常见的故障现象。引起发动机怠速不稳故障的原因有很多,涉及面很广,但总结起来无非就是进气系统、燃油系统、点火系统、排气系统、发动机机械故障等几个方面造成的。 
  3.1 进气系统故障 
  (1)进气系统泄漏。一般情况下,怠速控制阀开度越大,进气量越多。但当不应进入的空气、汽油蒸汽、废气等进入进气系统时,会造成可燃混和气过浓或过稀,发动机就会不正常燃烧。当漏气位置仅影响个别缸时,发动机抖动比较严重,特别对冷车时怠速影响较大。常见故障:进气总管胶管破破损裂或卡子有松动,进气歧管有破损漏气,喷油器密封圈磨损漏气,真空管插头脱落、破裂等,曲轴箱强制通风阀、活性炭罐阀、废气再循环阀开度不正常等。 
  (2)进气系统积炭污垢过多。节气门及其周围进气管道、怠速控制阀等污垢过多,使空气流通面积发生改变,怠速控制阀就无法精确控制怠速进气量,从而造成怠速转速不稳。 
  (3)电控元件故障。怠速工况下,怠速执行元件故障会直接导致怠速进气控制不准,出现怠速不稳现象。当ECU接收到错误的信息而发出错误指令,或电脑内部出现故障时,将造成怠速进气量控制失准,发动机会出现不正常燃烧,这是引起怠速不稳的间接原因,属于控制上的问题。如空气流量计、进气压力传感器本省或其线路故障,发动机ECU插头进水、接触不良,节气门电机、怠速步进电机、电磁阀等损坏或发卡等。 
  3.2 燃油喷射系统故障 
  (1)喷油器故障。喷油器故障是燃油系统常见故障。如喷油器堵塞、密封不严、喷油不均、雾化不好等等,造成燃油混合气过浓或过稀,使得各缸功率不均衡,从而导致发动机怠速不稳。空气流量计或进气歧管绝对压力传感器、节气门位置传感器、怠速开关、温度传感器、氧传感器及其线路故障,均导致ECU发出错误指令,从而造成混合气过浓或过稀,也属于间接原因。 
  (2)燃油压力故障。燃油压力过高、过低都会造成空燃比变差,燃烧不充分,使得发动机怠速不稳。燃油压力过高,实际喷油量增加,燃油混合气过浓;压力过低,实际喷油量过少,喷出的燃油雾化不良。燃油滤清器或燃油泵堵塞、泵油能力不足,油管变形,燃油压力调节器有故障等都会造成燃油压力过高或过低。 
  3.3 点火系统故障 
  (1)点火模块和点火线圈故障。现代汽车大多将点火模块和点火线圈做成一体,采用直接点火或双点火线圈。点火模块和点火线圈有故障主要表现在火花塞不点火或者高压火花弱。常见的原因如:点火触发信号缺失;点火模块供电或连接处松动;点火模块有故障;初级线圈或次级线圈有故障等等[2]。 
  (2)火花塞和高压线故障故障。火花塞间隙过大、过小、烧蚀、击穿、高压线漏电等均会导致点火能量不足,从而引起异常燃烧,甚至失火。常见的原因有火花塞间隙不正确、电极有积碳、电极烧蚀或损坏;高压线绝缘外皮或插头漏电;高压线电阻过大。
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