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电喷发动机怠速不稳的原因分析与排除

姓名：管宏涛 系部：工程系

专业：汽车检测与维修 班级：09-4 指导教师：王健 完成日期：

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目 录

引言 ........................................................................ 4 第一章 怠速控制系统故障诊断与排除的相关要点 ................................. 4

1.1 怠速的概述 .......................................................... 4 1.2 怠速系统的组成 ...................................................... 4 1.3 深刻理解电控发动机怠速控制原理 ...................................... 4 第二章 电喷发动机怠速不稳的原因与排除 ....................................... 5

2.1 故障现象 ............................................................ 5 2.2 故障原因 ............................................................ 5 2.3 故障诊断与排除的步骤 ................................................ 6 2.4 怠速不稳的故障诊断与排除程序图 ...................................... 7 第三章 电喷发动机怠速不稳的原因分析 ......................................... 8

3.1 怠速开关不闭合的分析诊断与排除 ...................................... 8 3.2 怠速控制阀故障的分析诊断与排除 ...................................... 8 3.3 进气管漏气的分析诊断与排除 .......................................... 8 3.4 配气相位错误的分析诊断与排除 ........................................ 9 3.5 喷油器滴漏或堵塞的分析诊断与排除 .................................... 9 3.6 排气系统堵塞的分析诊断与排除 ....................................... 10 3.7 怠速工况时EGR阀开启的分析诊断与排除 ............................... 10 3.8 怠速不稳电控方面的原因 ............................................. 10 第四章 典型怠速不稳的诊断案例 .............................................. 12

4.1 奥迪A6 2.4积炭过多引起怠速不稳 .................................... 12 4.2 奥迪V6 2.6E怠速开关损坏引起怠速不稳 ............................... 12 总结 ....................................................................... 14 参考文献 ................................................................... 16 谢辞 ....................................................................... 15

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摘要

怠速不稳是发动机维修中遇到最多的故障之一。如果诊断思路不正确会延长修理时间降低工作效率。发动机怠速不良包括：怠速太低、太高，怠速运转不柔及怠速不稳等现象。电喷发动机构造原理与化油器式发动机有很大区别，怠速不稳的故障原因多而复杂，增加了故障诊断和排除的难度，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而自诊断系统却显示正常代码或显示与故障无关的代码情况。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而形成。本文就电子燃油喷射系统发动机怠速不稳的主要原因进行概要分析。

关键词: 怠速控制原理;怠速不良;故障分析;故障排除

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Abstract

Idle instability is engine repairs meet one of most of the fault. If thinking will extend the correct diagnosis repair time reduce work efficiency. Engine idling bad including: the idle is too low, too high, idle doesn't operate soft and idle instability wait for a phenomenon. Efi engine structure principle and carburetor type engine is there a big difference between idle speed, the instability of the fault reason and complex, increased the difficulty of fault diagnosis and ruled out, although now most of the cars have the self trouble diagnosis system, but also can appear car has fault diagnosis system since it show regular code or display and fault irrelevant code. This is usually not by by electronic control units directly control the execution of the ECU device failure or traditional mechanical fault and form. In this paper, the electronic fuel injection system engine idling the instability of the main reasons summary analysis.

Keywords: idle speed control principle; Idle bad; Failure analysis; troubleshooting

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引言

汽车发动机怠速抖动是发动机怠速工况时在低频区的异常振动现象。如何解决怠速抖动是汽车实际运用中的一个难题，让维修企业头痛，普遍缺乏系统性的有效的解决方法。本文从实践出发，按照进气系统、点火系统、燃油系统、排气系统，循序渐进地排查故障，寻找故障原因。对于汽车发动机的维修方面有现实的指导意义。

第一章 怠速控制系统故障诊断与排除的相关要点

1.1 怠速的概述

所谓怠速,是指发动机在无负荷(对外无功率输出)的情况下的稳定运转状态。怠速控制目的: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。

1.2 怠速系统的组成

传感器:主要有检测发动机转速大小的曲轴位置传感器、检测发动机是否处于怠速运行状态的节气门位置传感器、检测发动机冷却液温度高低的冷却液温度传感器、检测发动机是否处于启动工况的启动开关信号、检测空调压缩机是否处于工作状态的空调开关信号、检测变速器是否有载荷加在发动机上的空档启动开关信号、检测动力转向系统是否起作用的动力转向开关信号、检测发电机负荷变化的发电机负荷信号以及检测车速的车速传感器信号。

执行器:怠速空气控制阀.控制怠速时进气量的大小。

发动机控制模块(ECU):根据从各个传感器输入的信号,把发动机的实际转速与根据各个传感器输入的信号所决定的目标转速进行比较,根据比较得出的差值,确定相当于目标转速的控制量,去驱动怠速空气控制机构,即怠速空气控制阀,使发动机怠速转速保持在目标转速。ECU根据节气门全关信号,来判断发动机是否处于怠速状态,然后根据发动机冷却水温传感器来调整,从而保证发动机转速稳定地运转。根据有关传感器信号ECU控制怠速控制阀,使发动机在不同怠速工况时都处在最佳转速下稳定运转。

1.3 深刻理解电控发动机怠速控制原理

在搭载了电控发动机的现代汽车上，发动机ECU能够对发动机的各种工况进行精确控制。对于发动机怠速工况的控制，一般可分为基本怠速设置、目标怠速调节及附件工作怠速调节。

基本怠速设置:发动机的基本怠速设置主要是由发动机节气门的初始开度决定的，即进入进气歧管内的总空气量由节气门初始怠速开度决定的。这个开度值是发动机在设计时

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计算出来的，也是保证发动机实现正常怠速的前提。但随着车辆的使用，发动机节气门处会出现不同程度的污物，当污物增加后，发动机的进气量就会下降，从而也会导致怠速转速下降。

目标怠速调节:发动机的目标怠速调节功能是通过发动机ECU的控制来实现的。发动机ECU通过对怠速控制阀开度的大小进行调节（有些车型直接调节节气门开度），达到目标怠速转速。当节气门开度变小或节气门处的污物增加时，实际进入进气歧管内的总空气量变小，将导致ECU内设定的转速值高于实际转速。此时ECU将控制怠速阀开启，以补充空气量，使怠速转速升高至发动机ECU设定的目标转速。当实际转速高于目标转速值时，ECU又会通过怠速阀开度的减小，降低发动机的实际转速达到目标转速。

附件工作怠速调整:当发动机怠速工况被增加负荷时，如打开空调、发动机充电、挂挡滑行等，发动机ECU将通过调节怠速控制阀的开度，以适应怠速负荷的变化防止防止发动机熄火。

第二章 电喷发动机怠速不稳的原因与排除

2.1 故障现象

发动机怠速运转不稳定或上下波动，怠速转速过低，发动机抖动、易熄火等。

2.2 故障原因

（1）进气系统或真空系统中有漏气。

（2）怠速调整过低或未进行正确的调整、设定。 （3）怠速开关调整不当，在怠速时怠速开关不闭合。 （4）怠速控制阀或怠速控制电路有故障。 （5）喷油器雾化不良或堵塞。 （6）空气流量计有故障。

（7）冷却液温度传感器信号不正确。

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（8）氧传感器失效或反馈控制电路有故障。 （9）EGR阀卡住常开，不能关闭。

（10）火花塞或高压线不良等点火系统故障导致的缺火故障。 （11）点火正时失准。 （12）ECU搭铁不良。 （13）气缸压缩压力过低。 （14）可变配气机构故障。 （15）旋转件如飞轮等动不平衡。 （16）平衡轴装配错误。 （17）发动机支架损坏。

2.3 故障诊断与排除的步骤

（1）验证故障现象：详细记下怠速运转情况，并稍踩一点加速踏板，在比较一下发动机运转情况。

（2）目视检查：线束插头、真空管是否松动脱落等。

（3）读取故障码、数据流，按故障码、数据流提示分析查找故障原因。 （4）基本检查：空气滤清器过脏、真空泄露、真空管插错等。 （5）检查有无缺缸。

（6）检查怠速电动机、节气门体是否过脏，怠速控制阀或节气门电动机工作情况等。 （7）检查CO可变电阻（如果有的话），重调初始怠速并进行基本设定。 （8）检查点火正时。

（9）检查节气门位置传感器、怠速开关、空气流量计、各开关信号等。 （10）检查废气再循环系统。

（11）检查氧传感器信号，结合尾气分析仪，判断混合气浓稀等。 （12）检查碳罐电磁阀等。

（13）检查喷油器（泄漏、脏堵和平衡情况）。 （14）检查汽缸压力、气门间隙、配气正时等。 （15）检查平衡轴装配与发动机支架状态。

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2.4 怠速不稳的故障诊断与排除程序图

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第三章 电喷发动机怠速不稳的原因分析

3.1 怠速开关不闭合的分析诊断与排除

(1)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时,就会减少喷油量,增加怠速控制阀的开度,由此又会造成混合气过稀,使转速下降;当ECU收到氧传感器反馈的混合气过稀信号时,会增加喷油量,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。

而在怠速工况时开空调,转动转向盘,开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衡运转。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。

(2)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。 (3)故障排除

调整或更换节气门位置传感器。

3.2 怠速控制阀故障的分析诊断与排除

(1)故障分析

电喷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。

(2)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。 (3)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。

3.3 进气管漏气的分析诊断与排除

(1)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

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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。

(2)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。 (3)故障排除

查找泄漏处,重新进行密封或更换相关部件。

3.4 配气相位错误的分析诊断与排除

(1)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、温度裣电阴、精密电阻和取样电阻组成的桥式电路。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性质元件的电流,使其与温度裣电阻的温度差保持一定量。电流增量的大小,取决于性质元件受到冷却的程度,即取决于渡过空气流量传感器的空气量。当电流增大时,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,从而使性质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所歧管的压力(⊿Px)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⊿Px是ECU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。

(2)诊断方法

检查气缸压力、⊿Px和正时标记,若气缸压力或⊿Px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。

(3)故障排除

检查正时标记,按照标准重新调整配气相位。

3.5 喷油器滴漏或堵塞的分析诊断与排除

(1)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,ECU会根据此信号发出加浓混合气的指令,在指令超出调控极限时,ECU会误认为氧传感器存在故障,并记忆故障代码。

(2)诊断方法

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用听诊器检查喷油器是否发出“咔叽咔叽”动作声或测量喷油器的喷油量。若喷油器无动作声或喷油量超出标准,则喷油器有故障。

(3)故障排除

清洗、检查每个喷油器的喷油量并确认无堵塞、滴漏现象。

3.6 排气系统堵塞的分析诊断与排除

(1)故障分析

当三元催化转化器内部因积炭、破碎等原因造成局部堵塞时,就会加大排气阻力,使进气管负压降低,造成发动机排气不畅、进气不充分,致使发动机工作性能变差,怠速发抖,可能还会造成ECU记忆关于空气流量传感器的故障代码。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,加速氧传感器的损坏,造成发动机故障指示灯亮。

(2)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声音,则可确定三元催化转化器堵塞。

(3)故障排除

更换三元催化转化器。

3.7 怠速工况时EGR阀开启的分析诊断与排除

(1)故障分析

EGR阀只有在发动机中小负荷时才开启,EGR的作用是一部分废气进入燃烧室,降低燃烧室内的温度,减少NOx的排放。但过多的废气参与燃烧,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、低速和小负荷等工况时(这时ECU控制废气不参与燃烧,避免发动机性能受影响)。若EGR阀在发动机怠速时开启,使废气进入燃烧室参与燃烧,燃烧就变得不稳定,有时甚至失火。

(2)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。 (3)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的,消除EGR阀上的积炭或更换EGR阀,故障即可排除。

3.8 怠速不稳电控方面的原因

(1)怠速开关信号电路原因 发动机控制电脑（ECU）是根据怠速开关信号（IDL端子）电位的高低来判断发动机是否处于怠速工况的。当怠速触点闭合，给ECU的IDL端子输入低电位时，ECU判断发动机处于怠速工况，于是启动怠速控制程序控制发动机运转。因怠速触点间隙调整不当、接触不良、损坏及电路故障，发动机ECU将无法正确判定怠速工况，从而造成怠速控制失误，导致各种怠速不良现象。因此,在检查时应加以重视，一般应首先排除这一可能。

(2)怠速控制阀及其电路原因 怠速控制阀（ISC阀）用来控制怠速工况下绕过节气门

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进入进气歧管的旁通空气量，以控制怠速大小，发动机ECU根据水温传感器信号(THW端子)及空调（A/C）、发动机动力转向油泵等附属装置工作状态的开关信号，将发动机转速控制在所设定的目标转速稳定运转，控制过程采用反馈控制的形式。ISC控制阀分步进电机型、旋转电磁阀型、占空比控制型、真空电磁阀型等，当ISC阀因积炭堵塞、卡住，控制线路出现短路、断路和搭铁时，发动机ECU无法正确控制ISC阀的开度，导致怠速不良，诊断时应加以重点检测。

(3)空气流量计及其电路原因 空气流量计检测进入发动机的空气量，是ECU控制燃油喷射的主要依据之一，空气流量计及其电路故障使ECU接收不到空气流量信号或收到的信号失真，造成喷油器喷油量失准，混合气过浓或过稀，导致转速过低、缺火或怠速运转不柔和。诊断时可用数字万用表检测怠速时空气流量信号输出端子及ECU相应输入端子电压，与标准值进行比较判断。

(4)喷油器及其电路原因 喷油器及其电路故障影响喷油数量及质量。如喷油器积炭堵塞造成喷油量减少、雾化不良，喷孔磨损使喷油过多、滴漏，喷油器电磁线圈及其控制线路电气故障（接触不良、短路、断路、搭铁）引起喷油量减少、不喷油等，导致怠速运转不柔和及缺火现象。

(5)冷却液温度传感器及其电路原因怠速时，发动机ECU根据冷却液温度传感器输入信号（THW端子）判断发动机热状态，对喷油量进行修正，水温低时，汽油蒸发困难，混合气形成困难且不均匀，因此低温时适当增大喷油量，加浓混合气。水温传感器不良使输出信号失真， ECU从THW端子获得错误信号，造成修正不当。电路短路或断路时电脑采用跛行控制，固定采用80度水温控制怠速，往往使怠速过低、缺火及运转不柔软和。

(6)燃油泵及油路系统原因 燃油泵及油路系统影响燃油压力，如压力过低，使喷油器线圈在同样通电时间的情况下实际喷油量减少，喷雾质量变差，怠速混合气变稀；压力过高，则喷油量过多，混合气过浓。燃油系统压力与燃油压力调节器、燃油泵、油压电磁阀的技术状况及其电路工作状况有关。

(7)废气再循环阀及其电路原因 废气再循环阀（EGR阀）只在发动机处于正常工作温度并达一定转速时才打开，将一部分废气引入进气歧管并返回气缸，以降低缸内最高燃烧温度，使NOx排放降低，EGR阀卡死在开启位置，或在怠速时关不严，或电路故障引起怠速打开，冲淡怠速混合气，造成怠速过低、运不柔和熄火等。

(8)空档起动开关电路原因 配置自动变速器的汽车，ECU根据空档起动开关的信号，提高怠速转速，当变速控制杆处于倒档或前进档时，自动提高怠速转速，否则降低转速。空档起动开关电路故障 ，ECU收到错误信号使怠速过高或过低。

（9)点火系故障 点火系中点火线圈、点火器或点火ECU、分电器、点火信号发生器、相关影响点火正时的传感器及高压线不良，造成缺火、火花弱、点火正时不准等，导致怠速不良。

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第四章 典型怠速不稳的诊断案例 4.1 奥迪A6 2.4积炭过多引起怠速不稳

故障现象：一汽-大众公司制造的奥迪A6 2.4乘用车，装备APS型发动机，行驶里程11万km。当挂上“D”、“R”挡后发动机抖动，如果同时开空调，发动机抖动得更厉害。据车主说，该车每行驶7500km都定期保养。

故障检测：查询发动机控制单元没有故障码存储，阅读数据块未发现问题。 故障分析：汽车经长时间使用，发动机的进气道、气门、燃烧室会形成积炭，导致发动机功率下降，怠速工况加上负载时会出现功率不足。所以当挂入挡位、打开空调和打开大灯后，发动机控制单元竭力稳定怠速，但已超过调整范围，所以发动机出现抖动并且转速下降，使乘坐舒适性变坏。奥迪A6 2.4L 发动机的功率是121kW /6000 r/min，当行驶了超过10万km时，挂入挡位后出现怠速抖动的车辆较多，而奥迪A6 2.8L发动机的功率是142kW /6000 r/min，很少出现这种现象。该车在此前曾用打吊瓶的方法清洗过进气道和燃烧室积炭，怠速不稳现象有所好转，但用户说仍没有恢复到新车状态。我们分析该车虽然定期保养，但行驶到11万km才第一次清洗积炭，有可能积炭过多，使用1瓶清洗剂没有完全洗净。与其他汽修厂的同仁讨论，他们也遇到过类似现象，应用户要求更换了发动机控制单元也没起作用，而且更换控制单元需要输入7位防盗密码，必须到服务站使用VAS5051远程诊断系统才能进行。

故障排除：再一次用吊瓶方法清洗积炭，然后在高速公路上高速行驶数十千米，感觉在挂挡和开空调后怠速运转平稳，基本恢复到新车状态，用户满意接收。

总结：怠速不稳规律：发动机带上负荷，冷车抖动更明显。怠速不稳程度：轻微。故障性质：直接原因。故障发生系统：进气系统。

4.2 奥迪V6 2.6E怠速开关损坏引起怠速不稳

故障现象：一汽轿车公司制造的奥迪V6 2.6乘用车，怠速在500～1000 r/min范围内上下抖动。

故障检测：查询故障码1个，00523进气温度传感器G42正极断路/短路，偶发故障。清除故障码后对节气门进行基本调整，怠速能稳定在700r/min运转；将转速提高到2000r/min时，诊断仪与控制单元的通讯中断。再将油门松开，怠速又在500～1000 r/min范围内上下波动。重新进入发动机地址，阅读数据块010组的第2区，该区显示的是节气门怠速开关位置，触点闭合应显示“1”，触点打开应显示“0”；而该车节气门无论在关闭或打开位置都显示“0”。

故障分析：进气温度传感器故障不会引起怠速大范围波动。该车控制单元是早期版本，

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当发动机转速超过2000r/min时，由于数据流大量堆积，诊断仪与控制单元通讯中断也属于正常。造成怠速抖动的真正原因是节气门怠速开关不能闭合，控制单元由于接收不到怠速开关闭合信号，所以不能进入怠速稳定程序。

故障排除：检查油门拉线，正常；松开节气门位置传感器的两条紧固螺栓，该传感器的两个安装孔是椭圆的，转动节气门位置传感器，阅读数据块可以出现“1”。进行节气门基本调整，怠速恢复正常。用户将车取走使用3天没问题，第四天故障重现，开回修理厂。阅读数据块看到节气门位置又总是“0”，说明怠速开关接触不良。更换1个新的节气门位置传感器，经使用数周后怠速抖动现象再也没有出现。

总结：怠速不稳规律：发动机无负荷，冷、热车均抖动。怠速不稳程度：严重。故障性质：间接原因。故障发生系统：电控系统。

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总结

在实际修理当中，造成发动机怠速不稳的主要有以下几个原因：一、进气管路堵塞或漏气，使进气量过少或过多，导致混合气过浓或过稀，从而使发动机做工不平衡。二、点火不良，导致缺火或燃烧不充分。三、气缸压力不足或不平衡。四、燃油压力不足或喷油器工作不良。五、控制发动机点火与喷油的传感器有故障。（如：节气门位置传感器，空气流量计）对于以上几种情况都有不同的检测方法，结合检测方法，灵活的运用，思路会越来越清晰，诊断步骤是没有固定的只有结合实际情况而确定。在工作实践中一定不要没有目的的修，要做到心中有数，大胆诊断细心做事。

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参考文献

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