電噴發動機怠速偏高故障診斷與分析

王小喬

電噴發動機怠速偏高是汽車的常見故障。電噴發動機的怠速是通過電控怠速控制閥來保證的。ECU根據車速、節氣門位置、冷卻液溫度、進氣溫度、發動機轉速及空調開關、動力轉向開關、空擋位置開關、電源系統電壓等信號,經過運算對怠速控制閥進行調節。當怠速轉速低于設定轉速值時,計算機指令怠速控制閥打開進氣旁通道或直接加大節氣門的開度,使進氣量增加,以提高發動機怠速轉速;當怠速轉速高于設定轉速值時,計算機便指令怠速控制閥關小進氣旁通道或直接關小節氣門開度,使進氣量減小,降低發動機怠速轉速。一般ECU能調節發動機怠速在設定轉速值允許的上、下限值內波動。怠速轉速設定值在發動機出廠時已經精確設定,若無故障一般不會發生變化,無需進行調整。如果由于節氣門位置、冷卻液溫度及空調開關、動力轉向開關等信號或ECU等有故障,使發動機怠速高于怠速轉速設定值允許的上限值時,則造成發動機怠速偏高故障。

一、引起電噴發動機怠速偏高的故障原因

1.怠速控制閥失準或進氣管泄漏

由發動機怠速控制原理可知,在正常情況下,怠速控制閥的開度與進氣量嚴格遵循某種函數關系,即怠速控制閥開度增大,進氣量相應增加。未經計量的空氣進入進氣管會造成進氣量增加,怠速轉速偏高。如在怠速狀態時,怠速控制閥總是打開不閉合,ECU便判定發動機處于部分負荷狀態而按部分負荷程序來控制發動機轉速,造成怠速轉速偏高。又如,進氣管漏氣,進氣量增加,進氣管壓力升高,ECU指令噴油器增加噴油時間,使怠速轉速偏高。

2.點火正時失準

電噴發動機點火提前角由初始點火提前角、基本點火提前角和修正點火提前角三部分組成。初始點火提前角是固定值。基本點火提前角是以發動機轉速和負荷為變量的三維點火特性脈譜圖轉換成數據形式存儲在ECU內,由ECU根據發動機轉速和負荷信號來控制基本點火提前角。修正點火提前角是根據冷卻液溫度、進氣溫度、開關信號等,適當增大或減小點火提前角來進行修正。點火提前角失準是一個間接故障,是由測量上述參數的傳感器和開關信號故障引起。另外,點火系統故障也會使發動機怠速轉速偏高。

3.節氣門位置傳感器故障

各種類型汽車的節氣門位置傳感器都安裝在節氣門體上節氣門軸的一端,其功用是將節氣門開度(即發動機負荷)大小轉變為電信號輸入ECU,ECU根據節氣門位置信號判別發動機的工況,如怠速工況、部分負荷工況、大負荷工況等,并根據發動機不同工況對混合氣濃度的不同要求來控制噴油時間。正常情況下發動機怠速時,節氣門關閉,節氣門位置傳感器的怠速觸點IDL閉合,傳感器輸出端子IDL輸出低電平信號。當出現節氣門位置傳感器調整不當;怠速觸點不閉合,使ECU接收不到怠速信號;傳感器電阻值發生變化,輸送給ECU的信號電壓隨之變化等故障,ECU則根據變化的信號(不是處于怠速工況,而是處于部分負荷工況),指令增加噴油時間,使發動機怠速轉速偏高。

4.冷卻液溫度傳感器故障

冷卻液溫度信號用于修正怠速轉速。在ECU內部,存儲有與不同水溫對應的最佳怠速轉速。在冷車起動后的暖機過程中,ECU根據發動機溫度信號,通過控制怠速控制閥的開度來控制相應的快怠速轉速,并隨發動機溫度升高逐漸降低怠速轉速。當冷卻液溫度達到正常工作溫度時,恢復正常怠速轉速。當傳感器插頭斷路時,ECU以事先設定的冷卻液溫度替代值為標準,以極冷工況控制噴油量,使怠速轉速升高;或者是傳感器顯示的冷卻液溫度信號錯誤,把熱車狀態當作冷車狀態,ECU以冷車狀態為標準指令增加噴油時間,使怠速轉速偏高。

5.空調開關信號、動力轉向開關信號、空擋開關信號、電源電壓信號故障

空調開關信號、動力轉向開關信號、空擋開關信號、電源電壓信號向ECU提供發動機負荷變化的狀態信息。在ECU內部存儲有不同負荷狀態下對應的最佳怠速轉速。如發動機怠速時,當接通空調開關或動力轉向開關,發動機負荷就會增大,怠速轉速就會降低,如果怠速轉速降低過多,發動機就可能熄火。因此,在接通空調開關或動力轉向開關之前,要先將怠速轉速提高超過設定值轉速,防止發動機熄火。當斷開空調開關或動力轉向開關時,發動機負荷又會減小,怠速轉速就會升高,使油耗增大、駕駛困難(起步前沖、容易導致汽車追尾)。因此,當斷開空調開關或動力轉向開關之后,要將怠速轉速降低,恢復正常怠速。又如當電器負荷增大(如夜間行車接通前照燈、按喇叭等)時,電氣系統的供電電壓就會降低,如果電源電壓過低,就會影響電控系統正常工作和用電設備正常用電。因此,在電源電壓降低時,要提高怠速轉速,以提高電源電壓。當上述開關信號或電源電壓信號發生故障,向ECU提供要升高怠速轉速的錯誤信號時,使怠速轉速偏高。

6.燃油壓力過高

燃油壓力過高使得實際噴油量過多,混合氣變濃,怠速轉速偏高。燃油泵、油壓調節器等故障是造成燃油壓力過高的主要原因。

7.噴油器有滴漏

噴油器有滴漏,使噴油器無法按照ECU指令正常噴油,從而造成混合氣過濃,怠速轉速偏高。

8.空氣流量計或進氣壓力傳感器故障

空氣流量計或進氣壓力傳感器是用于直接或間接測量發動機運轉時吸入空氣流量多少,向ECU輸入進氣量信號,供ECU計算確定噴油時間和點火時間的主要依據。當其發生故障而向ECU提供錯誤信號時,使ECU指令增加噴油時間,造成怠速轉速偏高。

9.進氣溫度傳感器故障

進氣溫度傳感器是用來測量進氣溫度,向ECU輸入進氣溫度信號,以及為燃油噴射量和點火正時提供依據的。當傳感器插頭斷路,或者是傳感器顯示的進氣溫度信號錯誤時,把熱車狀態當作冷車狀態,ECU以冷車狀態為標準指令增加噴油時間,使怠速轉速偏高。

10.ECU故障

ECU故障,發出升高怠速轉速的錯誤指令,致使怠速轉速偏高。

二、電噴發動機怠速偏高故障診斷流程

診斷電控發動機怠速偏高故障時,應該遵循以下原則:

先外后內。先對電子控制系統以外的可能故障部位予以檢查。

先簡后繁。能利用簡單方法檢查的可能部位先予以檢查。

先熟后生。先對常見故障部位進行檢查。

代碼優先。優先檢查和排除故障代碼所指的故障部位。如故障代碼所指的故障消除后發動機故障現象還未消除,或者開始就無故障代碼輸出,則再對發動機可能的故障部位進行檢查。

根據以上原則以及實際故障診斷經驗,歸納出電噴發動機怠速偏高故障診斷流程如圖1所示。

三、怠速偏高實例分析

1.實例1

(1)故障現象。有一輛豐田皇冠3.0L轎車,配裝2JZ發動機,熱車時怠速很高,關閉所有電器和空調時,發動機仍1600r/min的高速運轉,居高不下。其他性能正常,故障警告燈未亮。圖1電噴發動機怠速偏高故障診斷流程

(2)故障診斷過程。首先讀取故障碼,無故障碼顯示。

由于其他性能正常,消聲器出口處也不冒黑煙,所以按怠速偏高故障的排除方法先檢查和清洗怠速控制閥。此車的怠速控制閥是步進電動機式,六線制。清洗怠速控制閥和節氣門體后,故障依舊。并且在發動機熄火及轉速變化時怠速控制閥也都能正常工作,說明怠速控制閥沒有問題。

檢查冷卻液溫度傳感器。在熱車時拔下冷卻液溫度傳感器線束插頭,此時發動機ECU會進入失效保護模式。在冷卻液溫度80℃時,它的怠速仍為1600r/min,說明沒有冷卻液溫度傳感器和有良好的冷卻液溫度傳感器發動機怠速是一樣的,這進一步說明冷卻液溫度傳感器無故障。

檢查進氣歧管真空傳感器,真空度傳感器正常,該機加速良好,也充分說明真空度傳感器是好的。

檢查燃油壓力,正常。檢查進氣系統無漏氣現象,炭罐軟管連接正常。

根據發動機怠速控制原理,在冷卻液溫度80℃時,ECU根據發動機轉速和節氣門開度來控制怠速,此時若發動機轉速高于(750±50)r/min時,ECU會減小怠速控制閥的開度,以降低轉速。

現在熱車時怠速這樣高,怠速控制閥又正常,那么故障的原因可能在以下兩方面:一是節氣門位置傳感器或發動機轉速傳感器有故障,向ECU發出了錯誤信號;二是ECU本身有問題,把1600r/min信號當作750r/min信號傳送。

檢查節氣門位置傳感器和發動機轉速傳感器,均無故障。

根據以上檢查和分析,確認發動機ECU有故障。詢問車主,車主說:“發生該故障前,轎車曾在一潮濕和通風不良的車庫中停過多日”。于是,初步判斷是ECU受潮后性能不穩定所引起故障,打開ECU蓋子,用電吹風進行了10分鐘吹干。此后裝車再發動,怠速即回到750r/min,至此故障完全排除。

(3)故障原因分析。發動機ECU有故障,誤把1600r/min信號當作750r/min信號,給執行元件發出錯誤指令,致使發動機怠速過高。

2.實例2

(1)故障現象。一輛桑塔納2000GLi轎車,累計行程30多萬公里,出現了發動機怠速過高的問題。怠速轉速高達1600r/min,但加速卻正常,起動性能也良好。

(2)故障診斷過程。用點火正時儀進行調整發現,當將點火提前角調整為12°±1°時,發動機怠速轉速為1600r/min;當點火提前角調整為-10°時,為800r/min,但此時發動機加速發悶,動力不足起動困難。用V.A.G1552故障診斷儀進入01——發動機電控系統,選擇功能02——讀取故障儲存,診斷儀屏幕顯示沒有故障碼儲存。選擇功能08——讀取數據塊,001組～003組分別顯示為:

001組發動機轉速:580r/min,冷卻液溫度92.5℃,氧傳感器信號電壓0.1～0.9V,工作狀態11111111。

002組發動機轉速:560r/min,噴油脈寬4.0ms,蓄電池電壓13.6V,進氣溫度30.4℃。

003組發動機轉速:560r/min。發動機負荷2.0ms,節氣門開度<6°。

001組1區為發動機轉速,2區為冷卻液溫度,3區為氧傳感器信號電壓,在0.1～0.9V間波動,4區為工作狀態;002組1區為發動機轉速,2區為噴油器的噴油脈寬,3區為蓄電池電壓,4區為進氣溫度;003組1區為發動機轉速,2區為發動機負荷(怠速時其正常值應為1～2.5ms),3區為節氣門開度(正常應在5°～10°范圍內)。

檢查進氣管路,沒有發現漏氣的地方。把怠速穩定閥(N71)及其線束側連接器拆下,用化油器清洗劑把閥芯清洗干凈,插上N71線束側連接器,然后接通點火開關,發現其閥芯動作自如。將N71裝復,當發動機怠速運轉時,按下N71線束側連接器,發現發動機轉速立即從1600r/min上升至1780r/min,說明N71工作正常。讓發動機熄火后,拆下進氣管,觀察節氣門體較清潔,而且從診斷儀上也未發現節氣門的開度有不正常的地方,就未對節氣門體作進一步的檢查。用V.A.G1318測量燃油系統壓力,怠速時該系統的壓力為260kPa,急加速時,該壓力上升為300kPa,說明燃油系統壓力正常。

詢問車主得知,該車在半年前曾清洗過節氣門體,然后就出現怠速時發動機轉速比以前稍有提高的現象。可半年來發動機怠速轉速不斷增加,逐漸從1200r/min增加到1600r/min。根據車主反映的情況,結合以上檢查,懷疑節氣門體有不正常的磨損現象,致使在怠速時,節氣門盡管已經完全關閉,但因其腔體已經磨損,仍然會有一部分空氣進入發動機氣缸,致使發動機怠速轉速升高,氧傳感器的信號電壓偏低。

拆下節氣門體檢查,節氣門體嚴重磨損,當節氣門完全關閉時,與節氣門體間有0.1mm左右的縫隙。

更換節氣門體后,用點火正時儀對點火提前角進行了調整。點火提前角12°,怠速轉速為800r/min。上述故障完全排除。

(3)故障原因分析。因節氣門體嚴重磨損,當節氣門完全關閉時,與節氣門體間有0.1mm左右的縫隙,導致進氣壓力傳感器采集到的是錯誤信號。而ECU在接受了傳感器錯誤信號后,誤認為發動機處于較大負荷狀態,從而增大了噴油量。因此,發動機出現怠速轉速偏高的故障。

發動機怠速時,混合氣濃度異常,致使發動機處于部分負荷狀態運轉,產生發動機怠速偏高現象,其與發動機電控系統、進氣系統、燃油系統、點火系統的故障有關。本文從以上幾個方面全面分析了怠速轉速偏高的故障原因,給出了怠速轉速偏高的故障診斷步驟與方法,結合具體實例運用前述理論與分析方法、步驟,準確地判斷出故障所在。

(作者單位:廣東省肇慶市高級技工學校,

廣東省肇慶市技師學院)