淺析汽車怠速控制系統的檢測和維修

摘 要：本文簡要介紹電控發動機步進電機式怠速控制系統的工作原理，并結合實際情況，例舉兩類常見的怠速控制系統的故障，并對每種故障的類型通過實際案例加以分析和故障總結，還提出自己對于怠速系統故障處理的方法。

關鍵詞：怠速控制系統；步進電機；工作原理；故障

中圖分類號：F40 文獻標識碼：A

1 步進電機式怠速控制系統

1.1 結構和原理

步進電機式電控怠速控制系統的結構，主要由傳感器、ECU、步進電機式怠速控制閥組成。傳感器檢測發動機的運行工況和負載設備的工作狀況，ECU則根據各種傳感器的輸入信號確定一個怠速運轉的目標轉速，并與實際轉速進行比較，根據比較結果控制步進電機怠速控制閥工作，以調節進氣量，使發動機的怠速轉速達到所確定的目標轉速。采用轉速反饋控制方式提高控制精度，為了避免怠速反饋控制與駕駛員通過油門踏板動作引起空氣量調節發生干涉，怠速控制系統中，ECU需要根據節氣門位置信號和車速信號等對怠速狀態進行確認，所以只有在節氣門全關、車速為零，怠速狀態確認情況下才進行怠速反饋控制。

1.2 步進電機式怠速控制閥

步進電動機型怠速控制閥有一內置步進電動機，發動機怠速運轉時，ECU根據各種傳感器信號控制步進電動機順時針或逆時針方向轉動轉子，使控制閥移進或移出，增加或減小控制閥與閥座之間的間隙，以調節允許通過的空氣量。步進電機式怠速控制閥由永久磁鐵構成的轉子、線圈構成的定子和將旋轉遠動變成直線運動的進給運動的進給絲杠及閥等部分組成。它利用步進轉換控制，使轉子可順時針也可逆時針旋轉，從而使閥芯軸向移動，改變閥與閥座之間的間隙以達到調節旁通空氣道的空氣量。

其轉子由永久磁鐵構成，N極和S極在圓周上相間排列，共有8對磁極（極數視發動機而異）。

1.3 怠速控制原理

步進電機式怠速控制系統的控制電路工作過程，ECU依一定順序使T1～T4三極管適時導通，分別向步進電機的四個線圈供電，由于與轉子磁場間的相互作用，驅動轉子旋轉，調節旁通空氣道的開度，從而調節旁通空氣量。

2 怠速控制系統故障分析與檢測

2.1 怠速過高的故障分析與檢測

怠速轉速偏高故障，從根本上講是怠速工況進氣量過多而且過多的進氣量是經過空氣計量的，從而噴油量隨之增加。也就是說，實際進入發動機的混合氣的量值在增大，燃燒動力增強，而導致怠速轉速升高。

實例：一輛凌志LS400因怠速過高進廠檢修，試車中，怠速轉速高達1500r/min居高不下，調碼“22—水溫信號不良”。繼續讀取數據流水溫為39℃，當前發動機溫度已超過80℃，明顯傳感器信號不良，檢測水溫傳感器電阻為300Ω左右，說明傳感器正常，符合當前溫度的電阻。繼續檢查插頭時，有水銹，接觸不良造成電阻過大，信號過大。由于水溫傳感器報告的是冷車，ECU始終指令步進電機開大進氣量，做到冷車快怠速控制。經處理，溫度顯示正常，但怠速還是居高不下。讀取數據流，步進電機在啟動由125步逐步降至0步，說明電機已完全關閉，怠速下已無空氣進入歧管，可為何怠速轉速又很高？分析認定有漏氣，這部分漏氣一定經空氣流量計的測量，能被空氣流量計感知的漏氣一定是內漏。重點放在節氣門檢查上，取下節氣門進氣管，發現邊緣有縫隙，重新調節節氣門固定螺絲、節氣門位置傳感器，故障消失。怠速轉速750r/min，步進電機步數為24步，一切正常。

總結：此車怠速轉速過高的原因有兩個：一是水溫信號錯誤；二是節氣門體漏氣。由于漏氣是主要問題，它掩蓋了水溫信號不良的問題，如果檢查順序反過來將是另一種現象出現。如果先檢查處理節氣門漏氣故障后，怠速轉速不會恢復到目標轉速，可能還要保持在900～1000r/min上，因為冷車需要快怠速。當再處理水溫信號不良時，怠速才會真正恢復標準轉速。

2.2 怠速轉速過低故障分析與檢測

怠速轉速過低現象往往并存著怠速抖動、熄火等現象，其根本原因是缸內燃燒作功不足。混合氣過濃將使缸內燃燒不完全、不穩定，而使發動機動力下降；混合氣過稀將使缸內燃燒緩慢，以致使發動機動力不足；混合氣質量變差，同樣使燃燒作功不足，如冷卻水滲漏、油質不佳等；混合氣量值不足也是燃燒作功不足的原因。

實例：一輛凌志LS400V8發動機，故障現象為怠速不穩，轉速過低，但加速較正常。

故障診斷：此車發動機配置L型卡門漩渦式空氣流量計，首先測其信號為怠速下20Hz，稍有偏低，加速到2000r/min時，信號為70Hz，基本正常，測量系統油壓為270Kpa，正常。測量岐管真空度為45Kpa（標準50～70kpa），明顯真空度偏低，有真空漏氣的可能。將所有真空管逐一檢查未發現問題，用清洗劑噴涂檢查時發現一個噴油器處有氣泡現象。取下所有噴油器檢查發現密封圈有不同程度的破損老化，更換密封圈后裝復試車，怠速轉速上升至760r/min，一切恢復正常。

故障總結：對于L型發動機，由于真空漏氣使一部分氣體未經空氣流量計測量，噴油量未增加，造成混合氣過稀，導致燃燒作功不足，發動機轉速下降而抖動。小部分漏氣只影響怠速轉速，如若用數據觀察時發現步進電機的步數增加到最大，這是因為轉速受混合氣過稀的影響而下降，ECU指令開大怠速時的進氣量來提高怠速轉速，然而過稀的混合氣對于調節步進電機的開量是無濟于事的。當真空漏氣過大時，將影響著車，影響加速動力。如果真空漏氣部位在節氣門前，它不影響怠速工況，但影響起步工況，這是因為怠速時步進電機控制進氣量，漏氣受到限制而起步時在慢開節氣門情況下漏氣大量涌進節氣門空氣未經計量，導致混合氣過稀使發動機負荷增大，導致起步易熄火。

混合氣過稀不但影響怠速轉速，同樣影響其加速，有時也影響起步。漏氣現象普篇存在，它是L型發動機產生混合氣過稀的一大原因，應注意檢查漏氣部位及大小，這對分析怠速不穩故障是有幫助的。

結語

從怠速控制系統的原理出發，簡要介紹了怠速控制系統的作用、結構、工作原理和相關特性，這樣對于怠速工況和怠速控制系統相關故障就有了一定的分析方法和檢測手段。從工作實踐中，總結了最為常見的二種與怠速有關的故障類型，并對每種故障加以研究、分析。通過實際案例的故障分析及總結，找到最為便捷的故障解決方案。

參考文獻

[1]孔憲峰.汽車發動機構造與維修[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]陳家瑞.汽車構造[M].北京：機械工業出版社，2005.