項目４汽油發(fā)動機怠速控制系統(tǒng)檢修４.１怠速控制系統(tǒng)概述４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測４.３旁通氣道式怠速控制系統(tǒng)的檢測返回４.１怠速控制系統(tǒng)概述４.１.１怠速控制系統(tǒng)的作用怠速是指油門踏板完全松開，節(jié)氣門處于關閉狀態(tài)，且發(fā)動機對外無功率輸出并保持最低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時的工況。怠速控制（ＩｄｌｅＳｐｅｅｄＣｏｎｔｒｏｌ，ＩＳＣ）系統(tǒng)是發(fā)動機輔助控制系統(tǒng)之一，其功能是在發(fā)動機怠速工況下，根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度信號、空調(diào)壓縮機工作信號、變速器擋位信號等，通過怠速控制執(zhí)行器對發(fā)動機進氣量進行控制，使發(fā)動機以最佳怠速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，并保證在負荷發(fā)生變化時發(fā)動機運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。下一頁返回４.１怠速控制系統(tǒng)概述４.１.２怠速控制系統(tǒng)的類型發(fā)動機怠速進氣量控制系統(tǒng)有兩種基本類型，即節(jié)氣門直接控制式和節(jié)氣門旁通氣道式。前者是直接操縱節(jié)氣門來調(diào)節(jié)進氣量，簡稱節(jié)氣門直動式，電子節(jié)氣門的怠速控制即屬于這種類型；后者是通過控制繞過節(jié)氣門旁通空氣道的開度來調(diào)節(jié)進氣量，簡稱旁通氣道式，其節(jié)氣門由油門拉線控制。兩種怠速控制原理如圖４－１所示。４.１.３怠速控制的內(nèi)容１．起動初始位置的設定一些采用怠速閥控制的發(fā)動機，在關閉點火開關使發(fā)動機熄火后，ＥＣＵ會使怠速控制閥回到起動初始位置，為下一次起動做好準備。上一頁下一頁返回４.１怠速控制系統(tǒng)概述一些采用電子節(jié)氣門系統(tǒng)的發(fā)動機，在點火鑰匙接通時，會使電動機帶動節(jié)氣門打開一定角度，為起動做好準備。２．起動控制在起動期間，ＥＣＵ根據(jù)冷卻液溫度的高低控制怠速閥或節(jié)氣門的開度，使之到達起動后暖機控制的最佳位置，此位置隨冷卻液溫度的升高而減小。３．暖機控制在暖機過程中，ＥＣＵ根據(jù)冷卻液溫度信號按內(nèi)存的控制特性控制怠速閥或節(jié)氣門的開度，隨溫度上升，怠速閥或節(jié)氣門開度逐漸減小。當冷卻液溫度達到７０℃～８０℃時，暖機控制過程結束。上一頁下一頁返回４.１怠速控制系統(tǒng)概述４．怠速穩(wěn)定控制當轉(zhuǎn)速信號與確定的目標轉(zhuǎn)速進行比較有一定差值時（一般為２０ｒ／ｍｉｎ），ＥＣＵ將怠速閥或節(jié)氣門的開度增大或減小，調(diào)節(jié)怠速空氣供給量，使發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速與目標轉(zhuǎn)速相同。５．怠速預測控制在發(fā)動機負荷發(fā)生變化時，如空調(diào)開關接通或自動變速器擋位變化等，為了避免怠速轉(zhuǎn)速波動或熄火，ＥＣＵ會根據(jù)各負荷設備開關信號，通過控制怠速閥或節(jié)氣門的開度來調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。上一頁下一頁返回４.１怠速控制系統(tǒng)概述６．電器負荷增多時的怠速控制如電器負荷增大到一定程度時，蓄電池電壓會降低，為了保證電控系統(tǒng)正常的供電電壓，ＥＣＵ根據(jù)蓄電池電壓調(diào)節(jié)怠速閥或節(jié)氣門的開度，提高發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速，以提高發(fā)動機的輸出功率。７．學習控制由于磨損或臟污等原因?qū)е碌∷匍y或節(jié)氣門性能發(fā)生變化，怠速閥或節(jié)氣門的位置相同時，實際的怠速轉(zhuǎn)速與設定的目標轉(zhuǎn)速會有所不同，ＥＣＵ利用反饋控制使怠速轉(zhuǎn)速回歸到目標轉(zhuǎn)速的同時，還可將怠速閥或節(jié)氣門的實際位置存儲在ＲＯＭ中，以便在此后的怠速控制過程中使用。上一頁下一頁返回４.１怠速控制系統(tǒng)概述８．減速控制當發(fā)動機由有負荷工況轉(zhuǎn)為怠速工況，駕駛員松開加速踏板時，ＥＣＵ不會使怠速閥或節(jié)氣門完全關閉，以免發(fā)動機熄火。所以電控發(fā)動機不會發(fā)生減速不穩(wěn)而熄火的現(xiàn)象。４.１.４怠速狀態(tài)的判斷ＥＣＵ只有正確判斷發(fā)動機是否處于怠速狀態(tài)，才能進行有效的控制。對于采用觸點式節(jié)氣門位置傳感器的發(fā)動機電控系統(tǒng)，當節(jié)氣門關閉時，怠速觸點ＩＤＬ閉合，怠速觸點ＩＤＬ輸出端子輸出的信號為低電平０。ＥＣＵ接收到ＴＰＳ輸入的低電平信號時，如果車速傳感器輸入ＥＣＵ的信號表示車速為零，那么ＥＣＵ將判定發(fā)動機處于怠速狀態(tài)。上一頁下一頁返回４.１怠速控制系統(tǒng)概述對于一些采用不帶怠速觸點信號的節(jié)氣門位置傳感器，當節(jié)氣門關閉時，ＴＰＳ輸出的信號電壓會小于某一電壓值；當節(jié)氣門打開時，ＴＰＳ輸出的信號電壓會高于某一電壓值。ＥＣＵ根據(jù)ＴＰＳ輸出的信號電壓，結合車速信號就可以判定發(fā)動機是否處于怠速狀態(tài)?，F(xiàn)代汽油發(fā)動機多采用電子節(jié)氣門，ＥＣＵ根據(jù)加速踏板的信號和車速信號就可以判定發(fā)動機是否處于怠速狀態(tài)。上一頁返回４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測汽車電子節(jié)氣門技術（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｈｒｏｔｔｌｅＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ，ＥＴＣ），或電子功率控制（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ，ＥＰＣ）是伴隨汽車電子驅(qū)動理念（Ｄｒｉｖｅ－ｂｙ－Ｗｉｒｅ）而誕生的，它替換了傳統(tǒng)加速踏板和節(jié)氣門體之間的機械連接（油門拉線），通過電路使加速踏板與節(jié)氣門建立聯(lián)系，可以改善發(fā)動機控制，避免因駕車者不當操作加速踏板而產(chǎn)生不良后果。它通過增加相應的傳感器和電控單元，實時精確地控制節(jié)氣門開度。它可實現(xiàn)發(fā)動機扭矩控制和精確空燃比控制，有助于提高汽車行駛的動力性、平穩(wěn)性、經(jīng)濟性，并能有效降低污染的排放。下一頁返回４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測目前，ＥＴＣ被廣泛地應用于汽車的驅(qū)動防滑控制（ＡＳＲ）、巡航控制（ＣＣＳ）和車輛穩(wěn)定性控制（ＶＳＣ）等汽車動力控制系統(tǒng)中，已經(jīng)成為大多數(shù)轎車的標準配置。４.２.１電子節(jié)氣門系統(tǒng)的組成電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)組成結構如圖４－２所示，它包括節(jié)氣門、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機ＥＣＵ、節(jié)氣門執(zhí)行器（直流電動機）、電子節(jié)氣門指示燈以及加速踏板位置傳感器等，所有用于確定、調(diào)整和監(jiān)控節(jié)氣門位置的零部件都屬于電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)。上一頁下一頁返回４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測４.２.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的工作原理加速踏板位置傳感器將駕駛員需要加速或減速的信息傳遞給發(fā)動機電控單元ＥＣＵ，ＥＣＵ根據(jù)得到的信息，計算出相應的最佳節(jié)氣門位置，發(fā)出控制信號給節(jié)氣門控制電動機，由節(jié)氣門控制電動機將節(jié)氣門開到計算出的節(jié)氣門最佳開度位置。同時各種傳感器會傳遞給發(fā)動機電控單元ＥＣＵ一些信息（如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、擋位、節(jié)氣門位置、空調(diào)能耗，等等），ＥＣＵ根據(jù)這些信息對節(jié)氣門的最佳位置進行修正，使節(jié)氣門的開度達到駕駛員所需要的理想位置，整個系統(tǒng)控制過程是典型的閉環(huán)位置反饋控制。加速踏板位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器設有主、副系統(tǒng)，因此，當系統(tǒng)發(fā)生故障時仍可保持監(jiān)視功能，確保運轉(zhuǎn)安全性。上一頁下一頁返回４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測１．加速踏板位置傳感器（或稱油門踏板位置傳感器）加速踏板位置傳感器設置在加速踏板上，如圖４－３所示，有兩種類型：電位計式和霍爾式，霍爾式因其沒有相互摩擦部件，所以工作可靠、壽命長。傳感器將駕駛員踩下加速踏板的多少轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，輸送給ＥＣＵ，這個過程在操作上與目前機械式的踏板完全相同，以適應駕駛者多年的駕駛習慣。每個踏板裝２個相同的傳感器，分別向ＥＣＵ提供加速信號，從而保證系統(tǒng)更加安全、可靠。傳感器內(nèi)部２個電位計式的傳感器（也有的車采用霍爾式傳感器）采用了獨立的電源和獨立的搭鐵線，２個傳感器的信號電壓保持一定的比例關系。上一頁下一頁返回４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測采用這種獨立供電和獨立搭鐵線的結構，可以保證系統(tǒng)的安全性，當一個傳感器損壞后，另外一個傳感器還可以使用，但是，此時發(fā)動機系統(tǒng)已經(jīng)進入了失效保護運行模式，電控系統(tǒng)會采取限制性駕駛措施。加速踏板位置傳感器內(nèi)部電路如圖４－４所示。加速踏板位置傳感器的檢測：拔下油門踏板位置傳感器插頭，接通點火開關，把數(shù)字萬用表打到電壓擋，兩表筆分別接傳感器插頭的２＃與３＃針腳、１＃與５＃針腳，正常情況應為５Ｖ，若無５Ｖ電壓，應檢查發(fā)動機控制單元至加速踏板位置傳感器之間的導線是否短路或斷路。上一頁下一頁返回４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測點火開關接通，不起動，當加速踏板處于不同位置時，２個傳感器輸出電壓信號（６＃與５＃針腳之間的電壓和４＃與３＃針腳之間的電壓）應與廠家規(guī)定數(shù)值一致。若檢測信號電壓不符合要求，應更換加速踏板位置傳感器。２．電子節(jié)氣門電子節(jié)氣門由節(jié)氣門體、驅(qū)動電動機、減速齒輪和節(jié)氣門位置傳感器等構成，如圖４－５所示。節(jié)氣門位置傳感器位于電子節(jié)氣門上，有２個相同的電位計式傳感器（也有的車采用霍爾式傳感器），一般它們共用電源線和搭鐵線，用于監(jiān)測節(jié)氣門開度和執(zhí)行電動機的轉(zhuǎn)動位置。上一頁下一頁返回４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測當一個傳感器損壞后，另外一個傳感器還可以使用，但是，此時發(fā)動機系統(tǒng)已經(jīng)進入失效保護運行模式，電控系統(tǒng)會采取限制性駕駛措施。電子節(jié)氣門通過直流電動機來控制節(jié)氣門開度，使發(fā)動機從怠速位置到全負荷。節(jié)氣門開度的反饋信號與直流電動機的位置由２個集成在節(jié)氣門體內(nèi)的傳感器提供。在發(fā)動機不工作的狀態(tài)下，節(jié)氣門回位彈簧將節(jié)氣門拉回到比怠速時稍微大一點的開度上。當節(jié)氣門控制電動機不能工作而進入失效保護狀態(tài)時，節(jié)氣門就保持在此開度，即“跛行回家”模式。因此，正常怠速工作時，節(jié)氣門電動機需要反向通電，以克服回位彈簧力，減小節(jié)氣門開度。上一頁下一頁返回４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測４.２.３電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測東風標致ＥＷ１０Ａ型發(fā)動機電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的檢修。神龍汽車公司生產(chǎn)的ＥＷ１０Ａ型發(fā)動機廣泛應用于東風標致車型上，如３０７、３０８、４０８。東風標致ＥＷ１０Ａ型發(fā)動機的節(jié)氣門閥體改變了傳統(tǒng)的機械拉索式，使用電子控制方式，即加速踏板位置傳感器接收加速信號，傳遞給發(fā)動機電控單元ＥＣＵ，發(fā)動機ＥＣＵ輸出指令，控制節(jié)氣門開度，從而控制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。ＥＷ１０Ａ型發(fā)動機的電子節(jié)氣門可以應用在車輛巡航系統(tǒng)中，但電子節(jié)氣門和加速踏板經(jīng)過維修后均須自適應初始化。上一頁下一頁返回４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測１．結構與工作原理東風標致ＥＷ１０Ａ型發(fā)動機電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)由加速踏板、發(fā)動機ＥＣＵ和電子節(jié)氣門閥體組成。該系統(tǒng)電路主要由加速踏板與發(fā)動機ＥＣＵ之間的信號電路、電子節(jié)氣門內(nèi)部的電動機及開度傳感器與發(fā)動機ＥＣＵ之間的電路兩部分組成。節(jié)氣門的位置（開度）是由電動機所驅(qū)動的，驅(qū)動電動機同樣受發(fā)動機ＥＣＵ指令控制。發(fā)動機怠速調(diào)節(jié)同樣由電動機控制，而不再使用怠速調(diào)節(jié)閥。２．故障診斷舉例一輛東風標致４０８轎車，配備ＥＷ１０Ａ型發(fā)動機，故障現(xiàn)象為踩下加速踏板，無明顯加速現(xiàn)象，發(fā)動機故障燈亮，掛上前進擋，車輛前進速度慢，發(fā)動機工作狀態(tài)處于降級模式。上一頁下一頁返回４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測利用東風標致的ＤＩＡＧＢＯＸ檢測儀讀取發(fā)動機故障碼，故障碼顯示發(fā)動機電子節(jié)氣門存在電路故障。根據(jù)故障碼并結合電子節(jié)氣門閥體與發(fā)動機ＥＣＵ連線示意圖（見圖４－８），檢測發(fā)動機電子節(jié)氣門。首先檢測電子節(jié)氣門的驅(qū)動電動機，關閉點火開關，斷開電子節(jié)氣門閥體的線路連接器，測量電子節(jié)氣門的輸出端子３和端子４（連接電動機正負極）之間的電阻，約為１.７Ω，再測量連接電動機的兩條導線１３３４和１３３５，其導通性能良好。問題應該出現(xiàn)在節(jié)氣門位置傳感器或其線路上。打開點火開關，測量已斷開電子節(jié)氣門閥體的線路連接器端子５的電壓，經(jīng)檢測為５.０２Ｖ。關閉點火開關，利用萬用表蜂鳴擋檢測線路連接器端子１，搭鐵性能良好，再用直流低電壓擋測其電壓，為０.０３Ｖ。上一頁下一頁返回４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測經(jīng)過這一步，可以確定電子節(jié)氣門位置傳感器的正、負極無故障。接著檢測節(jié)氣門位置傳感器信號輸出是否正常。人工慢慢轉(zhuǎn)動電子節(jié)氣門，同時測量電子節(jié)氣門閥體的位置信號１輸出端子２和負極端子１之間的電阻，電阻為１.５７２～０.６７９ｋΩ并持續(xù)下降，無間隔斷開。再檢測連接信號端子２的連線１２１８，導通性能良好，無短路或斷路現(xiàn)象，這說明節(jié)氣門的該位置信號１輸出端子２工作正常。同理測量另一電子節(jié)氣門位置信號２輸出端子６和負極端子１之間的電阻，電阻在０.６２９～１.３８８ｋΩ之間緩慢變化，但偶爾會斷開。另檢測連接端子６的連線１２１９，導通性能良好。上一頁下一頁返回４.２電子節(jié)氣門系統(tǒng)的檢測經(jīng)過以上三步檢測，說明電子節(jié)氣門的位置信號輸出端子６工作不正常，內(nèi)部的電位器滑動電阻片與電位器主體接觸不良，造成節(jié)氣門位置信號輸出不穩(wěn)定。對電子節(jié)氣門閥體內(nèi)部的位置傳感器進行解體維修，安裝好后再次檢測節(jié)氣門位置信號輸出端子６的電壓，變化情況正常。但此時發(fā)動機依然加速無力，理由是對電子節(jié)氣門維修時，曾經(jīng)斷開導線連接器，連接發(fā)動機ＥＣＵ后應重新對電子節(jié)氣門進行自適應初始化的學習。３．系統(tǒng)自適應初始化東風標致ＥＷ１０Ａ型發(fā)動機電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)自適應初始化主要包括電子節(jié)氣門和加速踏板位置傳感器兩部分的初始化。上一頁返回４.３旁通氣道式怠速控制系統(tǒng)的檢測４.３.１步進電機控制式怠速控制系統(tǒng)１．步進電動機式怠速空氣控制系統(tǒng)的工作原理有些汽車采用步進電動機來控制發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速，圖４－１３所示為步進電動機式怠速空氣控制閥（ＩＡＣＶ）的結構，步進電動機主要由轉(zhuǎn)子和定子構成，絲杠機構將步進電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)殚y桿的直線運動，控制閥與閥桿制成一體。控制閥安裝在節(jié)氣門體上，連接到設在怠速空氣道內(nèi)的閥座處。發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時，ＥＣＵ根據(jù)各傳感器的信號，控制步進電動機的正反轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動角度，使控制閥升起或下降，用以改變怠速空氣道的流通截面，從而控制發(fā)動機怠速工況下的空氣供給量。下一頁返回４.３旁通氣道式怠速控制系統(tǒng)的檢測步進電動機的結構如圖４－１４所示，它主要由用永磁鐵制成的有１６個磁極的轉(zhuǎn)子和兩個定子鐵芯組成。１６個磁極分為８對沿圓周均勻分布，兩個定子由兩個帶１６個爪極的鐵芯交錯裝配在一起，每個定子上分別繞有１、３相和２、４相兩組線圈，且兩組線圈的繞制方向相反。ＥＣＵ控制步進電動機工作時，給各線圈輸送的是脈沖電壓，４個線圈的通電順序不同，即相位不同，步進電動機的轉(zhuǎn)動方向就不同。當對４個線圈按一定順序輸入一定數(shù)量的脈沖時，步進電動機就向指定方向轉(zhuǎn)過一定的角度，其轉(zhuǎn)動角度取決于輸入脈沖的數(shù)量，其控制電路如圖４－１５所示。當ＥＣＵ控制步進電動機的線圈按１－２－３－４的順序依次搭鐵時，定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場間通過吸引、排斥的相互作用，使轉(zhuǎn)子隨定子磁場同步順時針轉(zhuǎn)動，閥芯向外伸出，閥芯與閥座之間的間隙變小，進氣減少，怠速降低；上一頁下一頁返回４.３旁通氣道式怠速控制系統(tǒng)的檢測當ＥＣＵ控制步進電動機的線圈按４－３－２－１的順序依次搭鐵時，轉(zhuǎn)子則隨定子磁場同步反轉(zhuǎn)，閥芯縮回，閥芯與閥座之間的間隙變大，進氣增多，怠速升高。２．步進電動機式怠速空氣控制系統(tǒng)的控制過程發(fā)動機ＥＣＵ對發(fā)動機怠速進行控制時，一般控制程序如圖４－１６所示。首先，發(fā)動機ＥＣＵ根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器的信號和車速信號來判斷發(fā)動機是否處于怠速運行狀態(tài)，然后根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、空調(diào)開關、動力轉(zhuǎn)向開關以及空擋起動開關等信號，按照存儲器內(nèi)存儲的參考數(shù)據(jù)，確定相應的目標轉(zhuǎn)速。上一頁下一頁返回４.３旁通氣道式怠速控制系統(tǒng)的檢測一般情況下，怠速控制常采用發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號作為反饋信號，實現(xiàn)怠速轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，即發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速與目標轉(zhuǎn)速進行比較，根據(jù)比較得出的差值，確定相應目標轉(zhuǎn)速控制量，去驅(qū)動步進電動機，使實際轉(zhuǎn)速趨近于目標轉(zhuǎn)速。３．步進電動機式怠速控制閥的檢測拆下控制閥線束連接器，檢測Ｂ１和Ｂ２與搭鐵間的電壓，為蓄電池電壓（參考圖４－１５）；熄火后，２～３ｓ內(nèi)在怠速控制閥附近應能聽到內(nèi)部發(fā)出的“嗡嗡”響聲；Ｂ１與Ｓ１和Ｓ３、Ｂ２與Ｓ２和Ｓ４之間的電阻，應為１０～３０Ω。蓄電池正極接Ｂ１和Ｂ２端子，負極按順序依次接通Ｓ１－Ｓ２－Ｓ３－Ｓ４端子，控制閥應向外伸出；若負極按反方向接通Ｓ４－Ｓ３－Ｓ２－Ｓ１端子，則控制閥應向內(nèi)縮回。上一頁下一頁返回４.３旁通氣道式怠速控制系統(tǒng)的檢測４.３.２旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速控制裝置旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速控制系統(tǒng)的構造如圖４－１７所示。旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速控制裝置主要由永久磁鐵、旁通空氣道、旋轉(zhuǎn)滑閥和復位彈簧等組成。其中旋轉(zhuǎn)滑閥固裝在電樞軸上，與電樞軸一起轉(zhuǎn)動，用以控制通過旁通空氣道的空氣量；永久磁鐵固裝在外殼上，形成永磁磁場；復位彈簧的作用是在發(fā)動機熄火后使怠速閥旁通空氣道完全打開；電樞鐵芯上繞