5804091102008 刘明 电喷发动机怠速不良的检修与研究

毕业设计（论文）

题目：电喷发动机怠速不良的检修研究

院 (系)：机电工程学院

专业：汽车营销与维修

姓名：刘明

学号： 5804091102008 指导教师：邱霖

二〇一三年十一月二十二日

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摘要

近几年来，随着我国经济的持续发展，汽车的需求量继续保持高速的增长。并随着电子技术的发展，越来越多的汽车上采用了电子控制发动机。

电喷发动机是采用电子控制装置取代传统的机械系统来控制发动机的控油过程。如汽油机电喷系统就是通过各种传感器将发动机的温度、空燃比、油门状况、发动机转速、负荷曲轴位置、车辆行驶状况等信号输入电子控制装置。电子控制装置根据这些信号参数，计算并控制发动机各气缸所需要的喷油量和喷油时刻，将汽油在一定压力下通过喷油器喷入到进气管雾化。并与进入的空气气流混合，进入燃烧室燃烧，从而确保发动机和催化转化器始终工作在最佳状态。这种由电子系统控制燃料由喷油器喷入发动机进气系统中的发动机称为电喷发动机。而怠速不良故障诊断程序不良是电控燃油喷射式发动机常见的故障之一，它有多种表现形式，包括怠速不稳、怠速熄火、冷车怠速不良、热车怠速不良等

本论文就是以发动机怠速不良作为主要研究对象，从它的构造结构、工作原理、以及对其故障点的分析和排除等方面，结合实际情况，分析数据，了解此类发动机怠速不良故障的发生、检测、解除的过程。

关键词：故障发动机检测排除

Abstract

In recent years, with China's sustained economic development, the demend for cars continue to maintain high growth. And with the development of electronic technology, more and more cars on the use of electronic controlengine.

EFI engine is used as control device to replace the traditional mechanical systems to control engine oil process. Such as electronic fuel injection systemis through a variety of sensors to the temperature of the engine, air fuel ratio,engine speed, throttle position, the load of crankshaft position, vehicle driving conditions such as signal input electronic control device. The electronic control device based on the signal parameters, calculation and control of each cylinder of the engine to the fuel injection quantity and injection timing, under a certain pressure

Gasoline injector into the intake pipe atomization. And mixed with incoming air flow, into the combustion chamber, so as to ensure that the engine and catalytic converter always work in the best state. Theelectronic control fuel from the fuel injector is sprayed into the engine intakesystem of the engine called the EFI engine. While idling bad fault diagnosis program is poor of electronic control fuel injection engine fault, it has a variety of forms, including unstable idle speed, idling flameout, cold car idling bad, hot cars idling bad etc.

This paper is to the engine idling bad as the main object of study, from itsstructure, working principle, and the fault analysis and exclusion etc.,combined with the actual situation, analysis of data, to understand this kind of engine idling bad fault occurrence, detection, in addition to process.

KEY WORD:Breakdown Engin Testing Exclude

目录

第一章电喷发动机的介绍 (1)

第一节电喷发动机电喷系统概况 (1)

第二节电喷系统主要结构及其功能 (2)

第三节燃油供给系的执行元件 (6)

第二章发动机怠速不良的分类 (10)

第一节发动机怠速不良的分类 (10)

第二节怠速抖动机理 (10)

第三章怠速不良的原因具体说明 (10)

第一节进气系统 (11)

第二节燃油系统 (11)

第三节点火系统 (12)

第四节机械结构 (13)

第四章电喷发动机怠速不良的原因分析与解决方案 (14)

第一节冷车怠速不稳、易熄火 (14)

第二节热车怠速不稳或熄火 (14)

第三节热车怠速过高 (15)

结论 (18)

致谢 (19)

参考文献 (20)

第一章电喷发动机的介绍

第一节电喷发动机电喷系统概况

采用电子喷射技术后，进气管上不安装化油器，空气直接流过进气歧管，汽油由汽油喷射器直接喷到进气口，随空气一起进入气缸，形成可燃混合气。与化油器式发动机相比，它没有喉管损失，充气效率高；其次，它能够精确控制各缸的混合气与工况的匹配，并且能均匀地分配各缸混合气，从而能使压缩比提到较高的水平。

汽油喷射系统可有多种分类方法。按燃油喷射过程可分为连续喷射式和间歇喷射式；按喷射装置的类型可分为机械式和电控式；按喷油嘴分配方式可分为多点喷射式或单点喷射式(即是否是各缸共用一个喷油嘴，还是每缸分配一个喷油嘴)；多点喷射系统又可分为顺序喷射和同时喷射两种型式。

发动机管理系统(EMS)是一种将汽油喷射和点火控制结合起来的电子控制系统，是电喷技术发展的最新水平。它的工作原理是通过由各种不同的传感器测得的参数来确定发动机所处的工况，再根据预储在发动机电子控制单元（ECU）中的数据，求出和提供对应于各工况的点火提前角、闭合角、喷油时刻和喷油持续时间的最佳值。EMS 系统实现的各功能是相互关联的，不能将它们孤立地看待。 (图 1.1)列出了发动机电喷系统的布置简况。

图1.1发动机电喷系统的布置图

发动机管理系统(EMS)可分成三大部分：

1. 发动机控制单元ECU。主要用来控制、调整汽油喷射和点火，另外还具有故障自诊断和故障应急功能。

2 .传感器。主要向发动机控制单元提供发动机在各种工况运行时的参数。

3 .执行器元件。执行发动机控制单元ECU发出的诸如喷油、点火等各种指令。采用了电子控制喷射系统后，发动机具有如下优点：

(1)提高了输出功率和转矩。

(2)降低了燃油消耗。

(3)能优化匹配发动机各种运行工况，满足发动机各种工况需要。

(4)降低排气中的有害成份。

(5)ECU是一个以微型计算机为中心的数据处理，数据控制系统，它具有控制精度高、响应速度快、灵活性高的优点。

第二节电喷系统主要结构及其功能

1.传感器

(1)进气压力传感器和进气温度传感器如(图2.1)

图2.1压力传感器的接线示意图

整个系统由6个传感器随时感知发动机的工作状况。其中进气压力、进气温度是两个重要的参数。在早期的电喷发动机上，这两个参数的传感器制成一体：在AJR 发动机上是独立的。一为硅电容绝对压力传感器，探测进气压力，它被安装在进气管上，也可装在进气管附近。进气温度传感器也安装在进气管上。大气环境，如季节变化、地理位置高低，都会影响进气温度与进气的绝对压力，根据工况随时测得上述两参数，传输到ECU中。当传感器出现故障时，发动机控制单元能够检测到，并能使发动机进入故障应急状态下运行。

(2)霍耳传感器G40

在AFE发动机上有分电器，该霍耳传感器安装在分电器内，它传递发动机转速信号，传递第一缸活塞位置信号。当霍耳传感器出现故障时，发动机控制单元不能检测，发动机立刻熄火，无法运转。用V.A.G.1552或V.A.G.1551故障阅读仪读不出此故障的信息。

在AJR发动机上取消了分电器，采用增量式曲轴转角信号，可精确地测定曲轴转角位置，直接由ECU控制。

发动机负荷信号和转速信号是两个最重要、最基本的信号，ECU根据这两个信号，就能计算出：喷油时间、点火提前角、闭合角。然后就能从点火提前角空间点阵图里得到一个点火提前角，作为一个基本量，再根据发动机其它运行参数加以修正，得出一个最佳的点火提前角，用来对发动机的点火提前角进行精确的控制。发动机控制单元，也能同上类似地对喷油时间及闭合角进行最佳值的精确控制。

(3)冷却液温度传感器

冷却液温度传感器装在发动机冷却液出水管上，由此测出发动机温度，转变为电信号传给ECU，用来修正喷油定时，从而获得浓度更合适的混合气。

(4）节气门位置传感器G69图2.3

节气门位置传感器安装在节气门下方，节气门轴带动节气门位置传感器内的可变电阻转动，用来改变阻值大小。它将节气门开度大小转变为电信号传给发动机控制单元ECU，ECU根据节气门开度大小获得发动机的工况，如怠速工况、部分负荷工况、满负荷工况，调节、修正喷油定时。该传感器发生故障时，ECU能检测到，并能使发

动机进入故障应急状态下运行，通过 V.A.G.1552或V.A.G.1551故障阅读仪可以知道故障信息。

图2.3节气门位置传感器及其接线图

(5)氧传感器G39图2.4

氧传感器是完成混合气闭环控制的重要组件，它又称λ传感器，其外侧电极面暴

露在废气流中，而其内侧电极面与外界空气相接触。该传感器由一个特殊陶瓷体(Zi0

2或TiO

)构成，在它的表面涂有透气性好的铅电极。

2

其工作原理为：

能够允许空气的陶姿材料表面多孔氧分子在其中扩散。这种陶瓷在温度较高时成为导电体。如果电极两面上的氧含量不一样的话，电极两侧就会有一个电压形成。当λ=1时，混合气完全燃烧，外侧电极面无氧分子存在，这时输出电压就会产生一个突变。

氧传感器通过探测废气中含氧量的多少，能获得上次喷油时间过长或过短的信号，并将该信号转变为电信号传给ECU，由ECU实现对本次喷油时间的修正。

混合气通过氧传感器闭环调节后，能将空燃比控制在λ=0.98-1.02之间范围内，从而得到一个最佳的混合气浓度，同时也使废气中的有害物排放量大大减少。氧传感器在满足下述条件后才能进行正常调节。

发动机温度＞60℃。

氧传感器温度＞300℃。

发动机在怠速或部分负荷下工作。

为了使氧传感器迅速加热，尽早正常工作，在氧传感器中装有加热装置。

通过V.A.G.1552或V.A.G.1551故障阅读仪，读取氧传感器的数据，获得其发生故障的信息。

图2.4氧传感器及其接线图

(6)爆震传感器G61图2.5

AFE型发动机用一只爆震传感器，AJR型发动机采用两只爆震传感器。将一只爆震传感器设于二缸与三缸之间缸体侧面，爆震传感器能把发动机爆震产生振动变为电信号，传递给发动机控制单元ECU。ECU根据爆震传感器传递来的信号，对点火提前角进行修正，从而使点火提前角的值始终处于最佳状态。

当爆震传感器发生故障时，发动机控制单元在一定条件下能够检测到，并能使发动机转入故障应急状态下运行，通过V.A.G.1551或V.A.G.1552故障阅读仪，可以了解故障信息。

图2.5爆震传感器及其接线图

第三节燃油供给系的执行元件

(1)系统的流程

燃油供给系由汽油泵、喷油嘴、汽油箱、汽油滤清器、分配管、油压调节器等主要零部件构成，其流程示意图列于图2.6。

图2.6燃油系执行元件流程图

电动汽油泵、汽油滤清器这两种部件用户比较熟悉，下面仅介绍其它几个专用总成。

(2)汽油喷嘴N30-N33

喷油嘴接受发动机控制单元送来的喷油脉冲信号，将计算精确的燃油喷入进气歧管内。喷油量的多少只与喷油时间的长短有关，与其它因素无关。而喷油时间的长短只取决于喷油脉冲信号的宽度。

(3)油压调节器

油压调节器设置在分配管上，用来调整分配管中的汽油压力，并用来缓和汽油泵供油时产生的压力波动和喷嘴有节拍喷油时所引起的压力波动。如（图2-7）所示，油压调节器内有弹簧、膜片、油压调节阀。当进油压力较大时，汽油推动膜片向左移动，使油压调节阀打开，压力偏高的汽油被释放，油压下降。油压调节器还连接发动机进气管的真空管，当进气管中真空度较大时，对膜片的左移起到吸动的作用，参与油压的调节。

图2.7油压调节器结构示意图

通过上述机械及真空的共同作用，使分配管中的油压和进气管中的气压二者之间的压力差保持一个常数，这样就保证了喷油量的多少只与喷嘴开启时间的长短有关，与汽油压力、进气管真空度等其它因素无关。

(4)分配管

分配管设置于发动机进气管上方，它将汽油分配给每个喷嘴，并起到固定喷嘴、固定油压调节器的作用。

(5)怠速稳定阀N71

怠速稳定阀安装在发动机进气管道上，通过调整发动机旁路进气量来调整发动机怠速转速。

发动机控制单元通过调整怠速稳定阀开度大小，来控制发动机旁路进气量多少，从而达到调整发动机怠速转速的目的。

当怠速稳定阀出现故障时，怠速稳定阀便处于一个固定的位置，使发动机怠速转速上升到110Or/min。 V.A.G.1552或V.A.G.1551故障阅读仪不能读取该故障信息。

但可以通过故障阅读仪具有的执行元件自诊断功能帮助人们诊断怠速稳定阀是否有故障。

(6)发动机控制单元ECU

发动机控制单元，位于驾驶员一侧的仪表板下方，转向柱旁边。ECU从各传感器处获得发动机的各个参数，并从发动机控制单元所存储的各个空间点阵中取出相应的数据。通过判断、计算，求出适应发动机工况所需要的点火提前角、喷油时间等最佳数据，将这些数据转变为电信号用来操纵、控制各个执行元件。通过执行元件对发动机点火提前角、喷油时间进行最佳的控制，从而使发动机工作保持在最佳状态。

第二章发动机怠速不良的分类

第一节发动机怠速不良的分类

1.按出现规律分类：

(1)冷车（冷却液温度低于50℃）有节奏的不稳。

(2)热车（冷却液温度高于50℃）有节奏的不稳。

(3)无规律的剧烈抖动一、两下。

2.按抖动程度分类：

（1）正常，以怠速期望值±10r/min抖动。

（2）一般不稳，以怠速期望值±20r/min抖动。

（3）严重不稳，超过怠速期望值±20r/min抖动。

（4）在怠速期望值的一侧剧烈抖动。

3.按原因关联分类：

（1）直接原因，指机械零件脏污、磨损、安装不正确等，导致个别汽缸功率的变化，从而造成各汽缸功率不平衡，致使发动机出现怠速不稳。

（2）间接原因，指发动机电控系统不正常，导致混合气燃烧不良，造成各汽缸功率难以平衡，使发动机出现怠速不稳。

4.按故障系统分类：

（1）进气系统；（2）燃油系统；（3）点火系统；（4）发动机机械系统。

怠速抖动机理：

汽缸内气体作用力的变化（一个汽缸气体作用力变化或几个汽缸气体作用力变化），引起各汽缸功率不平衡，导致各活塞在做功行程时的水平方向分力不一致，出现对发动机横向摇倒的力矩不平衡，从而产生发动机抖动。也可以说，凡是引起发动机汽缸内气体作用力变化的故障都有可能导致发动机怠速抖动。

第三章怠速不良的原因具体说明

第一节进气系统

1.进气歧管或各种阀泄漏：

当不该进入的空气、汽油蒸汽、燃烧废气进入到进气歧管，造成混合气过浓或过稀，使发动机燃烧不正常。当漏气位置只影响个别汽缸时，发动机会出现较剧烈的抖动，对冷车怠速影响更大。

2.节气门和进气道积垢过多：

节气门和周围进气道的积炭污垢过多，空气通道截面积发生变化，使得控制单元无法精确控制怠速进气量，造成混合气过浓或过稀，使燃烧不正常。

常见原因有：

(1）节气门有油污或积炭。

(2）节气门周围的进气道有油污积炭。

(3）怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀有油污、积炭。

第二节燃油系统

喷油器故障：

喷油器的喷油量不均、雾状不好，造成各汽缸发出的功率不平衡。

常见原因有：

喷油器堵塞、密封不良、喷出的燃油成线状等。

燃油压力故障：

油压过低，从喷油器喷出的燃油雾化状态不良或者喷出的燃油成线状，严重时只喷出油滴，喷油量减少使混合气过稀。

油压过高，实际喷油量增加，使混合气过浓。

常见原因有：

(1）燃油滤清器堵塞。

(2）燃油泵滤网堵塞。

(3）燃油泵的泵油能力不足。

(4）燃油泵安全阀弹簧弹力过小。

(5）进油管变形。

(6）燃油压力调节器有故障。

(7）回油管压瘪堵塞。

第三节点火系统

点火模块与点火线圈：

近些年各车型多将点火模块与点火线圈制成一体，点火模块或点火线圈有故障主要表现为高压火花弱或火花塞不点火。

常见原因有：

(1）点火触发信号缺失。

(2）点火模块有故障。

(3）点火模块供电或接地线的连接松动、接触不良。

(4）初级线圈或次级线圈有故障等。

火花塞与高压线：

火花塞、高压线故障导致火花能量下降或失火。

常见原因有：

(1）火花塞间隙不正确。

(2）火花塞电极烧蚀或损坏。

(3）火花塞电极有积炭。

(4）火花塞磁绝缘体有裂纹。

(5）高压线电阻过大。

(6）高压线绝缘外皮或插头漏电。

(7）分火头电极烧蚀或绝缘不良。

点火提前角失准：

由于传感器及线路故障属于引起怠速不稳的间接原因，控制单元发出错误指令，使点火提前角不正确，或造成点火提前角大范围波动。

常见原因有：

(1)空气流量计或进气压力信号故障。

(2)霍尔传感器故障。

(3)冷却液温度传感器故障。

(4)进气温度传感器故障。

(5)爆震传感器故障。

以上传感器的线路有断路、短路、接地故障；发动机控制单元因进水引起插头接触不良或内部电路损坏。

第四节机械结构

配气机构：

配气机构故障导致个别汽缸的功率下降过多，从而使各汽缸功率不平衡。

常见原因有：

(1)正时皮带安装位置错误，使各缸气门的开闭时间发生变化，导致配气相位失准，各汽缸燃烧不正常。

(2)气门工作面与气门座圈积炭过多，气门密封不严，使各汽缸压缩压力不一致。

(3)凸轮轴的凸轮磨损，各缸凸轮的磨损不一致导致各汽缸进入空气量不一致。发动机体、活塞连杆机构：

这些故障都会使个别汽缸功率下降过多，从而使各汽缸功率不平衡。

常见原因有：

(1)汽缸衬垫烧蚀或损坏，造成单缸漏气或两缸之间漏气。

(2)活塞环端隙过大、对口或断裂，活塞环失去弹性。

(3)活塞环槽内积炭过多；活塞与汽缸磨损，汽缸圆度、圆柱度超差。