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发动机怠速不稳的原因及诊断
发动机怠速不稳是维修中遇到最多的故障,如果检查诊断思路不正确,会降低工作效率或不能排除,本文阐述发动机怠速不稳的原因与诊断方法,以达到抛砖引玉之目的。
一、怠速不稳的分类
1、如何确定怠速不稳
①从转速表或数据块观察,发动机转速以电脑期望值为中心上下波动,或偏离期望值上下波动;②观察发动机缸体抖动,也可以观看机油尺把的晃动程度,平稳的油尺把很清晰,抖动的油尺把看起来是双的,坐在座椅上也可感觉车辆抖动的程度。
2、按发生规律分类
①凉车(冷却液温度低于50℃)怠速不稳;②热车(冷却液温度高于50℃)怠速不稳;③无时间规律的剧烈抖动一、两下。
3、按程度分类
①正常,以怠速中心值±10r/min抖动;②一般不稳,以怠速中心值±20r/min抖动;③严重不稳,超过怠速中心值±20r/min抖动;④中心值偏离,怠速中心值偏离电脑的期望值。
3、按原因分类
①直接原因,指机械零件脏污、磨损、安装不正确等,导致个别气缸功率的变化,从而造成各气缸功率不平衡,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,造成各气缸功率难以平衡,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;(以上均属于发动机电控系统)④发动机机械系统。
5、怠速抖动机理
气缸内气体作用力的变化(一个气缸气体作用力变化,或几个气缸气体作用力变化),引起各气缸功率不平衡,导致各活塞在做功行程时的水平方向分力不一致,因而产生对发动机横向摇倒的力矩不平衡,从而出现发动机抖动。也可以说:凡是引起发动机气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。
二、怠速不稳的原因
(一)进气系统
1、进气管及各种阀泄漏
空气、汽油蒸汽或燃烧废气从泄漏处进入进气管,会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气缸时,发动机出现较剧烈的抖动,此故障对凉车怠速极为明显。常见原因有:进气总管卡子松动或胶管破裂;进气歧管衬垫漏气;进气歧管破裂或被其它部件磨出孔洞;喷油器密封圈漏气;真空管插头脱落、破裂;PCV阀开度大;活性炭罐阀常开;EGR阀关闭不严等。
    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:节气门有油污或积炭;节气门周围的进气道有油污、积炭;怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀有油污、积炭。
3、进气量失准
各种传感器及其电路故障,属于引起怠速不稳的间接原因,控制单元将发出错误的指令,引起发动机怠速进气量控制失准,使发动机燃烧不正常。常见原因有:节气门位置传感器故障;节气门怠速开关故障;冷却液温度传感器故障;进气温度传感器故障;空气流量计或进气压力传感器故障;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;节气门电机损坏或发卡。
(二)燃油系统
1、喷油器故障
喷油器的喷油量不均、雾状不好,造成各气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。
2、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,实际喷油增加,使混合气过浓。常见原因有:燃油滤清器堵塞;燃油泵滤网堵塞;燃油泵的泵油能力不足;燃油泵安全阀弹簧弹力过小;进油管变形;燃油压力调节器有故障;回油管压瘪堵塞。
3、喷油量失准
各传感器及线路故障,属于引起怠速不稳的间接原因,导致控制单元发出错误指令,使喷油量不正确,造成混合气过浓或过稀。具体原因有:空气流量计(或进气歧管压力传感器)故障;节气门位置传感器故障;节气门怠速开关故障;冷却液温度传感器故障;进气温度传感器故障;氧传感器失效;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等。
(三)点火系统
1、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:点火触发信号缺失;点火模块有故障;点火模块供电或接地线的连接松动、接触不良;初级线圈或次级线圈有故障等。
2、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:火花塞间隙不正确;火花塞电极烧蚀或损坏;火花塞电极有积炭;火花塞磁绝缘体有裂纹;高压线电阻过大;高压线绝缘外皮或插头漏电;分火头电极烧蚀或绝缘不良。
3、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:空气流量计或进气压力信号故障;霍尔传感器故障;冷却液温度传感器故障;进气温度传感器故障;爆振传感器故障;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。
4、其它原因
三元净化催化器堵塞引起怠速不稳,但这种故障在高速行驶时最易发现。自动变速器、空调、转向助理器有故障会增加怠速负荷引起怠速不稳。发动机控制单元与空调、自动变速器控制单元之间的怠速提升信号中断,在安装CAN-BUS的车辆存在总线系统故障。随着新技术、新结构的增加,引起怠速不稳的因素回更多,诊断者必须全面考虑问题。
(四)机械结构
1、配气机构
配气机构故障导致个别气缸的功率下降过多,从而使各气缸功率不平衡。常见原因有: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,各气缸燃烧不正常。气门工作面与气门座圈积炭过多,气门密封不严,使各气缸压缩压力不一致。凸轮轴的凸轮磨损,各缸凸轮的磨损不一致导致各气缸进入空气量不一致。气门相关件有故障,如气门推杆磨损或弯曲,摇臂磨损,气门卡住或漏气,气门弹簧折断等。进气门背部存在大量积炭,使冷车时吸附刚喷入的燃油而不能进入气缸,由于混合气过稀导致冷车快怠速不稳。
2、发动机体、活塞连杆机构
这些故障都会使个别气缸功率下降过多,从而使各气缸功率不平衡。常见原因有:气缸衬垫烧蚀或损坏,造成单缸漏气或两缸之间漏气。活塞环端隙过大、对口或断裂,活塞环失去弹性。活塞环槽内积炭过多。活塞与气缸磨损,气缸圆度、圆柱度超差。因气缸进水后导致的连杆弯曲,改编压缩比。燃烧室积炭会改编压缩比,积炭严重导致怠速不稳,经常长距离高速行驶可以避免形成积炭。
3、其它原因
曲轴、飞轮、曲轴皮带轮等转动部件动平衡不合乎规定,发动机支脚垫断裂损坏,这两种原因不影响发动机转速,但造成发动机很大振动。
三、怠速不稳诊断方法
进气系统、燃油系统、点火系统、发动机机械结构故障均会导致发动机怠速不稳现象,因此诊断产生发动机怠速不稳现象的原因是一项涉及面较广、难度较大的工作,轻易换件的方法是不可取的。怠速不稳故障的原因有百般变化,应根据检测结果、理论分析、维修经验作出正确判断,所以说诊断工作是有规律可循的。
1、询问车主
接到怠速不稳的车后询问车主:①第一次出现怠速不稳的时间;②怠速不稳与行车情况; ③怠速不稳与发动机温度;④该车行驶里程;⑤该车保养情况;⑥该车对此故障的维修历史。还要了解该车的配置情况。通过以上了解可以对怠速不稳有个初步判断,缩短检查时间,避免在维修时作无用功。
2、外观检查
打开发动机罩观察:发动机运转情况,抖动程度,同时观察发动机转速表指针的摆动幅度,是否偏离怠速期望值;观察是正常怠速抖动,还是负荷怠速抖动(打开空调、灯光、挂入档位、打方向盘等);发动机外部件是否有异常;真空管有无脱落、破损;电线插接器有无松脱;是否存在漏油、漏水、漏气、漏电现象;排气管是否"突、突"、冒黑烟、有生汽油味等不正常现象;节气门拉线是否调整合适。
3、阅读分析故障码
读码(永久性、偶发性故障码都要记录)——清码——运行(此时要再现故障发生的条件)——再读码。阅读维修手册中的故障码列表,查阅故障码发生的原因、影响、排除方法。分析偶发性故障码也很重要,往往怠速不稳时刻正是偶发故障码出现之时。经过分析制定下一步工作。如果未记忆故障码,要考虑控制单元不能监视故障的元件,例如桑塔纳时代超人、捷达车的控制单元不能对点火系统、燃油泵进行监控,应采用测量方法检查。
4、阅读分析数据块
数据块可以提供发动机运转中的实时数据,能否正确分析数据块代表诊断者的技术水平,对那些不正确的数据要分析其原因。怠速不稳要读发动机转速、节气门开度、发动机工况、怠速空气流量学习值、怠速空气调节值、怠速λ学习值、怠速λ调节、空气流量、点火角、λ传感器电压、冷却液温度、进气温度等数据区。以上的实时值和学习值都以物理量显示,调节值以百分率表示,工况以文字表示。
5、测量检查
根据故障现象、故障码内容、数据块数值确定测量内容,根据测量对象选择万用表、二极管测试笔、尾气检测仪、燃油压力表、真空表、气缸压力表、示波器、模拟信号发生器、喷油器检测清洗仪等,选择哪一种仪器应视具体情况来定,出发点是能迅速、准确判断故障。尾气检测和波形分析很重要,也可以用断缸方法迅速找到输出功率小的气缸,使用真空表可以分析影响真空度的具体原因。检查测量的原则是从电到机、从简到繁。可以按电控系统、点火系统、进气系统、燃油系统、发动机机械部分的顺序进行。
6、故障排除
诊断者根据上述检查结果和维修手册中的故障排除指南,制定适合本车的排除方法。排除方法一般有:清洗节气门与进气道、清洗检查喷油嘴、更换电气元件、检查线束的故障点、清洁接地点、修理发动机机械结构等工作。
7、检验交车
故障排除后必须用诊断仪、尾气分析仪再检测一遍,确认故障完全排除后方能交给车主。在三天内必须电话跟踪一次,目的是:①对用户车辆的维修质量负责,提示用户使用车辆的注意事项;②将该车的最终情况记录在维修笔记中,不断积累维修经验
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