汽车发动机怠速成抖动现象的原因及排查方法探讨毕业论文

【内容摘要】随着现代汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，现代汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高摘要：随着现代汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，汽车开始走进千家万户。人们对汽车故障的检测和诊断能力也有了深刻的认识。人们对汽车故障的检测和诊断能力也有了深刻的认识。发动机怠速抖动是汽车使用中常见故障之一。尽管现在大多数的轿车都有故障自诊断系统，是汽车使用中常见故障之一。尽管现在大多数的轿车都有故障自诊断系统，但也会出现汽车有故障面自诊断系统却显示正常代码或显示与故障无关的代码的情况。出现汽车有故障面自诊断系统却显示正常代码或显示与故障无关的代码的情况。这通常是由不受电控单元(ECU)直接控制的执行装置发生故障或传统机械故障成。通常是由不受电控单元(ECU)直接控制的执行装置发生故障或传统机械故障成。本文(ECU)直接控制的执行装置发生故障或传统机械故障成主要阐述了汽车发动机怠速抖动机理，主要阐述了汽车发动机怠速抖动机理，分析了导致发动机产生怠速抖动现象的故障提出了发动机怠速抖动故障的排查方法。在文中结合了实际的维修实例加以论证分析。同时阐明整个故障的排除过程及方法，论证分析。同时阐明整个故障的排除过程及方法，鉴于大家起到共同探讨作用。

【关键词】汽车故障常见故障怠速抖动原因排查

目录

前言............................................................ - 2 - 一、怠速的基本概述.............................................. - 3 -

(一)发动机怠速定义.......................................... - 3 -

(二)发动机怠速作用.......................................... - 4 -

(三)深刻理解电控发动机怠速控制原理.......................... - 4 - 二、汽车发动机怠速抖动机理...................................... - 5 -

(一)汽车发动机主要存在三类激振源............................ - 5 -

(二)发动机在车架上的振动形式................................ - 6 -

三、怠速产生抖动现象的原因...................................... - 7 -

(一)进气系统................................................ - 7 -

(二)燃油系统................................................ - 9 -

(三)点火系统............................................... - 10 -

(四)机械结构............................................... - 11 - 四、电器系统故障原因........................................... - 12 -

(一)怠速开关信号电路原因................................... - 12 -

(二)怠速控制阀及其电路原因................................. - 12 -

(三)空气流量计及其电路原因................................. - 13 -

(四)喷油器及其电路原因..................................... - 13 -

(五)冷却液温度传感器及其电路原因........................... - 13 -

(六)燃油泵及油路系统原因................................... - 13 -

(七)空调开关信号电路原因................................... - 13 -

(八)废气再循环阀及其电路原因............................... - 14 -

(九)空档起动开关电路原因................................... - 14 -

(十)其他故障............................................... - 14 - 五、故障诊断与排除............................................. - 15 -

(一)进气系统故障........................................... - 15 -

(二)燃油系统故障........................................... - 17 -

(三)点火系统故障........................................... - 20 -

(四)配气机构............................................... - 21 -

(五)发动机曲柄连杆机构..................................... - 22 -

(六)怠速过高............................................... - 23 - 六、典型车故障检修典型车....................................... - 25 - 总结........................................................... - 28 - 参考文献....................................................... - 29 -

前言

怠速时,由于发动机的各种故障会引起个别气缸气体作用力减小,各缸本应相互抵消的各非主谐次的反倒力矩,很多谐次都出现且有的很大,主谐次的反倒

力矩减少不多,导致总的反倒力矩平衡性恶化,致使发动机横向摆动加大,出现怠速抖动。汽车发动机怠速抖动是在维修中常碰到的故障现象，故障发生时往往在发动机怠速工况时产生低频率异常振动现象。出现抖动时，可以通过观察发现发动机的横向摆动明显加大，噪声加大；并往往伴随怠速不稳，使车内的驾乘人员感到不舒适，而随着加大油门使发动机转速升高后，发动机抖动现象便减弱或消失。由于发动机怠速抖动会影响发动机的性能，降低其可靠性与使用寿命，增加了功率损耗。如不及时维修，会使发动机性能进一步恶化，有可能导致更大的故障。所以，如何解决怠速抖动是汽车实际运用中的一个难题，让维修企业头痛，普遍缺乏系统性的有效的解决方法。往往按照进气系统、点火系统、燃油系统、机械系统，循序渐进地排查故障，费工费时，还往往找不到故障原因。从目前国内、外对汽车发动机怠速抖动的研究情况来看,主要侧重于具体的故障原因分析及故障排查,甚至是具体车型的故障分析,从理论上研究的论文极少,且没有进行系统深入的研究,也没得出系统的科学的解决方法,无法指导实践。故而,从理论上对发动机怠速抖动的形成机理进行研究十分必要,一方面可以根据理论研究出一套有效的排查故障的方法提高社会效益和经济效益,另一方面,也可以为发动机的设计、改进及实际运用提供指导。为解决维修工作效率，提高经济效益。本人查阅大量的相关资料并结合个人实践经历归纳出了发动机怠速抖动现象产生的原因及排查方法，希望能与大家共同探讨。

一、怠速的基本概述

(一)发动机怠速定义

发动机空转时称为怠速，即汽车档位为空档。汽车的怠速不是一种速度，而是指一种工作状况。怠速即是发动机“出功不出力”。汽车发动机怠速是指发动

机运行中，节气门开度最小，汽车处于空档，发动机只带附件而维持最低转速的稳定，这时发动机就处于怠速状态，发动机怠速时的转速被称怠速转速，它是维持发动机对外没有输出功率时的最低转速。怠速转速可以通过调整节气门大小等来调整其高低，直到调整到怠速转速一发动机不抖动、耗油最少时的最低转速为最佳。但是现在的汽车更多是电喷车，发动机配有电脑板就无法人为调整怠速了。

(二)发动机怠速作用

不做无用功——怠速是克服发动机本身的运转阻力，维持发动机最小转速，以便于驾驶员在各种情况下行驶和临时停车提供便利的装置。如在等信号灯，或交通拥堵路段，虽然时间很短，但是暂时让发动机熄火，便能带来立竿见影的节能减排效果。汽车的怠速不是一种速度，而是指一种工作状况。

发动机空转时称为怠速。在发动机运转时，如果完全放松油门踏板，这时发动机就处于怠速状态。发动机怠速时的转速被称为怠速转速。怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。

汽车的怠速功用

1.提供供电，维持气压，真空等基本状态，相当于电脑的“待机”。

2.磨合、暖机。

3.在停车等候时不熄火，可以省油，启动时快。

4.加入清洗剂后，清洗发动机用。

5.车辆滑行时不熄火，既可以使制动真空助力器起作用，照顾到急刹车的安全，又可以省油。

(三)深刻理解电控发动机怠速控制原理

在搭载了电控发动机的汽车上，发动机电脑能够对发动机的各种工况进行精确控制。对于发动机怠速工况的控制，一般可分为基本怠速设置、目标怠速调节及附件工作怠速调整。

下面就分别对这三种控制进行说明。

1.基本怠速设置

发动机的基本怠速设置主要是由发动机节气门的初始开度决定的，即进入进气歧管内的总空气量由节气门初始怠速开度决定。这个开度值是在设计发动机时计算出来的，也是保证发动机实现正常怠速的前提。但随着车辆的使用，发动机节气门处会出现不同程度的污物，当污物增加后，发动机的进气量就会下降，从而也会导致怠速转速下降。

2.目标怠速调节

发动机的目标怠速调节功能是通过发动机电脑的控制来实现的。发动机电脑通过对怠速控制阀开度的大小进行调节(有些车型直接调节节气门开度)，达到目标怠速转速。当节气门开度变小或节气门处的污物增加时，实际进入进气歧管内的总空气量变小，将导致电脑内设定的转速值高于实际转速。此时电脑将控制怠速阀开启以补充空气量，使怠速升高至发动机电脑设定的目标转速。当实际转速高于目标转速值时，电脑又会通过怠速阀开度的减小，降低发动机的实际转速达到目标转速。

3.附件工作怠速调整

当发动机怠速工况被增加负荷时，如打开空调、发动机充电、挂档滑行等，发动机电脑将通过调节怠速控制阀的开度，以适应怠速负荷的变化，防止发动机熄火。

二、汽车发动机怠速抖动机理

(一)汽车发动机主要存在三类激振源

1. 离心惯性力和力矩。

2. 往复性力和力矩。

3. 反倒力矩。

第一类激振源通常在曲轴上配置平衡重即可予以平衡。第二类激振源通过多缸结构可以在理论上将不平衡谐次提得很高，幅值已经很小。但常见4缸发动机,

其中2次以下的激振源中尚存在2次往复惯性力,实际运用中,为了简化结构和降低成本,往往不予平衡。第三类激振源通常也靠多气缸的相互抵消来解决。理论上的最低不平衡谐次与气缸数目及冲程数有关。气缸内气体作用力的变化(个别气缸内气体作用力发生变化或各气缸内气体作用力发生不同的变化)引起各气缸功率不平衡(每个气缸的输出功率不相同)，以致发动机因反倒力矩(每个气缸产生的使发动机横向摇倒的力矩)不平衡而发生怠速抖动。所以可以这样说，凡是直接或间接引起发动机气缸内气体作用力变化(各气缸功率不平衡)的故障都有可能导致发动机怠速抖动，这是分析发动机怠速抖动现象产生原因的依据。这些原因可以分成两大类。第1类是直接导致气缸内气体作用力发生变化的故障(简称直接故障)，它直接造成个别气缸功率的变化，从而造成各气缸功率不平衡，致使发动机产生剧烈的怠速抖动现象。第2类是间接导致气缸内气体作用力发生变化的故障(简称间接故障)，此类故障导致发动机全部气缸内的燃烧状况不良，造成各气缸功率难以平衡，它使发动机产生的怠速抖动通常较轻。

(二)发动机在车架上的振动形式

发动机在车架上的固定弹性支承上有6个自由度，具有6种运动形式，即3种直线运动形式和3种角运动形式，假定发动机是理想安装，即其重心和弹性支承的形心重叠，不产生关联振动。垂直振动其单自由度强迫振动微分方程为

mx + cx? x + kx x = Px sin t

求解可得

x =Pxm| f2- Ω2|sinΩt

可见, 4 缸发动机在车架上的垂直振动的振幅与2次往复惯性力的振幅成正比。横向摆动其单自由度强迫振动微分方程

Iz¨ φ+ Kx a2φ= MsinΩt

求解可得

φ=MsinΩtKx a2- IzΩ2

可见，发动机横向摆动的大小与各主谐次的反倒力矩幅值成正比，实际上发动机重心和弹性支承的形心并不重合，会出现关联振动，在这种情况下，其振动是由主谐次反倒力矩和2次往复惯性力共同作用的结果。

三、怠速产生抖动现象的原因

(一)进气系统

进气系统由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、气门门体、附加空气阀、怠速控制阀、谐振腔、动力腔、进气歧管等组成。发动机工作时，驾驶员通过加速踏板操纵节气门的开度，以此来改变进气量，控制发动机的运转。进入发动机的空气经空气滤清器滤去尘埃等杂质后，流经空气流量计，沿节气门通道进入动力腔，再经进气歧管分配到各个气缸中；发动机冷车怠速运转时，部份空气经附加空气阀或怠速控制阀绕过节气门进入气缸。

图1 进气系统结构

1.空气滤清器

2.碳罐控制阀

3.进气温度传感器

4.节气门位置传感器

5.怠速空气调节阀

6.进气歧管绝对压力传感器

7.空调蒸发器温度传感器

8.碳罐

9.油箱压力控制阀 10.燃油压力调节器 11.空调高低压保护开关 12.曲轴箱强制通风控制阀 13.燃油喷射器 14.氧传感器 15.燃油泵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。

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；进气歧管破损或其它机件将进气歧管磨出孔洞；喷油器O型密封圈漏气；真空管插头脱落、破裂；曲轴箱强制通风（PCV）阀开度大；活性炭罐阀常开；废气再循环（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。

3．怠速空气执行元件故障

怠速空气执行元件故障导致怠速空气控制不准确。常见原因有：节气门电机损坏或发卡。

4．进气量失准

怠速进气量的失准属于间接原因，由于各种传感器，比如说氧传感器，霍尔信号传感器，由于它们有故障，信号不正常，ECU接收到错误的信号以后发出的不正常指令，会错误的干预节气门的开度，使怠速失准，燃烧不正常。常见原因有：节气门位置传感器，节气门怠速开关；进气温度传感器、冷却温度传感器；ECU故障。

(二)燃油系统

燃油供给系统的作用是：向气缸内供给燃烧所需要的汽油。燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、燃油缓冲器、燃油压力调节器、燃油滤清器、喷油器，节温定时开关和冷起动阀（冷起动喷油器）等部件。

图2 燃油供给系统结构

1.蒸发软管

2.双通管

3.燃油软管

4.回油软管

5.燃油表组件连接器

6.燃油箱部件

7.然油箱盖

8.燃油注油口软管

9.燃油注油口颈和蒸发软管部件1．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。

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，实际喷油量增加，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，燃油泵泵油能力不足，油泵安全阀弹簧弹力不足使得燃油压力过低；进油管变形，油压调节器故障，油管压瘪导致堵塞使得油压过高。

3．喷油量失准

各传感器或线路故障，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，属于怠速不稳的间接原因。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；发动机控制单元插头因进水接触不良或电脑内部故障。

(三)点火系统

在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

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