汽车发动机怠速成抖动现象的原因及排查方法探讨

四川工业科技学院毕业作业（设计）作业题目汽车发动机怠速成抖动现象的原因及排查方法探讨学生姓名******学号201421010064指导教师钟全能专业汽车运用技术年级2014级学院交通学院四川工业科技学院毕业作业（设计）第2页共26页诚信承诺一、本毕业作业（设计）是本人独立完成；二、本毕业作业（设计）没有任何抄袭行为；三、若有不实，一经查出，请取消本人毕业作业（设计）成绩。承诺人：2016年8月2日四川工业科技学院毕业作业（设计）第3页共26页汽车发动机怠速成抖动现象的原因及排查方法探讨摘要：本论文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原因，提出了发动机怠速抖动故障的排查方法。汽车发动机怠速抖动是发动机怠速工况时在低频区的异常振动现象。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。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。目前，国外主流汽车厂商，都已开始进行怠速熄火技术的研究，并且已经在量产车型上应用这项技术。关健词：怠速；燃油系统；配气机构；故障码；点火系统四川工业科技学院毕业作业（设计）第4页共26页引言怠速时,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。四川工业科技学院毕业作业（设计）第5页共26页目录1.怠速的基本概述……………………………………………….（7）1.1发动机怠速定义…………………………………………（7）1.2发动机怠速作用…………………………………………（7）1.3深刻理解电控发动机怠速控制原理………………………（8）2.发动机怠速抖动原因……………………………………………（9）2.1发动机在车架上的振动形式………………………………（9）2.2进气系统……………………………………………………（9）2.3燃油系统…………………………………………………（11）2.4点火系统…………………………………………………（12）2.5机械结构…………………………………………………（13）2.6点火能量偏低导致抖动……………………………………（14）2.7混合比不合适导致抖动……………………………………（14）2.8气门和进气道积碳导致抖动………………………………（14）2.9其他因素导致抖动…………………………………………（15）3.发动机怠速成抖动的分类………………………………………（16）3.1如何观察怠速不稳…………………………………………（16）3.2按出现的规律分……………………………………………（16）3.3按抖动程度分………………………………………………（16）四川工业科技学院毕业作业（设计）第6页共26页3.4按原因关联分……………………………………（16）3.5按故障系统分……………………………………（16）4.怠速不稳的诊断方法……………………………………（17）4.1外观检查…………………………………………（17）4.2查询分析故障码…………………………………（17）4.3检测………………………………………………（17）5.故障实例排除……………………………………………（19）6.结论…………………………………………………………（24）7.参考文献……………………………………………………（25）四川工业科技学院毕业作业（设计）第7页共26页1、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。四川工业科技学院毕业作业（设计）第8页共26页(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。四川工业科技学院毕业作业（设计）第9页共26页2、汽车发动机怠速抖动原因(一)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+kxx=Pxsint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+Kxa2φ=MsinΩt求解可得φ=MsinΩtKxa2-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。(二)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。四川工业科技学院毕业作业（设计）第10页共26页图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．进气量失准四川工业科技学院毕业作业（设计）第11页共26页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。(三)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。四川工业科技学院毕业作业（