電噴發(fā)動機怠速偏高故障診斷與分析

王小喬

電噴發(fā)動機怠速偏高是汽車的常見故障。電噴發(fā)動機的怠速是通過電控怠速控制閥來保證的。ECU根據(jù)車速、節(jié)氣門位置、冷卻液溫度、進氣溫度、發(fā)動機轉速及空調開關、動力轉向開關、空擋位置開關、電源系統(tǒng)電壓等信號,經過運算對怠速控制閥進行調節(jié)。當?shù)∷俎D速低于設定轉速值時,計算機指令怠速控制閥打開進氣旁通道或直接加大節(jié)氣門的開度,使進氣量增加,以提高發(fā)動機怠速轉速;當?shù)∷俎D速高于設定轉速值時,計算機便指令怠速控制閥關小進氣旁通道或直接關小節(jié)氣門開度,使進氣量減小,降低發(fā)動機怠速轉速。一般ECU能調節(jié)發(fā)動機怠速在設定轉速值允許的上、下限值內波動。怠速轉速設定值在發(fā)動機出廠時已經精確設定,若無故障一般不會發(fā)生變化,無需進行調整。如果由于節(jié)氣門位置、冷卻液溫度及空調開關、動力轉向開關等信號或ECU等有故障,使發(fā)動機怠速高于怠速轉速設定值允許的上限值時,則造成發(fā)動機怠速偏高故障。

一、引起電噴發(fā)動機怠速偏高的故障原因

1.怠速控制閥失準或進氣管泄漏

由發(fā)動機怠速控制原理可知,在正常情況下,怠速控制閥的開度與進氣量嚴格遵循某種函數(shù)關系,即怠速控制閥開度增大,進氣量相應增加。未經計量的空氣進入進氣管會造成進氣量增加,怠速轉速偏高。如在怠速狀態(tài)時,怠速控制閥總是打開不閉合,ECU便判定發(fā)動機處于部分負荷狀態(tài)而按部分負荷程序來控制發(fā)動機轉速,造成怠速轉速偏高。又如,進氣管漏氣,進氣量增加,進氣管壓力升高,ECU指令噴油器增加噴油時間,使怠速轉速偏高。

2.點火正時失準

電噴發(fā)動機點火提前角由初始點火提前角、基本點火提前角和修正點火提前角三部分組成。初始點火提前角是固定值。基本點火提前角是以發(fā)動機轉速和負荷為變量的三維點火特性脈譜圖轉換成數(shù)據(jù)形式存儲在ECU內,由ECU根據(jù)發(fā)動機轉速和負荷信號來控制基本點火提前角。修正點火提前角是根據(jù)冷卻液溫度、進氣溫度、開關信號等,適當增大或減小點火提前角來進行修正。點火提前角失準是一個間接故障,是由測量上述參數(shù)的傳感器和開關信號故障引起。另外,點火系統(tǒng)故障也會使發(fā)動機怠速轉速偏高。

3.節(jié)氣門位置傳感器故障

各種類型汽車的節(jié)氣門位置傳感器都安裝在節(jié)氣門體上節(jié)氣門軸的一端,其功用是將節(jié)氣門開度(即發(fā)動機負荷)大小轉變?yōu)殡娦盘栞斎隕CU,ECU根據(jù)節(jié)氣門位置信號判別發(fā)動機的工況,如怠速工況、部分負荷工況、大負荷工況等,并根據(jù)發(fā)動機不同工況對混合氣濃度的不同要求來控制噴油時間。正常情況下發(fā)動機怠速時,節(jié)氣門關閉,節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸點IDL閉合,傳感器輸出端子IDL輸出低電平信號。當出現(xiàn)節(jié)氣門位置傳感器調整不當;怠速觸點不閉合,使ECU接收不到怠速信號;傳感器電阻值發(fā)生變化,輸送給ECU的信號電壓隨之變化等故障,ECU則根據(jù)變化的信號(不是處于怠速工況,而是處于部分負荷工況),指令增加噴油時間,使發(fā)動機怠速轉速偏高。

4.冷卻液溫度傳感器故障

冷卻液溫度信號用于修正怠速轉速。在ECU內部,存儲有與不同水溫對應的最佳怠速轉速。在冷車起動后的暖機過程中,ECU根據(jù)發(fā)動機溫度信號,通過控制怠速控制閥的開度來控制相應的快怠速轉速,并隨發(fā)動機溫度升高逐漸降低怠速轉速。當冷卻液溫度達到正常工作溫度時,恢復正常怠速轉速。當傳感器插頭斷路時,ECU以事先設定的冷卻液溫度替代值為標準,以極冷工況控制噴油量,使怠速轉速升高;或者是傳感器顯示的冷卻液溫度信號錯誤,把熱車狀態(tài)當作冷車狀態(tài),ECU以冷車狀態(tài)為標準指令增加噴油時間,使怠速轉速偏高。

5.空調開關信號、動力轉向開關信號、空擋開關信號、電源電壓信號故障

空調開關信號、動力轉向開關信號、空擋開關信號、電源電壓信號向ECU提供發(fā)動機負荷變化的狀態(tài)信息。在ECU內部存儲有不同負荷狀態(tài)下對應的最佳怠速轉速。如發(fā)動機怠速時,當接通空調開關或動力轉向開關,發(fā)動機負荷就會增大,怠速轉速就會降低,如果怠速轉速降低過多,發(fā)動機就可能熄火。因此,在接通空調開關或動力轉向開關之前,要先將怠速轉速提高超過設定值轉速,防止發(fā)動機熄火。當斷開空調開關或動力轉向開關時,發(fā)動機負荷又會減小,怠速轉速就會升高,使油耗增大、駕駛困難(起步前沖、容易導致汽車追尾)。因此,當斷開空調開關或動力轉向開關之后,要將怠速轉速降低,恢復正常怠速。又如當電器負荷增大(如夜間行車接通前照燈、按喇叭等)時,電氣系統(tǒng)的供電電壓就會降低,如果電源電壓過低,就會影響電控系統(tǒng)正常工作和用電設備正常用電。因此,在電源電壓降低時,要提高怠速轉速,以提高電源電壓。當上述開關信號或電源電壓信號發(fā)生故障,向ECU提供要升高怠速轉速的錯誤信號時,使怠速轉速偏高。

6.燃油壓力過高

燃油壓力過高使得實際噴油量過多,混合氣變濃,怠速轉速偏高。燃油泵、油壓調節(jié)器等故障是造成燃油壓力過高的主要原因。

7.噴油器有滴漏

噴油器有滴漏,使噴油器無法按照ECU指令正常噴油,從而造成混合氣過濃,怠速轉速偏高。

8.空氣流量計或進氣壓力傳感器故障

空氣流量計或進氣壓力傳感器是用于直接或間接測量發(fā)動機運轉時吸入空氣流量多少,向ECU輸入進氣量信號,供ECU計算確定噴油時間和點火時間的主要依據(jù)。當其發(fā)生故障而向ECU提供錯誤信號時,使ECU指令增加噴油時間,造成怠速轉速偏高。

9.進氣溫度傳感器故障

進氣溫度傳感器是用來測量進氣溫度,向ECU輸入進氣溫度信號,以及為燃油噴射量和點火正時提供依據(jù)的。當傳感器插頭斷路,或者是傳感器顯示的進氣溫度信號錯誤時,把熱車狀態(tài)當作冷車狀態(tài),ECU以冷車狀態(tài)為標準指令增加噴油時間,使怠速轉速偏高。

10.ECU故障

ECU故障,發(fā)出升高怠速轉速的錯誤指令,致使怠速轉速偏高。

二、電噴發(fā)動機怠速偏高故障診斷流程

診斷電控發(fā)動機怠速偏高故障時,應該遵循以下原則:

先外后內。先對電子控制系統(tǒng)以外的可能故障部位予以檢查。

先簡后繁。能利用簡單方法檢查的可能部位先予以檢查。

先熟后生。先對常見故障部位進行檢查。

代碼優(yōu)先。優(yōu)先檢查和排除故障代碼所指的故障部位。如故障代碼所指的故障消除后發(fā)動機故障現(xiàn)象還未消除,或者開始就無故障代碼輸出,則再對發(fā)動機可能的故障部位進行檢查。

根據(jù)以上原則以及實際故障診斷經驗,歸納出電噴發(fā)動機怠速偏高故障診斷流程如圖1所示。

三、怠速偏高實例分析

1.實例1

(1)故障現(xiàn)象。有一輛豐田皇冠3.0L轎車,配裝2JZ發(fā)動機,熱車時怠速很高,關閉所有電器和空調時,發(fā)動機仍1600r/min的高速運轉,居高不下。其他性能正常,故障警告燈未亮。圖1電噴發(fā)動機怠速偏高故障診斷流程

(2)故障診斷過程。首先讀取故障碼,無故障碼顯示。

由于其他性能正常,消聲器出口處也不冒黑煙,所以按怠速偏高故障的排除方法先檢查和清洗怠速控制閥。此車的怠速控制閥是步進電動機式,六線制。清洗怠速控制閥和節(jié)氣門體后,故障依舊。并且在發(fā)動機熄火及轉速變化時怠速控制閥也都能正常工作,說明怠速控制閥沒有問題。

檢查冷卻液溫度傳感器。在熱車時拔下冷卻液溫度傳感器線束插頭,此時發(fā)動機ECU會進入失效保護模式。在冷卻液溫度80℃時,它的怠速仍為1600r/min,說明沒有冷卻液溫度傳感器和有良好的冷卻液溫度傳感器發(fā)動機怠速是一樣的,這進一步說明冷卻液溫度傳感器無故障。

檢查進氣歧管真空傳感器,真空度傳感器正常,該機加速良好,也充分說明真空度傳感器是好的。

檢查燃油壓力,正常。檢查進氣系統(tǒng)無漏氣現(xiàn)象,炭罐軟管連接正常。

根據(jù)發(fā)動機怠速控制原理,在冷卻液溫度80℃時,ECU根據(jù)發(fā)動機轉速和節(jié)氣門開度來控制怠速,此時若發(fā)動機轉速高于(750±50)r/min時,ECU會減小怠速控制閥的開度,以降低轉速。

現(xiàn)在熱車時怠速這樣高,怠速控制閥又正常,那么故障的原因可能在以下兩方面:一是節(jié)氣門位置傳感器或發(fā)動機轉速傳感器有故障,向ECU發(fā)出了錯誤信號;二是ECU本身有問題,把1600r/min信號當作750r/min信號傳送。

檢查節(jié)氣門位置傳感器和發(fā)動機轉速傳感器,均無故障。

根據(jù)以上檢查和分析,確認發(fā)動機ECU有故障。詢問車主,車主說:“發(fā)生該故障前,轎車曾在一潮濕和通風不良的車庫中停過多日”。于是,初步判斷是ECU受潮后性能不穩(wěn)定所引起故障,打開ECU蓋子,用電吹風進行了10分鐘吹干。此后裝車再發(fā)動,怠速即回到750r/min,至此故障完全排除。

(3)故障原因分析。發(fā)動機ECU有故障,誤把1600r/min信號當作750r/min信號,給執(zhí)行元件發(fā)出錯誤指令,致使發(fā)動機怠速過高。

2.實例2

(1)故障現(xiàn)象。一輛桑塔納2000GLi轎車,累計行程30多萬公里,出現(xiàn)了發(fā)動機怠速過高的問題。怠速轉速高達1600r/min,但加速卻正常,起動性能也良好。

(2)故障診斷過程。用點火正時儀進行調整發(fā)現(xiàn),當將點火提前角調整為12°±1°時,發(fā)動機怠速轉速為1600r/min;當點火提前角調整為-10°時,為800r/min,但此時發(fā)動機加速發(fā)悶,動力不足起動困難。用V.A.G1552故障診斷儀進入01——發(fā)動機電控系統(tǒng),選擇功能02——讀取故障儲存,診斷儀屏幕顯示沒有故障碼儲存。選擇功能08——讀取數(shù)據(jù)塊,001組～003組分別顯示為:

001組發(fā)動機轉速:580r/min,冷卻液溫度92.5℃,氧傳感器信號電壓0.1～0.9V,工作狀態(tài)11111111。

002組發(fā)動機轉速:560r/min,噴油脈寬4.0ms,蓄電池電壓13.6V,進氣溫度30.4℃。

003組發(fā)動機轉速:560r/min。發(fā)動機負荷2.0ms,節(jié)氣門開度<6°。

001組1區(qū)為發(fā)動機轉速,2區(qū)為冷卻液溫度,3區(qū)為氧傳感器信號電壓,在0.1～0.9V間波動,4區(qū)為工作狀態(tài);002組1區(qū)為發(fā)動機轉速,2區(qū)為噴油器的噴油脈寬,3區(qū)為蓄電池電壓,4區(qū)為進氣溫度;003組1區(qū)為發(fā)動機轉速,2區(qū)為發(fā)動機負荷(怠速時其正常值應為1～2.5ms),3區(qū)為節(jié)氣門開度(正常應在5°～10°范圍內)。

檢查進氣管路,沒有發(fā)現(xiàn)漏氣的地方。把怠速穩(wěn)定閥(N71)及其線束側連接器拆下,用化油器清洗劑把閥芯清洗干凈,插上N71線束側連接器,然后接通點火開關,發(fā)現(xiàn)其閥芯動作自如。將N71裝復,當發(fā)動機怠速運轉時,按下N71線束側連接器,發(fā)現(xiàn)發(fā)動機轉速立即從1600r/min上升至1780r/min,說明N71工作正常。讓發(fā)動機熄火后,拆下進氣管,觀察節(jié)氣門體較清潔,而且從診斷儀上也未發(fā)現(xiàn)節(jié)氣門的開度有不正常的地方,就未對節(jié)氣門體作進一步的檢查。用V.A.G1318測量燃油系統(tǒng)壓力,怠速時該系統(tǒng)的壓力為260kPa,急加速時,該壓力上升為300kPa,說明燃油系統(tǒng)壓力正常。

詢問車主得知,該車在半年前曾清洗過節(jié)氣門體,然后就出現(xiàn)怠速時發(fā)動機轉速比以前稍有提高的現(xiàn)象。可半年來發(fā)動機怠速轉速不斷增加,逐漸從1200r/min增加到1600r/min。根據(jù)車主反映的情況,結合以上檢查,懷疑節(jié)氣門體有不正常的磨損現(xiàn)象,致使在怠速時,節(jié)氣門盡管已經完全關閉,但因其腔體已經磨損,仍然會有一部分空氣進入發(fā)動機氣缸,致使發(fā)動機怠速轉速升高,氧傳感器的信號電壓偏低。

拆下節(jié)氣門體檢查,節(jié)氣門體嚴重磨損,當節(jié)氣門完全關閉時,與節(jié)氣門體間有0.1mm左右的縫隙。

更換節(jié)氣門體后,用點火正時儀對點火提前角進行了調整。點火提前角12°,怠速轉速為800r/min。上述故障完全排除。

(3)故障原因分析。因節(jié)氣門體嚴重磨損,當節(jié)氣門完全關閉時,與節(jié)氣門體間有0.1mm左右的縫隙,導致進氣壓力傳感器采集到的是錯誤信號。而ECU在接受了傳感器錯誤信號后,誤認為發(fā)動機處于較大負荷狀態(tài),從而增大了噴油量。因此,發(fā)動機出現(xiàn)怠速轉速偏高的故障。

發(fā)動機怠速時,混合氣濃度異常,致使發(fā)動機處于部分負荷狀態(tài)運轉,產生發(fā)動機怠速偏高現(xiàn)象,其與發(fā)動機電控系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、點火系統(tǒng)的故障有關。本文從以上幾個方面全面分析了怠速轉速偏高的故障原因,給出了怠速轉速偏高的故障診斷步驟與方法,結合具體實例運用前述理論與分析方法、步驟,準確地判斷出故障所在。

(作者單位:廣東省肇慶市高級技工學校,

廣東省肇慶市技師學院)