汽车发动机电控系统检修 课件 项目二任务5怠速控制系统检修

任务5

怠速控制系统检修汽车发动机电控系统检修一辆2023款一汽大众迈腾B8L轿车，搭载DTJ发动机，打开点火开关，仪表盘显示正常；起动发动机，EPC灯点亮，发动机无法加速，怠速转速达1500r/min。经检查为节气门驱动电机故障，更换节气门体总成后，故障排除。任务描述1.掌握怠速控制系统的作用、类型、结构和工作原理。2.掌握怠速控制系统的故障诊断流程和排除方法。3.能够正确、规范地使用检测仪器对怠速控制系统进行检修。任务目标知识准备一、怠速控制系统概述1.怠速的定义发动机无负荷（对外无输出功率）并维持最低转速稳定运转的工况。发动机的基本工况之一，一般为550～800r/min。2.怠速控制的作用怠速控制（IdleSpeedControl，ISC）的作用：实现发动机在目标转速下稳定运转，并使发动机起动后快速暖机以及开启空调后怠速调整，使发动机实现不同怠速工况要求，以实现良好的经济性、排放性能和运转性能。3.怠速控制的实质控制怠速时的进气量。二、怠速控制系统的结构和工作原理1.怠速控制系统的结构主要由传感器、执行器和ECU三部分组成。各组成部分的功能见表2-21。2.怠速控制系统的工作原理如图所示，在ECU中存储有各种怠速工况下的目标转速。当发动机负荷增大，目标转速高于实际转速时，ECU将控制怠速控制阀或节气门驱动电机增大进气量；当发动机负荷减小，目标转速低于实际转速时，ECU将减小进气量来调节怠速转速。二、怠速控制系统的结构和工作原理三、怠速控制系统的类型根据进气量控制方式：旁通控制式和节气门直动式。1.旁通控制式如图所示，ECU通过怠速控制阀控制节气门旁通气道的大小来改变进气量，从而控制怠速。怠速控制阀按结构与工作方式：步进电机式、旋转滑阀式和旋转电磁阀式。三、怠速控制系统的类型2.节气门直动式又称直接进气式怠速控制系统，如图所示，由ECU通过节气门控制电动机直接控制节气门的开度。在怠速时，加速踏板虽然完全松开，但节气门并不完全关闭，而是仍通过它提供怠速空气，通过执行元件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量。特点：工作可靠性好，控制位置的稳定性也良好，但动态响应性较差，执行机构较为复杂且体积较大四、步进电机式怠速控制阀1.结构步进电机和怠速控制阀做成一体，装在进气总管内永磁转子、定子线圈及轴承等组成，怠速控制机构由进给丝杠、阀轴、阀芯、阀座及旁通空气通道等组成，如图所示。怠速控制机构进给丝杠的一端通过阀轴与阀门固连在一起，进给丝杠的螺纹端旋入步进电机转子内。步进电机通过顺时针或逆时针旋转，使阀芯沿轴向移动，从而改变阀芯与阀座之间的间隙，以调节流过节气门旁通空气通道的空气量。四、步进电机式怠速控制阀步进电机的转子由永久磁铁制成，定子则由两个带16个爪极的铁芯构成，每个铁芯上绕有两组线圈，两个铁芯共4个线圈，分别为C1、C2、C3、C4，每组线圈由8个线圈组成，每个线圈都各自绕在一个铁芯上，这样就形成了16对磁极，共32个磁极，如图所示。四、节气门位置传感器的结构与工作原理2.工作原理发动机ECU控制定子上的四个线圈按照C1、C2、C3、C4的顺序通电时，定子上形成的磁极与转子磁极间同极相斥、异极相吸，在磁力作用下，转子转动，通过丝杠进给机构带动阀芯及阀轴移动，使其远离阀座直到与定子上的异性磁极相对应的位置，此时阀门开启。线圈通电一次，转子转一步，也就是1/32圈。ECU控制四个线圈按照C4、C3、C2、C1顺序通电时，转子按照相反方向旋转，阀门关小。阀门从全关到全开，升程为10mm，转子移动125步，阀门的开度也相应有125级。五、旋转电磁阀式怠速控制阀1.旋转电磁阀式怠速控制阀的结构由两个电磁线圈、永久磁铁、双金属片和控制阀等组成，如图所示。控制阀与电枢轴固连，随电枢轴一起转动，改变旁通气道截面积的大小，调节怠速时的空气量。五、旋转电磁阀式怠速控制阀2.旋转电磁阀式怠速控制阀的工作原理如图所示，ECU通过三极管VT1和VT2控制电磁线圈A和B。VT1和VT2由同一占空比信号进行反向控制，VT2导通时，VT1截止；VT2截止时，VT1导通。六、节气门直动式怠速控制系统1.节气门直动式怠速控制系统的结构以大众汽车节气门直动式怠速控制系统为例，其主要由节气门、节气门体、节气门位置传感器、节气门驱动装置等组成，如图所示。六、节气门直动式怠速控制系统2.元件分析（1）节气门位置传感器。节气门位置传感器1（G187）和节气门位置传感器2（G188）向发动机控制单元提供当前节气门位置的反馈信号。如图所示，都是滑动触点电位计，滑动触点位于安装在节气门轴上的齿轮上，在电位计条上滑动。每当加速踏板的位置发生变化时，电位计条的电阻以及发送到发动机控制单元的信号电压也发生变化。两个电位计的电压信号曲线是相反的，这使得发动机控制单元可以区分这两个电位计并执行测试功能。六、节气门直动式怠速控制系统（2）节气门驱动装置（G186）。G186是一个电机，由发动机控制单元所控制。G186通过一个小齿轮驱动节气门，如图所示，可以使节气门在怠速位置和节气门全开位置之间无级地定位。如果节气门驱动装置出现故障，则节气门自动进入紧急运行位置，故障被存储在故障存储器中，电子节气门控制系统（EPC）的故障指示灯点亮。。七、怠速控制系统的常见故障分析1.故障现象怠速不稳、怠速熄火及无怠速等。2.故障原因机械故障和电气故障。（1）机械故障。节气门积炭、节气门卡滞等。节气门卡滞往往是由积炭引起的。（2）电气故障。节气门位置传感器故障、节气门驱动装置故障和线路故障。任务实施一、实施方案（1）场地设施：举升机一台，装有废气抽排系统和消防设施的场地。（2）设备设施：整车或电控发动机台架。（3）工具、设备：常用工具（一套）、故障诊断仪、示波器、万用表等。（4）耗材：保险丝、线束、怠速控制阀等。（5）辅助材料：翼子板布和前格栅布、三件套、抹布、白板笔。（6）实训资料：实训工单、维修手册、教材。（7）组织方式：教师指导、分组实训、过程评价。任务实施二、注意事项（1）穿戴干净整洁的工作服。（2）遵守场地安全规定，注意用电安全。（3）插拔故障诊断仪时一定要关闭点火开关。（4）正确使用万用表、故障诊断仪、示波器等仪器设备。（5）在检测节气门位置传感器时，严禁用力拉扯线束。（6）按照5S现场管理法操作，文明生产、安全操作。任务实施三、实施过程1.步进电机式怠速控制阀的检修*（1）基本检查。1）检查怠速控制阀的外观是否完好，连接器连接是否牢固。2）起动发动机后再熄火时，2～3s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“咔嗒”响声。若没有响声，则应检查怠速控制阀及其控制电路。（2）怠速控制阀电压检测。拆下控制阀线束连接器，点火开关置于ON位，分别检测B1和B2端子与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压，即12V左右。否则，应检相关线路。任务实施三、实施过程（3）怠速控制阀电阻检测。1）关闭点火开关，拔下怠速控制阀的连接器。2）将怠速控制阀从节气门体总成上拆下。3）如图2-56所示，分别测量B1与S1和S3、B2与S2和S4之间的阻值，应为10～30Ω。若有一处不正常，则应更换怠速控制阀。任务实施三、实施过程（4）步进电机式怠速控制阀开闭情况检查。拆下怠速控制阀，如图所示，将蓄电池正极接到B1和B2端子上，负极依次接通S1-S2-S3-S4端子，随步进电机的旋转，控制阀应向外伸出；负极按反方向接通S4-S3-S2-S1端子时，步进电机会反向旋转，控制阀应向内缩回。如不符合要求，则应更换怠速控制阀。（5）怠速旁通气道的检查。检查旁通气道有无阻塞情况，若有，则应进行清洁。（6）如果以上情况都正常，但发动机怠速不良的故障现象仍没有排除，则应更换ECU。任务实施三、实施过程2.旋转电磁阀式怠速控制阀检修*（1）基本检查。检查怠速控制阀的外观是否完好、检查连接器连接是否牢固。（2）电源检测。丰田汽车公司的旋转电磁阀式怠速控制系统的电路如图所示。检测电源+B端子与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压。否则应检查主继电器及相关电路任务实施三、实施过程（3）线圈的电阻检测。1）关闭点火开关，从节气门体上拆下怠速控制阀。2）分别检测+B端子与ISC1端子及ISC2端子之间的电阻，参考值为18.5～22.5Ω。否则，应更换怠速控制阀。（4）线圈的搭铁情况检测。检测ISC1端子、ISC2端子与怠速控制阀外壳之间的电阻，应为无穷大。否则，应更换怠速控制阀。（5）动作测试。分别向怠速控制阀的+B端子与ISC1端子之间、+B端子与ISC2端子之间提供12V电压（时间不超过1s），观察怠速控制阀是否动作。如无动作，则更换怠速控制阀；如动作正常，则进行下一步检查。任务实施三、实施过程（6）连接线束导通检测。1）拆下蓄电池的负极，拔下ECU的连接器。2）检测怠速控制阀连接器线束侧ISC1端子、ISC2端子与ECU对应端子的线路连接情况，如有断