杭州职业技术学院
毕业论文
（2014届）
题目汽车发动机怠速抖动现象的原因及检修方法
院别青年汽车学院
专业汽车检测与维修
班级汽检1112
姓名种威威
指导教师徐永江
2014 年 6 月 3 日
目录
前言 (1)
1 怠速的基本概述 (2)
1.1 发动机怠速定义及作用 (2)
1.2 电控发动机怠速控制原理 (3)
2 汽车发动机怠速抖动机理 (3)
2.1 汽车发动机主要存在三类激振源 (3)
2.2 发动机在车架上的振动形式 (4)
3 进气系统 (4)
3.1 进气系统组成 (4)
3.2 进气系统导致怠速抖动常见原因 (5)
3.3 节气门有积碳 (5)
4 燃油系统 (6)
4.1 燃油系统的组成 (6)
4.2燃油系统可能导致怠速抖动的常见原因 (7)
4.3 燃油压力故障检修方法 (7)
5 点火系统 (8)
5.1 点火系统组成 (8)
5.2 点火系统导致怠速抖动常见原因 (9)
5.3 点火系统的案例分析 (9)
6 配气机构 (11)
6.1 配气机构组成 (11)
6.2 配气机构导致怠速抖动的常见原因 (11)
6.3 汽缸压力不足故障检修方法 (12)
7 电路与执行器 (12)
7.1电路与执行器导致怠速抖动常见原因 (12)
7.2 怠速控制阀故障分析与检修方法 (13)
结语： (14)
参考文献： (15)
汽车发动机怠速抖动现象的原因及检修方法
种威威
（杭州职业技术学院汽检1112 1123102023）
摘要：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，但也会出现汽车有故障面而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。本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，力求对维修人员有参考价值。
关键词：发动机；怠速抖动；常见故障；排查方法
前言
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。抖动时,用肉眼可看到发动机的横向摆动明显加大,噪声加大;往往伴随怠速不稳,驾乘人员感到不舒适,而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。怠速抖动恶化了发动机的性能,降低其可靠性与使用寿命,增加了功率损耗。怠速抖动是发动机故障状态的表征,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。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。
1 怠速的基本概述
1.1 发动机怠速定义及作用
图1 怠速控制过程
定义：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。怠速不是一种速度，而是一种工作工况。
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。
1.2 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。
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。
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。
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。
2 汽车发动机怠速抖动机理
2.1 汽车发动机主要存在三类激振源
由内燃机动力学知,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。
2.2 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。
3 进气系统
3.1 进气系统组成
进气系统由空气滤清器、空气流量计传感器、进气管、pcv管、节气门怠速开度控制传感器、气门门体、怠速控制阀、动力腔、进气总管、进气歧管等组成，如图2进气系统的结构图。
图2 进气系统结构
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，部份空气经怠速控制阀绕过节气门进入气缸。
3.2 进气系统导致怠速抖动常见原因
常见原因有：进气歧管或各种阀泄漏原因（进气总管出现胶管泄露或者卡子松动，进气管衬垫出现漏气、破损；喷油器密封圈出现漏气；真空管插座出现破裂或脱落；废气再循环（EGR）阀关闭不严）；节气门和进气道积垢过多（节气门有油污或积炭；节气门周围的进气道有油污、积炭）；进气量失准（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）。
3.3 节气门有积碳
故障现象：发动机怠速不稳，转速指针在一定范围内摆动，车行进时会一顿一顿，另外怠速时声音会加大。
原因分析：节气门是控制空气进入发动机的一道可控阀门，气体进入进气管后会和汽油混合成可燃混合气，从而燃烧做功。它上接空气滤清器，下接发动机缸体，被称为是汽车发动机的咽喉。当节气门有积碳是就会导致怠速情况下节气门开度多大，
进去发动机体的空气过多，
检修方法：（1）拆下法：打开发动机舱机盖，用一字起火7个套筒拆下节气门前面的进气软管如图3，用照明灯看看节气门积碳情况如图4，如果积碳过多建议清洗。
图3 拆下进气软管图4 看节气门积碳情况
（2）电脑检测法：拿来诊断电脑连接诊断接口，启动车辆是汽车处于怠速状态，打开电脑进去自诊断系统，进入01发动机模块，接着08进去数据监测模块，进入数据监测模块输入组号03，就可以看到节气门开度（一般开度在1—5之间），开度大于5就要建议清洗节气门。
节气门清洗后的匹配：进入01发动机模块，进04基本设定，进入基本设定后在组号里输入060，按GO键直到数据显示OK匹配完成。
4 燃油系统
4.1 燃油系统的组成
燃油供给系统的作用是向气缸内供给并调节燃烧过程中所需要的燃油量。电控燃油喷射系统中的燃油供给系统主要由：燃油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、燃油分配管、油压调节器及喷油器等组成如图5。
图5 燃油供给系统结构
4.2燃油系统可能导致怠速抖动的常见原因
常见原因：喷油器故障（喷油器堵塞、密封不良、喷出的燃油成线状）；燃油压力故障（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）；喷油量失准（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）。
4.3 燃油压力故障检修方法
故障现象：燃油压力过低将使发东动机启动困难或无法起动，加速无力，怠速不稳；燃油压过高将导至发动机怠速高，启动困难，燃油消耗增加
排查方法：一般怠速时的燃油压力为250Kpa左右，如果过高，检查油泵限压阀调节，油压调节器，回油管路是否堵塞；如果太低，则要检查汽油滤清器是否堵塞，汽油泵泄漏，汽油泵限压阀调压,油压调节器故障。
（1）燃油系统静态油压的测量，用一根短导线将电动汽油泵的两个检测插孔(一般电控车上都有,如找不到可直接给电动汽油泵供电)短接。打开点火开关(但不要启动发
动机),让电动汽油泵运转。测量燃油压力,其正常油压应为300kPa左右。若油压过高,应检查油压调节器；若油压过低,应检查电动汽油泵、汽油滤清器和油压调节器。关闭点火开关(OFF),拔掉电动汽油泵检测插孔的短接线。
（2）燃油系统保持压力的测量，测量静态油压结束5min后,观察油压表的示数,此时的压力称为燃油系统保持压力,其正常值应不小于147kPa。若油压过低,应检查电动汽油泵保持压力、油压调节器保持压力及喷油器有无泄漏。
（3）发动机运转时燃油压力的测量，启动发动机,让发动机怠速运转,测量此时的燃油压力。缓踩下加速踏板 ,测量在节气门接近全开时的燃油压力。拔下油压调节器上的真空软管,并用手堵住,让发动机怠速运转,测量此时的燃油压力,该压力应和节气门全开时的燃油压力基本相等。若测得的油压过高,应检查油压调节器及其真空软管;若测得的油压过低,则应检查电动汽油泵、汽油滤清器及油压调节器。
5 点火系统
5.1 点火系统组成
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如图6。
图6 点火系统结构
5.2 点火系统导致怠速抖动常见原因
常见原因：点火模块与点火线圈（难以确认点火触发信号，点火模块接触不良，接地线或者供电线处有松动情况，初级线圈出现故障）；火花塞与高压线（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）；点火提前角失准（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，爆震传感器故障，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）。
5.3 点火系统的案例分析
案例一：火花塞故障
故障现象：汽车动力下降、燃烧不完全、耗油、排气管冒黑烟、发动机抖动。
原因分析：当一个缸的火花塞损坏，有可能导致这个缸没有点火或者点火不好，从而就会引起单缸缺火故障，图7是火花塞的对比图提供参考。
图7 火花塞对比图
排查方法：（1）断缸法：顾名思义就是在发动机怠速工作时，通过人工控制，使发动机的任一个汽缸停止工作，通过观察发动机的工作状态有无改变来分析该缸的工作性能是否正常。在中断该缸工作后，如果发动机的转速和平稳度有较大变化，说明
该缸各元件工作正常，若没有变化或者变化不大，可以断定这缸相关的零件工作有问题。（2）互换法：当您断定是哪缸工作不正常后，可以用正常工作汽缸的相关零件来互换，用以测定问题的具体所在。这个方法在实际的故障诊断维修中非常实用且容易掌握，基本上不要什么维修工具即可找到问题所在。先拔下一个缸的点火高压线（拔点火高压线时要注意避免被泄漏的高压电击伤），用“断缸”法分辨出是哪个缸不正常。然后拆下该缸火花塞，用一个好的火花塞或者用其它正常工作汽缸的火嘴互换来测试，再用“断缸”法检查。在换上正常的火花塞后，原来有问题的汽缸工作变为正常，就可断定该缸原来的火花塞损坏，换个新的火嘴就可排除故障。这个方法同样适用于检查点火高压线以及喷油嘴等零件的性能。找到故障原因并加以排除。
案例二：点火正时失准故障
故障现象：怠速抖动、不好起动车、车动力明显下降、发动机水温高
图8 点火正时调节
检修方法：最佳点火时刻是随发动机工况变化而变化的，为了使发动机在各种工况都能获得最佳点火提前角，分电器内装有离心式点火调节器和真空点火调节装置，初始点火提前角检查调整（点火正时）需人工进行如图8。将发动机运转至正常温度，在车速为25—30km/h（试验转速因车型而不同）时突然急加速，若能听到短促而轻微的爆燃声并立即消失，表明点火正时正确；若无爆燃声为点火过迟；若爆燃声严重为点火过早。点火过迟或点火过早均应进行调整。松开分电器固定板，逆着分火头旋转方向转动分电器外壳（增大点火提前角）或顺着分火头旋转方向转动分电器外壳（减小点火提前角）。重复上述过程，点火提前角达到正常后将分电器固定。
6 配气机构
6.1 配气机构组成
配气机构由气门、气门弹簧、凸轮轴、挺杆、凸轮轴传动机构等组件等组成。如图9。
功能：配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。
图9 配气机
6.2 配气机构导致怠速抖动的常见原因
常见原因：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，各汽缸燃烧不正常。气门工作面与气门座圈积炭过多，气门密封不严，使各汽缸压缩压力不一致。凸轮轴的凸轮磨损，各缸凸轮的磨损不一致导致各汽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。另外，装有液压挺杆的发动机，在通往汽缸盖的机油道上安装一个泄压阀，当压力高于300kPa，打开该阀。如果该阀堵塞，由于压力过高会使
液压挺杆伸长过多，导致气门关闭不严。进气门背部存在大量积炭，使冷车时吸附刚喷入的燃油，而不能进入汽缸，由于混合气过稀导致冷车快怠速不稳。
6.3 汽缸压力不足故障检修方法
故障现象：轻微的怠速抖动、行驶无力、油耗总加、动力下降。
检修方法：（1）发动机应处在正常工作状态，水温在80-90℃之间停机测量发动机气缸的压缩压力。
（2）先将发动机火花塞全部拆下，柴油机将喷油嘴全部拆下。
（3）将汽缸压力表安装在被测气缸的火花塞孔内，柴油机安装在喷油嘴孔内。（4）起动机带动曲轴之前将油门踏板踩到底，如柴油机的排气制动一定打开。（5）转动曲轴的同时观察缸压表，直到压力表的指针不在往上走为止，此时便是该缸气缸压缩压力值。
检测结果分析：（1）有的汽缸在2-3次测量中，压力读数时高时低，相差较大，说明气门有时关闭不严。
（2）相邻两缸压力读数偏低或很低，而其他缸正常，是由于相邻两缸汽缸衬垫漏气或缸盖螺栓未拧紧所致。
（3）一缸或数缸压力读数偏低，可以用清洁而粘度较大的机油20-30mL，注入偏低的汽缸再测量汽缸压力，若压力读数上升，说明汽缸与活塞组零件磨损过大，如读数基本无变化，说明气门关闭不严。
（4）一缸或数缸压力偏高，汽车行驶中又出现过热或爆燃，则属于积炭过多或经几次大修因缸径加大而改变了压缩比。
7 电路与执行器
7.1电路与执行器导致怠速抖动常见原因
常见原因：怠速开关信号电路原因；怠速控制阀及其电路原因；空气流量计及其电路原因；冷却液温度传感器及其电路原因；空调开关信号电路原因；废气再循环阀及其电路原因；空档起动开关电路原因。
7.2 怠速控制阀故障分析与检修方法
故障现象：发动机启动正常，但不论冷车或热车，怠速均不稳定，怠速转速过低。怠速控制的目的是在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下尽量使发动机的怠速转速保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量。怠速控制系统的功能是根据发动机工作温度和负载，由 ECU 自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。
导致怠速抖动的原因：因为怠速控制阀工作不良，无法根据发动机工况来控制空气的供给量，从而导致混合气浓度不准确，致使发动机怠速不稳。
检修方法：（1）先进行故障自诊断，检查有无故障码出现。如有，则按所显示的故障码查找故障原因。要特别注意会影响怠速工作的传感器、执行器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器、怠速控制阀等）有无故障。
（2）检查进气系统各管接头、各真空软管、废气再循环系统和燃油蒸汽回收系统有无漏气。
（3）检查怠速控制阀的工作是否正常。对于脉冲电磁阀式怠速控制阀，可在发动机运转过程中拔下怠速控制阀接线插头。如果发动机转速无变化，说明怠速控制阀或控制电路有故障，应检修电路或更换怠速控制阀。怠速时逐个拔下各缸高压线，检查发动机转速的下降量是否相等。如果在拔下某缸高压线时，发动机转速基本不变，说明该缸工作不良或不工作，应检查该缸火花塞或喷油器有无故障，喷油器控制电路有无短路。
（4）检查高压火花。如火花太弱，则应检查点火系统。拆检各缸火花塞，检查电极有无磨损过甚或积碳，火花塞电极间隙是否正常。检查各缸高压线，如高压线外表有漏点或击穿的痕迹，或用万用表测量高压线，其电阻大于25欧姆，说明高压线损坏，应更换。
（5）检查燃油压力。怠速时燃油压力应为250kPa左右。如燃油压力太低，则应检查油压调节器、电动燃油泵、燃油滤清器。按规定的程序，调整发动机怠速。（6）检查空气流量计。仔细听各缸喷油器在怠速时的工作声音。如果各缸喷油器工作声音不均匀，说明各缸喷油器喷油不均匀，应拆检、清洗或更换喷油器。
（7）检查气缸压缩压力，如压力低于0.8MPa，则应拆检发动机。
（8）检查、调整气门间隙。如上述检查均正常，可拆检、清洗各缸喷油器。如发现某个喷油器雾化不良或有漏油，经清洗后仍不能恢复正常，则应更换该喷油器。最后检查发动机电脑。
结语
通过对发动机怠速故障的原因分析、检测及诊断的讲述，让我知道了怠速系统的重要性。对于怠速工况出现的常见故障可以作出判断并且解决，本文清楚的讲述了发动机怠速故障的检测方法，检测技巧和基本的诊断思路。充分深刻的对怠速系统不良的分析做出总结。随着科技的不断发展，汽车上的电子设备越来越多，各种传感器相继出现，单单靠经验是不能够完全解决问题的。要通过使用检测仪器对车辆进行检测，这样才能够方便、快捷地找出车辆故障，避免盲目地拆装。在检修是一定要了解车辆的够造，因为车辆的整体是相互联系的。
参考文献
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[2]石锦云·汽车电器设备原理与检修[第二版]·杭州：浙江大学出版社，2012
[3]陆叶强·汽车综合性能检测技术·杭州：浙江大学出版社，2012
[4]张子波·汽车发动机构造与维修［Ｍ］·北京：高等教育出版社，2006
[5]孟秋·汽车维护、检测、诊断技术规范［Ｍ］·长春：吉林科学技术出版社，2002