节气门直动式怠速控制机构-汽车发动机电控系统检修

节气门直动式怠速控制机构通过控制节气门的开启程度，调节旁通空气道的截面积以调节怠速时的空气流量，从而实现怠速控制。节气门直动式怠速控制机构如图3-21所示。

图3-21 节气门直动式怠速控制机构

1—节气门操纵臂 2—节气门体 3—怠速执行机构 4—喷油器 5—压力调节器 6—节气门 7—防转动六角孔 8—弹簧 9—直流电动机 10、11、13—减速齿轮1 2—传动轴 14—丝杆

从图中可以看出，怠速控制机构由直流电动机、减速齿轮、丝杆等部件组成，怠速控制机构的传动轴与节气门操纵臂的全闭限制器相接触。当微型计算机控制直流电动机通电时，直流电动机产生旋转力矩，通过减速齿轮，旋转力矩被增大。然后又通过丝杆变角位移为传动轴的直线运动。通过传动轴的旋入或旋出调节节气门全闭限制位置，达到调节节气门旁通空气道截面积，进而实现怠速转速控制的目的。

这种节气门直动式怠速控制机构具有较强的工作能力，控制位置稳定性好。但由于节气门直动式怠速控制机构在工作时，为了克服节气门关闭方向回位弹簧的作用力，使用了减速机构，使变位速度下降，从而造成响应性不太好，同时怠速控制机构的外形尺寸也较大，所以目前较少采用。

【技能训练】

项目1 怠速控制系统的结构认识

一、实训目的

1）熟悉各种怠速控制机构的安装位置、结构特点和拆装维护方法。

2）掌握控制单元通过控制怠速执行机构控制怠速转速的原理。

3）通过观察怠速控制系统在不同工况下的控制过程，掌握怠速控制的原理。

二、实训内容

1）观察旁通空气式怠速控机构的安装位置、结构特点。

2）观察节气门直动式怠速执行机构的安装位置、结构特点。

三、实训器材

1）捷达轿车或发动机一台。

2）丰田轿车及发动机一台。

3）万用表及常用工具，各种怠速控制阀。

4）相关资料、挂图若干。

四、实训步骤

1）观察旁通空气式怠速控制机构的安装位置、结构特点和工作原理。

2）观察节气门直动式怠速控制执行机构的安装位置、结构特点和工作原理。

3）拆装和保养怠速控制机构。

4）观察怠速控制系统在不同工况下的控制过程。

项目2 怠速控制机构的检修

一、实训目的

1）掌握怠速控制机构的诊断与检测方法。

2）掌握各种怠速空气控制阀的检查和测试方法。

3）掌握怠速基本设定的方法与程序。

二、实训内容

1）节气门直动式怠速控制机构的检修。

2）步进电动机式怠速控制机构的检修。

三、实训器材

桑塔纳2000轿车AJR发动机故障试验台，丰田车一台，万用表及常用工具，各种怠速控制阀，相关资料。

四、实训步骤

1.节气门直动式怠速控制机构的检测

桑塔纳2000轿车AJR型发动机采用的是节气门直动式怠速控制机构，由节气门控制组件J338中的节气门定制器（怠速电动机）V60在ECU的控制下通过齿轮传动直接推动节气门在怠速时的开度，以调节怠速转速在规定的范围内。

节气门控制组件内实际是有节气门电位计G69和节气门定位电位计G88，节气门电位计也就是节气门位置传感器，其作用是怠速时，节气门定位器V60动作使节气门打开并由节气门电位计输出位置信号，这两个部件起着确定节气门开度的作用。节气门控制组件有两个与节气门联动的可动电刷触点，一个触点在节气门全闭时与怠速触点接触，另一个触点为可在电阻体上滑动的可动触点，节气门开度的大小与电阻的变化成比例。将节气门开度对应的线性输出电压输送给ECU，ECU就会感知节气门位置。

节气门定位器V60起着控制怠速的作用，能适当开大或关小节气门，所以本机没有怠速控制阀。

怠速开关F60用以向发动机ECU提供怠速位置信号。在怠速范围内，其触点是闭合的，ECU通过此信号判断发动机处于怠速工况。当踩下加速踏板时，怠速开关触点断开。怠速开关闭合时，由节气门定位器V60决定怠速时的节气门开度。

节气门控制组件电路如图3-22所示。

（1）电压测试 本项目电压测试有电源电压测试和信号电压测试两部分，其中信号电压测试是确定节气门控制组件是否失效的主要依据。

1）电源电压测试。电源电压测试在汽车微型计算机控制故障检测诊断试验系统的发动机试验台上进行。打开点火开关，将数字万用表设置在直流电压档（20V），红表笔置于节气门控制组件端子2处，黑表笔置于蓄电池负极或发动机进气歧管壳体处，起动发动机时应显示12V；红表笔置于节气门控制组件端子4处，黑表笔置于蓄电池负极或发动机进气歧管壳体处，起动发动机时应显示5V。

注意：在实际维修中，应拔下传感器插头，打开点火开关，测量端子2与搭铁间的电压，起动发动机时应显示12V。测量端子3与端子7之间的电压至少为9V。此时ECU会记录节气门控制组件的故障码，测试完毕后要使用故障诊断仪清除故障码。而在汽车微型计算机控制故障检测诊断试验系统的发动机试验台上进行本项测试不用拔传感器插头。

2）信号电压测试。信号电压测试在汽车微型计算机控制故障检测诊断试验系统的发动机试验台上进行。起动发动机至工作温度，将数字万用表设置在直流电压档（20V），测量汽车微型计算机控制故障检测诊断试验系统的发动机试验台上节气门控制组件端子3、端子5、端子8的反馈信号，红表笔置于节气门控制组件端子5处，黑表笔置于节气门控制组件端子7、蓄电池负极或进气歧管壳体，怠速时应显示电压为1.5V左右：急踩加速踏板应上升，有2.8V的增加。

检测插头端子7与端子8之间的信号电压，节气门全闭时应为0.3～0.8V，节气门全开时应达到4V。

若不符合上述变化或电压反而下降，则在电源电压与参考电压完好的前提下可以判定为节气门控制组件损坏，必须予以更换。

（2）电阻测试 本项目电阻测试为辅助性测试，主要是检测线束的导通性，以确认线束通畅，无断路或短路，插接器插接牢靠，各信号传递无干扰。测试在汽车微型计算机控制故障检测诊断试验系统的发动机试验台上进行。

1）线束导通性测试。将数字万用表设置在电阻档（200Ω），在控制面板上按电路图找到节气门控制组件图形下面的各端子与ECU信号测试端口图相应的端子，分别测试节气门控制组件各端子与ECU各端子之间导线的电阻，所有的电阻值都应低于5Ω，见表3-2。

图3-22 节气门控制组件的电路

表3-2 节气门控制组件各端子与ECU各端子之间的电阻

2）线束短路性测试。将数字万能表设置在电阻档（200kΩ），测量节气门控制组件端子与其不相对应的ECU端子之间电阻应为无穷大。

注意：在实际维修中，欲测试各线束的导通性，应关闭点火开关，拔下传感器插头与ECU插接器，使用数字万能表分别测量各线束间的电阻，相连导线的电阻应当小于5Ω，不相连导线正常电阻应为无穷大。而在汽车微型控制计算机控制故障检测诊断试验系统的发动机试验台上，进行本项测试不用拔传感器与ECU的插头。在实际测量中，由于测量手法、数字万能表本身的误差以及被测物体表面的氧化和灰尘等因素，发生几欧姆的误差属于正常现象，不必拘泥于具体数字。

（3）数据流测试 本项目的数据流测试是使用进口或国产的汽车故障诊断仪，登录发动机ECU直接读取节气门控制组件的各项参数，测试条件是发动机在运行中并达到工作温度。数据流的检测方法简便易行，数据显示直观准确，并能够随时观察到数据的动态变化，是当代汽车电控系统故障检测诊断的重要方法，也是当前汽车维修一线急缺的技术。

登录发动机ECU，点击“选择系统”弹出“常见控制系统”按钮组，选择“［01］发动机系统”，软件会自动与发动机ECU通信联系，此过程一般需要数秒的时间。

读取测量数据流04组第1项，在怠速时，节气门数据应显示为“〈5，如果〉5说明：①节气门没有作基本设定；②节气门拉索太紧；③节气门控制组件损坏”。

读取测量数据流04组第4项，在怠速时，应该显示“leerlauf”或“怠速”两字。如果显示不对，说明节气门控制组件可能损坏。(www.xing528.com)

怠速开关F60、怠速节气门电位计G88和节气门电位计G69的检测标准见表3-3。

表3-3 怠速开关F60、怠速节气门电位计G88和节气门电位计G69的检测标准

2.步进电动机式怠速控制阀的检修

（1）怠速控制阀的就车检测 当发动机熄火时，步进电动机会发出“咔哒”响声，使怠速控制阀开度退到最大开度位置，如果听不到复位时的“咔哒”响声，应对步进电动机进行检查。

（2）定子绕组电阻检测 检查定子绕组（B₁—S₁、B₁—S₃、B₂—S₂、B₂—S₄）间的电阻，各电阻值均应符合规定（10～30Ω），如图3-23所示，否则更换步进电动机。

图3-23 步进电动机式怠速控制阀电路

（3）步进电动机工作情况检查 从节气门体上拆下步进电动机，将其电气插头的端子B₁和端子B₂与蓄电池正极连接，将端子S₁、端子S₂、端子S₃、端子S₄依次与蓄电池负极连接，此时步进电动机应转动，阀芯伸出，如图3-24所示。若端子S₄、端子S₃、端子S₂、端子S₁的顺序与蓄电池负极连接，步进电动机应反向转动，阀芯应缩回，如图3-25所示。

图3-2 4检查怠速控制阀关闭情况

图3-25 检查怠速控制阀开启情况

（4）ECM控制电压检查 将步进电动机安装到节气门体上，插好电插头。点火开关处于ON位置，检测ECM的端子ISC₁、端子ISC₂、端子ISC₃、端子ISC₄与端E₁间（或检查步进电动机电气插头端子S₁、端子S₂、端子S₃、端子S₄与搭铁之间）的电压，应为9～14V，若无电压，则检查主继电器到怠速步进电动机的电路。

【习题3.2】

一、填空题

1.在怠速控制机构中，ECU需要根据____和____确认怠速工况。

2.怠速控制的实质就是对怠速工况下的____进行控制。

3.按执行元件类型的不同，旁通空气式怠速控制系统又分为____、____和____等几种类型。

4.步进电动机的工作范围为____个步进级。

5.旋转电磁阀控制旁通空气式怠速控制机构的控制内容主要包括____、________、怠速预测控制和学习控制。

6.旋转滑阀式怠速控制机构主要由____、____、____等组成。

7.旋转电磁阀的开度是通过控制两个线圈的____来实现的。

8.目前广泛应用的是____式怠速控制机构。

9.发动机起动时，怠速控制阀预先设定在____位置。

二、判断题

1.怠速运转的高低直接影响燃油消耗和排放污染。（ ）

2.只有在节气门全关、车速为零时，才进行怠速控制。（ ）

3.节气门直动式怠速控制机构动态响应性比较差。（ ）

4.怠速控制的目的是在保证发动机运转稳定的前提下，尽量使发动机保持高怠速运转。（ ）

5.怠速时，CO的排放量最多，NO_x最少。（ ）

6.ECU通过控制脉冲信号的占空比来改变旋转电磁阀的开度。（ ）

7.在怠速工况运行时，节气门位置传感器的怠速触点打开。（ ）

8.步进电动机式怠速控制阀在点火开关断开后必须继续通电使其退回到初始位置。（ ）

三、选择题

1.旁通空气式怠速控制是通过调节（ ）来控制空气流量的方法来实现的。

A.旁通空气道的截面积 B.主空气道的截面积

C.主空气道或旁通空气道的截面积 D.节气门开度

2.丰田步进电动机的工作范围为（ ）个步进级。

A.0～150 B.0～215 C.0～175 D.0～125

3.节气门直动式怠速控制机构的特点是（ ）

A.具有较强的工作能力B.控制位置稳定性好

C.响应性不太好D.目前应用广泛

4.下列哪一项不是旋转电磁阀型怠速控制项目。（ ）

A.起动控制 B.反馈控制 C.固定占空比控制 D.学习控制

5.在电控怠速控制系统中，ECU首先根据各传感器的输入信号确定（ ）转速。

A.理论 B.目标 C.实际 D.假想

6.当冷却液温度达到（ ）时，步进电动机式怠速控制机构的暖机控制结束，怠速控制阀达到正常怠速开度。

A.50℃ B.60℃ C.70℃ D.80℃

7.旋转电磁阀式怠速控制机构中，阀门的开启程度及方向由控制线圈的（ ）控制。

A.电压大小 B.电流大小 C.电阻大小 D.电流方向

四、问答题

1.怠速控制的类型有哪些？各有何特点？

2.简述旋转电磁阀式怠速控制机构的工作原理。

3.简述步进电动机式怠速控制机构的工作原理和控制内容？

【案例分析】

故障现象：一辆尼桑蓝鸟轿车电控单点燃油喷射发动机怠速不稳，起步困难。

诊断与排除：一辆尼桑蓝鸟轿车，装用电控单点燃油喷射发动机发生怠速不稳，起步困难的故障。该车装有怠速控制阀，它安装在进气管的节气门体上，用以控制旁通空气道的进气量，冷起动时，怠速控制阀开大以增加进气量，维持发动机怠速运转。怠速控制阀的故障将导致发动机起动困难，怠速不稳或太高，起动后即熄火等。

拆检怠速控制阀，发现该阀几乎被脏物堵死，使怠速控制阀失去作用。将脏物清除干净后装复，发动机怠速稳定，但汽车起步仍很困难。用万用表测量热线式空气流量计的信号电压，怠速时为2.1V，加速时为3.2V；当用手捂住进气口一半，使空气流量计进气口处单位进气量增加时，其信号电压达到3.8V。这说明空气流量计工作正常，故障原因可能在燃油供给系统。拆下燃油滤清器并接上燃油压力表，起动发动机后，测得油压为245kPa（正常值），此时车辆加速有力。这表明故障是由燃油滤清器堵塞造成供油不足引起的。将该滤清器反复清洗干净后装复，轿车运行恢复正常。