汽车发动机怠速抖动现象的原因及排查方法探讨

1.1前言

汽车怠速抖动现象是由于发动机的各种故障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。

由于汽车发动机怠速抖动会影响发动机的性能，并降低了发动机的可靠性与使用寿命，增加了发动机的功率损耗。汽车发动机怠速抖动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。

汽车发动机怠速抖动已成为发动机的常见故障之一，随着汽车工业的发展，尽管汽车检测与维修技术在不断提高，汽车本身也都有故障诊断系统，但还是不能完全使发动机抖动的现象解除。如何解决怠速抖动是汽车实际运用中的一个难题，普遍缺乏系统性的有效解决方法。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，从理论上研究和进行系统深入的研究很少，也没得出系统科学的解决方法来指导实践。因此，对发动机怠速抖动的故障诊断进行研究已经十分迫切。

1.2研究汽车发动机怠速抖动的意义

通过对汽车发动机怠速抖动研究的现状及排除发动机怠速抖动方法的弊端进行分析。以从理论上对发动机怠速抖动的形成机理进行系统深入的研究和探讨，为以后检测发动机怠速抖动现象及排除方法拓宽思路。

2.1怠速的定义

怠速不是一种速度，而是一种工况！

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为怠速转速，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：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

2.2发动机怠速的作用

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—不做无用功。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。

2.3发动机怠速抖动机理

2.3.1发动机正常振动的不平衡激振力和力矩

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。但常见的4缸发动机，其在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到的力矩）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。第一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。第二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。

2.3.2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撑上有6个自由度，具有6种运动形式，即3种角运动形式。假定发动机是理想安装，及其重心和弹性支撑的形心重叠，不产生关联振动。实际上发动机重心和弹性支撑的形心并不重合，会出现并联振动。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。

3.1直接影响的因素

（一）怠速开关信号电路原因

发动机控制电路（ECU）是根据怠速开关信号（IDL端子）电位的高低来判断发动机是否处于怠速工况的。当怠速触点闭合，给ECU的IDL端子输入低电位时，ECU判断发动机处于怠速工况，于是启动怠速控制程序控制发动机运转。因怠速触点间隙调整不当、接触不良、损坏及电路故障，发动机ECU将无法正确判断怠速工况，从而造成怠速控制失误，导致各种怠速不良现象。因此，在检查时应加以重视，一般应首先排除这一可能。

（二）怠速控制阀及其电路原因

怠速控制阀（ISC阀）用来控制怠速工况下绕过节气门进入进气歧管的旁通空气量，以控制怠速大小，发动机ECU根据水温传感器信号（THW端子）及空调（A/C）、发动机动力转向油泵等附属装置工作状态的开关信号，将发动机转速控制在所设定的目标转速稳定运转，控制过程采用反馈控制的形式。ISC 控制阀分布进电机型、旋转电磁阀型、占空比控制型、真空电磁阀型等，当ISC阀因积炭堵塞、卡住，控制线路出现短路、断路和搭铁时，发动机ECU无法正确控制ISC阀的开度，导致怠速不良，诊断时应加以重点检测。

（三）空气流量计及其电路原因

空气流量计检测进入发动机的空气量，是ECU控制燃油喷射的主要依据之一，空气流量计及其电路故障使ECU接受不到空气流量信号或收到的信号失真造成喷油器喷油量失准，混合气过浓或过稀，导致转速过低、缺火或怠速运转不柔和。诊断是可用数字万用表检测怠速时空气流量信号输出端子及ECU相应输入端子电压，与标准值进行比较判断。

（四）喷油器及其电路原因

喷油器及其电路故障影响喷油数量及质量。如果喷油器积炭堵塞造成喷油量减少、雾化不良，喷孔磨损使喷油过多、滴漏，喷油器电磁线圈及其控制线路电器故障（接触不良、短路、断路、搭铁）引起喷油

量减少、不喷油等，导致怠速运转不柔和及缺火现象。

（五）冷却液温度传感器及其电路原因

怠速时，发动机ECU根据冷却液温度传感器输入信号（THW端子）判断发动机热状态，对喷油量进行修正，水温低时，汽油蒸发困难，混合气形成困难且不均匀，因此低温时适当增大喷油量，加浓混合气。水温传感器不良使输出信号失真，ECU从THW端子获得错误信号，造成修正不当。电路短路或断路时电脑采用跛行控制，固定采用80度水温控制怠速，往往使怠速过低、缺火及运转不柔和。

（六）燃油泵及油路系统原因

燃油泵及油路系统影响燃油压力，如压力过低，使喷油器线圈在同样通电时间的情况下实际喷油量减少，喷雾质量变差，怠速混合气变稀；压力过高，则喷油量过多，混合气过浓。燃油系统压力与燃油压力调节器、燃油泵、油压电磁阀的技术状况及其电路工作有关。

（七）空调开关信号电路原因

空调（A/C）信号是一个开关信号，向电脑发出空调开关请求。当开空调时电脑根据A/C信号及时提高怠速以适应空调压缩机的负荷，A/C信号失常，将导致怠速过高、过低，发动机抖动和熄火。

（八）废气再循环阀及其电路原因

废气再循环阀（EGR阀）只在发动机处于正常工作温度并达一定转速时才打开，将一部分废气引入进气歧管并返回气缸，以降低缸内最高燃烧温度，使NOx排放降低，EGR阀卡死在开启位置，或在怠速时关不严，或电路故障引起怠速打开，冲淡怠速混合气，造成怠速过低、运转不柔和和熄火等。

（九）空档起动开关电路原因

配置自动变速器的汽车，ECU根据空档起动开关的信号，提高怠速转速，当变速控制杆处于倒挡或前进档时，自动提高怠速转速，否则降低转速。空档起动开关电路故障，ECU收到错误信号使怠速过高或过低。

（十）点火系故障

点火系中点火线圈、点火器或点火ECU、点火信号发生器、相关影响点火正时的传感器及高压线不良，造成缺火、火花弱、点火正时不准等，导致怠速不良。

3.2其他故障因素

除以上故障原因外还有以下故障同样会引起某种怠速异常：ECU故障；主氧传感器电路；EFI主继电器电路；备用电源电路；冷起动喷油器电路；混合气调节可变电阻器电阻；燃油质量；进气管漏真空；空气滤清器堵塞；气缸压缩不良等。

3.3怠速抖动的危害

怠速抖动必须进行检修，抖动可能会导致严重的机械故障，导致发动机异常磨损，积碳增多，油耗增加，怠速不稳必须及时检修，以免导致更高的维修费用。

费油，因为是燃烧不完全，在燃烧室以及节气门形成积碳造成的怠速抖动。不及时清理积炭，严重时会影响其他部件。比如拉缸。

会有一定的影响,因为发动机到一定的转速,才会动力输出平衡,均匀,对发动机各各部件的压力减压。不到一定转速对曲轴,汽门,和活塞环,以及其它部件冲击大。磨损也大。

4.1怠速抖动的检测及维修