电控发动机怠速抖动分析

电控发动机怠速抖动分析 电控发动机怠蓬抖动分析 蔡伟义,肖建辉 (1.南京林业大学机电工程学院,江苏南京210037;2.宜春学院机电系,江西宜春336000) 摘要:分析和研究了在用轿车电控发动机在稳定工况下出现不正常怠速抖动的原因,指出部 分使用因 素诱发发动机的个别气缸做功行程时的气体作用力过小,导致发动机总扭矩M的不均匀性 提高,曲轴回 转不均匀性增加,以致引起冲击,振动.并提出解决问题的思路和方法. 关键词:电控发动机:怠速抖动:扭矩不均匀;解决方法 中图分类号:q’H1文献标识码:A文章编号:1001—4462(2002)02,0018,03 AnalysisofIdleVibrationofElectronicControlEngine CAIWei—yi (MechanicalandElectronicEngineeringCo1]egeofNanjingForestryUniversity,JiangsuNanjing210 037,China) A~Jtraet:Theelectroniccontrolengineofin—useca/’8wasanalyzedandstudiedtofindouttheabnormalidle vibratingreasonsinstableworkingmodesItwaspresentedthatsomepracticalfactorsinducethatthegasa ctingpres- SUl’ePIincylinderoftheenginebecomestoolowinactingflight,whichcausestheunevenincreaseofgro ssmoment oftorqueM ,oftheengineandthecrankshaftrotating,andfurtherleadstoimpactsandvibrations.Theideasand methodstosettletheproblemwereoffered. Keys:electroniccontrolengine;idlevibration;uneventorque;solutions 微机控制的发动机在非稳定工况下的怠速控制 十分顺畅,稳定工况下的怠速运行也相当平稳.然 而,经过一段时间的使用,许多电控发动机时常会出 现不正常的怠速抖动,即稳定工况下的怠速抖动明 显加大.对解决这类问题,许多企业都感到有一定 的难度.本文通过理论分析和相应的实践经验总 结,帮助人们从理论上认识该问题产生的原因,从而 掌握快速,准确解决问题的思路和方法. 1个别气缸做功行程的气体作用力Pz太小,导致 发动机总扭矩M的不均匀性提高 1.1多缸发动机中各缸相同时总扭矩M的不 均匀性 收稿日期:200l—0一 多缸发动机曲轴的总扭矩M等于所有各个曲 柄扭矩之和,即: M,}×r 式中:P一曲柄销所受外力Pn在Y轴上的分力; r一曲柄半径. 式中上标表示曲柄(气缸)的序号.设第i缸比第 一 缸发火提前0.度曲轴转角,则当第一缸曲轴转角 为?而扭矩为M时,第i缸曲柄的扭矩M=Mb.). 对于各缸点火间隔角和馓功行程气体作用力P基本 相同(误差值可以忽略不计)的发动机,只要把某一缸 曲轴扭矩M随变化的曲线按照点火间隔角度 (:,是发动机冲程数)分成Z段,见图1, Z 然后把每一段的 (‘/f\rn-_T,J I 篷JV’8村吐IVl’l1I一 圈3不同气缸数发动机总矩圈 1,2个剐气缸做功行程的气体作用力太小时总 扭矩的不均匀性 对于点火间隔均匀,但由于某些使用因素,如进 气燃油,点火和机械系统出现故障,导致作用于多 缸发动机的某一缸做功行程气体作用力过小【假 设此缸不着火),最终多缸机的总扭矩M的不均匀 性将明显提高.以两缸机为例,不难看出,由于其中 一 个缸做功行程的气体作用力太小,发动机曲轴 总扭矩M已不再遵循().为一个变化周期 Z 的规律,而是以一个工作循环(720.)为曲轴总扭矩 M的一个周期,见图4. 固4两缸机其中一缸做功行程气体作用力 太小时(压缩气体压力)舶总扭矩圈 这一点与点火间隔均匀各缸傲功行程气体作 用力基本相同的多缸发动机,缸数越多曲轴总扭 矩M的变化周期越短,不均匀性越小正好相反. 曲轴总扭矩的周期性变化既是曲轴以及被曲轴 带动的轴系发生扭转振动的激振源,又会造成曲轴 角速度的波动.扭转振动使机件中产生附加应变和 应力,机械噪音增大,发动机平衡性恶化.机件振动 加剧.曲轴角速度波动,即”曲轴回转不均匀性,会 使得发动机内一切与之联系的机构也回转不均匀, 引起冲击,振动和机械噪音.因此,通常应尽量减少 曲轴总扭矩M的不均匀性和回转不均匀性.在设计 发动机时通常采用选择飞轮来限制曲轴的回转不均 匀性过大,但对于在用轿车发动机,飞轮的限制能力 已经固定,当总扭矩M不均匀性增加,曲轴角速度 不正常波动,回转不均匀性超出飞轮的限定范围 时,必然会造成冲击,振动加大. 2造成各缸做功行程气体作用力不相同的使用. 因素 电控发动机在使用过程中,不论是进气系统,燃 油系统,点火系统还是机械系统故障,都可能导致一 第30卷2002年第2期 缸或几缸工作不正常,严重时个别气缸不能工作,以 至曲轴总扭矩M不均匀性提高,引起更严重的发动 机抖动.这些使用因素主要有以下几点: 2.J进气系统故障 ?进气通道沉积污垢过多:由于污垢过多,怠速 通道的截面积发生变化(通道截面积一般为15cI11’, 怠速时进人气缸的空气总量总是少于正常值.混合 气过浓,少数气缸燃烧不正常,甚至个别缸不工作使 P过小,f起怠速抖动.虽然一些发动机电控系统具 有速度反馈调整功能,但反馈信息被ECU采集后, 经与计算机内部的目标值对比后选定的调整步数, 仍然是接通道清洁时的进气量来计量.因此,进气通 道污垢过多引起通道截面改变,将使进气量调整值 无法达到与实际需求值相符的状态,从而引起发动 机怠速抖动. ?EGR阀泄漏:EGR阀总是选择最佳时机开 启,以便使气缸内的燃烧温度控制在2000?以下, 减少NO产生.然而,怠速期间EGR阀关闭不严,在 进排气管压差的作用下部分废气渗人气缸造成残 余废气量过高,燃烧严重恶化,各缸的动力下降,甚 至个别缸不工作,导致该缸作用于活塞的气体作用 力过小,使多缸发动机总扭矩Mz不均匀性提 高,怠速抖动加剧. 2.2燃油系统故障 ?油压过低:造成燃油系统油压过低的原因比 较多,如油泵滤网堵塞,卸压阀弹簧力过小,油泵泵 油能力不足,滤清器堵塞压力调节器故障等都可能 引起油路压力过低.其后果是,通电时从喷嘴喷出的 燃油雾化不良,或者喷出的燃油成线状,严重时只出 现油滴,导致各缸燃烧不正常,甚至个别缸不工作, 发动机总扭矩Mz不均匀性提高,怠速抖动加剧,或 者发动机不能启动. ?喷油嘴故障:喷油嘴本身的故障通常有喷口 堵塞,滴漏,喷出的燃油成线状,燃油喷射角过小,个 别喷嘴不能工作等.以上故障将带来类似于油压过 低而产生的不正常怠速抖动或者发动机不能启动现象. 2.3点火系统故障 气缸高压火强度不足或者不点火.点火系故障 — 往往发生在电控系统以外的部件上,即火花塞,分压 线,分电盘和高压线上,如个别火花塞间歇不正确; 分压线,高压线阻值不正确;分压线,高压线,分电盘 漏电等都将引起各缸或个别缸高压火强度不足甚至 不点火,以致气缸工作不正常,个别缸不工作,过 小,发动机总扭矩M不均匀性提高,怠速抖动加 剧. 34其他故障 ?机械系统故障:气缸磨损过度造成缸壁间隙 过大,塞环断裂等,都将引起压缩行程气缸压力太 小,轻则燃烧不正常,重则气缸根本不工作. ?与燃油系统,点火系统,进气系统等相关的电 源电路或者控制电路接触不良,也会造成瞬间供油 不足,点火不良等故障,引起怠速不正常抖动.例 如:控制电脑的地线接地不良,会引起供油,点火及 进气系统时隐时现的故障,表现出来的明显特征便 是严重的怠速抖动. 3检查判断诱发怠速抖动原因的方法 从以上列举的诱发困素可以看出,不论哪个系 统均可引起发动机的怠速抖动.因此,检查判断电控 发动机怠速抖动的原因是一项涉及面较广,难度较 大的工作.不过,只要我们遵循一定的方法和步骤, 则问题不难解决.即检查方法应从易到难;先查传统 项目,再查电控系统;检查步骤最好是按机械,进 气点火,油路系统的顺序进行,这将使检测判断工 作效率大为提高. 3,J注重传统项目的检测 人们通常比较熟悉传统项目,这些项目也比较 直观,有问题也易于发现.例如:用测量缸压来判定 各缸工作是否正常是绝大多数工程技术人员十分熟 悉的一项工作:例行清洗进气管道是排除进气系统 故障必不可少的工作;其次可用一块石棉板安装在 EGR闯的底座上,堵住进排气通道,观察怠速的变化 即可发现是否有废气泄漏.燃油系统采用分段安装 燃油表的方法可轻易判定出燃油泵,滤清器,喷油嘴 和压力调节器的故障.点火系统可以通过直接观察 火花塞和高压火,初步判定是否有气缸不工作.同 样,点火线圈,分电盘的故障也不难发现. 第30卷 火焰强化锯齿回犬处理最佳参数的连绎与分析 申庆泰’,杜立群’,张利亚,b乐平,高晓明,李国民 (1_内蒙古农业大学,内蒙古呼和浩特市010018;2.内蒙古汽车齿轮厂,内蒙古呼和浩特市 010051) 摘要:用ff-JL实验的方法分析了氧,乙炔火焰锯齿回火处理时各I艺参数对回火硬度的移响 及舍理取 值范围.指出用回火处理的方法适当降低强化处理后提高的硬度,是减小脆性的唯一途径. 关键词:锯齿强化;回又试验;正交法 中图分类号:TS64文献标识码:A文章编号:100I一4462(2002)02—0021—03 1引言 用氧,乙炔火焰对木工带锯锯齿进行热处理强 化的基本工艺过程如图1所示,其是将整条带锯的 某一段置于强化机的水槽中,使锯齿齿尖与水平面 平齐,锯条在间戢移动过程中,正对着火焰的某一齿 尖周围的附着水被火焰吹开而加热到850?左右, 随着锯条的间戢移动,该齿尖离开火焰吹力范围而 迅速浸入水中,实现加热淬火.齿尖部约Imm左右 的受热部位组织由原来的屈氏体组织(}?tC46, 收稿日期:20一一跎 49)转变为淬火马氏体组织(1iP.C?65).齿尖硬度的 提高使带锯使用寿命,制材效率和制材质量得到明 显的改善.但在生产过程中发现,经淬火强化的带锯 齿尖脆断(俗称掉料角)现象较为严重.通过观察分 析,我们发现这种现象的产生除了与木材中夹杂的 泥砂,金属异物有关外,就处理工艺本身而言,齿尖 淬火后其金相组织由屈氏体转变为马氏体,硬度由 原来的HRC46N49提高到FIRC65左右,同时脆性 随之增大.解决逮一问题的唯一是采用回火工 艺,适当降低硬度,消除淬火应力,降低淬火脆性,使 32疑难部位及电子控制系统的捡查 喷油嘴的真实喷射状态较难准确判定.由于拆 卸喷嘴比较麻烦,人们常忽视这项工作.所以当疑点 集中在燃油系统时,最好是将各喷嘴连同基架管从 发动机上卸下来,观察油嘴的工作状态. 点火系高压电泄漏是引起怠速抖动的常见故 障.由于需要相应仪器或丰营的实践经验,也常被忽 视.在判定点火系故障时一定不要放过对漏电工作 的检测. 电子控制系统引起怠速抖动的常见原因有怠速 阀的步数调整故障,点火信号及点火器故障.尤其值 得注意的是,当电控单元的地线接地不良时怠速抖 动十分明显,而且时隐时现没有规律性,检测时有时 能发现多个系统同时存在问题. 4结论 通过以上研究分析,引起在用轿车电控发动机 怠速抖动的主要原因是:部分使用因紊诱发个别气 缸做功行程时的气体作用力过小,导致发动机总 扭矩M的不均匀性提高,曲轴回转不均匀性增加, 以致发动机内一切与之联系的机构也回转不均匀, 引起冲击和振动.解决此类问题,首先要了解[标签:快照]