余姚東江名車專修廠 葉正祥

故障現象一輛2009款別克凱越車，搭載F16D3發(fā)動機，累計行駛里程約為8.3萬km。車主反映，該車發(fā)動機怠速轉速過高，且發(fā)動機故障燈異常點亮。

圖1 ECM中存儲的故障代碼（截屏）

故障診斷接車后試車，起動發(fā)動機，發(fā)動機怠速轉速為1 100 r/min左右，且運轉平穩(wěn)，同時組合儀表上的發(fā)動機故障燈長亮。用故障檢測儀檢測，發(fā)動機控制模塊（ECM）中存儲有故障代碼“P0507 怠速高”（圖1）。讀取發(fā)動機數據流（圖2），發(fā)動機實際轉速（1 058.50 r/min）比設定發(fā)動機轉速（940 r/min）高出100 r/min以上；“怠速空氣控制位置”為10個計數，過低，一般為50個計數左右；發(fā)動機負載為30.39%，偏大，一般低于20%；“計算節(jié)氣門位置”（即節(jié)氣門開度）為0%，正常，說明節(jié)氣門完全關閉；進氣歧管絕對壓力傳感器信號為48 kPa，偏大，一般為32 kPa左右；長、短期燃油調整均為1%，說明混合氣濃度基本正常。

查看維修資料得知，故障代碼P0507的設置條件為，發(fā)動機實際轉速高于設定怠速轉速至少200 r/min并持續(xù)10 s以上。圖2中的轉速差沒有達到200 r/min是因為設定怠速轉速比較高，當設定轉速降低至800 r/min左右時，發(fā)動機實際轉速不會降低，此時轉速差便會達到200 r/min以上。

如圖3所示，該車發(fā)動機怠速工況時的發(fā)動機轉速由安裝在節(jié)氣門體上的怠速空氣控制（IAC）閥控制。IAC閥內部有1個步進電動機，它由圍成一圈的多個鋼質定子和一個轉子組成。每個鋼質定子上都繞著一個線圈，轉子是一個永久磁鐵，永久磁鐵的中心是一個螺母。所有的定子線圈都始終通電，只要改變其中某一個線圈的電流方向，轉子就轉過一定角度。當各個定子線圈按恰當的順序改變電流方向時，就形成一個旋轉磁場，使永久磁鐵制成的轉子按一定的方向旋轉。如果將電流方向改變的順序顛倒過來，那么轉子的旋轉方向也會顛倒過來。連接在轉子中心的螺母帶動一根絲桿，絲桿的頭部是一個塞頭，塞頭隨著轉子旋轉可以伸出或縮回，從而減小或增大怠速旁通空氣通道的截面積。每次切換線圈的電流方向時，轉子就轉過一個固定的角度，絲杠就伸出或縮回一定距離（稱為1步或1個計數）。

再來分析怠速時的發(fā)動機數據流，節(jié)氣門完全關閉，IAC閥計數較低，說明ECM試圖通過降低IAC閥計數（即降低怠速旁通空氣通道的截面積）來降低發(fā)動機轉速；發(fā)動機負載、進氣歧管絕對壓力較大，長、短期燃油調整正常，推斷有多余的空氣經過進氣歧管絕對壓力傳感器計量后進入氣缸參與燃燒。

圖2 故障車怠速時的發(fā)動機數據流（截屏）

圖3 IAC閥控制電路及工作原理示意

圖4 拆下節(jié)氣門前端的進氣管

拆下節(jié)氣門前端的進氣管（圖4），用手堵住節(jié)氣門端面，發(fā)動機立即熄火，由此排除節(jié)氣門后方管路漏氣的可能；用手堵住一點怠速旁通空氣進氣口，發(fā)動機轉速立即下降，說明發(fā)動機怠速轉速過高是由于IAC閥開度過大引起的，可能的原因有：IAC閥損壞，如機械卡滯；ECM損壞，如IAC閥步進電動機的正反轉控制異常。

用pico示波器和2個電流鉗（圖5）同時測量IAC閥內部2組線圈的電流，發(fā)現在接通點火開關時，IAC閥自檢電流波形如圖6所示，可以看到ECM能夠控制IAC閥步進電動機正反轉（即能夠正常切換電流方向）。診斷至此，推斷IAC閥損壞。

故障排除更換IAC閥后試車，發(fā)動機怠速恢復正常，且發(fā)動機故障燈不再異常點亮，故障排除。讀取正常車怠速時的發(fā)動機數據流，實際發(fā)動機轉速為845 r/min，IAC閥計數為57，發(fā)動機負載為19.33%，進氣歧管絕對壓力為35 kPa。

圖5 電流鉗的連接方式

圖6 IAC閥自檢時其內部2組線圈的電流（截屏）