汽车新技术课件—第七章 怠速控制

7.4 旁通式怠速阀
7.4.1 旁通式怠速阀的分类 (1)空气阀(Air Valve)
(ⅰ)双金属片式空气阀(Bimetal Type Air Valve) (ⅱ)石蜡式空气阀
(2)ISC阀(Idle Speed Control Valve)
(ⅰ)空气旁通道电磁阀(Air By-Pass Solenoid) (ⅱ)怠速控制执行器 (ⅲ)旁通道控制阀
通常发动机输出负荷时，其转速是由驾驶员通过加速踏板 改变节气门的位置，调节充气量来实现的。但在怠速时，驾驶 员的脚已离开加速踏板，驾驶员要对充气量进行随机调节已无 能为力，为此在大多数电子控制发动机上，都设有不同形式的 怠速转速控制装置。 怠速控制(Idle Air Control或Idle Speed Control，简 称IAC或ISC)的目标：一是实现发动机起动后的快速暖机过程； 二是自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转。怠速控制的 具体内容，随车型的不同而有较大差异。 微机对怠速进行控制的内容包括：起动后的控制、暖机过 程的控制、负荷变化的控制、减速时的控制等。
主要由永久性磁铁3、电枢4、旋转滑阀6、螺旋复位弹簧 和电刷及电插等所组成。旋转滑阀固装在电动机的电枢轴上 ，与电枢轴一起转动，用于控制通过旁通空气道的空气量。 电枢位于永久性磁铁的磁场中，电枢铁心上绕有绕向相反的 电磁线圈T1和T2，当线圈T1通电时，电枢带动滑阀顺时针方 向旋转，旁通空气道的截面积增大；当线圈T2通电时，电枢 带动滑阀逆时针方向旋转，使旁通空气道的截面积减小。线 圈T1和T2的两端分别与电刷滑环相连，经电刷引出接向电控 单元(ECU)，
占空比的概念
桑塔纳怠速控制阀

桑塔纳怠速控制阀也 是旋转滑阀式
桑塔纳怠速控制阀



A未通电时，或占空比为50%是； B正向电流，或占空比大于50%； C反向电流，或占空比小于50%。
桑塔纳怠速控制阀电路原理

电压对怠速空气流 量的影响

压差对空气流量的影响
(4)线性电磁阀式怠速控制阀
节气门阀体(Throttle Body)
节气门缓冲器
AAS
节气门位置 传感器
节气门
AAS
旁通道
节气门
节气门轴 空气 进气总管
节气门杆（轴） 油门拉线 油门踏板
回位弹簧
7.3 怠速空气提供方式
(1)节气门旁通式
采用这种方式的系统在怠速时节气门完全 关闭。怠速空气通过一条跨接在节气门两端的 怠速通道流入气缸，旁通空气道内装着一个不 同类型的怠速空气控制阀。旁通空气执行机构 中的阀通常称之为怠速控制阀(ISCV)。它是一 种改变节气门旁通空气量的控制怠速装置。
反馈控制: 在怠速运转时，如果发动机的实际转速与微机存储器 存储的目标转速相差超过一定值(如20r／min)时，微机 将通过步进电机控制怠速控制阀，增减旁通空气量，使 发动机的实际转速与目标转速相同。
学习控制: 由于发动机在整个使用期间，其性能会发生变化，虽 然步进电机控制阀门的位置未变，而怠速转速也会与初 设的数值不同。此时微机可在反馈控制的基础上进行学 习控制，使发动机转速达到目标值。与此同时，微机将 步进电机转过的步数存储在存储器中，以便在以后的怠 速控制中使用。
起动初始位置的确定: 为了改善发动机的再起动性能，在发动机点火开关关断 (OFF)后，微机控制怠速控制阀门处于全开状态，以便为下次 起动作好准备。 为了使怠速控制阀门在发动机下次起动时处于完全打开状 态，在点火开关切断电源后，必须继续给微机和步进电机供电 一段时间(一般为2s)。在这段时间内，通过ECU内部主继电器 控制电路对主继电器进行控制。当点火开关断开时，主继电器 由ECU的M—REL端继续供电 2s，保持接通状态，待步进电机进 入起动初始位置后才断电。
旋转式怠速控制阀；阀门的旋转变位，控制旁通道空气流动截面积.
电磁的特征 1)响应速度快.
2)驱动力小.
3)波纹管消除，阀门上下压差对阀门开启位置影响，因此阀门位置稳定.
转速反馈控制
实际运行时，电脑将检测到的怠速转速实际值与贮存的设定目标转速 值相比较，并随时校正送至怠速空气调整器的驱动信号的占控比，以实现稳 定的怠速运行. 控制方式有ON,OFF方式和占控比（DUTY)控制方式。
单元二 发动机电控系统构造与维修
第七章 怠速控制系统
概要 ISC指的是 ECU控制 ISC阀来实现怠速的控制，这叫 ISC阀的控制. ISC阀控制由旋转反馈控制，步进电机活塞控 制，电磁式和节气门直动控制式的四种. 必要性 1)冷态时进行进气量的修正，起动容易. 2)可维持设定的 RPM. 3)随负荷变化，可调节进气量.
7.1 怠速控制的目标
汽车发动机的怠速是指加速踏板完全松开，发动机在无负荷 (无 功率输出)，转速保持在最低可能情况下稳定运转的工况。 怠速转速过高，会增加燃油消耗量。但考虑到减少有害物的排放， 怠速转速又不能过低。 怠速控制还应考虑所有怠速使用条件，如冷车运转与电器负荷、 空调装置、自动变速器、动力转向伺服机构的接入等情况，它们都会 引起怠速转速变化，使发动机运转不稳甚至引起熄火现象。 怠速转速变动时，为了使怠速转速恢复到规定值，必须使每循环 喷油量跟着变动。在汽油机中这就意味着空气吸入量要跟着变动。所 以，怠速转速控制实质上就是控制怠速时的空气吸入量。
(2)切诺基步进电机式怠速控制阀
步进电机工作原理
步进电机总步数为225步； 0步表示旁通阀完全关闭；
接近200步示旁通阀全部开启；
阀芯缩回增大开度，阀芯伸出减小 开度。
切诺基怠速阀电路原理
(3)旋转滑阀式怠速控制阀
在发动机工作过程中，由电控 单元(ECU)将检测到的怠速转速实 际值与其所储存的设定目标值相比 较，随时通过旋转滑阀校正怠速旁 通空气道的流通截面积，使发动机 的怠速转速实际值与其所储存的设 定目标值相一致。
（5）调整油门拉线间隙。
（6）连接ISC-电机线连接器。 （7）启动发动机，转速应为700～800RPM。 （8）点火开关置于“OFF”，断开蓄电池负极接线，10s后连接。
7.6 怠速控制原理
(1)丰田步进电机怠速控制阀
怠速控制原理: 电控单元ECU按照一定的顺序使晶体管VT1～VT4适 时导通，分别给步进电机定子绕组供电，驱动步进电机 旋转，使其前端的阀门移动，改变阀门与阀座之间的间 隙，调节旁通空气道的空气流量，使发动机怠速转速达 到所要求的目标转速。
旁通系统 (By-Pass System)
AAS
R.P.M上升
向左转动
往进气总管
从空气 流量计来
向右转动
节气门
RPM下降
（2）节气门直接调节式
采用这种方式的怠速系统不设怠速旁通通道。怠速时， 加速踏板虽然完全松开，但节气门并不完全关闭，以提供 怠速空气，通过控制节气门开启程度，调节空气通路的截 面，达到控制充气量，实现怠速控制。
7.2 怠速信号的产生与识别
怠速时加速踏板完全松开。为了将这一状态信息传给ECU， 按照怠速空气提供方式的不同，采用不同的装置。
采用节气门旁通方式时，如果加速踏板完全松开，则节气 门全闭。现代汽油机电子控制系统通常在节气门轴上安装一个 节气门位置传感器。这个传感器既可用于提供负荷信息和发动 机加速信息，也可提供负荷范围信息，包括怠速、部分负荷和 全负荷3种负荷范围。 有怠速信号未必是怠速工况，也可能是起动和倒拖工况。 怠速工况的转速应高于根据发动机温度确定的起动阶段终点转 速，又低于某个转速上限值。ECU根据这两个条件识别怠速工况。
起动控制:
怠速控制阀预先设定在全开位置，在起动期间经过 怠速控制阀的旁通空气量最大，发动机容易起动。
起动后，若怠速控制阀仍保持在全开状态，怠速转 速会升得过高，所以在起动期间或起动后，发动机转速 达到规定值(此值由冷却水温度确定)时，微机开始控制 步进电机，将阀门关小到由冷却水温确定的阀门位置。
暖机控制: 在暖机时，根据冷却水温所确 定的位置，怠速控制阀开始逐渐关 闭。当冷却水温度达到70~C时，暖 机控制结束。
ECU
电磁阀 B
电磁阀 A
B:进气温度补偿，Leabharlann Baidu-Range补偿 C:P/S补偿，电器负荷补偿
主继电器
IG开关 动力转向开关
A
B
C
电瓶
(4)电磁式执行器
弹簧
线圈
阀轴
空气出口
阀门
空气吸入口
负压消除用 波纹管
阀门
(5) 旋 转 滑 阀 式
接线端子
永久磁铁 电磁线圈
电枢
空气出口
旁通道
旋转滑阀
空气入口
工作原理 怠速时，若负荷增大，转速降到规定转速以下，ECU由占控比或脉冲控制 来调节旁通道的空气量，使怠速稳定运转. 电磁吸力和弹簧力平衡时，阀门位置 处于稳定状态，电磁吸力的大小取决于控制装置送至电磁线圈的驱动电流的大 小。微机通过驱动电流的大小，控制旁通通道空气流动截面积。 电磁式怠速控制阀；阀门的轴向变位，控制旁通道空气流动截面积。
遮门
电热线
双金属片
空气阀工作电路
点火 开关 电路切断继电器 空气流量计 电瓶 充电器 空气阀 燃料泵
油泵开关 起动机
(2)石蜡式空气阀
旁通道螺丝 空气 恒温石蜡 空滤侧 进气总管侧 空气 节气门
发动机冷却水
弹簧A 弹簧B
提动阀 发动机 冷却水
石蜡式空气阀
(3)ON/OFF式空气旁通道电磁阀
A:空调补偿 电磁阀 C
ON
OFF
Ton 占控比=Ton/[Ton+Toff] ×100% *.表示在一周期内ON信号占有时间比率
Toff
(6)旁通道空气控制阀
空气阀
ISC阀 线圈
空气阀的特性 多
[
旁 通 空 气 流 量
少 低 冷却水温 高
恒温石蜡 空气阀
(7)步进电机式
ECU
12V 12V 永久磁铁
控 制 电 路 图
(3)步进电机式 (4)ISC-伺服机
怠速控制阀按阀门的驱动形式分类
附加滑阀式
真空控制式
双金属片式
石蜡式
怠 速 阀 的 控 制 方 式
旁通空气道式
步进电机式 旋转滑阀式
节气门直动式
7.4.2旁通式怠速阀的工作过程 (1)双金属片式空气阀
从空气滤清器来 遮门 起动时开口 面积 闭口 面积 往进气总管 螺旋弹簧 双金属片 销
步进电机构造
(8)ISC-伺服（直动）(Servo)
电机位置传感器 蜗杆 蜗轮 电机 柱塞 电机
怠速开关 柱塞 ISC操纵杆
怠速开关
电机位置传感器
怠速调节螺钉
7.5 节气门调节（直动）式控制
节气门调节式是通过控制节气门开启程度，调节空气 通路的截面，达到控制充气量，实现怠速控制的。
怠速执行机构由直流电动机、减速齿轮、丝杠等部件 组成。怠速执行机构的传动轴与节气门操纵臂的全闭限制 器相接触。当微机控制直流电机通电时，直流电机产生旋 转力矩，通过减速齿轮，旋转力矩被增大，然后又通过丝 杠变角位移为传动轴的直线运动。
电控单元(ECU)的存储器中预存有不同发动机水温所对 应的占空比。 所谓占空比是指线圈T2与T1平均通电时间之比。 当占空比为50％时，线圈T1和T2的平均通电时间相等，二者 产生的电磁力矩大小相等，方向相反，电枢轴停止旋转，阀 的开度与不通电时一样。当占空比小于50％时，线圈T1的平 均通电时间长，合成电磁力矩使电枢带动旋转滑阀顺时针旋 转，旁通空气道的流通面积增大，发动机怠速升高。反之则 发动机怠速升高。
ISC-伺服(Servo)-MPS
MPS检测
ISC-伺服(Servo)-MPS
检测；
1.点火开关OFF，把万用表与MPS 线连接器的端子1.2（旧型），或 .4.2（新型）连接。
2.点火开关放ON,检测输出电压。 （初期:2.0-2.2V,15秒后:0.81.0V). 3.点火开关放OFF之后拆卸MPS线 连接器。 4.检测MPS线连接器端子1.3（旧 型），1.4（新型）之间的电阻。 （规定值:4-6千欧姆）
线性电磁式ISC阀只有一个电磁线圈。通电时阀门被吸动，阀与阀体之间 的空隙发生变化。ECU控制阀的通电时间，从而实现对怠速的控制。 ECU是按占空比来控制线圈的电流，流经怠速控制阀的空气量是由线圈的 接通、断开时间的比值(即占空比)来决定，也就是说，在一个周期内线圈通 电时间越长，阀门开得越大。
ISC-伺服(Servo)-怠速调整
ISCV-伺服机构的调整注意事项： 必须使用六角扳手，为了保证螺丝的间隙，向紧固螺丝方向进行 调整。 （1）把螺丝（固定ASA）紧到发动机转速上升为止，然后返回， 同时找到转速不降的位置，再拧紧1/2圈。（出现0.5mm的间隙）。 （2）停止发动机运转。 （3）点火开关置于“ON”，检测TPS线连接器2#端子的电压，确认 输出值是否在正常值内（0.5V左右）。否则，转动TPS本体进行调整。 （4）点火开关置于“ON”。