汽油发动机怠速控制系统的设计

汽油发动机怠速控制系统的设计
【纲要】介绍了汽油发动机怠速控制系统的原理、结构、及实现的功能，设计出汽油发动机怠速控制系统。

经过剖析发动机怠速工况的特色，设计相应的控制策略。

实验结果表示鉴于电控节气门的发动机怠速控制系统，拥有优秀的动向特征和稳固性，能很好地知足怠速工况控制的要求。

【重点词】发动机；怠速控制；电控节气门
1.前言
发动机的怠速是指油门踏板完整松开，转速保持
在最低可能水平的工况，是发动机的重要工况之一。

怠速过程与发动机的油耗量和有害物质排放有重要关
系，汽车在交通密度大的道路上履行时，约有30%的
燃油耗费在怠速阶段，因此降低发动机的怠速转速是
提升汽车燃油经济性的特别有效的举措。

2.怠速控制系统的原理
发动机在怠速工况下，节气门封闭，从节气门缝
隙和怠速旁通空气通道进入的空气，与相应的汽油而
成的混淆气焚烧所产生的转矩尽用于战胜发动机自己
的摩擦和合压缩阻力距，及由发动机驱动的附带装置
阻力距，以使发动机保持在低转速下稳固运行，系统原理图如图1所示。

图1怠速控制系统原理图
3.怠速控制系统的设计
系统硬件设计
电子节气门工作范围的开度由直流电机控制。

电
子节气门控制系统属于闭环控制系统，而且由加快踏
板模块输入指定开度，由节气门地点传感器反应实质开度。

本项目采用80C196KC为主芯片，扩展了片外储存器和I/O口，增添了通讯电路。

图2为控制系统硬件结构图。

加快踏板地点传感器（PPS）和电子节气门地点传感器（TPS）分别达成加快踏板控制信号输入和节气门地点信号的反应。

80C196KC的AΠD变换器把输入的模拟信号转变为数字信号，计算出相应的控制量后经过高速输出口
HSO）和I/O口输出控制信号，进而控制直流电机驱动器。

直流电机驱动器输出功率驱动信号来控制电机运动，进而实现节气门开度的控制。

图2电子节气门控制系统硬件结构件图
驱动信号占空比与电机输卖力矩成正比。

当电机
的输卖力矩与回位弹簧力矩均衡时，与节气门轴相连
的开度传感器把节气门开度信号反应给电控单元，从
而组成闭环地点控制系统。

节气门开度的控制不单由
加快踏板控制，还要由其余控制系统控制，最后依据
发动机的扭矩需求精准调理，实现扭矩需求的发动机
控制。

系统软件设计
图3所示为主程序整体逻辑流程图。

从图能够看出，主程序在发动机工作过程中循环运行着，它将发动机的工
作分为多种典型的工况，分别进行编程控制。

判断的及时性越强、工况的区分越合理，控制成效越好。

在本设计中，发动机的典型运行工况区分为：启动模式、全节气门工况、暖机模式、瞬态工况模式、怠速闭环模式、空燃比闭环
模式、全节气门工况模式。

图3主程序整体逻辑流程图
控制软件整体上分为工作循部分和环初始化部
分。

整体流程如图4所示。

初始化部分用于达成常量和变量的初始化、准时器T2中止的初始化、HSO输
出PWM初始化和串行口收、发数据初始化。

控制软
件的工作循环部分包含信号的收集、传感器故障判断、电子节气门角度和踏板角度计算、计算控制量和串行通讯等。

图4控制软件整体流程图
4.结果剖析
利用本控制系统对实验发动机的喷油、点火及怠速转速进行全面控制，考证该系统用于发动机怠速控制的实质成效。

本次实验对象为某国产发动机。

实验结果如图5和图6所示。

图5水温12℃时本怠速控制系统与原机怠速控制转速误差对照图图6水温98℃时本怠速控制系统与原机怠速控制转速误差对照图
由实验对照可知，本设计怠速控制比原怠速控制
拥有更好的冷却水温适应性，同时本控制系统对怠速转动颠簸性的控制也优于原怠速控制。

发动机的运行更为安稳，在加入负荷扰乱时，本控制系统能比原怠速控制更快地恢复到稳固状态。

5.结论
本文经过对汽油发动机怠速控制系统的原理分
析，设计出鉴于80C196KC为中心的汽油发动机怠速
控制系统。

跟着对汽车产品的安全与舒坦等人性化要
求的增添，现代汽车的设计趋向是将燃油经济性、发
动机节能技术、发动灵活力性能、路况信息系统等系统结合起来，整体作为一个一体化模块进行协调与控制。

参照文件
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作者简介：张乐亚（1990―），男，山东聊城人，
研究方向：汽车运用工程。