电控发动机4-5怠速控制系统

125
A
A-B:起动后控制
B
级数
20冷却液温度℃
例如：水温为 20℃时，当发 动机转速达到 500r/min，ECU 控制阀从全开 的A点到达B点 位置
③暖机控制：暖机时，根据冷却水温所确定位置，控制阀开始逐渐关小。
当水温达到80℃时，暖机控制结束。
④反馈控制：怠速运转时，如果发动机实际转速与微机存储器存储的目
a）接蓄电池正极
b）接蓄电池负极
（3）控制内容
①起动初始位置确定：阀门处于全开状态（点火开关断开时，ECU的
M-REL端继续供电2S，主继电器保持接通状态， 待步进电机进入初始位置后断电。）
②起动控制：在起动期间或起动后，发动机转速达到规定值时（此值由
冷却水温确定），ECU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。
（2）发动发动机后在熄火。2～3s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出 的“嗡嗡”响声；
（3）拆下控制阀线束连接器，测量B1与S1和S3、B2与S2和S4之间的电阻， 应为10～30Ω。
（4）拆下怠速电磁阀，将蓄电池正极接至B1和B2端子，负极按 顺序依次接通S1—S2—S3—S4端子时，随步进电动机的旋转， 控制阀应向外伸出，如图；若负极按反方向接通S4—S3—S2— S1端子，则控制阀应向内缩回。
（2）发动机怠速运转时，ECU根据各传感器的信号，控制直流电动机的正 反转和转动量，以改变节气门最小开度限制器的位置，从而控制节气门的最 小开度，实现对怠速进气量进行控制的目的。
直流电动机通电运转
减速齿轮减速增扭
丝杠旋转
调节节气门位置（开度） 调节进气量，实现怠速控制
传动轴直线运动
（二）旁通空气式
⑦学习控制：
在发动机使用过程中，由于摩擦等原因会导致怠速控制阀的性能发 生改变，怠速控制阀的位置相同时，实际的转速与目标转速略有不同。 在此情况下，ECU利用反馈控制使转速回到目标转速，同时将步进电机
①起动开关信号 ②冷却液温度信
号 ③ A/C开关信号 ④动力转向开关
信号 ⑤发电机负荷信
号 ⑥空挡位置开关
负荷变化，同时将引起转速变化。当ECU接收到这些开关信号时，在发 动机转速变化出现前，就控制步进电机转动，预先把怠速控制阀开大或 关小一个固定距离。
⑥电器负载增多时的怠速控制：
如使用的电器负载增大到一定程度时，蓄电池电压就会降低，为保 证电控系统正常的供电电压，ECU根据蓄电池电压调节怠速控制阀的开 度，提高发动机的怠速转速，以提高发电机的输出功率。
第五节 怠速控制系统
一、概述
1.怠速：通常指发动机在无负荷（对外无功率输出）情况下，
输出动力仅仅用来维持自身运转的稳定运转状态。
2.设置怠速控制的必要性：
（1）怠速转速过高，会增加燃油消耗 （2）怠速转速过低，排放有害物增加 （3）冷车运转、电器负荷、空调、动力转向等工作时，会引
起怠速转速的变化。 （4）怠速时，节气门处于关闭状态，发动机摩擦力矩变化或
基本原理：通过控制旁通空气通道面积，从而控制进气量
常见型式： 1.辅助空气阀式 2.直通电磁阀式
①双金属片式 （只调整快怠速，
②石蜡式
不受ECU控制。 已淘汰）
3.旋转电磁阀式
4.步进电机式
1.直通电磁阀式
1、5 弹簧 2、线圈 3、阀杆 4、控制阀
（1）构造：①磁化线圈
②阀 ③波纹管（消除阀门上下两侧压差对开启位置的影响）
信号 ⑦液力变矩器负
荷信号
发动机转速 传感器
小结：怠速控制原理
目标 转速
实际 转速
ECU
比
计算
较
控制
驱 动
级
怠 速 阀
怠速状 态判别
直 直流电动机 旁 直通电磁阀式 通 旋转电磁阀式 式 步进电机式
车速信号 节气门位置传感器
④发动机转速变化预控制：当发动机负荷变化时，在转速出现变化
前，控制怠速阀开大或关小一个固定 （相关信号：空调开关、空挡起动开关、动力转向开关、电气负荷等）
⑤减速缓冲控制：减速时，怠速转速应稍提高。
3.步进电机式
ａ）
1、控制阀 2、前轴爪 3、后轴承 4、密封圈 5、丝杠机构 7、定子 6、线束连接器 8、转子
ｂ） 1 、 2— 线 圈 3— 爪 极 4．6—定子5—转子
（1）构造：①控制阀②步进电机 ③传动机构（丝杠源自阀轴）（2）工 作 原 理
①步进电机工作原理
a）输入脉冲
b）工作过程
通一次电，电机转一下（一步一步前进）
原理如图： 当ECU控制使步进 电机
的线圈按1-2-3-4顺序依次搭 铁时，定子磁场瞬时针转动， 由于与转子磁场间的相互作用， 使转子随定子磁场同步转动。
整进气量。
三、怠速执行机构（怠速控制阀）
根据怠速控制系统控制进气量的对策、方式不同，执行机构 也大致分为两大类： 1.节气门直动式 2.旁通空气式
（一）节气门直动式
1.基本原理：通过控制怠速时节气门开启程度（全闭位 置），调节空气通路面积，控制进气量， 从而实现怠速控制。
2.基本组成：
（1）直流电动机 （2）减速齿轮机构 （3）丝杠机构 （4）传动轴等
（3）控制内容 ①起动控制：起动信号接通，使控制阀完全打开 ②反馈控制：目标转速与实际转速比较，根据差值调整 ③发动机转速变化预控制：空调开关、空挡起动开关接通时，
占空比改变
④恒定载荷控制：当怠速触点断开或空调开关接通时，使控制
阀保持在一固定开度。
需要说明的是：快怠速（暖机）的转速是用其他空气阀控制的
2.控制原理
①起动开关信号 ②冷却液温度信号
ECU
③ A/C开关信号
目标
④动力转向开关信号 ⑤发电机负荷信号 ⑥空挡位置开关信号
转速
比
计算
较
控制
驱 动
级
怠 速 阀
实际
⑦液力变矩器负荷信号
转速
发动机转速传感器
怠速状 态判别
车速信号 节气门位置传感器
怠速控制程序：
（1）ECU根据节气门位置传感器和车速信号，判断发动机是否 处于怠速状态。
ａ）外形图
ｂ）结构图
1、节气门操纵臂 2、怠速控制器 3、节气门体 4、喷油器 5、燃油压力调节器 6、节气门 7、防转六角孔 8、弹簧 9、直流电动机 10、11、13 、齿轮 12、传动轴 14、丝杠
3.工作过程：
（1）当直流电动机通电转动时，经减速齿轮机构减速增扭后，再由丝杠机 构将其旋转运动转换为传动轴的直线运动。传动轴顶靠在节气门最小开度限 制器上。
（2）若为怠速工况， ECU根据起动开关信号、冷却液温度信号、 A/C开关信号、动力转向开关信号、发电机负荷信号、空挡 位置开关信号、液力变矩器负荷信号等，从存储器中查出 相应的目标转速。
（3）ECU根据曲轴位置传感器（转速信号）得到发动机实际转速。 （4）将实际转速与目标转速进行比较，根据差值计算控制量。 （5）ECU根据计算出的控制量，通过驱动机构驱动怠速执行器调
空气中细小灰尘附着在节气门缝隙处等，都会引起转速 变化。 （5）怠速时，驾驶员脚已离开加速踏板，无法调节进气量。
结论：1.怠速转速应稳定在一个最佳转速，且能随负荷变化
2.必须加设怠速转速控制装置
3.怠速控制功用及内容
（1）功用：①自动维持发动机在目标转速下稳定运转。 ②实现发动机起动后的快速暖机过程。 ③增加负荷时，实现怠速提升。
同理，步进电动机的线圈 按相反的顺序通电时，转子则 随定子磁场同步反转。定子有 32个爪级，步进电动机每转一 步为1/32圈，工作范围为0～ 125个步进级。
②步进电动机型怠速控制阀
ECU控制各线圈的搭铁回路，通一次电转一步，以控制怠速控制阀的工作。
③控制阀的检修
（1）拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检 测B1和B2与搭铁间的电压，为蓄电池电压；
二、怠速控制系统的组成及控制原理
1.系统组成
（1）传感器
①节气门位置信号 ②转速信号 ③车速信号 ④起动开关信号 ⑤冷却液温度信号 ⑥ A/C开关信号 ⑦动力转向开关信号 ⑧发电机负荷信号 ⑨空挡位置开关信号 ⑩液力变矩器负荷信号
（2）ECU
（3）执行元件
怠速控制阀
1、冷却液温度信号 2、A/C开关信号 3、空挡位置开关信号 4、转速信号 5、节气门位置信号 6、车速信号 7、执行元件
（3）控制内容
①起动控制：根据发动机当时情况，差ECU内的存储数据打开。
（相关信号：冷却液温度、发动机转速）
②暖机控制：根据水温控制块怠速；同时进行反馈控制。
（相关信号：冷却液温度、发动机转速）
③反馈控制：满足反馈控制条件（怠速），比较实际转速与目标转速。
（相关信号：转速、车速、节气门位置、空调开关、 动力转向开关、电气负荷等）
标转速（因发动机负荷等状况而异）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。
125
A
A-B:起动后控制
B
B-C:暖机控制 C-D：反馈控制
级数
C
D
20冷却液温度℃ 80
⑤发动机转速变化预控制：
当空调开关、动力转向开关等接通或断开时，都会立即引起发动 机
（2）工作原理 是一种占空比控制方式
AB
一个周期
占空比=
A ×100% A+B
占空比：一个脉冲周期里，线圈通电时间占整个周期的 时间之比
①线圈断电时，阀体上移，阀与 阀座间隙变大，通道面积增 大，进气量增加。
②线圈通电，产生磁场，阀体下 移，进气量减少。
③阀不断打开、关闭，占空比不 同，打开、关闭时间长短不 同，从而使阀动态地控制在一 个合适的打开位置。