电控汽油发动机-怠速控制系统

旁通空气式怠速控制系统
按执行元件不同分为步进电机型（step motor type ）、 旋转电磁阀型（ rotary solenoid type ）、占空比控制电 磁阀型、开关型等。
1、步进电机式怠速控制阀
控制阀的结构与工作原理
转子是一个具有N、S极的永久磁铁，定子有两个相独立的绕组。
ECU控制S1通电， 转子顺时针转动90 度；ECU继续给S2 通电，转子再顺时 针转动90度；依此 类推。当ECU按照 S4、S3、S2、S1的 顺序通电时，转子 逆时针转动。
怠速控制系统的检修
怠速控制系统出现故障会使发动机怠速失常，出现怠速 不稳、怠速过高或过低、无冷车快怠速、无空调快怠速等。其 主要原因是怠速控制阀、控制线路及发动机ECU故障。 通常在冷车状态下起动发动机，暖机过程中发动机怠速应 能达到规定的快转怠速。在发动机达到正常工作温度后，怠速 转速应能恢复正常(通常为750r／min)。此时打开空调开关,发 动机怠速应能上升到900r／min左右，关闭空调后转速将下降。 如果不能按上述规律变化，说明怠速控制系统出现故障。
怠速控制是通过节气门体中的节气门定位器直接控制节 气门的开度来实现的。发动机怠速时，节气门定位器根据发 动机的负荷(进气量)和发动机温度对节气门进行控制。 当发动机温度低时，节气门开度大；当发动机温度高时， 节气门开度小。当突然松开加速踏板时，节气门由节气门定 位器逐渐关闭，直到所需的怠速。 1．节气门控制组件检修 节气门定位电位计出现故障时，节气门控制组件中的紧 急运行弹簧起作用，使发动机处于紧急运行状态，此时发动 机的怠速升高，约1500r／min。
怠速控制阀的控制内容
怠速提速控制：在怠速时，出现以下情况，ECU控制步进 电机将怠速提升。
开空调； 转方向盘（带动力转向的车）；
电器负荷增大（如开大灯，风窗加热器，尾灯等）；
挂前进档（自动变速器汽车）。
学习控制：由于磨损等原因，怠速控制阀的位置相同时， 其实际的怠速转速和设定的目标转速略有不同，此时ECU 利用反馈控制使怠速转速回到目标转速，同时将此时的步 进电机步数存入ROM中（ECU中有一小电路不断电）， 以便在以后的怠速控制过程中使用。
旁通空气式
节气门直动式
2、节气门直动式怠速控制器
组成：直流电动机、减速齿轮机构、丝杠机构和传动轴等
大众车节气门直动式怠速控制器
控制方法：ECU控制直流电动机，直流电动机旋转通过减速齿轮 减速增扭，后通过丝杠把旋转运动转变为传动轴的直线运动，调 节节气门全闭限制位置，从而调节节气门处空气通道面积。 特点：较强的工作能力和稳定性，但由于有减速机构，使执行速 度下降，因而动态响应性差
桑塔纳2000(时代超人)怠速控制装置及检修 它将节气门电位计、节气门定位电位计、节气门定位器和怠速 开关合成一体。
大众车节气门直动式怠速控制器电路图
节气门电位计(G69)也就是节气门位置 传感器。怠速开关(F60)在怠速时，触点 是闭合的。超出怠速范围，怠速开关触点 打开。 节气门定位器(V60)也称为怠速马达， 它是一个电机，通过齿轮传动控制节气门 的开度，使发动机怠速保持在规定的转速 范围内。 节气门定位电位计(G88)与节气门定位 器相连，随节气门定位器转动而转动，使 其电阻发生变化，故可检测节气门定位器 所处的位置。当超过怠速位置时，节气门 定位电位计维持不动。 其中端子62为供电线(+5V)，端子67为 供电线负极，端子66为节气门定位器的供 电线正极，端子59为供电线负极；端子75 为节气门电位计信号线，端子74为节气门 定位电位计信号线，端子69为怠速开关信 号线。
怠速控制过程图
怠速状态的判断
在怠速控制系统中，ECU需要根据节气门位 置信号和车速信号确认怠速工况，只有在节 气门全关、车速为零时，才进行怠速控制。 发动机怠速时，节气门关闭，节气门位置传 感器的怠速触点闭合，传感器输出端子IDL 输出低电压信号，如果车速为零，就说明发 动机处于怠速状态；如车速不为零，则说明 发动机处于减速状态。
3、如何检测怠速控制阀？
EFI主继电器 ISC阀 发动机ECU
蓄电池
丰田皇冠3.0轿车步进电机型ISCV电路
步进电机型怠速控制阀电路
EFI主继电器
ISC阀
发动机ECU
蓄电池
丰田皇冠3.0轿车步进电机型ISCV电路
怠速控制阀工作状况的就车检查
在发动机熄火后的一瞬间倾听怠速控制阀是否有 “嗡嗡”的工作声音（此时步进电动机应工作， 直到怠速控制阀完全开启，以利发动机再起动）。 如发出“嗡嗡”声，则怠速控制阀良好。 也可以在发动机起动前拔下怠速控制阀线束连接 器，待发动机起动后再插上，观察发动机转速是 否有变化。如果此时发动机转速发生变化，则怠 速控制阀工作正常；否则，怠速控制阀或控制电 路有故障。
ECT A/C P/N PS HL BU
1.暖车修正(ECT) 2.空调修正(A/C) 3.档位修正(P/N) 4.大灯修正(HL) 5.动力转向修正(PS) 6.蓄电池电压修正(BU)
怠速控制方法 怠速控制的实质就是对怠 速工况下的进气量进行控 制。 控制怠速进气量的方法： 节气门直动式和旁通空 气式 节气门直动式通过执行 元件改变节气门的最小 开度来控制怠速进气量。 旁通空气式通过执行元 件控制怠速旁通气道的 空气量来控制怠速进气 量。
节气门直动式
节气门
空气
进 气 管 节气门操纵臂
执行元件
油门踏板钢丝绳 执行元件 进 气 管
空气
节气门
旁通空气式
怠 速 空 气 提 供 方 式
1. 旁通空气式：在怠速时节气门完全关闭，应用较 广泛 。 2. 节气门直动式：怠速时，油门踏板虽然完全松开， 但节气门并不完全关闭，而是仍通过它提供怠速 空气，结构简单、控制稳定性好，但反应速度较 慢、动态响应性和热机怠速的稳定性差，目前主 要应用在大众、奥迪等欧洲车系中。
怠速控制阀线圈电阻 的检测
工 作 情 况 检 查
将端子B1和B2与蓄电池正极相连，再将端子S1、S2、 S3、S4依次（S1-S2-S3-S4）与蓄电池负极相接，此 时步进电动机应转动，阀芯向外伸去； 若将端子S1、S2、S3、S4按相反的顺序（S4-S3-S2S1）与蓄电池负极相接，步进电动机应朝相反方向转 动，阀芯向内缩入。
怠速控制过程
当ECU判定为怠速工况时，根据发动机冷却液温度 传感器信号、空调开关、动力转向开关等信号，从 存储器存储的怠速转速数据中查询相应的目标转速n， 然后将目标转速与曲轴位置传感器检测的发动机实 际转速进行比较。 当发动机负荷增大，需要发动机快怠速运转，目标 转速高于实际转速时，ECU将控制怠速控制阀增大 旁通进气量来实现快怠速；当发动机负荷减小，目 标转速低于实际转速时，ECU将控制怠速控制阀减 小旁通进气量来调节怠速转速。
汽车电控技术
---怠速控制系统
汽车工程系
怠速控制系统的功能与组成
功能：用高怠速实现发动机起动后的快速暖机过程；自动 维持发动机怠速在目标转速下稳定运转。 ECU根据发动机工作温度和负载，自动控制怠速工况下的 空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转，也将怠速控制 系统称为怠速空气控制系统。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
组成：传感器、ECU、和执行元件
2、旋转电磁阀型怠速控制阀
旋转电磁阀型怠速控制阀结构
自空气滤清器
自空气滤清器
双金属片
阀体
线圈
阀
永久磁铁
阀 至进气总管 至进气总管
控制阀安装在阀轴的中部，阀轴的一端装有圆柱 形永久磁铁，永久磁铁对应的圆周位置上装有位 置相对的两个线圈。
由ECU控制两个线圈的通电或断电，改变两个线圈 产生的磁场强度，与永久磁铁形成的磁场相互作用，即 可改变控制阀的位置，调节怠速空气口的开度，以实现 怠速空气量的控制。
大众车节气门直动式怠速控制器电路图
桑塔纳2000GSi 轿车AJR发 动机采用的节气门直动式怠 速控制系统，由节气门控制 组件J338中的节气门控制器 （怠速电动机）V60在ECU 的控制下通过齿轮传动直接 推动节气门在怠速时的开度， 以调节怠速转速在规定的范 围内。 节气门控制组件J338将节气 门电位计G69、节气门控制 器电位计G88、怠速电动机 V60及怠速开关F60合为一 体。
步进电机型怠速控制阀的检修
拆下控制阀线束连接器，检测B1和B2与搭铁间的电压， 为蓄电池电压； 熄火后，2～3s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的 “嗡嗡”响声； B1与S1和S3、B2与S2和S4之间的电阻，应为10～30Ω。 蓄电池正极接B1和B2端子，负极按顺序依次接通S1— S2—S3—S4端子，控制阀应向外伸出；若负极按反方向 接通S4—S3—S2—S1端子，则控制阀应向内缩回。
占空比及控制 电路
丰田PREVIA 旋转电磁阀型 怠速控制阀电路图
旋转电磁阀型怠速控制阀电路及其检修
断开线束插头，点火开关ON，但不起动发动机。测量电 源端子+B与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压。 断开线束插头，在控制阀侧测量端子+B与端子RSC及 RSO之间的电阻值，正常值应为18.8～22.8Ω。 发动机达正常工作温度，变速器空挡。发动机怠速运转， 短接TE1与E1端子，发动机转速为1000～1200r/min，5s 后转速应下降约200r/min。
旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理
占空比：脉冲信号的通电时间与通电周期的比值。通 电周期一般是固定的，所以占空比增大，即是延长 通电时间。 A 占空比＝ 100 % A B
通 断
A B 一个周期
当占空比为50%时，两线圈的平均通电时间相等，两者产 生的磁场强度相同，电磁力相互抵消，阀轴不发生偏转。 当占空比大于50%，两个线圈的平均通电时间一个增加， 而另一个减小，两者产生的磁场强度也不同，阀轴偏转一 定角度，控制阀开启怠速空气口。 占空比越大，两个线圈产生的磁场强度相差越多，控制阀 开度越大。ECU通过控制脉冲信号的占空比即可改变控制 阀开度，从而控制怠速时的空气量。ECU控制的占空比调 整范围约为18%~82%。
怠速控制阀的控制内容
控制内容：
起动初始位置的设定 起动控制
暖机控制
怠速稳定控制 怠速预测控制 电器负荷增多时的怠速 控制
学习控制
怠速控制阀的控制内容
起动初始位置的设定：关闭点火开关发动机熄火后，电子 控制单元ECU的M-REL端子向主继电器延续供电2～3s， ECU控制步进电机ISCV全部打开，以利于下次起动。 起动控制：起动时，ISCV全开，起动顺利。起动后， ECU根据水温的高低控制步进电机，调节控制阀的开度。 暖机控制：又称为快怠速控制。暖机时，ECU根据水温的 高低控制怠速控制阀的开度。随着水温上升，怠速控制阀 开度逐渐减小。 怠速稳定控制：ECU将接受道的转速信号与确定的目标转 速进行比较，其差值超过一定值时，ECU通过步进电机控 制怠速控制阀以调节空气进气量。又称为反馈控制。
S1-S2-S3-S4 顺序
S4-S3-S2-S1 顺序
诊断仪检测ISC阀步级数 丰田汽车步进电机型怠速控制阀步级数为0125，0表示怠速控制阀全部伸出，怠速空气旁通 道全部关闭，125表示怠速控制阀全部缩回，怠 速空气旁通道全部开启。 测试某辆工作良好的皇 冠3．0车发动机数据如下： 冷车时，ISC=55(步级数)，热车后ISC=52(步 级数)，接通空调A／c开关，ISC=63(步级数)，切 断空调A／C开关，恢复到ISC=52。
怠速控制的实质
怠速控制内容主要是发动机负荷变化控制和 电器负荷变化控制。怠速控制的实质是控制 怠速时的充气量（进气量）。
怠速时的喷油量则由ECU根据预先设定的怠速 空燃比和实际充气量计算确定。
控制原理：
转速
反 馈 参 数
怠速开关 车速
启动信号
怠速控制 执行参数 ECU 装置 修正参数 （怠速马达）
线圈通电一次，转 子转动一次的角度 称为步进角。
步进电机型ISCV构造及工作原理
丰田车步进电机型怠速控制阀
实际的步进电机不只4个定子，而是有很多。 下图中的步进电机转子每转一步一般为1/32圈。步进电机 的工作范围为0～125个步进级。
转子
至进气管 自空气滤清器
定子线圈
阀轴
阀
复习回顾
1、怠速控制的实质？怠速控制的过程？ 2、怠速进气量的控制方法有哪几种？