发动机怠速控制系统教程

11.2
发动机怠速控制系统的结构与原理
11.2.1 怠速控制系统原理
不同的车系，怠速控制系统的构成与具体控制内容会有一些差 别。典型怠速控制系统的组成及控制原理如图11-3所示。
11.2.1 怠速控制系统原理
1．怠速稳定控制
发动机怠速稳定控制实际上是一种转速反馈控制。 在微机存储器中，存储有发动机在不同状态下的最佳稳 定怠速参数(目标转速)。 当发动机处于怠速工况时，怠速控制系统不断地监 测发动机的转速，并与当前发动机状态下的目标转速进 行比较，当发动机怠速出现波动，偏离了设定的目标转 速时，ECU输出控制脉冲使怠速控制执行器动作，将发动 机的怠速调节在设定的目标转速范围之内。
11.2.1 怠速控制系统原理
怠速稳定控制所需的传感器信号有以下几种。 ① 发动机转速传感器，提供发动机在怠速工况下的 发动机转速信号。 ② 节气门位置传感器，提供节气门关闭信号，是 ECU判断发动机是否处于怠速工况的基本信号。 ③ 发动机冷却液温传感器，提供发动机温度信号， ECU根据此信号选定目标转速。 ④ 车速传感器，提供汽车行驶速度信号，当车速低 于2km／h，且节气门关闭时，ECU作出“发动机处于怠速 工况”的判断，进入怠速控制程序。 ⑤ 空调开关，提供空调关断信号，只有在空调不使 用时，ECU才进入发动机转速反馈式怠速稳定控制。
④ 其它控制：当发动机起动时，电子怠速控制系统使怠 速辅助空气通道自动开启至最大，以使发动机起动容易。 在活性炭罐控制阀、废气再循环控制阀等工作时，调整 怠速控制阀以稳定怠速。因发动机部件磨损、老化等原 因而使发动机的怠速偏离正常范围时，电子怠速控制系 统能自动将怠速修正到正常值。
11.1.2 怠速控制系统的分类
按进气量的调节方式分 节气门直动式 旁通空气式 按怠速控制阀的结构原理分 步进电机式 开度电磁阀式 开关电磁阀式 按空气阀的控制方式分 直接控制式 间接控制式
11.1.2 怠速控制系统的分类
① 节气门直动式：电子控制器通过控制执行机构直接操纵节气门， 以节气门开度的改变来实现怠速的控制(图1l-2a)。 特点：工作可靠性好，控制位置的稳定性也良好。但动态响应 性较差，执行机构较为复杂且体积较大。 ② 旁通空气式。电子控制器通过怠速控制阀改变怠速辅助空气通 道的空气流量来实现怠速的控制(图11-2b)。这种控制方式动态响应 好，结构简单且尺寸较小，目前较为常见。
11.1.2 怠速控制系统的分类
11.1.2 怠速控制系统的分类
2．按怠速控制阀的结构原理分 ① 步进电机式。以步进电动机为动力，电子控制器通过控制步 进电动机的转动来驱动空气阀的开启和关闭。 ② 开度电磁阀式。以电磁阀通电产生的电磁力来驱动空气阀的 开度。根据空气阀的运动方式不同，开关电磁阀又可分为直动式和 转动式两种。 ③ 开关电磁阀式。电磁阀部分与开度电磁阀并无大的差别，主 要的不同点是其工作方式。开关式电磁阀只有打开和关闭两种状态， 工作时阀以一定的频率开闭，通过阀的开闭比来控制怠速空气流量。 3．按空气阀的控制方式分 ① 直接控制式。由电磁阀或步进电动机直接驱动空气阀。实现 怠速空气量的控制。 ② 间接控制式。通常是由电磁阀控制膜片式辅助空气阀的气压， 再由空气阀的动作来改变怠速空气通道的截面积。间接控制的怠速 控制阀结构比较复杂，目前使用相对较少。
第11章 发动机怠速控制系统
本章主要内容
怠速控制系统的作用、类型 发动机怠速控制系统的结构与工作原理
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11.1 概 述 11.1.1 怠速控制系统的作用
1．怠速控制应用概况 发动机在怠速工况下，节气门关闭，从节气门缝隙 和怠速旁空气通道进入的空气，与相应的汽油配制而成 的混合气燃烧所产生的转矩仅用于克服发动机本身的磨 擦和压缩阻力矩，及由发动机驱动的附加装置阻力矩， 以使发动机维持在低转速下稳定运转。 早期的汽油喷射式采用了温控辅助空气阀来控制怠 速时辅助怠速空气通道的空气流量，用以实现冷起动后 的低温怠速稳定和快速暖机控制(图11-1)。
11.2.1 怠速控制系统原理
2．高怠速运行控制 (1) 发动机负荷高怠速控制 在节气门处于关闭位置(发动机在怠速工况)，但需要发动机带 动一定的负荷以较高的转速下运转时，ECU输出控制信号，使怠速控 制执行器动作，将发动机的怠速调高至某一值。比如，在使用汽车 空调、蓄电池亏电等情况下，怠速控制系统通过高怠速运行控制， 使发动机在一个较高的怠速下运行，以保证在发动机怠速工况下的 空调系统正常工作和及时向蓄电池补充电能。 (2) 转速变化预见性高怠速控制 在发动机怠速工况时，为避免发动机驱动的附加装置的阻力矩 突然增大而导致发动机怠速下降甚至熄火，ECU在接收到附加装置阻 力矩增大的有关电信号时，就输出控制信号，通过怠速控制执行器 预先调大怠速进气量。
11.1.1 怠速控制系统的作用
汽车怠速控制系统主要有如下功能： 稳定怠速控制 快速暖机控制 高怠速控制 其它控制
11.1.1 怠速控制系统的作用
2．怠速控制系统的作用 ① 稳定怠速控制：怠速控制系统以设定的发动机转速为 怠速控制目标，当发动机的转速偏离目标转速时，电子 控制器便输出怠速调整信号，通过怠速控制执行器将发 动机怠速调整到设定的目标范围之内。设定的目标转速 是发动机各种状态下的能保持稳定运转的最理想怠速， 因此电子怠速稳定控制可使发动机在各种状态下都可在 最佳的稳定怠速下运转。
② 快速暖机控制：在冷机起动后，怠速控制系统可以使 发动机在较高的怠速下稳定运行，并可加速发动机的暖 机过程。
11.1.1 怠速控制系统的作用
③ 高怠速控制：在怠速工况下，当发动机负荷增加时， 为保持发动机的稳定运转或使发动机向外能输出一定的 功率，电子控制器输出控制信号，通过执行器将发动机 调整至设定的高怠速下稳定运转。
11.1.1 怠速控制系统的作用
11.1.1 怠速控制系统的作用
常见的辅助空气阀有：双金属型、石蜡型。 在低温下，辅助空气阀打开，一部分空气经辅助怠 速空气通道进入气缸，使发动机在低温怠速工况下有较 大的供气量，发动机可在较高的怠速下稳定运转，实现 快速暖机过程。随着发动机温度的上升，辅助空气阀慢 慢关闭，使发动机在正常的怠速下运转。这种温控辅助 空气阀其控制功能有限，不能满足现代汽车发动机使用 全过程的怠速控制要求。随后出现的由微机控制怠速控 制阀的怠速控制系统具有多项控制功能，可使发动机的 怠速控制能适应电控发动机性能进一步提高的要求。现 代汽车电子怠速控制系统一般都覆盖了温控辅助空气阀 的功能，因此温控式的辅助空气阀在现代电控发动机上 已很少使用。