[交通运输]第四章 汽油机辅助控制系统

占空比型； 开关型：
3、占空比型电磁式怠速控制阀： （1）结构：
3、占空比型电磁式怠速控制阀： （2）工作原理：

电磁线圈通电产生电磁吸力

当线圈产生的电磁吸力超过复位弹簧弹力时，阀轴带动阀
芯向上移动，打开旁通气道。

当电磁线圈断电时，阀轴及阀芯在弹力作用下复位，将旁
通气道关闭。 旁通气道开启与关闭时间由发动机发出的占空比信号控制。
1、步进电机式怠速控制阀： （2）工作原理：
当步进电机的转子转 动时，螺母将带动丝杆作 轴向运动，使阀芯开大或 关小阀门的开度。 ECU通过控制步进电 机的转动方向和转动角度 来控制丝杆的移动方向和 移动距离，从而达到控制 阀门开度，调整怠速转速 之目的。
1、步进电机式怠速控制阀： （3）步进原理： 步进电机转子和定子的结构：
EFI主继电器向旋转电磁阀提供蓄电池电压。 ECU通过ISC1、ISC2端子控制旋转电磁阀内两个电磁 线圈的搭铁电路。
2、旋转滑阀式怠速控制阀： （4）控制内容：
① 起动控制
在发动机起动时，ECU根据发动机运行条件，在存储器中 取出预存的数据，控制怠速控制阀的开度。
② 暖机控制
在发动机起动后，ECU根据冷却液的温度，控制发动机在
3、占空比型电磁式怠速控制阀：

发动机工作时，当 ECU 检测到发动机怠速转速低于目标
转速时，自动提高控制信号的占空比，使线圈的通电时间变 长，阀门开度增大，旁通气量增大，使怠速转速提高到目标
值。

反之，当发动机怠速转速高于目标转速时， ECU 自动降
低占空比，使线圈通电时间缩短，阀门开度变小，旁通气量 变小，最终使怠速转速降低到目标值。
形式多种，结构各异，常见的有： •步进电机式 •旋转滑阀式 •占空比型电磁式怠速控制阀 •开关型电磁式怠速控制阀
1、步进电机式怠速控制阀：
（1）结构：
步进电机、螺旋机构、阀芯、阀座等。 步进电机： 由永磁转子、定子绕组等组成。 用于产生驱动力矩。
螺旋机构： 由螺杆（丝杠）和螺母组成。 螺母与步进电机转子制成一体，螺杆的一端制有螺 纹，另一端固定有阀芯，螺杆与阀座之间为滑动花键连 接，只能作轴向移动，不能作旋转运动。
由于发动机在使用过程中其性能会发生变化，因此这时怠速
控制阀的位置虽然没有变化，但实际的怠速转速也会偏离初 始值。出现这种情况时，ECU除了用反馈控制使怠速转速仍达 到目标值外，还将此时步进电机转过的步数储存在备用存储 器中，供以后的怠速控制用。
2、旋转滑阀式怠速控制阀： （1）结构：
由永久磁铁、电枢、旋转电磁阀等组成。
3、占空比型电磁式怠速控制阀： （3）控制电路：
ECU通过V-ISC端子来控制怠速电磁阀（VSV） 的搭铁电路。
4、开关型电磁式怠速控制阀： （1）结构：
4、开关型电磁式怠速控制阀： （2）工作原理：

ECU向怠速控制阀输出的控制信号为开关信号。
发动机怠速运转时， ECU 只对阀内线圈通电或断电两种
第四章 汽油机辅助控制系统
一、怠速控制系统 二、进气控制系统 三、排气控制系统 四、汽油发动机发展趋势
第四章
汽油机辅助控制系统
一、怠速控制系统 二、进气控制系统 三、排气控制系统 四、汽油发动机发展趋势
一、怠速控制系统概述
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怠速控制的功能 怠速控制系统的组成与原理 怠速控制的方法
一、怠速控制系统概述
1、步进电机式怠速控制阀： （3）步进原理：
由此可见：位置和速度由导电次数（脉冲数）成一一对应 关系,而方向由导电顺序决定。甚至于通过二相电流不同的组 合，使其1/3て变为1/12て，1/24て，这就是电机细分驱动的 基本理论依据。 不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转 子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序 电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。
怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。
3、怠速控制进气量的方法：
（1）节气门直动式——控制节气门最小开度； （2）旁通气道式——控制节气门旁通通路中空气 流量。
旁通空气道式
节气门直动式
二、节气门直动式怠速控制机构
1、结构：
由直流电动机、减速齿轮、丝杆等组成。
二、节气门直动式怠速控制机构
●
什么是怠速工况？
怠速工况指发动机只维持空调、动力转向 器等基本运转，对外无动力输出的稳定运转工 况。此时节气门开度最小或者为零，汽车处于 空档，发动机只带动附件维持最低稳定转速。
一、怠速控制系统概述 为什么要控制怠速工 况？
发动机怠速运转时间约占 30% ，怠速转速的高低影响油 耗、排放、运转的稳定性等。 在保证发动机排放要求且运 转稳定的前提下，应尽量使 发动机的怠速转速保持最低， 以降低怠速时的燃油消耗量。 实现快速暖机 高怠速运转，实现部分功 率输出
1、步进电机式怠速控制阀： （3）步进原理： 步进电机转子和定子的结构：
定子
定转子的展开图：
转子
结构：
电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕 阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て, （相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相 对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A‘与齿5 相对齐，（A’就是A，齿5就是齿1）。

为避免出现这种情况，在起动过程中，当发动机转速达到由
冷却液温度确定的对应转速时，ECU控制怠速控制阀，逐渐将阀 门关小到与冷却液温度对应的开度。
1、步进电机式怠速控制阀：
③ 暖机控制

暖机过程中，ECU控制怠速控制阀从起动后的开度逐
渐关小，当冷却液温度达到70℃时，暖机控制结束，怠速 控制阀达到正常怠速开度。
1、步进电机式怠速控制阀： （4）控制电路：
丰田皇冠3.0轿车发动机怠速控制阀控制电路
1、步进电机式怠速控制阀：
（5）怠速控制的内容：
① 起动初始位置设定

为了改善发动机的再次起动性能，在点火开关断开时，
ECU将控制怠速控制阀处于全开状态，为再次起动作好准备。

当 ECU 内部主继电器控制电路接收到点火开关 OFF 位置信
2、旋转滑阀式怠速控制阀： （2）工作原理：
线圈L1与ECU内部的三极管VT1 连接，脉冲控制信号经过反向器 加到VT1的基极； 线圈L2与ECU内部的三极管VT2 连接，脉冲控制信号直接加到 VT2的基极。 当脉冲信号的高电平到来时， VT1 截止， VT2 导通， L1 断电， L2 通电，电枢顺时针转动； 反之，当脉冲信号的低电平 到来时， VT1 导通， VT2 截止， L1 通电， L2 断电，电枢逆时针转动， 从而实现旁通空气量大小的控制。
反馈控制的方法输出怠速控制信号，将性能变化后的发动机怠 速转速调整到目标怠速值。

当怠速值达到目标怠速后， ECU 将此时的占空比存入备用存
储器中，在以后的怠速控制中作为这一工况下占空比的基准值。
3、电磁式怠速控制阀：
电磁式怠速控制阀是利用通电线圈产生的电磁力来控制阀 门的开度。 根据控制信号的不同，可分为两类：
1、步进电机式怠速控制阀： （3）步进原理：
如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不 受任何力以下均同）。 如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て B，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。 如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て， 此时齿4与A偏移为1/3て对齐。 如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て。这样 经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向 右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉 冲）1/3て,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。
பைடு நூலகம்、步进电机式怠速控制阀：
⑤ 发动机转速变化的预测控制

发动机处于怠速工况时，空调开关、空档起动开关等接
通或断开时，都会引起发动机怠速负荷变化，产生较大的怠
速转速波动。

为了减小负荷变化对怠速转速的影响，ECU在收到以上开
关量信号、发动机转速变化出现前，就控制怠速控制阀预先 把阀门开大或关小一个固定的距离。
1、步进电机式怠速控制阀：
④ 反馈控制

当发动机处于怠速工况运转时，如果发动机的实际转速与
ECU 存储器中所存放的目标转速差超过规定值（如 20r/min ），
则ECU即控制怠速控制阀增减旁通空气量，使发动机实际转速与 目标转速差小于规定值。

目标转速与发动机怠速工况时的负荷有关，对应空档起动开
关是否接通、 是否使用空调、用电器增加等不同情况，都有确 定的目标转速。
2、工作原理：
当直流电动机通电（正向或反向）转动时， 驱动减速齿轮转动，从而带动丝杆向前或向 后移动。 发动机怠速时，ECU根据各传感器的信号， 控制直流电机的正反转及转动量，使丝杆作 直线移动，带动节气门在小开度范围内摆动， 从而改变进气量，达到调整怠速转速的目的。
三、旁通气道式怠速控制阀 ISCV
状态进行控制，电磁线圈通电时，控制阀开启，线圈断电时， 控制阀关闭。 电磁式怠速控制阀控制的旁通空气量较少，需要设置辅助装 置来控制发动机暖机过程的空气量。
反向旋转力矩抵消，滑阀不转动；

当占空比小于 50 ％时，线圈 L1 的通电时间大于线圈 L2
的通电时间，滑阀逆时针旋转，旁通气道被关小；

当占空比大于 50 ％时，线圈 L2 的通电时间大于线圈 L2
的通电时间，滑阀顺时针旋转，旁通气道被打开。