发动机怠速控制系统综述

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。
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。
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
Байду номын сангаас
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。
11.1.1 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。
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
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)。
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
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。
11.2
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。
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。
11.1.2 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。