怠速控制系统

怠速控制系统的组成
传感器的功用是检测 发动机的运行工况和 负载设备的工作状况， ECU则根据各种传感 器的输人信号确定一 个怠速运转的目标转 速，并与实际转速进 行比较，根据比较结 果控制执行元件工作， 以调节进气量，使发 动机的怠速转速达到 所确定的目标转速。
怠速控制系统组成
一般汽车的标准怠速值会标 在一个铭牌上。如果怠速运转 过高，会增加发动机的燃油消 耗量；但怠速转速过底，又会 增加有害物的排放。另外怠速 还应根据冷车运转与电器负荷、 空调装置、自动变速器、动力 转向的接入等情况而变化。现 在大多数电子控制发动机上， 都已设有不同型式的怠速控制 装置。控制发动机以最佳的怠 速转速运转。如图所示为怠速 控制系统的组成示意图。如表 所示为怠速控制系统各组成元 件的功能
怠速转速的影响因素
• （1）冷却液温度。当发动机冷却液温度较低时，系统给出较高 的目标怠速1200r／min以加速暖车；而对于采用机械风扇的发动 机，当发机冷却液温度过高时，系统也会施以较高的怠速1300r ／min，目的是增加冷却水箱的进风量； • （2）外加负载。空调发生变化时．系统将提高怠速150r／min； • （3）近光灯开启。为补偿其电力消耗，目标怠速将提升50r／分 • （4）系统电压补偿。当系统电压低于12V时，系统会自动提升目 标怠速50r／min； • （5）车速补偿。车辆在行驶时，目标怠速较停车时提高50r／分 • （6）减速调节。减速及停车时，逐步递减至停车状态目标怠速。
• 当接通空调，动力转向、自动变速器等负 载时，怠速转速需提升。
怠速控制系统的组成与工作原理
1、功能 2、怠速空气提供方式 3、组成 4、怠速工况的识别 5、执行元件 6、步进电机型怠速控制阀的控制策略
1、怠速控制系统的功能
• 怠速控制的功用： • 一是实现发动机起动后的快速暖机过程；
• 二是自动维持发动机怠速稳定运转，即在保证发 动机排放要求且运转稳定的前提下，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。
丰田皇冠3.0轿车步进电机型ISCV电路
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。
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 断
A B 一个周期
A 占空比＝ 100 % A B
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。
1、5 弹簧 2、线圈 3、阀杆 4、控制阀
占空比式控制阀的开度是 ＥＣＵ通过控制线圈的平均 通电时间即占空比来实现的。 占空比指脉冲信号通电时间 与通电周期之比，通电周期 一般是固定的。 ＥＣＵ通过控制输入线圈 脉冲信号的占空比来控制磁 场强度。以调节控制阀的开 度，从而实现对怠速空气量 的控制。占空比越大，线圈 通电时间越长，线圈产生的 磁场强度越大，控制阀开度 越大。
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。
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至进气管 自空气滤清器
定子线圈
阀轴
阀
步进电机型怠速控制阀电路
发动机ECU
EFI主继电器
ISC阀
蓄电池
• 怠速控制的实质就是
• 控制怠速时的空气吸入量，所以也将怠速 控制系统称为怠速空气控制系统（Idle Air Control system, 简称IAC）。 • 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。
2、怠速空气提供方式
• ⑴旁通空气式 采用这种方式的系统在怠速时节气门完全关闭。 • ⑵ 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。
定子线圈
阀轴
阀
步进电机型怠速控制阀
控制阀的结构与工作原理
• 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。 • 线圈通电一次，转子 转动一次的角度称为 步进角。 怠速控制阀影片
5、怠速工况的识别
• 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。
怠速控制系统的故障
• 怠速控制机构一旦发生故障，发动机就会出现怠速不稳、怠速熄火及无怠 速等故障现象。 • 1．机械故障 • 怠速控制机构的机械故障有：节气门积碳、油泥和节气门发卡等。节气门 体发卡往往是由积碳引起的。处理这类故障时，应先将沉积物清除，然后进 行基本设定，系统就会恢复正常工作。当然，还应排除引起非正常积碳、油 泥的故障（空气滤清器过脏或曲轴箱强制通风阀卡死而具有一定的开度）。 • 清洗节气门和进气系统积碳的方法有免拆清洗法和拆解清洗法两种。免拆 清洗法操作简便，还可以同时清洗节气门体、进气道和进气门，但成本较高。 拆解清洗法需要将节气门体拆下进行，比较费时。 • 2．电气故障 • 怠速控制机构的电气故障有：怠速开关故障、节气门电位计故障、节气门 电动机故障和电气线路故障。（检查方法？）
怠速控制系统的控制内容
• 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
特别提示
• • • • 发动机怠速运转的规定范围通常是： 四缸发动机怠速转速是600～800r/min， 六缸发动机怠速转速是600～700r/min， 八缸发动机怠速转速是600～650r/min。
怠速控制阀的控制内容
步进电机ISCV提速控制FLASH动画
• 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，脏污等原因，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。
步进电机型怠速控制阀的检修
测电压：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； 听声音：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； 测电阻：B1与S1和S3、B2与S2和S4之间的电阻，应为10～30Ω。 测动作：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（注意：接通
3.节气门直动式怠速控制器
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
大众车节气门直动式怠速控制器电路图
4.旁通气道式怠速控制
怠速控制阀类型
• （1）步进电机式 • （2）旋转电磁阀式
（1）步进电机型怠速控制阀
转子
至进气管
自空气滤清器
后一个端子，立即断开前一个端子），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。
S1-S2-S3-S4 顺序
S4-S3-S2-S1 顺序
※占空比控制电磁阀型怠速控制阀
自空气滤清器 阀门
电磁线圈 至进气管
丰田车占空比控制电磁阀型ISCV
5、占空比型电磁式怠速控制阀：
怠速控制系统
所谓怠速，通常是指发动机在无负荷的情况 下以最低而稳定运转状态。怠速控制的功能主 要有以下两点： ●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范围稳 定运转。
案例分析
• 一辆“北京现代”轿车，在不开启空调时 怠速转速正常，稳定在750r/min，接通空 调A/C开关时，怠速转速立即下降至500 r/min，“CHECK”灯点亮后熄灭。 • 另外，该车不接空调开关时，怠速、点火、 供油均正常。 • 故障的原因是什么呢？
测信号：用试灯或发光二极管检测动态时的 信号，使发动机怠速变化（如开大灯，开空调 等）观察试灯是否闪烁及闪烁频率。
4、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 双金属片 阀体 自空气滤清器
线圈
阀
永久磁铁
阀 至进气总管 至进气总管
丰田车旋转电磁阀型ISCV
结构如左图，控制阀的开度是通过ECU控 制两个线圈的占空比来实现的.1，当占空比都 为50%时，两线圈的平均时间相等，两者产生 的磁场相同，电磁力相互抵消，阀轴不转动2， 其中一个占空比大于50%，另一个仍为50%？ 改变两个线圈产生的磁场，两线圈产生的磁场 与永久磁铁形成的磁场相互作用，可改变控制 阀的位置，从而调节怠速空气口的开度，以实 现怠速控制。
发动机控制模块(ECU)
怠速控制
• 发动机控制模块（ECU）对 发动机怠速进行控制时，一 般控制程序如图所示。首先 发动机控制模块根据节气门 位置传感器（TPS）的怠速开 关IDL闭合信号和转速信号， 来判断发动机是否处于怠速 运行状态，然后根据发动机 冷却液温度传感器（ECT）、 空调开关（A/C）、动力转向 开关（PS）以及空挡启动开 关等信号，按照存储器内存 储的参考数据，确定相应的 目标转速。一般情况下，怠 速控制常采用发动机转速信 号作为反馈信号。实现怠速 转速的闭环控制，即发动机 的实际转速与目标转速进行 比较，根据比较得出的差值， 确定相应目标转速控制量， 去驱动步进电机，使实际转 速趋近于目标转速。
1.冷却液温度传感器 2.空调开关信号 3. 液力变矩器负荷信号 4.发动机转速信号 5.节气门全闭信号 6.车速信号 7执行元 件 怠速控制系统的组成
怠速控制系统各组成元件的功能
组 件 曲轴位置传感器(CKP) 节气门位置传感器(TPS) 冷却液温度传感器(ECT) 传 感 器 或 开 关 起动开关信号(STA) 空调开关信号(A／C) 空档起动开关信号(P／N) 液力变矩器负荷信号 动力转向开关信号(PS) 发电机负荷信号 车速传感器(VSS) 执行器 怠速空气控制阀(IACV) 功 能 检测发动机转速的大小 检测发动机是否处于怠速运行状态 检测发动机冷却液温度的高低 检测发动机是否处于起动工况 检测空调压缩机是否处于工作状态 检测变速器是否有载荷加在发动机 上 检测液力变矩器的负荷变化特点 检测动力转向系统是否起作用 检测发电机负荷的变化 检测车速 控制怠速时进气量的大小 接受从各个传感器和开关输入的信 号，把发动机的实际转速与根据各 个传感器和开关输入的信号所决定 的目标转速进行比较，根据比较得 出的差值，确定相当于目标转速的 控制量，去驱动怠速空气控制机构， 即怠速空气控制阀，使发动机怠速 转速保持在目标转速附近
5、占空比型电磁式怠速控制阀：
B 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。
3.控制阀的检修 电源电压：拆下控制阀线束连接器，点火开 关置于“ON”，不起动发动机，分别检测电源 端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压； 测电阻：拆下怠速控制阀上的两端子线束连 接器，在控制阀侧分别测量两端子之间电阻应 为10～15Ω