汽车发动机电控技术

1. 汽车发动机电控技术 • 项目名称：电控怠速控制系统 • 指导教师：董丽丽 • 项目学时：4

2. 电控怠速控制系统 电控怠速控制系统的作用 电控怠速控制系统的分类 电控怠速控制系统的工作原理 电控怠速控制系统结构与检修

3. 电控怠速控制系统 一、怠速控制的作用 什么是怠速工况？ 怠速工况指发动机对外无功率输出的稳定运转工况。此时节气门开度最小，汽车处于空档，发动机只带动附件维持最低稳定转速。 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。 怠速控制是根据发动机工作温度和负载，由ECU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。

4. 电控怠速控制系统 二、怠速控制的分类 按进气量调节方式分： （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。

5. 电控怠速控制系统 三、怠速控制的原理 ECU根据节气门位置传感器、车速传感器输出的信号判断发动机是否处于怠速状态，然后根据冷却液温度、空调开关、动力转向开关等传感信号，在存储器中查出该工况下的目标转速（即能稳定运转的怠速转速），再与发动机转速传感器传来的实际转速进行比较，计算出转速差，最后通过怠速控制阀的动作（调节进气量）来提高或降低发动机的转速，使发动机稳定运转。 怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。

6. 电控怠速控制系统 三、怠速控制的原理

7. 电控怠速控制系统 四、怠速控制装置与检修 • 一、旁通气道控制方式怠速控制装置 步进电机式 旋转滑阀式 旋转电磁阀式 直线电磁阀式 • 二、节气门直动方式怠速控制装置

8. 电控怠速控制系统 ⑴步进电机式 采用步进电机控制怠速转速，是发动机在不同怠速工况下，都处于最佳怠速转速运转。步进电机由电控单元控制。

9. 电控怠速控制系统 ①控制阀结构：步进电机由转子和定子组成，丝杠机构将旋转运动转变为直线运动，使阀心作轴向移动，改变阀心与阀座之间的间隙。 1—控制阀 2—前轴座 3—后轴承 4—密封圈 5—丝杠机构 6—线束连接器 7—定子 8—转子

10. 电控怠速控制系统 主要元件有： 用永久磁铁制成有16个（8对）磁极的转子和两个定子铁心组成 。 1、2 —线圈 3 —爪极　　 4 、 6 —定子 5 —转子

11. 电控怠速控制系统 转子： 16个（8对）磁极（永久磁铁）两个定子： 16个（8对）磁极（电磁铁心）

12. 电控怠速控制系统 工作原理 ECU控制步进电机的定子线圈： 按1-2-3-4顺序依次搭铁时，定子磁场顺时针转动，磁场转矩使转子随定子磁场同步转动。 按4-3-2-1顺序依次搭铁时，定子磁场逆时针转动，转子则随定子磁场同步反转。 定子有32个爪级， 转一步为1/32圈， 范围为0～125个 步进级。

13. 电控怠速控制系统 步进电机式怠速控制装置的控制电路 　　步进电动机型怠速控制阀电路（日本丰田皇冠3.0轿车）如图所示。主继电器触点闭合后，蓄电池电源经主继电器到达怠速控制阀的B1和B2端子、ECU的＋B和＋B1端子，B1端子向步进电动机的1、3相两个线圈供电，B2端子向2、4相两个线圈供电。4个线圈的分别通过端子S1、S2、S3和S4与ECU端子ISC1、ISC2、ISC3和ISC4相连，ECU控制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制阀的工作。

14. 电控怠速控制系统 步进电机式怠速控制阀检修 • ①将点火开关 “ON”，分别测量ECU端子E1与ISC1 ~ ISC4之间的电压，均应为蓄电池电压（9~14V）； • ②拆开ISC阀线束连接器，分别测量端子B1与S1和S3、B2与S2和S4之间的电阻，阻值均应为10~30Ω； • ③　工作情况检查：

15. 电控怠速控制系统 步进电机式怠速控制过程： 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。

16. 电控怠速控制系统 步进电机式怠速控制装置的控制内容 • 初始值设定 为了改变发动机再启动时的启动性能，在发动机 点火开关关闭后，ECU将控制怠速控制阀全部打开，为下次启动做好准备。 B. 暖机控制 启动后，ECU控制将怠速控制阀关小到当时冷却水温相应的最佳怠速转速值。当水温达70℃时，暖机控制结束。 C. 反馈控制 在怠速运转过程中，如果此时由于某种原因使发动机转速与目标转速相差超过20r/min，ECU会对怠速控制阀相应增减旁通空气量，使发动机转速与目标转速相同。 D. 怠速转速变化预控制 负荷变化时，为了防止发动机转速变化，ECU控制怠速空气阀提前开大或关小一定的值。 • 其他控制 由于负荷等引起电源电压降低时，ECU会自动控制提高发动机转速，保证系统正常供电。 F.学习控制 随着机件的磨损等，ECU原来控制步进电动机的步进数已达不到原来的控制效果，此时发动机会通过发动机转速的反馈控制，使其达到原来的目标值。这种控制方式又称为怠速控制的学习控制功能。

17. 电控怠速控制系统 旋转电磁阀式 （1）结构：由永久磁铁、电枢、旋转滑阀等组成。 (a) 结构 (b) 位置图 (c) 工作原理 旋转电磁阀怠速控制机构 1—阀；2—双金属带；3—冷却水腔；4—阀体；5—线圈；6—永久磁铁；7—线圈L2；8—轴；9—旁通口；10—固销；11—挡块；12—杆

18. 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 电控怠速控制系统 丰田车旋转电磁阀型ISCV

19. 通 断 A B 一个周期 电控怠速控制系统 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。

20. 电控怠速控制系统 旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理 由于旋转滑阀式怠速控制阀的转角范围限定在900以 内，所以电枢的旋转角度必须很小才能满足旁通进气量控 制精度的要求，因此采用了控制占空比的方法来控制电枢 的顺转或逆转。 占空比——指脉冲信号的通电时间与通电周期之比。

21. 电控怠速控制系统 旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理 当占空比为50％时，两个三极管的导通时间相等，正、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。 奥迪100型轿车在控制信号的占空比减小到18％左右时，旋转滑阀完全关闭；占空比增大到82％左右时，旋转滑阀完全开启。

22. 电控怠速控制系统 旋转电磁阀型怠速控制阀检修 • 点火开关转置“ON”但不起动发动机，在线束侧测量电源端子与搭铁间电压，应为蓄电池电压。 • 发动机达到正常工作温度后维持怠速，短接诊断座上的TE1与E1端子，发动机转速应保持在1000~1200r/min，5S后转速下降约200r/min。 • 拆开控制阀3端子线束连接器，在控制阀侧分别测量“+B”与ISC1和ISC2端子间的电阻，正常应为18.8~22.8。Ω。

23. 电控怠速控制系统 节气门直动式 （1）结构：直流电动机、减速齿轮、丝杆等组成。 优点是结构简单、工作稳定性好，缺点是采用了齿轮减速机构后执行速度慢、动态响应性差。

24. 电控怠速控制系统 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

25. 电控怠速控制系统 大众车节气门直动式怠速控制器

26. 电控怠速控制系统 节气门直动式工作原理： 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。 在节气门开度最小（怠速）时，丝杆与节气门操纵臂接触。 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。

27. 电控怠速控制系统 总结：节气门直动控制方式具有位置控制稳定性好的优点。但怠速控制装置工作时，为了克服节气门关闭方向回位弹簧的作用力，采用能起增矩作用的减速齿轮组，使变位速度下降，故存在相应较慢的不足。 作业：1、为什么要进行怠速控制？ 2、步进电机怠速控制系统的内容？