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第四章 汽油机辅助控制系统

第四章 汽油机辅助控制系统. 第一节 怠速控制系统 第二节 进气控制系统 第三节 增压控制系统 第四节 排放控制系统 第五节 巡航控制及电控节气门系统 第六节 冷却风扇及发电机控制系统 第七节 故障自诊断系统 第八节 失效保护系统 第九节 应急备用系统. 第一节 怠速控制系统. 一、 怠速控制系统的功能与组成 二、 节气门直动式怠速控制器 三、 步进电动机型怠速控制阀 四、 旋转电磁阀型怠速控制阀 五、 占空比控制电磁阀型怠速控制阀 六、 开关型怠速控制阀. 一、怠速控制系统的功能与组成.

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第四章 汽油机辅助控制系统

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  1. 第四章 汽油机辅助控制系统 第一节 怠速控制系统 第二节 进气控制系统 第三节 增压控制系统 第四节 排放控制系统 第五节 巡航控制及电控节气门系统 第六节 冷却风扇及发电机控制系统 第七节 故障自诊断系统 第八节 失效保护系统 第九节 应急备用系统

  2. 第一节 怠速控制系统 一、怠速控制系统的功能与组成 二、节气门直动式怠速控制器 三、步进电动机型怠速控制阀 四、旋转电磁阀型怠速控制阀 五、占空比控制电磁阀型怠速控制阀 六、开关型怠速控制阀

  3. 一、怠速控制系统的功能与组成 1.怠速控制系统的功能： 　　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下稳定运转。 2.怠速控制系统的组成： 　　如图，主要由传感器、ECU、和执行元件三部分组成。 1、冷却液温度信号 2、A/C开关信号3、空挡位置开关信号 4、转速信号5、节气门位置信号 　6、车速信号　7、执行元件 下一页

  4. 3.怠速控制的方法 　　怠速控制也就是对怠速工况下的进气量进行控制。控制基本类型有节气门直动式和旁通空气式。如右图 A）节气门直动式 b）旁通空气式 1、节气门 2、进气管 3、节气门操纵臂 4、执行元件5、怠速空气道

  5. 二、节气门直动式怠速控制器 结构如图，主要由直流电动机、减速齿轮机构、丝杠机构和传动轴等组成。 　　ａ）外形图 　　　　　　　　　　ｂ）结构图 1、节气门操纵臂 2、怠速控制器 3、节气门体 4、喷油器 5、燃油压力调节器 6、节气门 7、防转六角孔 8、弹簧 9、直流电动机 10、11、13 、齿轮 12、传动轴 14、丝杠 下一页

  6. 原理： 　　当直流电动机通电转动时，经减速齿轮机构减速增扭后，再由丝杠机构将其旋转运动转换为传动轴的直线运动。传动轴顶靠在节气门最小开度限制器上，发动机怠速运转时，ECU根据各传感器的信号，控制直流电动机的正反转和转动量，以改变节气门最小开度限制器的位置，从而控制节气门的最小开度，实现对怠速进气量进行控制的目的。

  7. 三、步进电动机型怠速控制阀 1.控制阀的结构与工作原理 2.控制阀的检修 3.控制阀的控制内容

  8. 1.控制阀的结构与工作原理 • 结 构：步进电动机型怠速控制阀的结构结构如图ａ所示，步进电机主要由转子和定子组成，丝杠机构将步进电机的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。安装在节气门上。 • 步进电动机的结构如图ｂ所示，主要由用永久磁铁制成有16个（8对）磁极的转子和两个定子铁心组成 。 　　　　　　　ａ） 1、控制阀 2、前轴爪 3、后轴承 4、密封圈 5、丝杠机构 7、定子 6、线束连接器 8、转子 　　　　　ｂ） 1、2—线圈3—爪极　　　4．6—定子5—转子

  9. 工 作 原 理 • 步进电动机的工作原理工作原理如图，当ECU控制使步进电机的线圈按1-2-3-4顺序依次搭铁时，定子磁场瞬时针转动，由于与转子磁场间的相互作用，使转子随定子磁场同步转动。同理，步进电动机的线圈按相反的顺序通电时，转子则随定子磁场同步反转。定子有32个爪级，步进电动机每转一步为1/32圈，工作范围为0～125个步进级。 a）输入脉冲 　　　　 b）工作过程 下一页

  10. 　　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。

  11. 2.控制阀的检修 （1）拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检测B1和B2与搭铁间的电压，为蓄电池电压； （2）发动发动机后在熄火。2～3s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“嗡嗡”响声； （3）拆下控制阀线束连接器，测量B1与S1和S3、B2与S2和S4之间的电阻，应为10～30Ω。 （4）拆下怠速电磁阀，将蓄电池正极接至B1和B2端子，负极按顺序依次接通S1—S2—S3—S4端子时，随步进电动机的旋转，控制阀应向外伸出，如图；若负极按反方向接通S4—S3—S2—S1端子，则控制阀应向内缩回。 下一页

  12. a）接蓄电池正极 　　　　　　　 b）接蓄电池负极

  13. 3.控制阀的控制内容 • 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

  14. 四、旋转电磁阀型怠速控制阀 1.控制阀的结构与工作原理 2.控制阀的控制内容 3.控制阀的检修

  15. 1.控制阀的结构与工作原理 　　　结构如左图，ECU控制两个线圈的通电或断开，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。 结构图　　　　　　　　　位置涂　　　　　　　　　原理图 1、控制阀 2、双金属片 3、冷却液腔 4、阀体 5、7、线圈6、永久磁铁 8、阀轴 9、怠速空气口 10、固定销 11、挡块12、阀轴限位杆

  16. 工作原理 ECU控制旋转电磁阀型怠速控制阀工作时，控制阀的开度是通过控制两个线圈的平均通电时间（占空比）来实现的。

  17. 2.控制内容 包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习控制。

  18. 3.控制阀的检修 （1）拆下控制阀线束连接器，点火开关置“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； （2）发动机达到正常工作温度、变速器处于空挡位置时，使发动机维持怠速运转，用专用短接线接故障诊断座上的TE1与E1端子，发动机转速应保持在1000～1200r/min，5s后转速下降约为200 r/min。 （3）拆下怠速控制阀上的三端子线束连接器，在控制阀侧分别测量中间端子（＋B）与两侧端子（ISC1和ISC2）的电阻应为18.8 Ω ～22.8Ω。

  19. 五、占空比控制电磁阀型怠速控制阀 1.控制阀的结构与工作原理 2.控制阀的控制内容 3.控制阀的检修

  20. 1.控制阀的结构与工作原理 • 结构如图，主要由控制阀、阀杆、线圈和弹簧等组成。 • 工作原理：控制阀的开度取决于线圈产生的电磁力大小，与旋转阀型怠速控制阀相同，ECU是通过控制输入线圈脉冲信号的占空比来控制电场强度，以调节控制阀的开度，从而实现怠速空气量的控制。 1、5 弹簧 2、线圈 3、阀杆 4、控制阀

  21. 2.控制阀的控制内容 包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习控制。由于旁通气量少，为此需要快怠速控制辅助控制发动机暖机过程的空气量。 快怠速控制阀 1—冷却水腔2—石蜡感温器3—控制阀4、5—弹簧

  22. 3.控制阀的检修 • 拆下控制阀线束连接器，点火开关置“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； • 拆下怠速控制饭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。

  23. 六、开关型怠速控制阀 1.控制阀的结构与工作原理 2.控制阀的控制内容 3.控制阀的检测

  24. 1.控制阀的结构与工作原理 • 结构主要由线圈和控制阀组成。如左图所示。 • 工作原理与占空比电磁阀相同，不同的是开关型怠速控制阀工作时，ECU只对阀内线圈通电和断电两种状态控制。 开关型怠速控制阀 1一线圈2一控制阀

  25. 2.控制阀的控制内容 只进行通、断电的控制。由于旁通气量少，为此需要快怠速控制辅助控制发动机暖机过程的空气量。

  26. 3.控制阀的检测 　　开关型怠速控制阀的检修与占空比控制电磁阀型怠速控制阀基本相同。 　

  27. 第二节 进气控制系统 一、动力阀控制系统 二、谐波增压控制系统（ACIS） 三、可变配气相位控制系统（VTEC）

  28. 一、动力阀控制系统 • 功用：根据发动机不同的负荷，改变进气流量去改善发动机的动力性能。 • 工作原理如图，受真空控制的动力阀在进气管上，控制进气管空气通道的大小。维修时主要检查真空罐、真空气室、和真空管路有无漏气，真空电磁阀电路有无短路或断路。 1、真空罐 2、真空电磁阀 3、ECU 4、膜片真空气室 5、动力阀

  29. 二、谐波增压控制系统（ACIS） 1.压力波的产生及利用 2.波长可变的谐波进气增压控制系统 3.谐波进气增压系统工作原理 4.谐波进气增压系统控制原理

  30. 1.压力波的产生及利用 当气体高速流向进气门时，如进气门突然关闭，进气门附近气流流动突然停止，但由于惯性，进气管仍在进气，于是将进气门附近气体压缩，压力上升。当气体的惯性过后，被压缩的气体开始膨胀，向进气气流相反方向流动，压力下降。膨胀气体的波传到进气管口时又被反射回来，形成压力波。 　　一般而言，进气管长度长时，压力波长大，可使发动机中低转速区功率增大；进气管长度短时，压力波波长短，可使发动机高速区功率增大。

  31. 2.波长可变的谐波进气增压控制系统 ECU根据转速信号控制电磁真空通道阀的开闭。 　　低速时，电磁真空孔道阀电路不通，真空通道关闭，真空罐的真空度不能进入真空气室，受真空气室控制的进气增压控制阀处于关闭状态。此时进气管长度长，压力波长大，以适应低速区域形成气体动力增压效果。 　　高速时，ECU接通电磁真空道阀的电路，真空通道打开，真空罐的真空度进入真空气室，吸动膜片，从而将进气增压控制阀打开，由于大容量空气室的参与，缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速区域也得到较好的气体动力增压效果。 维修时检查空气真空电磁阀的电阻为38.5～44.5Ω。

  32. 3.谐波进气增压系统工作原理 ACIS系统工作原理 1、喷油器 　　2、进气道　　 3、空气滤清器　　 4、进气室 　　5、涡流控制气门 6、进气控制阀 7、节气门　　 8、真空驱动器

  33. 4.谐波进气增压系统控制原理 谐波进气增压系统控制原理

  34. 三、可变配气相位控制系统（VTEC） 1.对配气相位的要求 2. VTEC机构的组成 3. VTEC机构的工作原理 4. VTEC系统电路 5. VTEC系统的检修

  35. 1.对配气相位的要求 要求配气相位随着发动机转速的变化，适当的改变进、排气门的提前或推迟开启角和迟后关闭角。

  36. 2. VTEC机构的组成 • 如左图，同一缸有主进气门和次进气门，主摇臂驱动主进气门，次摇臂驱动次进气门，中间摇臂在主次之间，不与任何气门直接接触。 1、正时板 2、中间摇臂 3、次摇臂 4、同步活塞B 5、同步活塞A 6、正时活塞 7、进气门 8、主摇臂 9、凸轮轴 下一页

  37. 进气摇臂总成如图 • 与不同配气机构相比较，主要区别是：凸轮轴上的凸轮较多，且升程不等，结构复杂。 1、同步活塞B2、同步活塞A 3、弹簧 4、正时活塞 5、主摇臂 6、中间摇臂 7、次摇臂

  38. 3. VTEC机构的工作原理 • 工作原理：发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，此时，三个摇臂彼此分离，主凸轮通过摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆；次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量关闭。配气机构处于单进、双排气门工作状态，单进气门由主凸轮轴驱动。 • 当发动机高速运转，电脑向VTEC电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油道的机油压力作用在正时活塞一侧，此时两个活塞分别将主摇臂和次摇臂与中间摇臂接成一体，成为一个组合摇臂。此时，中间凸轮升程最大，组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作。 • 当发动机转速下降到设定值，电脑切断电磁阀电流，正时活塞一侧油压下降，各摇臂油缸孔内的活塞在回位弹簧作用下，三个摇臂彼此分离而独立工作。 下一页

  39. VTEC机构高、低速工作状态 VTEC机构低速工作状态 　　　　　　　　　 VTEC机构高速工作状态 1—主凸轮 2—次凸轮 3—次摇臂 4—阻挡活塞 　　　1—中间凸轮 2—中间摇臂 5—同步活塞A6—正时活塞7—主摇臂8—同步活塞B

  40. 4. VTEC系统电路 • 发动机控制ECU根据发动机转速、负荷、冷却液温度和车速信号控制VTEC电磁阀。电磁阀通电后，通过压力开关给电脑提供一个反馈信号，以便监控系统工作。

  41. 5. VTEC系统的检修 　　拆下VTEC电磁阀总成后，检查电磁阀滤清器，若滤清器有堵塞现象，应更换滤清器和发动机润滑油。电磁阀密封垫，一经拆下，必须更换新件。拆开VTEC电磁阀，用手指检查阀的运动是否自如，若有发卡现象，应更换电磁阀。

  42. 第三节 增压控制系统 一、增压控制系统功能及类型 二、废气涡轮增压系统 三、废气涡轮增压器转速控制系统

  43. 一、增压控制系统功能及类型 根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的工作，以达到控制进气压力、提高发动机动力性和经济性的目的。 　　根据增压装置使用的动力源不同，增压装置可分为废气涡轮增压和动力增压两种类型。

  44. 二、废气涡轮增压系统 　　工作原理： 　　当ECU检测到进气压力在0.098MPa以下时，释压电磁阀关闭。涡轮增压器出口引入的压力空气，废气进入涡轮室的通道打开，排气旁通道口关闭，此时废气流经涡轮室使增压器工作。 　　当ECU检测到的进气压力高于0.098MPa时，释压电磁阀打开，关闭进入涡轮室的通道，同时排气旁通道口打开，废气不经涡轮室直接排出，增压器停止工作。直到进气压力降至规定的压力时，ECU又将释压阀关闭，切换阀又将进入涡轮室的通道口打开，废气涡轮增压器又开始工作。 下一页

  45. 1、切换阀 2、驱动气室 3、空气冷却器 　　　4、空气滤清器　 5、ECU 6、释压电磁阀

  46. 三、废气涡轮增压器转速控制系统 　　有些增压控制系统中，通过控制增压器的转速来控制增压压力 。ECU根据发动机的运行工况（加速、爆燃、冷却液温度、进气量等信号），确定增压压力的目标值，并通过进气管压力传感器来检测发动机的实际增压压力值。 1—爆燃传感器2—切换阀控制电磁阀3—ECU4—进气管绝对压力传感器5—空气流量计6—喷嘴环控制电磁问7—喷嘴环驱动气室8—切换阀驱动气室

  47. 第四节 排放控制系统 一、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统 二、废气在循环控制系统（EGR） 三、三元催化转换器（TWC）与空燃比反馈控制系统 四、二次空气供给系统

  48. 一、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统 1.EVAP控制系统功能 2.EVAP控制系统的组成与工作原理 3. EVAP控制系统的检修

  49. 1.EVAP控制系统功能 收集汽油箱和浮子室内蒸气的汽油蒸气，并将汽油蒸气导入气缸参加燃烧，从而防止气油蒸气直接排出大气而防止造成污染。同时，根据发动机工况，控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸气量。

  50. 2.EVAP控制系统的组成与工作原理 如图，油箱的燃油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳，在碳罐右上方有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀，排放控制阀沙锅内部的真空度由碳罐控制电磁阀控制，电磁阀受控制。 1、油箱盖　 2、油箱 3、单向阀 4、排气管　 5、电磁阀　6、节气门 7、进气门 8、真空阀 　 9、真空控制阀　10、定量排放孔 11、活性碳罐 下一页

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