第五章怠速控制

汽车发动机电控技术西安汽车科技学院怠速控制系统进气控制系统增压控制系统排放控制系统巡航控制及电控节气门系统冷却风扇及发电机控制系统故障自诊断系统失效保护系统应急备用系统汽油机辅助控制系统汽车发动机电控技术西安汽车科技学院第五章怠速控制系统(ISC)ISC=IdleSpeedControl汽车发动机电控技术西安汽车科技学院学习重点1、步进式怠速控制阀的作用。2、步进式怠速控制阀的检修。学习目标1、了解怠速控制系统的作用及组成。2、掌握步进式怠速控制阀的主要结构.3、掌握步进式怠速控制阀的检修。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院怠速控制系统导入：有哪位同学在骑摩托车的时候，经常听别人说要调整怠速吗？哪么什么叫怠速？为什么要调整？如何调整？汽车发动机需要调整怠速吗？这就是我们要学习的一个新的系统怠速控制系统汽车发动机电控技术西安汽车科技学院第一节概述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)。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院汽车发动机电控技术西安汽车科技学院发动机在无负荷情况下以最低稳定转速运转，叫做发动机怠速。一、怠速的定义在怠速工况下工作时，只需克服内部的摩擦力，而对外无输出功率，发动机怠速的高低，不但对油耗有严重的影响，对发动机的排放污染、暖机时间和使用寿命等都有一定的影响。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院思考题：你认为摩托车的怠速一般有多高？柴油发动机怠速又有多高？发动机达到正常工作温度时，不同型号不同排量的汽油发动机怠速时的转速有所不同，一般是550-800转/分钟左右二、发动机的怠速转速汽车发动机电控技术西安汽车科技学院三、需要自动调节怠速的几种情况为了保证汽车发动机能正常实现怠速运转，在如下四种情况下，ECU应能自动调节怠速的转速1、发动机起动后，冷却水没有达到正常温度之前，应自动提高发动机的怠速，以免发动机运转发抖、不稳或停转，同时缩短暖机时间。2、在发动机怠速运转使用空调时，由于发动机负荷增大，需要自动提高发动机怠速，以免发动机停转汽车发动机电控技术西安汽车科技学院3、对动力转向伺服机构来说，在发动机低速转向行驶时，需自动提高发动机怠速，以免发动机转速下降造成熄火，并使转向轻便、可靠4、当发动机转速急剧降低到怠速时，需要不同程度地自动提高发动机怠速，以免急抬加速踏板时发动机停转，同时减少排放污染思考题：你如何验证某发动机是否具有以上四种调节怠速的功能？汽车发动机电控技术西安汽车科技学院四、怠速控制的实质是控制怠速时进入气缸的空气流量因为进入气缸的空气量增多，ECU控制多喷油，发动机转速就升高，而进入气缸的空气量减少，ECU控制少喷油，发动机转速就下降。思考题：怠速控制机构属于传感器还是执行器？汽车发动机电控技术西安汽车科技学院五、怠速控制系统功用及条件通过怠速执行器对怠速空气量进行控制来控制发动机的怠速转速。使输出扭矩与发动机本身内部阻力矩相平衡，保证发动机在怠速下稳定运转。怠速控制的实质是控怠速控制的实质是控制怠速时的充气量（进气量）。怠速控制条件1、发动机冷启动后为轻快暖机，需要快怠速。2、发动机怠速负荷变化时，需要控制怠速。3、当发动机转速急剧降低到怠速时，需要不同程度的提高转速。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院六、怠速控制系统的组成主要由传感器、开关信号、ECU、和执行元件三部分组成。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院七，怠速控制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汽车发动机电控技术西安汽车科技学院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。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院怠速提速控制：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ISCV提速控制FLASH动画汽车发动机电控技术西安汽车科技学院怠速控制系统原理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。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院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。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院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。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院怠速控制系统高怠速运转控制除了利用发动机转速传感器、节气门位置传感器、车速传感器、发动机冷却液温度传感器等得到发动机转速、怠速工况及发动机温度信息外，还用到如下的开关信号。①空调开关，提供汽车空调是否使用信息。若开关接通，ECU将作出高怠速运转控制，以使发动机有适当的功率输出，带动空调压缩机正常运转。②蓄电池电压，提供蓄电池是否亏电或蓄电池负荷是否很高的信息。若亏电或负荷很高，ECU将作出高怠速运转控制，以便在怠速工况下使发电机能向蓄电池充电。③自动变速器档位开关，提供自动变速器是否从N档或P档挂上运行档位(D档或R档、3位、2位)信息。若挂入相应档位，ECU将作出高怠速运转控制，以避免自动变速器油泵因挂上运行档后阻力增大而引起发动机转速下降。④尾灯继电器或后窗降雾继电器等，向怠速控制系统提供电器负荷增大信号，ECU根据这些用电设备继电器接通信号作出电器负荷增大判断，并进行高怠速控制，以避免发电机负荷增大而引起发动机转速下降。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院11.2.1怠速控制系统原理3．其它怠速控制起动时怠速控制阀的控制活性炭罐电磁阀工作时怠速控制阀的控制怠速偏离修正控制汽车发动机电控技术西安汽车科技学院11.2.1怠速控制系统原理(1)起动时怠速控制阀的控制在发动机起动时，ECU控制怠速控制阀至开度最大位置，以使发动机起动容易。起动后，ECU根据发动机转速及温度信号，逐渐减少怠速控制阀的开度。起动时怠速控制阀控制所用到的传感器及开关信号有以下两个。①发动机转速传感器，提供发动机怠速工况下的转速信号。②点火开关，提供发动机起动信号和起动后信号。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院(2)活性炭罐电磁阀工作时怠速控制阀的控制在一些汽车上，怠速控制系统还根据活性炭罐控制阀的开启情况来调整怠速通道的通气量，以避免发动机怠速产生波动。除用于怠速工况判别的节气门位置传感器外，该稳定怠速控制所用到的传感器信号有以下两个。①发动机转速传感器，提供发动机怠速工况下的发动机转速信号。②活性炭罐电磁阀，提供活性炭罐电磁阀开启信号，当活性炭罐电磁阀通电时，ECU控制怠速控制阀的开度以稳定怠速。(3)怠速偏离修正控制怠速偏离修正控制即怠速控制系统的学习修正控制。当因发动机部件老化等外部原因使发动机的怠速偏离原设定值时，ECU控制怠速控制阀预置一个开度，将发动机的怠速修正到设定的值。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院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八、怠速控制类型汽车发动机电控技术西安汽车科技学院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。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院汽车发动机电控技术西安汽车科技学院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。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院怠速进气量的控制方式1、旁通空气式：控制节气门旁通管路中的空气旁通量，旁通量越大，空气流量就越多，怠速就越高，称为旁通空气式汽车发动机电控技术西安汽车科技学院2、节气门直动式：通过执行元件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院第二节怠速控制执行装置一、功用及类型1、功用：控制怠速时进气量2、类型双金属片式石蜡式平动电磁式旋转滑阀式步进电机式双金属片式、石蜡式属于快怠速控制阀汽车发动机电控技术西安汽车科技学院二、怠速执行器结构、工作原理1、双金属片式怠速阀汽车发动机电控技术西安汽车科技学院工作原理：发动机温度低时，由于双金属片的作用而打开旁通阀，此时节气门虽然关闭，但从空气旁通阀流入额的空气使吸入气缸的空气量增多，怠速变高成为高怠速的状态，如图（a）所示。汽车发动机电控技术西安汽车科技学院发动机起动后，电流由点火开关流经