第四章 汽油机辅助控制系统

汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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四章汽油机辅助控制系统汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月一、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、开关型怠速控制阀第一节怠速控制系统汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月一、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、执行元件下一页汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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A）节气门直动式b）旁通空气式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。如右图汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月结构如图，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。二、节气门直动式怠速控制器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、丝杠下一页汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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。原理：汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月1.控制阀的结构与工作原理2.控制阀的检修3.控制阀的控制内容三、步进电动机型怠速控制阀汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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—转子汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月工作原理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）工作过程下一页汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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。汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月（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。2.控制阀的检修下一页汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月a）接蓄电池正极b）接蓄电池负极汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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3.控制阀的控制内容汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月1.控制阀的结构与工作原理2.控制阀的控制内容3.控制阀的检修四、旋转电磁阀型怠速控制阀汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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、阀轴限位杆汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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。工作原理汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习控制。2.控制内容汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月（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200r/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18.8Ω～22.8Ω。3.控制阀的检修汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月1.控制阀的结构与工作原理2.控制阀的控制内容3.控制阀的检修五、占空比控制电磁阀型怠速控制阀汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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、控制阀汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月包括起动控制、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。2.控制阀的控制内容快怠速控制阀1—冷却水腔2—石蜡感温器3—控制阀4、5—弹簧汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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。3.控制阀的检修汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月1.控制阀的结构与工作原理2.控制阀的控制内容3.控制阀的检测六、开关型怠速控制阀汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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2一控制阀汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月只进行通、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。2.控制阀的控制内容汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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。汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月一、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）第二节进气控制系统汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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。一、动力阀控制系统1、真空罐2、真空电磁阀3、ECU4、膜片真空气室5、动力阀汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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二、谐波增压控制系统（ACIS）汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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。汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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。2.波长可变的谐波进气增压控制系统汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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3.谐波进气增压系统工作原理汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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系统的检修三、可变配气相位控制系统（VTEC）汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月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。1.对配气相位的要求汽车发动机电控技术第四章汽油机辅助控制系统精品课2005年6月2.VTEC机构的组成