第五章怠速控制

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1、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,第五章 怠速控制系统 ( ISC),ISC=Idle Speed Control,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。,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

2、习的一个新的系统,怠速控制系统,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)。,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

3、，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。,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,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,3、对动力转

4、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？,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？,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

5、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。,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。,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,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

6、续供电23s，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。,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）；

7、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,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

8、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。,怠速稳定控制所需的传感器信号有以下几种。 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。 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。 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。 车速传感器，提供汽车行驶速度信号，当车速低于2kmh，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。 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。,2高怠速运行控制 (1)

9、 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。,怠速控制系统

10、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。 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。 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。 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

11、上运行档后阻力增大而引起发动机转速下降。 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。,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,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

12、号有以下两个。 发动机转速传感器，提供发动机怠速工况下的转速信号。 点火开关，提供发动机起动信号和起动后信号。,(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。 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。 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

13、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。,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, 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。 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

14、制方式动态响应好，结构简单且尺寸较小，目前较为常见。,2按怠速控制阀的结构原理分 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。 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。 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 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。 间接控制式。通常是由电磁阀控制

15、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。,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,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。,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,二、怠速执行器结构、工作原理,1、双金属片式怠速阀,工作原理： 发动机温度低时，由于双金属片的作用而打开旁

16、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。,发动机起动后，电流由点火开关流经又金属片式旁通空气控 制阀的加热线圈，使双金属片受热而慢慢将旁通阀关闭，流入的 空气量减少，发动机的转速下降，如图（b）所示。,暖车后，旁通道完全关闭，发动机恢复正常怠速运转。一般周围 温度在-20以下时，旁通空气阀全开，而在60以上时，旁通空气 阀完全关闭，如图（c）所示。,2、石蜡式怠速执行器,工作原理： 当发动机温度较低时，石蜡收缩，阀心在弹簧作用下打开旁通气道，使空气时入时气歧管。 当发动机温度升高时，石蜡开始膨胀，推杆克服弹簧的力将阀门压靠向阀座减小旁道气道的时气量。（当冷却液温度达到80，旁气道完全关闭）。,3、平动电磁式怠速执行器,平动电磁阀式怠速控制执行机构如下图所示。 平动电磁阀式怠速执行器由电磁线圈、阀轴和阀等组成。当ECU加大PWM信号的脉宽（占空比）时，电磁力加大，阀轴上移而阀门开度加大，