汽油机辅助控制系统

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1、1第四章第四章 汽油机辅助控制系统汽油机辅助控制系统课程名称汽车发动机电控技术课程性质理论课任课教师职 称总学时：10 学时授课对象专业 年 班级 教学目的和要 求了解实效保护系统、自诊断系统和应急备用系统；掌握怠速速控制 系统、进气控制系统的原理和检测；掌握 EVAP、EGR 控制系统的工 作原理及检修；教学重点和难 点重点：怠速控制系统、进气控制系统、排放控制系统以巡航控制 系统的功能、控制原理及主要元件的构造与检修。难点：怠速控制系统的控制原理。教学进程第 次课第 1 次课第 2 次课第 3 次课第 4 次课第 5 次课第 6 次课授课章节怠速控制系统 进气控制系统、增压控制系统电子起动

2、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、应急备用系统学 时121222备 注2教教案案（章章节节备备课课） 第 1 节怠速控制系统怠速控制系统教案内容一、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 主要由传感器、ECU、和执行元件三部分组成。 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。 二、节气门直动式怠速控制器 结构主要由直流电动机、减速齿轮机构、丝杠机构和传动轴

3、等组成。 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。 三、步进电动机型怠速控制阀 1控制阀的结构与工作原理 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。 工作原理，当 ECU 控制使步进电机的线圈按 1-2-3-4 顺序依次搭铁时

4、， 定子磁场顺时针转动，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 0125 个步进级。 2控制阀的检修 （1）在检修时应注意 1）不要用手推拉控制阀，以免损坏丝杠机构的螺纹。 2）不要将控制阀浸泡在任何清洗液中，以免步进电动机损坏。 3）安装时，检查密封圈好坏，并在密封圈上涂少量润滑油。 （2）检修步进电动机型怠速控制阀的方法 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

5、电压。 2）发动发动机后再熄火时，23s 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4教案内容电阻，应为 1030。 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 S1S2S3S4 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 S4S3S2S1 端子，则控制阀应向内缩回。步进电动机型怠速控制阀工作情况检查 a）接蓄电池正极 b）接蓄电池负极 3控制阀控制的内容 （1）起动初始位置的设定 关闭点火开关使发动机熄火后，ECU 的 M

6、REL 端子向主继电器线圈 供电延续约 23s。在这段时间内，蓄电池继续给 ECU 和步进电动机供电， ECU 使怠速控制阀回到起动初始位置。 （2）起动控制 在起动期间，ECU 根据冷却液温度的高低控制步进电动机，调节控制 阀的开度，使之到起动后暖机控制的最佳位置，此位置随冷却液温度的升 高而减小。 （3）暖机控制 在暖机过程中，ECU 根据冷却液温度信号按内存的控制特性控制怠速 控制阀的开度，随温度上升，怠速控制阀开度渐渐减小。当冷却液温度达 到 70时，暖机控制过程结束。 （4）怠速稳定控制 当转速信号与确定的目标转速进行比较有一定差值时（一般为 20r/min） ， ECU 将通过步进

7、电动机控制怠速控制阀，调节怠速空气供给量，使发动机 的实际转速与目标转速相同。 （5）怠速预测控制 在发动机负荷发生变化时，为了避免怠速转速波动或熄火，ECU 会根 据各负荷设备开关信号，通过步进电动机提前调节怠速控制阀的开度。 （6）电器负荷增多时的怠速控制 如电器负荷增大到一定程度时，蓄电池电压会降低，为了保证电控系统 正常的供电电压，ECU 根据蓄电池电压调节怠速控制阀的开度，提高发动 机怠速转速，以提高发动机的输出功率。 （7）学习控制 由于磨损原因导致怠速控制阀性能发生变化，怠速控制阀的位置相同 时，实际的怠速转速与设定的目标转速略有不同，ECU 利用反馈控制使怠 速转速回归到目标转

8、速的同时，还可将步进电动机转过的步数存储在 ROM 中，以便在此后的怠速控制过程中使用。 四、旋转电磁阀型怠速控制阀5教案内容1控制阀的结构与工作原理 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。 双金属片制成的卷簧，起保护作用。当流过阀体冷却液腔的冷却液温度 变化时，双金属片变形，带动挡块转动，从而改变阀轴转动的两个极限位 置，以控制怠速控制阀的最大开度和最小开度。 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

9、空比）来实现的。 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。 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 10001200r/min，5s 后转速下降约 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 18.822.8。 五

10、、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 结构主要由控制阀、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。 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阀辅助控制发动机暖机过程的空气 供给量。 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）拆下怠速控制阀上

11、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 1015。 六、开关型怠速控制阀 1控制阀的结构与工作原理 主要由线圈和控制阀组成。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。 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。 3控制阀的检测 同占空比控制电磁阀相同。6第 2 节进气控制系统进气控制系统7教案内容一、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：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

12、。发动机小负荷运转时，受 ECU 控制的真空电磁阀关闭，真空室的真空 度不能进入动力阀上部的真空室，动力阀关闭，进气通道变小，发动机输 出小功率。当发动机负荷增大时，ECU 根据转速、温度、空气流量信号将 真空电磁阀电路接通，真空电磁阀打开，真空室的真空度进入动力阀，将 动力阀打开，进气通道变大，发动机输出大的扭矩和功率。 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。 二、谐波增压控制系统（ACIS） 谐波增压控制系统是利用进气流惯性产生的压力波提高进气效率。 1压力波的产生 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

13、惯性，进气管仍在进气，于是将进气门附近气体被压缩， 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。 2压力波的利用方法 一般而言，进气管长度长时，压力波长，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。 3波长可变的谐波进气增压控制系统 丰田皇冠车型 2JZGE 发动机采用在进气管增设一个大容量的空气室 和电控真空阀，以实现压力波传播路线长度的改变，从而兼顾低速和高速 的进气增压效果。 系统工作原理如图，ECU 根据转速信号控制电磁真空通道阀的开闭。 低速时，

14、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。ACIS 系统工作原理1喷油器 2过气道 3空气滤清器 4过气室 5涡流控制气门8教案内容6进气控制阀 7节气门 8真空驱动器 维修时检查空气真空电磁阀的电阻为 38.544.5。 三、可变配气

15、相位控制系统（VTEC） 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。 2VTEC 机构的组成 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。 VTEC 配气机构与普通配气机构相比较，主要区别是：凸轮轴上的凸轮 较多，且升程不等，结构复杂。 3VTEC 机构的工作原理 功能：根据发动机转速、负荷等变化来控制 VTEC 机构工作，改变驱 动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实 现单进气门工作和双进气门工作的切换。 工作原理：发动机低速运转时，

16、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。 4VTEC 系统电路VTEC 控制系统9教案内容5VTEC 系统的检测 发动机不工作时，拆下气门室罩，转动曲轴分别使各缸处于压缩上止点 位置，用手按压中间摇臂，应能与主