汽车电子与电气设备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,本章主要内容： 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,本章学习要求：,掌握怠速控制系统的功能与组成。 掌握ISCV的结构与检修，掌握控制阀的控制内容。 掌握动力阀控制系统、谐波增压控制系统系统ACIS、可变配气相位控制系统VTEC的结构与工作原理及控制方法。 了解增压控制系统的工作原理。 掌握EVAP电控系统的工作原理及检修方法。 掌握EGR控制系统的工作原理及检修方法。 掌握TWC与空燃比反馈控制系统的工作原理。 了解巡航控制系统的工作原理和电控节气门

2、系统的功能及工作原理。 了解电子风扇、失效保护系统和应急备用系统的工作原理。 掌握故障自诊断系统的功能和工作原理。,一、怠速控制系统 Idle Speed Control System,本节主要内容： 怠速控制系统的功能与组成 节气门直动式怠速控制器 步进电动机型怠速控制阀 旋转电磁阀型怠速控制阀 占空比控制电磁阀型怠速控制阀 开关型怠速控制阀,1、怠速控制系统的功能与组成,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。 组成：传感器、ECU、和执行元件,怠速控制方法,怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。 控制怠速进气量的方法： 节气门直动式

3、和旁通空气式 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。 旁通空气式通过执行元件控制怠速旁通气道的空气量来控制怠速进气量。,2、节气门直动式怠速控制器,组成：直流电动机、减速齿轮机构、丝杠机构和传动轴等,大众车节气门直动式怠速控制器,大众车节气门直动式怠速控制器电路图,3、步进电机型怠速控制阀,ECU控制S1通电，转子顺时针转动90度；ECU继续给S2通电，转子再顺时针转动90度；依此类推。当ECU按照S4、S3、S2、S1的顺序通电时，转子逆时针转动。 线圈通电一次，转子转动一次的角度称为步进角。,步进电机型ISCV构造及工作原理,控制阀的结构与工作原理,怠速控制阀影片,

4、丰田车步进电机型怠速控制阀,实际的步进电机不只4个定子，而是有很多。 下图中的步进电机转子每转一步一般为1/32圈。步进电机的工作范围为0125个步进级。,步进电机型怠速控制阀电路,丰田皇冠3.0轿车步进电机型ISCV电路,步进电机型怠速控制阀的检修,拆下控制阀线束连接器，检测B1和B2与搭铁间的电压，为蓄电池电压； 熄火后，23s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“嗡嗡”响声； B1与S1和S3、B2与S2和S4之间的电阻，应为1030。 蓄电池正极接B1和B2端子，负极按顺序依次接通S1S2S3S4端子，控制阀应向外伸出；若负极按反方向接通S4S3S2S1端子，则控制阀应向内缩回。,S1

5、-S2-S3-S4 顺序,S4-S3-S2-S1 顺序,怠速控制阀的控制内容,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,怠速控制阀的控制内容,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

6、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。,怠速控制阀的控制内容,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

7、进电机ISCV提速控制FLASH动画,丰田车旋转电磁阀型ISCV,4、旋转电磁阀型怠速控制阀,旋转电磁阀型怠速控制阀结构,占空比：脉冲信号的通电时间与通电周期的比值。,旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理,旋转电磁阀型怠速控制阀电路及其检修,断开线束插头，点火开关ON，但不起动发动机。测量电源端子+B与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压。 断开线束插头，在控制阀侧测量端子+B与端子RSC及RSO之间的电阻值，正常值应为18.822.8。 发动机达正常工作温度，变速器空挡。发动机怠速运转，短接TE1与E1端子，发动机转速为10001200r/min，5s后转速应下降约200r/min。,5、占空比控制电磁

8、阀型怠速控制阀,丰田车占空比控制电磁阀型ISCV,6、开关型怠速控制阀,丰田车开关型ISCV,二、进气控制系统,目的：提高进气量，改善发动机动力性能。 类型：动力阀控制系统、谐波进气增压系统（ACIS）、可变配气相位控制系统（VTEC）等多种。 动力阀控制系统：是控制发动机进气道的空气流通截面大小，以适应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性。 谐波进气增压系统：利用了进气管内的压力波与进气门的开启配合，当进气门开启时，使反射回来的压力波正好传到该气门附近，从而形成进气增压的效果，提高发动机的充气效率和功率。 可变配气相位控制系统：根据发动机转速、负荷等参数变化来控制VTE

9、C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。,可变进气管系统影片,控制方式：ECU真空电磁阀真空膜片真空气室动力阀,动力阀控制系统,在进气量较小的低速、小负荷工况下，使进气道空气流通截面减小，可提高进气流速，从而提高充气效率，改善发动机的低速性能； 在进气量较大的高速、大负荷工况下，适当增大进气道空气流通截面，可减少进气阻力，提高进气量，从而改善发动机的高速性能。,ACIS基本原理,谐波增压控制系统 ACIS,低速时，进气控制阀关闭，压力波传播距离长，发动机低速性能好。 高速时，进气控制阀打开，压力波传播距离短，发动机高

10、速性能好。,ACIS组成,ACIS控制电路,控制方式：ECUACIS电磁阀真空真空驱动器进气控制阀,ACIS电磁阀电阻：38.544.5,可变配气相位控制系统VTEC,中凸轮升程最大，次凸轮升程最小。 主凸轮的形状适合发动机低速时单气门工作的配气相位要求；中凸轮的形状适合发动机高速时双进气门工作的配气相位要求。,四个活塞安装处,VTEC工作原理,VTEC工作原理,发动机低速时，电磁阀断电，油道关闭。在弹簧作用下，各活塞均回到各自孔内，三个摇臂彼此分离。此时，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门，中间摇臂驱动中间摇臂空摆（不起作用），次凸轮升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开闭，以防止进气门附近积聚

11、燃油。配气机构处于单进、双排气门工作状态。 发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速均达到设定值时，电磁阀通电，油道打开。在机油作用下，同步活塞A和同步活塞B分别将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂。此时，由于中凸轮升程最大，组合摇臂由中凸轮驱动，两个进气门同步工作，进气门配气相位和升程与发动机低速时相比，气门的升程、提前开启角度和迟后关闭角度均较大。此时配气机构处于双进、双排气门工作状态。,三、增压控制系统,功能：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。 分类：根据增压装置使用的动力源

12、不同，增压装置分废气涡轮增压和动力增压两种。目前多采用废气涡轮增压。,典型废气涡轮增压控制系统,四、排放控制系统,汽车排放污染来源： 发动机排出的废气（约占65以上） 曲轴箱窜气（约占20） 燃料供给系统中蒸发的燃油蒸汽（约占1020） 汽油机的主要污染物： 一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化合物NOX 汽车排放控制系统（排污治理方法）： 曲轴箱强制通风PCV系统 汽油蒸汽排放EVAP控制系统 废气再循环EGR系统 三元催化转换器TWC与空燃比反馈控制系统 二次空气供给系统 热空气供给系统,1、汽油蒸汽排放(EVAP)控制系统,功能：收集燃油箱和浮子室（化油器式汽油机）内蒸发的汽油蒸汽，并将

13、汽油蒸汽导入气缸参加燃烧，从而防止汽油蒸汽直接排入大气而造成污染。同时，还必须根据发动机工况，控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸汽量。 为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，电控发动机普遍采用了碳罐，油箱中的燃油蒸汽在发动机不运转时被碳罐中的活性碳所吸附，当发动机运转时，依靠进气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机中。电子控制单元根据发动机的工况通过电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制。 采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的HC和节约燃料。,机械式EVAP控制系统,电控EVAP控制系统典型布置,控制方式：1、ECU清污电磁阀真空真空控制阀进气歧管吸入燃油蒸汽 2、ECU清污电磁阀进气歧管吸入燃油蒸汽,电控EV

14、AP控制系统工作过程,活性炭罐影片,韩国现代轿车EVAP系统,在部分电控EVAP控制系统中，活性碳罐上不设真空控制阀，而将受ECU控制的电磁阀直接装在活性碳罐与进气管之间的吸气管中。,控制方式：ECU清污电磁阀进气歧管吸入燃油蒸汽,一般维护：经常检查管路是否漏气，滤芯是否堵塞。 真空控制阀的检查：拆下真空控制阀，用手动真空泵对真空控制阀施加5kPa的真空度，从活性炭罐侧孔吹入空气应畅通；不施加真空度，吹入空气则不通。 电磁阀的检查：拆下电磁阀进气管一侧的软管，用手动真空泵由软管接头给控制电磁阀施加一真空度，电磁阀不通电时应能保持真空度；若电磁阀通以蓄电池电压，真空度应释放。 电磁阀电阻的检查：

15、电阻为3644。,EVAP系统的检修,NOX是空气中的氮气与氧气在高温、高压条件下形成的，发动机排出的NOX量主要与气缸内的最高温度有关，气缸内最高温度越高，排出的NOX量越多。 EGR控制系统的功能：将适量的废气引入气缸内参加燃烧，从而降低气缸内的最高温度，以减少NOX的排放量。为了保证发动机正常工作和性能不受过多影响，必须根据发动机工况的变化，控制废气再循环量。 EGR率EGR量（吸入空气量EGR量）100 类型：开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统。,2、废气再循环(EGR)控制系统,EGR控制系统影片,由负荷控制的EGR系统,由水温和负荷控制的EGR系统,不采用ECU控制的开环EGR

16、系统,控制方式：ECUEGR电磁阀真空EGR阀部分废气进入进气歧管,ECU控制的开环控制EGR系统,组成：EGR阀、EGR电磁阀等 ECU根据发动机冷却液温度、节气门开度、转速和起动等信号来控制EGR电磁阀的通电或断电。,ECU控制的开环控制EGR系统工作过程,用EGR阀开度作为反馈信号,EGR阀开度传感器 工作原理与电位计式节气门位置传感器相同,闭环控制EGR系统,检测实际的EGR率或EGR阀开度作为反馈控制信号来控制EGR系统，这种控制精度更高。,EGR控制系统的检修,一般检查 怠速时，拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空管口应无吸力；转速达2500r/min以上，同样拆下此真空软管，发动机转速应明显升高（中断了废气再循环）。 EGR电磁阀的检查 测量电阻值，应为3339。 不通电时，从通进气管侧接头吹入空气应畅通，从通大气的滤网处吹入空气应不通。 通电时，与上述刚好相反。 EGR阀的检查 给EGR阀施加15kPa的真空，EGR阀应能开启；不施加真空时，EGR