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1、 汽车发动机电控技术教案第四章 汽油机辅助控制系统 课程名称汽车发动机电控技术总学时：16学时讲课：10学时实习：6学时课程性质理论课任课教师职 称授课对象专业 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系统排放控
2、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 注教案（章节备课） 第1 节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
3、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，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
4、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、B
5、2与S2和S4之间的教案内容电阻，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MREL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
6、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
7、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
8、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
9、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、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
10、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。第2节
11、进气控制系统教案内容一、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。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
12、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
13、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，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涡流控制气门教案内容6进气控制阀7节气门
14、 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，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
