汽油机发动机怠速控制系统认识与检修‘

1、LOGO项目三项目三 怠速控制系统认知与检修怠速控制系统认知与检修一、项目要求一、项目要求v怠速是指节气门关闭，油门踏板完全怠速是指节气门关闭，油门踏板完全松开，且发动机对外无功率输出，并松开，且发动机对外无功率输出，并保持最低转速稳定运转的工况。保持最低转速稳定运转的工况。v在怠速工况下，节气门开度最小，变在怠速工况下，节气门开度最小，变速器处于空挡，发动机只需克服内在速器处于空挡，发动机只需克服内在的摩擦阻力，而对外无输出功率。的摩擦阻力，而对外无输出功率。 v一般在以下几种情况下都需要提高发动机一般在以下几种情况下都需要提高发动机怠速（又称快怠速）。怠速（又称快怠速）。v 发动机启动后，

2、冷却水没有达到正常温发动机启动后，冷却水没有达到正常温度之前，应自动提高发动机的怠速度之前，应自动提高发动机的怠速v 在发动机怠速工况下使用空调时，在发动机怠速工况下使用空调时，v 对于采用助力转向的系统，在发动机怠对于采用助力转向的系统，在发动机怠速工况下转向行驶时，需要自动提高发动速工况下转向行驶时，需要自动提高发动机怠速机怠速v 在驾驶员快速抬起加速踏板、发动机转在驾驶员快速抬起加速踏板、发动机转速急剧下降时，需要不同程度地自动提高速急剧下降时，需要不同程度地自动提高发动机怠速发动机怠速v知识要点：知识要点：v怠速控制系统的主要学习内容有汽油发动机怠速控制系统的主要学习内容有汽油发动机怠

3、速控制系统的作用及组成，旁通气道式怠怠速控制系统的作用及组成，旁通气道式怠速控制执行机构的类型、结构与工作原理，速控制执行机构的类型、结构与工作原理，节气门直动式怠速控制执行机构，怠速控制节气门直动式怠速控制执行机构，怠速控制执行机构的检查执行机构的检查 v能力要求：能力要求：v能对发动机怠速控制系统的元件进行检测维能对发动机怠速控制系统的元件进行检测维修修v能根据实际怠速故障状态，进行故障排除能根据实际怠速故障状态，进行故障排除二：相关知识（一）怠速控制系统概述；（二）怠速控制系统的分类；（三）怠速控制系统控制电路；（一）怠速控制系统概述（一）怠速控制系统概述v1、怠速控制系统的功能；v2、

4、怠速控制系统的组成；v3、怠速控制系统的原理；v4、怠速控制的方法；1、怠速控制系统的功能、怠速控制系统的功能v怠速工况定义：节气门关闭，油门踏板完全松开，且发动机对外无功率输出并保持最低转速稳定运转的工况。v为什么要控制怠速工况？为什么要控制怠速工况？v发动机怠速运转时间约占30%，怠速转速的高低影响油耗、排放、运转的稳定性等。在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下，应尽量使发动机的怠速转速保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量。 v目的：在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下，尽量使发动机的怠速转速保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量v怠速控制就是怠速转速的控制。v功能：根据发动机工作温度和负载

5、，由ECU自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。2、怠速控制系统的组成、怠速控制系统的组成vECU需要根据节气门位置信号和车速信号确认怠速工况v只有在节气门全开、车速为零时，才进行怠速控制3、怠速控制系统的原理、怠速控制系统的原理vECUECU根据根据节气门位置传感器、车速传感器输出的信号节气门位置传感器、车速传感器输出的信号判断发动机是否处于判断发动机是否处于怠速状态怠速状态，然后然后根据冷却液温度、根据冷却液温度、空调开关、动力转向开关等传感信号，在存储器中查空调开关、动力转向开关等传感信号，在存储器中查出该工况下的目标转速（即能稳定运转的怠速转速），出该工况下的目标转

6、速（即能稳定运转的怠速转速），再再与发动机转速传感器传来的实际转速进行比较，计与发动机转速传感器传来的实际转速进行比较，计算出转速差，最后通过怠速控制阀的动作（调节进气算出转速差，最后通过怠速控制阀的动作（调节进气量）来提高或降低发动机的转速，使发动机稳定运转。量）来提高或降低发动机的转速，使发动机稳定运转。v怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。4、怠速控制的方法、怠速控制的方法v控制怠速进气量的方法v（1）节气门直动式控制节气门最小开度；v（2）旁通气道式控制节气门旁通通路中空气流量。作作 业业v怠速控制方法？实现的方式是什么？（二

7、）怠速控制系统分类（二）怠速控制系统分类1、节气门直动式怠速控制、节气门直动式怠速控制v（1 1）结构：）结构：v由直流电动机、减速齿轮、丝杆机构和传动轴等组成。（2 2）工）工 作作 原原 理理v当直流电动机通电（正向或反向）转动时，驱动减速齿轮转动，从而带动丝杆向前或向后移动。v在节气门开度最小（怠速）时，丝杆与节气门操纵臂接触。v发动机怠速时，ECU根据各传感器的信号，控制直流电机的正反转及转动量，使丝杆作直线移动，带动节气门在小开度范围内摆动，从而改变进气量，达到调整怠速转速的目的。2、旁通气道式怠速控制、旁通气道式怠速控制v（1）步进电机型怠速控制阀步进电机型怠速控制阀v（2）脉冲电

8、磁阀型怠速控制阀脉冲电磁阀型怠速控制阀（1）步进电动机型怠速控制阀）步进电动机型怠速控制阀v1 1）结构：）结构： 步进电机、螺旋机构、阀芯、阀座等。v步进电机：步进电机： 由永磁转子、定子绕组等组成。用于产生驱动力矩。v螺旋机构：螺旋机构：v由螺杆（丝杆）和螺母组成。v螺母与步进电机转子制成一体，螺杆的一端制有螺纹，另一端固定有阀心，螺杆与阀体之间为滑动花键连接，只能作轴向移动，不能作旋转运动。2 2）工作原理）工作原理v当步进电机的转子转动时，螺母将带动丝杆作轴向运动，使阀芯开大或关小阀门的开度。vECU通过控制步进电机的转动方向和转动角度来控制丝杆的移动方向和移动距离，从而达到控制阀门开

9、度，调整怠速转速之目的. 步进电机转子和定子的结构定子绕组通电时产生磁场，与转子的永久磁铁形成的磁定子绕组通电时产生磁场，与转子的永久磁铁形成的磁场在同性相斥、异性相吸的原理作用下，使转子转动。场在同性相斥、异性相吸的原理作用下，使转子转动。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角。步进电机型步进电机型ISCV构造及工作原理构造及工作原理控制阀的结构与工作原理控制阀的结构与工作原理转子定子线圈至进气管自空气滤清器阀轴阀丰田车步

10、进电机型怠速控制阀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。3）控 制 电 路4）控制阀的检修v （1 1）拆下控制阀线束连接器，点火开关置）拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”ON”，不起动发动机，分别检测不起动发动机，分别检测B1B1和和B2B2与搭铁间的电压，为与搭铁间的电压，为蓄电池电压；蓄电池电压；v （2 2）发动发动机后在熄火。）发动发动机后在熄火。2 23s3s内在怠速控制阀内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的附近应能听到内部发出的“嗡嗡嗡嗡”响声；响声；v （3 3

11、）拆下控制阀线束连接器，测量）拆下控制阀线束连接器，测量B1B1与与S1S1和和S3S3、B2B2与与S2S2和和S4S4之间的电阻，应为之间的电阻，应为10103030。v （4 4）拆下怠速电磁阀，将蓄电池正极接至）拆下怠速电磁阀，将蓄电池正极接至B1B1和和B2B2端子，负极按顺序依次接通端子，负极按顺序依次接通S1S2S3S4S1S2S3S4端子时，端子时，随步进电动机的旋转，控制阀应向外伸出，如图；若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负极按反方向接通S4S3S2S1S4S3S2S1端子，则控制阀应端子，则控制阀应向内缩回。向内缩回。 a）接蓄电池正极 b）

12、接蓄电池负极5 5）控制阀的控制内容）控制阀的控制内容v 起动初始位置设定起动初始位置设定 为了改善发动机的再次起动性能，在点火开关断开时，ECU将控制怠速控制阀处于全开状态，为再次起动作好准备。v 当ECU内部主继电器控制电路接收到点火开关OFF位置信号时，ECU将利用备用电源输入端提供的电压控制主继电器线圈继续供电2秒，使步进电机的怠速控制阀退回到初始位置，以便下次起动时具有较大的进气量。 起起 动动 控控 制制l 由于发动机起动前，ECU已把怠速控制阀的初始位置设定在最大开度位置，因此发动机起动后，若怠速控制阀仍保持全开，则会引起发动机转速过高。l 为避免出现这种情况，在起动过程中，当发

13、动机转速达到由冷却液温度确定的对应转速时，ECU控制怠速控制阀，逐渐将阀门关小到与冷却液温度对应的开度。 暖暖 机机 控控 制制v暖机过程中，ECU控制怠速控制阀从起动后的开度逐渐关小，当冷却液温度达到70时，暖机控制结束，怠速控制阀达到正常怠速开度。 怠速稳定性控制怠速稳定性控制( (反馈控制反馈控制) )u当发动机处于怠速工况运转时，如果发动机的实际转速与ECU存储器中所存放的目标转速差超过规定值（如20r/min），则ECU即控制怠速控制阀增减旁通空气量，使发动机实际转速与目标转速差小于规定值。u目标转速与发动机怠速工况时的负荷有关，对应空档起动开关是否接通、 是否使用空调、用电器增加等

14、不同情况，都有确定的目标转速。 发动机转速变化的预测控制发动机转速变化的预测控制v 发动机处于怠速工况时，空调开关、空档起动开关等接通或断开时，都会引起发动机怠速负荷变化，产生较大的怠速转速波动。v 为了减小负荷变化对怠速转速的影响，ECU在收到以上开关量信号、发动机转速变化出现前，就控制怠速控制阀预先把阀门开大或关小一个固定的距离。 电器负载增大时的怠速控制电器负载增大时的怠速控制v当汽车上使用的电器增多时，将引起电源系供电电压降低，同时发动机的负荷也要增大。为保证ECU的+B端有正常的供电电压，需要相应地增加进气量，提高发动机的怠速转速。 学学 习习 控控 制制v ECU通过控制怠速控制阀

15、的位置，调整发动机的怠速转速。v 由于发动机在使用过程中其性能会发生变化，因此这时怠速控制阀的位置虽然没有变化，但实际的怠速转速也会偏离初始值。出现这种情况时，ECU除了用反馈控制使怠速转速仍达到目标值外，还将此时步进电机转过的步数储存在备用存储器中，供以后的怠速控制用。6 6）检）检 修修v 车上检查。车上检查。v 当发动机熄火时，怠速控制阀会发出“咔嗒”的声响，使阀门开度退到最大位置。如果不响，应检查怠速控制阀。v 检测定子绕组电阻。检测定子绕组电阻。v 拔下步进电机的导线插接器，用万用表欧姆档测量怠速控制阀4组绕组（B1-S1、B1-S3、B2-S2、B2-S4）的电阻值（10-30）。

16、若电阻值不符合规定，则更换之。v 车下检查（检查步进电机工作情况）车下检查（检查步进电机工作情况）v 从节气门体上拆下怠速控制阀。v 在怠速控制阀插接器的B1和B2端子上接蓄电池正极,而后依次将S1、S2、S3、S4端子搭铁，此时阀门应逐渐关闭。若不能关闭，则应更换怠速控制阀。v 把怠速控制阀插接器的B1和B2端子上接蓄电池正极，而后依次将S4、S3、S2、S1端子搭铁，此时阀门应逐渐开启。若不能开启，则应更换怠速控制阀。v 诊断仪检测ISCV步级数。v 车下检查（检查步进电机工作情况）车下检查（检查步进电机工作情况）v 检查步进电机工作电压。检查步进电机工作电压。v 将怠速控制阀安装到节气门

17、体上，插好连接器插头。v 当点火开关在“ON”位置时，检测ECU的端子ISC1、ISC2、ISC3、ISC4与E1之间（或检测怠速控制阀连接器端子S1、S2、S3、S4与搭铁之间）应有9-12V电压。如无电压，再检查电源电压和主继电器是否正常。（2 2）脉冲电磁阀型怠速控制阀）脉冲电磁阀型怠速控制阀v1）旋转式脉冲电磁阀型怠速控制阀旋转式脉冲电磁阀型怠速控制阀v2）占空比控制电磁阀怠速控制阀占空比控制电磁阀怠速控制阀v3）开关型怠速控制阀开关型怠速控制阀1 1）旋转电磁阀型怠速控制阀）旋转电磁阀型怠速控制阀v（1 1）结构：）结构：v 由永久磁铁、电枢、旋转滑阀等组成。结构图位置图原理图结构图

18、位置图原理图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ECU控制两个线圈的通电或断开，改变两个线圈产生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。的开度，以实现怠速控制。（2 2）工作原理）工作原理v由于旋转电磁阀怠速控制阀的转角范围限定在900以内，所以电枢的旋转角度必须很小才能满足旁通进气

19、量控制精度的要求，因此采用了控制占空比的方法来控制电枢的顺转或逆转。v占空比占空比指脉冲信号的通电时间与通电周期之比。v线圈L1与ECU内部的三极管VT1连接，脉冲控制信号经过反向器加到VT1的基极；v线圈L2与ECU内部的三极管VT2连接，脉冲控制信号直接加到VT2的基极。v当脉冲信号的高电平到来时，VT1截止，VT2导通，L1断电，L2通电，电枢顺时针转动；反之，当脉冲信号的低电平到来时，VT1导通，VT2截止，L1通电，L2断电，电枢逆时针转动，从而实现旁通空气量大小的控制。v 当占空比为50时，两个三极管的导通时间相等，正、反向旋转力矩抵消，滑阀不转动；v 当占空比小于50时，线圈L1

20、的通电时间大于线圈L2的通电时间，滑阀逆时针旋转，旁通气道被关小；v 当占空比大于50时，线圈L2的通电时间大于线圈L2的通电时间，滑阀顺时针旋转，旁通气道被打开。v同上同上（3 3）控制内容）控制内容（4 4）控制阀的检修）控制阀的检修v1 1）拆下控制阀线束连接器，点火开关置）拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”ON”，不，不起动发动机，分别检测电源端子与搭铁间的电压，为起动发动机，分别检测电源端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压；蓄电池电压；v2 2）发动机达到正常工作温度、变速器处于空挡位置）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时，使

21、发动机维持怠速运转，用专用短接线接故障诊断座上的断座上的TE1TE1与与E1E1端子，发动机转速应保持在端子，发动机转速应保持在100010001200r/min1200r/min，5s5s后转速下降约为后转速下降约为200 r/min200 r/min。v3 3）拆下怠速控制阀上的三端子线束连接器，在控制）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（阀侧分别测量中间端子（B B）与两侧端子（）与两侧端子（ISC1ISC1和和ISC2ISC2）的电阻应为）的电阻应为18.8 18.8 22.822.8。v（1 1）结构）结构2 2）占空比控制电磁阀型怠速控制阀）占空比控制电磁阀型怠速控制阀（2 2）工作原理）工作原理v电磁线圈通电产生电磁吸力。v当线圈产生的电磁吸力超过复位弹簧弹力时，阀轴带动阀芯向上移动，打开旁通气道。当电磁线圈断电