第二章发动机电子控制系统

电控燃油喷射系统简介电控燃油喷射系统的功能原理电控燃油喷射系统的组成第二章汽油发动机管理系统2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰电控燃油喷射系统简介

电控燃油油喷射系统（Electricfuelinjection,EFI）是利用各种传感器检测发动机的各种状态，经ECU的判断、计算，使发动机在不同工况下，均能获得合适浓度的可燃混合气。电子控制喷油系统是通过空气流量计、绝对压力传感器和发动机转速信号来确定基本喷油量(由喷油时间决定），电子控制单元根据各种传感器的信号进行判断、计算、修正控制喷油器喷油的持续时间，使发动机获得该工况下运行所需的最佳可燃混合气浓度。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰电控汽油喷射发动机简介

燃油喷射控制系统是由传感器、电子控制单元和执行器组成。其核心是电子控制单元。电子控制单元通过进气歧管绝对压力传感器或空气流量计的信号计算进气量，并根据进气量和发动机的转速获得基本喷油持续时间，然后通过冷动水温度、进气温度、节气门开启角度、电瓶电压等各种工作参数进行修正，得到发动机在这一工况下运行的最佳喷油持续时间。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰电控汽油喷射发动机简介2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰电控汽油喷射发动机简介2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰电控汽油喷射发动机简介按喷射时刻分:按喷射位置分:按喷射压力分:2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

电控燃油喷射系统简介电控燃油喷射系统的功能原理电控燃油喷射系统的组成第二章汽油发动机管理系统2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰喷油正时控制——就是喷油器何时开始喷油。单点喷射系统只有一只或两只喷油器，安装在节气门体上，发动机一旦工作就连续喷油。多点燃油喷射系统每个气缸配有一只喷油器，安装在燃油分配管上。根据燃油喷射时序不同，又分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种喷射方式。喷油正时控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰同时喷射正时控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

发动机工作时,ECU根据曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器输入的基准信号发出喷油指令,控制功率管导通与截止,继而控制喷油器电磁线圈电流的通断,使各缸喷油器同时喷油和停止喷油。

曲轴每转一圈,各缸喷油器同时喷油一次,一次喷油量为发动机一次燃烧需要燃油量的1/2,喷油正时与发动机工作循环无关。优点：控制电路和控制程序简单，通用性较好。缺点：各缸喷油时刻不可能最佳，已很少采用。同时喷射正时控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰分组喷射正时控制：将喷油器喷油分组进行控制,一般将四缸发动机分成二组，六缸发动机分成三组，八缸发动机分成四组。

发动机工作时,由ECU控制各组喷油器轮流喷油。发动机每转一圈，只有一组喷油器喷油。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰顺序喷射正时控制：ECU根据凸轮轴位置传感器信号（G信号）、曲轴位置传感器信号（Ne信号）和发动机的作功顺序，确定各缸工作位置。当确定某缸活塞运行即至压缩行程上止点前某一位置时，ECU输出喷油控制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸开始喷油。优点：各缸喷油时刻均可设计在最佳时刻。已普遍采用。缺点：控制电路和控制软件较复杂。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰目的：

发动机工况不同，对混合气浓度的要求也不相同。为使发动机在各种运行工况下，都能获得最佳的混合气浓度，以提高发动机的经济性和降低排放污染，需要对喷油量进行控制。方式：

当喷油器的结构和喷油压差一定时，喷油量的多少就取决于喷油时间。在汽油发动机管理系统中，喷油量的控制是通过对喷油器喷油时间(喷油触发脉冲宽度)的控制来实现的。喷油量控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

在发动机冷起动时，ECU不是以空气流量传感器信号或进气压力信号作为计算喷油量的依据，而是根据冷却液温度传感器信号确定基本喷油量,然后根据进气温度及电压修正。

原因：起动时，发动机转速很低且波动较大，导致反映进气量的空气流量信号或进气压力信号误差较大。 1、起动时的喷油量控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、起动时的喷油量控制：·实际喷油时刻晚于ECU发出喷油指令时刻，会使喷油量不足。

·蓄电池电压越低，喷油滞后时间越长，电压修正喷油时间越长。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、起动后的喷油量控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

总喷油量=基本喷油量+喷油修正量+喷油增量

基本喷油量由进气量传感器（空气流量传感器或歧管压力传感器）和曲轴位置传感器（发动机转速传感器）信号计算确定；

喷油修正量由与进气量有关的进气温度、大气压力、氧传感器等传感器信号和蓄电池电压信号计算确定；

喷油增量由反映发动机工况的点火开关信号、冷却液温度和节气门位置等传感器信号计算确定。2、起动后的喷油量控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、起动后的喷油量控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰（1）基本喷油量的控制：空气流量喷油量g/s2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰①进气温度的修正：目的：进气温度变化→空气密度变化→进气量变化。(体积相同时，温度升高，质量降低。)

对于采用进气压力传感器或体积流量传感器的喷射系统，在传感器信号相同的情况下，进入发动机的空气质量将随空气温度升高而减小。为此，需要ECU根据进气温度和大气压力的信号，对喷油量进行修正，使发动机在各种运行条件下，都能获得最佳的喷油量。（2）喷油修正量的控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰修正方式:

当进气温度高于20℃时，ECU将确定修正系数小于1，适当减少喷油量（缩短喷油时间）进行修正；反之，当进气温度低于20℃时，ECU将确定修正系数大于1，适当增加喷油量（延长喷油时间）进行修正。（2）喷油修正量的控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰②大气压力的修正：目的：大气压力变化→空气密度变化→进气量变化。为此，ECU将根据大气压力传感器输入的信号，对喷油量（喷油时间）进行适当修正。（2）喷油修正量的控制：修正方式:

当大气压力低于101kPa时，ECU将减小修正系数，使喷油量减少（缩短喷油时间）进行修正，避免混合气过浓和油耗过高。反之，当大气压力高于101kPa时，ECU将适当增加喷油量（延长喷油时间）进行修正。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰③空燃比（A／F）的修正：

不同工况时，发动机空燃比不同,发动机不同转速和负荷时的最佳空燃比预先通过台架试验测试求得并存储在只读存储器ROM中。发动机工作时，ECU根据曲轴位置传感器、空气流量传感器和节气门位置传感器等信号，从空燃比脉谱图中查询出最佳的空燃比修正系数对空燃比进行修正。（2）喷油修正量的控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰④空燃比反馈控制修正(氧气含量修正)目的：

试验证明：当混合气的空燃比控制在理论空燃比14.7）附近时，三元（HC、CO、NOx）催化转换器转换效率最高。如果仅仅利用空气流量传感器和发动机转速传感器计算求得充气量，那么很难将空燃比控制在理论空燃比（14.7）附近。修正方式:

许多电控发动机都配装了三元催化转换器和氧传感器，借助于安装在排气管上的氧传感器反馈的空燃比信号，对喷油脉冲宽度进行反馈优化控制，将空燃比精确控制在理论空燃比（14.7）附近，再利用三元催化转换器将排气中的三种主要有害成分HC、CO、NOX转化为无害成分。

（2）喷油修正量的控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰在下述情况下，ECU对空燃比不进行反馈控制：发动机起动工况；发动机起动后暖机工况（4s）；发动机大负荷工况；加速工况；减速工况；氧传感器温度低于正常工作温度；氧传感器输入ECU的信号电压持续10s以上时间保持不变。（2）喷油修正量的控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰⑤电源电压的修正：目的：

喷油器的电磁线圈为感性负载，其电流按指数规律变化，因此当喷油脉冲到来时，喷油器阀门开启和关闭都将滞后一定时间。蓄电池电压的高低对喷油器开启滞后时间影响较大，电压越低，开启滞后时间越长，在控制脉冲占空比相同的情况下，实际喷油量就会减小，为此必须进行修正。

（2）喷油修正量的控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰修正方式：修正喷油量时，ECU以14V电压为基准。当蓄电池输入ECU的电压低于14V时，ECU将增大喷油脉冲的占空比，即增大修正系数，使喷油器的喷油时间增长；反之，当蓄电池电压升高时，ECU将减小占空比，即减小修正系数，使喷油时间缩短。（2）喷油修正量的控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰①启动后喷油增量的修正:目的：发动机冷车启动后，由于低温混合气雾化不良，燃油会在进气管上沉积而导致混合气变稀，发动机运转不稳甚至熄火。修正方式：为此在启动后的短时间内，必须增加喷油量，使混合气加浓，保证发动机稳定运转而不致熄火。喷油增量比例的大小取决于启动时发动机的温度，并随启动后时间的增长而逐渐减小至1。（3）喷油增量的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰①启动后喷油增量的修正：（3）喷油增量的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰②冷却液温度的修正：冷却液温度的修正是指暖机过程中冷却液温度的修正。目的：

在冷车起动结束后的暖机过程中，发动机温度较低，燃油雾化较差，部分燃油凝结在进气管和气缸壁上，会使混合气变稀，燃烧不稳定。因此在暖机过程中；必须增加喷油量，其燃油增量的比例取决于冷却水温度传感器。（3）喷油增量的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰修正方式：

ECU根据水温传感器信号，通过加大喷油脉冲宽度（占空比）进行暖车加浓。随着发动机冷却水温的升高，喷油脉冲的占空比将逐渐减小，直到发动机冷却水温超过60℃后才停止加浓，喷油增量比例逐渐减小至1。

（3）喷油增量的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰②冷却液温度的修正：（3）喷油增量的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰③加速时喷油增量的修正：目的：

当汽车加速时，为了保证发动机能够输出足够的扭矩，改善加速性能，必须增大喷油量。

（3）喷油增量的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰修正方式：

在发动机运转过程中，ECU将根据节气门位置传感器信号和进气量传感器信号的变化速率，判定发动机是否处于加速工况。汽车加速时，节气门增大，与此同时，空气流量突然增大，歧管压力突然增大，进气量传感器信号突然升高，ECU接收到这些信号后，立即发出增大喷油量的控制指令，使混合气加浓。燃油增量比例大小与加浓时间取决于加速时发动机冷却液的温度。冷却液温度越低，燃油增量比例越大，加浓持续时间越长。（3）喷油增量的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰③加速时喷油增量的修正：（3）喷油增量的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

1、减速断油控制：（1）目的：

当汽车在高速行驶中突然松开油门踏板减速时，发动机将在汽车惯性力的作用下高速旋转。由于节气门已经关闭，进入气缸的空气很少，如不停止喷油，混合气将会很浓而导致燃烧不完全，排气中的有害气体成分将急剧增加。三、燃油停供控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰（2）控制过程：1、减速断油控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

当条件满足时，ECU立即发出停止喷油指令，控制喷油器停止喷油。当喷油停止、发动机转速降低到燃油复供转速或怠速触点断开时，ECU即发出指令，控制喷油器恢复供油。燃油停供转速和复供转速与冷却液温度和发电机负荷有关。冷却液温度越低、发动机负荷越大（如空调接通），燃油停供转速和复供转速就越高。1、减速断油控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰（1）目的：

当发动机转速超过允许的极限转速时，ECU就控制喷油器中断燃油喷射，防止发动机超速运转而损坏机件。2、限速断油控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰（2）控制方式：

在发动机运行过程中，ECU随时都将曲轴位置传感器测得的发动机实际转速与存储器中存储的极限转速进行比较。当实际转速达到或超过极限转速(7000-8000r/min)时，ECU就发出停止喷油指令，控制喷油器停止喷油，限制发动机转速进一步升高。喷油器停止喷油后，发动机转速将降低。当发动机转速下降至低于极限转速80-100r/min时，ECU将控制喷油器恢复喷油。2、限速断油控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰电控燃油喷射系统简介

电控燃油喷射系统的功能原理电控燃油喷射系统的组成第二章汽油发动机管理系统2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰电控燃油喷射系统的组成2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰电控燃油喷射系统的组成2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰工作情况：燃油供给系统：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰燃油路径为：汽油箱→汽油泵→输油管→汽油滤清器→燃油分配管→喷油器。回油路径为：汽油箱→汽油泵→输油管→汽油滤清器→燃油分配管→油压调节器→回油管→油箱。燃油供给系统：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰（1）齿轮式电动燃油泵：

由燃油泵电动机、叶片、出油阀、卸压阀等组成。一、电动燃油泵工作原理：叶轮是一个圆形平板，在平板的圆周上加工有小槽，形成泵油叶片。叶轮旋转时，小槽内的汽油随同叶轮一同高速旋转。由于离心力的作用，使出口处油压增高，而在进口处产生真空，从而使汽油从进口吸入，从出口排出。优点：泵油量大、泵油压力高（600kPa以上）、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长，应用广泛。

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰止回阀——可在燃油泵不工作时，阻止燃油倒流回油箱，这样可保持油路中有一定的残余压力，便于下次起动。安全阀——燃油泵输出油压达到0.4MPa时，卸压阀开启，以防止输油压力过高。一、电动燃油泵2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰（2）滚柱式电动燃油泵：由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。一、电动燃油泵1-卸压阀；2-滚柱泵；3-电动机；4-出油阀；5-进油口；6-出油口。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰工作原理：

一、电动燃油泵

转子偏心地安装在泵体内，滚柱装在转子的凹槽中。当转子旋转时，滚柱在离心力的作用下紧压在泵体的内表面上；同时在惯性力的作用下，滚柱总是与转子凹槽的一个侧面贴紧，从而形成若干个工作腔。在汽油泵工作过程中，进油口一侧的工作腔容积增大，成为低压吸油腔，汽油经进油口被吸入工作腔内。在出油口一侧的工作腔容积减小，成为高压油腔，高压汽油从压油腔经出油口流出。

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰缺点：输油压力波动较大，在出油端必须安装阻尼减振器，这使得燃油泵体积增大，故一般都安装在油箱外面，属外置式。一、电动燃油泵2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、功用：滤除燃油中的杂质和水分，防止燃油系统堵塞，减小机械磨损，以保证发动机正常工作。2、安装：燃油滤清器安装在燃油泵之后的高压油路中。二、燃油滤清器2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰3、构造及工作原理：二、燃油滤清器2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、功用：衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动及喷油脉动压力，使燃油系统压力保持稳定。2、安装：安装在输油管的一端。三、脉动阻尼器2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

3、构造及工作原理：三、脉动阻尼器1-膜片弹簧；2-膜片；3-出油口；4-进油口。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、功用：调节燃油压力，使喷油压差（喷油器内压力与进气歧管之间压力差）保持恒定。2、安装：安装在输油管的一端。四、燃油压力调节器2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰四、燃油压力调节器2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰3、构造及工作原理：四、燃油压力调节器2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、功用：

固定喷油器和油压调节器，并将汽油分配给各个喷油器。2、安装：

安装在发动机进气歧管上部。又称为供油总管或油轨。五、燃油分配管2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰五、燃油分配管3、构造及工作原理：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰六、喷油嘴喷油器是电磁阀式的。当喷油器不工作时，针阀在回位弹簧作用下将喷油孔封住。当ECU的喷油控制信号将喷油器的电磁线圈与电源回路接通时，针阀才在电磁力的吸引下克服弹簧压力、摩擦力和自身重量，从静止位置往上升起，燃油经针阀头部的轴针和喷孔之间的环形间隙高速喷射，并形成雾化。

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰六、喷油嘴

喷油器分类2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰工作情况：空气供给系统D型L型2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、D型EFI空气供给系统：空气供给系统1-空气滤清器；2-稳压箱；3-节气门体；4-进气控制阀；5-进气室；6-真空罐；7-电磁真空阀；8-真空驱动器；9-怠速控制阀。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、L型EFI空气供给系统：空气供给系统1-空气滤清器；2-空气流量计；3-进气连接管4-节气门体；5-进气室。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

D型多点喷射系统节气门体：空气供给系统基本元件的构造1-节气门体衬垫；2-节气门限位螺钉；3-螺钉孔护套；4-节气门体；5-加热水管；6-节气门位置传感器；7-螺钉；8-怠速控制阀；9-O型密封圈；10-螺钉。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰L型多点喷射系统节气门体：空气供给系统基本元件的构造1-空气流量计；2-怠速控制阀；3-节气门位置传感器。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰单点喷射系统节气门体：

空气供给系统基本元件的构造1-进油管接头；2-喷油器；3-燃油压力调节器；4-回油管接头；5-怠速控制阀；6-节气门位置传感器；7-真空管接头；8-活性炭罐管接头。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰ThrottlePositionSensorETCS-ANo-contacttypethrottlepositionsensorisusedThrottleControlMotorReductionGearsThrottleValveHallICsMagnets空气供给系统基本元件的构造Magnets2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰进气管：（1）多点电控燃油喷射式发动机：

进气总管和进气歧管有：整体式分开式（2）单点燃油喷射系统的发动机：进气管与化油器式发动机进气管的要求和结构基本相同。空气供给系统基本元件的构造2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

进气管：空气供给系统基本元件的构造2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰空气传感器：进气管绝对压力传感器

空气供给系统基本元件的构造2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰节气门位置传感器

空气供给系统基本元件的构造1）功能·检测节气门开度转换为电压信号传递给ECU

·判定发动机运转工况的依据（2）类型·线性输出型(滑动电阻式)

·开关量输出型(触点式,电磁感应式，霍尔效应式)2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰节气门位置传感器：滑动电位计式空气供给系统基本元件的构造输出电压随节气门开度的增大而线性增大·当节气门完全关闭时，怠速触点闭合，发动机处于怠速状态

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰节气门位置传感器：触点式

空气供给系统基本元件的构造怠速工况

大负荷工况

传感器有开和关两种信号

·怠速触点闭合：节气门全闭，发动机处于怠速状态

·全开触点闭合：节气门开度>50℃，发动机处于大负荷状态2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰空气传感器：翼片式空气流量计空气供给系统基本元件的构造（1）主要件功能·缓冲片：缓冲室内空气对缓冲片的阻尼作用，使翼片转动平稳；

·旁通空气调节螺钉：调节怠速时旁通空气量的大小，从而调节怠速混合气的成分；

·电位计：将翼片转动的角度转换为电信号；2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰空气传感器：翼片式空气流量计空气供给系统基本元件的构造（2）工作原理·翼片全关时，没有进气量，产生电压信号最强

·翼片打开时，进气量由小变大，产生电压信号由强变弱

·翼片全开时，进气量最大，产生电压信号最弱2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰空气传感器：热线式空气流量计空气供给系统基本元件的构造当进气量越大，因进气的散热使铂金热丝电阻减小，电桥平衡受到破坏。控制电路自动增大电流，增大铂金热丝电阻使电桥重新恢复平衡。因电路中电流的增大，使精密电阻的电位增大。该电位与进气量成正比，作为进气量信号电压传输给发动机ECU。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰空气传感器：热线式空气流量计空气供给系统基本元件的构造R1、R2、RH、RK组成电桥电路。空气流过RH→RH温度降低→RH电阻值减小→电桥失去平衡→控制电路增大流经RH的电流以恢复RH的阻值，使电桥重新平衡→R1两端的电压增大，此电压即为热线式空气流量计的传感信号。原理与电阻温度计类似。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰空气传感器：热膜式空气流量计空气供给系统基本元件的构造2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰空气传感器：卡门漩涡式空气流量计空气供给系统基本元件的构造卡门漩涡原理：流体流过涡流发生体时，流体会产生系列漩涡，且漩涡频率与流体流速成正比。

即根据涡流的频率可计算出流体的流速。当进气管的尺寸一定时，便可计算出流体的流量。在汽车空气流量计中测量涡流频率的方法有两种：光电式和超声波式。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰空气传感器：卡门漩涡式空气流量计空气供给系统基本元件的构造光电式传感器：由发光二极管、振动反光镜、光敏三极管组成。漩涡频率通过压力孔使振动反光镜振动，光敏三极管接受因振动产生变化的光能，转化为脉冲电压信号，该脉冲信号与漩涡频率成正比2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰空气传感器：卡门漩涡式空气流量计空气供给系统基本元件的构造超声波式传感器：由超声波发射器、超声波接受器组成。漩涡频率使超声波发射器产生的超声波发生变化，超声波接受器接受该超声波转化为脉冲电压信号，该脉冲信号与漩涡频率成正比。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰曲轴/凸轮轴位置和转速传感器

空气供给系统基本元件的构造曲轴位置传感器，也称为NE信号传感器；凸轮轴位置传感器,也称为G信号传感器。G信号用于判断一缸的TDC（上止点）确定喷射正时和点火正时；发动机ECU利用NE信号检测发动机转速。电磁感应式霍尔效应式光电式磁控电阻式韦根德效应式各向异性磁阻式巨磁阻式2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰曲轴位置传感器/转速传感器(电磁感应式)空气供给系统基本元件的构造曲轴转角1°信号=30°转角时间/30等分发动机转速：Ne信号以2个脉冲时间（曲轴60°）为基准计算和检测2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰曲轴/凸轮轴位置和转速传感器

空气供给系统基本元件的构造2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰曲轴位置传感器/转速传感器（光电式）空气供给系统基本元件的构造2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰曲轴位置传感器/转速传感器（霍尔式）空气供给系统基本元件的构造原理：在通电的导体或半导体的电流方向的垂直方向施加磁场，在电流和磁场的垂直面方向上出现感应电压。脉冲环前沿通过时：产生5V高电压

脉冲环后沿离开时：产生0V信号电压

·分电器旋转一周：高低电位各占180°(曲轴转角360°)产生5V电压信号时：表示下一个到达上止点的是1、4缸，1缸为压缩行程，4缸为排气行程。产生0V电压信号时：表示下一个到达上止点的仍是1、4缸，但气缸工作行程与前相反。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰曲轴位置传感器/转速传感器（霍尔式）空气供给系统基本元件的构造2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰氧传感器空气供给系统基本元件的构造2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰氧传感器空气供给系统基本元件的构造原理：在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。当套管废气一侧的氧浓度低时，在电极之间产生一个高电压(0.6～1V)，这个电压信号被送到ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时(端部达到300°C以上)其特性才能充分体现，才能输出电压。它在约800°C时，对混合气的变化反应最快，而在低温时这种特性会发生很大变化。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰汽油机电控点火系统一、电控点火系统功能二、发动机点火系统原理与结构

第二章2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰汽油机电控点火系统一、电控点火系统功能二、发动机点火系统原理与结构

第二章2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰电控点火系统功能点火时刻的控制初级电路导通时间的控制爆震控制（点火系闭环控制）

第二章2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰点火时刻的控制就是点火提前角控制。★什么是点火提前角？★为什么要控制点火提前角？★怎样控制点火提前角？一、点火时刻的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、点火提前角定义：

火花塞电极间开始跳火时距上止点间的曲轴转角，称为点火提前角。2、点火提前角对发动机性能的影响：

点火过早，功率下降，易爆震。点火过迟，功率、热效率降低。

一、点火时刻的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰点火提前角对发动机性能的影响A-不点火B-点火过早C-点火适当D-点火过迟

一、点火时刻的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰3、最佳点火提前角及其影响因素：

发动机发出功率最大和油耗最少的点火提前角，称为最佳点火提前角。转速影响：发动机转速升高而增大；负荷影响：随负荷增大而减小;燃料性质、温度、空燃比、大气压力一、点火时刻的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰一、点火时刻的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰4、点火提前角的确定：实际点火提前角的控制模式因厂而异。多数汽车点火提前角的控制模式如下：实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角一、点火时刻的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰（1）初始点火提前角：

固定点火提前角，其值大小取决于发动机型式，并由凸轮轴位置传感器的初始位置决定，一般为上止点前60～120。4、点火提前角的确定2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

（2）基本点火提前角：

普遍采用台架试验方法，利用发动机最佳运行状态下的实验数据，描绘出以转速和负荷为变量的三维点火特性脉谱图。

将脉谱图以数据形式存储在ECU的只读存储器ROM中，汽车行驶时，微机根据发动机转速和负荷信号，从存储器中查询出相应的基本点火提前角来控制点火。4、点火提前角的确定2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

4、点火提前角的确定三维点火特性脉谱图（MAP图）2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

基本点火提前角按两种情况确定：

正常行驶时的基本点火提前角：该基本点火提前角由ECU根据发动机的转速和负荷信号从内部存储器中选出。怠速时的基本点火提前角：

ECU根据发动机转速和空调开关是否接通确定基本点火提前角。(丰田)在空调工作时为80，在空调不工作时为40。

4、点火提前角的确定2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰（3）修正点火提前角：

为使实际点火提前角适应发动机的运转状况，以便得到良好的动力性、经济性和排放性，必须根据相关因素（冷却液温度、进气温度、开关信号等）适当增大或减小点火提前角，即对点火提前角进行必要的修正。修正的项目主要有暖机修正、过热修正、怠速稳定性修正、空燃比反馈修正。4、点火提前角的确定2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰①暖机修正：

是指节气门位置传感器怠速触点闭合时，微电脑根据冷却水温度对点火提前角进行修正。水温较低时，为缩短暖机时间，增大了点火提前角，随水温升高，点火提前角的变化如图。4、点火提前角的确定2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

②过热修正：4、点火提前角的确定

发动机处于正常运行工况（怠速触点断开），水温过高时，为避免爆震，应减小点火提前角。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰③怠速稳定性修正：

发动机怠速运行期间，由于发动机负荷变化使发动机转速变化，ECU要根据实际转速与目标转速的差值调整点火提前角，使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。4、点火提前角的确定

发动机转速低于目标转速时，增大点火提前角；反之，则减小。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰④空燃比反馈修正：

进行空燃比反馈控制时，根据氧传感器的反馈信号调整喷油量来达到理论空燃比，这种喷油量的变化必然引起发动机转速变化。为了稳定发动机转速，点火提前角需根据喷油量的变化进行修正。4、点火提前角的确定2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰发动机实际点火提前角是上述三个点火提前角之和。曲轴每转一圈，ECU计算处理后就输出一个提前角信号。因此，当传感器检测到发动机转速、负荷、水温发生变化时，ECU就自动调整点火提前角。当ECU确定的点火提前角超过允许的最大或最小时，发动机很难正常运转，此时ECU将以最大或最小点火提前角允许值进行控制。最大：350-450；最小：-100-00。

4、点火提前角的确定2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、通电时间对发动机工作的影响：当点火线圈结构一定时，点火线圈次级电压的最大值与初级断开电流成正比。初级电路结构一定时，初级断开电流与蓄电池电压成正比，且随初级电路导通时间按指数规律增长，并逐渐趋于极限值。通电时间→初级断开电流→次级电压→点火能量→点火系工作的可靠性。

二、初级电路导通时间的控制2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰通电时间短时，初级电流小，会使感应的次级电压偏低，容易造成失火。初级电流大，对点火有利；但通电时间过长，会使点火线圈发热，甚至烧坏，还会使能耗增大。当次级电压（即火花塞击穿电压）一定时，应根据蓄电池电压来调整初级电路的导通时间。蓄电池电压低时，所需的通电时间较短；蓄电池电压低时，所需的通电时间就长。1、通电时间对发动机工作的影响：

初级断开电流还受蓄电池电压的影响。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰ECU首先根据电源电压的高低，在存储器存储的导通时间脉谱图中查询选择导通时间，然后根据发动机转速确定导通角（闭合角）的大小。2、通电时间的控制方法：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

在电控点火系统中，采用了初级线圈电阻很小的高能点火线圈，其初级电流可达30A以上。为防止初级电流过大烧坏点火线圈，所以点火控制电路中增加了恒流控制电路，保证在任何转速下初级电流均为规定值。3、点火线圈的恒流控制：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

什么是爆震燃烧？爆震燃烧对发动机性能有何影响？如何判别爆震？如何控制爆震？三、爆震控制（点火系闭环控制）2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

发动机的爆震燃烧是指火花塞在燃烧室中心跳火，火焰以正常的燃烧速率向四周推进，使处于最后位置上的混合气（终燃混合气）在压缩终点温度的基础上进一步受到压缩、热辐射作用，终燃混合气的温度不断上升，以致在正常火焰到达之前产生自燃。1、爆震及其影响：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

理论与实践证明：剧烈的爆震会使发动机的动力性和经济性严重恶化，而当发动机工作在爆震的临界点或有轻微爆震时，发动机热效率最高，动力性和经济性最好。因此，利用点火提前角闭环控制系统能够有效地控制点火提前角，从而使发动机工作在爆震的临界状态。

1、爆震及其影响：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰检测发动机爆震的方法有三种：

检测发动机燃烧室压力；检测发动机缸体振动；检测燃烧噪声。目前，大多数汽车采用检测发动

机缸体振动的方法来检测爆震。2、爆震的判别：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰功用：把发动机缸内发生爆震时引起的缸体振动转换为电信号。该信号输入ECU后用于控制点火提前角。爆震传感器：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰压电效应：某些晶体（如石英、压电陶瓷等）受到压力或机械振动之后产生电荷的现象称为压电效应。当晶体受到外力作用时，在晶体的某两个表面上就会产生电荷（输出电压）；当外力去掉后，又重新回到不带电的状态。压电式爆震传感器：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰（1）共振型压电式爆震传感器：结构：压电式爆震传感器：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰工作原理：压电元件紧贴在振荡片上，振荡片紧固在传感器基座上。当固定在缸体上的爆震传感器随发动机振动时，通过基座带动振荡片振荡。振荡片压迫压电元件，使压电元件产生电压信号。当发动机爆震时产生的频率与振荡片的固有频率相同时，振荡片就发生共振。压电元件受到的力最大，此时压电元件产生的电压信号也达到最大值。压电式爆震传感器：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰输出特性：

压电式爆震传感器：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰共振型压电式爆震传感器特点：

输出的信号电压高，不需要专门的滤波器，信号处理比

较方便。但由于其传感器的共振频率必须与发动机燃烧时的爆震

频率匹配（即两者能够产生共振），只能用于指定型号的发动机（因为各种发动机有自已特

定的共振频率），互换性差。

压电式爆震传感器：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰（2）非共振型压电式爆震传感器：结构：压电式爆震传感器：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰工作原理：当发动机振动时，惯性配重会因振动而产生加速度。加速度产生的惯性力作用在压电陶瓷元件上，使压电陶瓷元件产生电压信号。发动机发生爆震时，振动幅度大，产生的加速度也大，压电陶瓷元件受到的作用力也大，压电陶瓷元件输出的电压信号就大。压电式爆震传感器：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰输出特性：

压电式爆震传感器：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰非共振型压电式爆震传感器的特点：输出的信号电压小、平缓，必须将输出信号输送至带通滤波器中，判断爆震是否发生。这种传感器适应范围广，当用在不同类型的发动机上时，只需对带通滤波器的过滤频率进行调整即可，无需更换传感器。

压电式爆震传感器：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰汽油机电控点火系统一、电控点火系统功能二、发动机点火系统原理与结构

第二章2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰发动机点火系统原理与结构一、蓄电池点火系组成与工作原理二、计算机控制电子点火系组成与原理

第二章2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰分类与组成：电源和产生高压的方法

1．蓄电池点火系，主要电源、点火开关、点火线圈、分电器（断电器、配电器）、电容器、火花塞、高压导线组成。2．计算机控制点火系，电源、点火开关、点火线圈、点火器、（分电器）、电控单元、传感器,火花塞、高压导线等。3．磁电机点火系发动机点火系统原理与结构2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰一、蓄电池点火系组成与工作原理

发动机点火系统原理与结构蓄电池电压由点火线圈和断电器共同产生高压10000V以上。点火线路分初级回路和次极回路。点火线圈实际上是一个变压器，主要由初级绕组，次极绕组和铁芯组成。断电器是一个凸轮操纵的开关。断电器凸轮由发动机配气凸轮驱动，并以同样的转速旋转，即曲轴齿轮每转两圈，凸轮轴转一圈，为了保证曲轴转两圈各缸轮流点火一次，断电器凸轮的凸棱数一般等于发动机的气缸数，断电器的触点与点火线圈的初级绕组串联，用来切断或接通初级绕组的电路。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰触点闭合时，初级电路通电，电流从蓄电池的正极经点火开关，点火线圈的初级绕组，断电器触点，接地流回蓄电池的负极，为低压电路。触点断开时，在初级绕组通电时，其周围产生磁场，并由于铁芯的作用而加强。当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初级电路迅速下降到零，铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多，导线细的次极绕组中感应出很高的电压，使火花塞两极之间的间隙被击穿，产生火花。一、蓄电池点火系组成与工作原理

发动机点火系统原理与结构2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰一、蓄电池点火系组成与工作原理

发动机点火系统原理与结构2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰分电器功用：（1）接通或断开初级电路（2）将点火线圈产生的高压电按照发动机分配给各缸火花塞（3）根据发动机转速和负荷自动调节点火时刻组成：分电器是由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置组成。发动机点火系统原理与结构2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰分电器功用：（1）接通或断开初级电路（2）将点火线圈产生的高压电按照发动机分配给各缸火花塞（3）根据发动机转速和负荷自动调节点火时刻组成：分电器是由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置组成。发动机点火系统原理与结构2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰点火提前调节装置

实现点火提前角调节的方法有两种：（1）触点不动（2）凸轮不动，发动机点火系统原理与结构2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰点火提前调节装置（点火提前调节装置位于分电器下部，由离心式点火提前调节装置和真空式点火提前调节装置组成。

发动机点火系统原理与结构2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰发动机点火系统原理与结构（1）离心式点火提前装置2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰（2）真空式点火提前装置

发动机点火系统原理与结构2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰发动机点火系统原理与结构点火线圈开磁路点火线圈：开磁路点火线圈采用柱形铁芯，其上下两端没有连接在一起，磁力线通过空气形成磁回路。泄漏的磁通量多，即磁路损失大，转换效率低。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰发动机点火系统原理与结构点火线圈闭磁路点火线圈的铁芯用"口"字形或"日"字形的铁片叠制而成。磁路闭合。泄漏的磁通量即磁路损失大大减小，点火线圈的转换效率高。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰二、计算机控制电子点火系组成与原理发动机点火系统原理与结构

可分为有分电器和无分电器两大类。它主要由各种传感器、电控单元、分电器、点火器、点火线圈等组成。

点火器：根据ECU输入的指令，按点火顺序控制各个点火线圈工作，同时向ECU输送点火确认信号IGF。分电器：与蓄电池点火系分电器（配电器）功能相似。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰发动机点火系统原理与结构2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰发动机点火系统原理与结构发动机的最佳点火提前角除了随转速和负荷变化外，还受环境状况、车辆的技术状况、使用状况等因素影响，而且最佳点火提前角随发动机转速和负荷变化的规律也不是线性的。离心点火提前调整装置和真空点火提前调整装置中，机械运动部件的磨损、老化和脏污等，都会引起点火提前角调节特性的改变，使发动机性能下降。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰有分电器型点火系发动机点火系统原理与结构有分电器型控制电路2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰有分电器型点火系基本工作顺序发动机点火系统原理与结构

发动机工作时,各传感器分别将各瞬时发动机转速、负荷、冷却液温度、爆震信号等与发动机工况有关的信号,经接口电路送入控制器（ECU）

控制器根据转速，负荷信号,按储存器中存放的程序以及与点火提前角和初级电路导通时间有关的数据,计算出该工况对应的最佳点火提前角和初级电路导通时间,并根据冷却液温度、废气浓度、蓄电池电压等予以修正。

根据计算结果和点火基准信号,在最佳的时刻向点火控制器发出控制信号,接通点火线圈初级电路。经过最佳的导通时间后

,再发出控制信号,切断初级电路,使点火线圈的次级绕组中产生高压电,并经配电器送往火花塞,点燃混合气。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰分电器原理发动机点火系统原理与结构2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰有分电器型点火系发动机点火系统原理与结构丰田4A-GE发动机TCCS点火系统2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰无分电器型点火系发动机点火系统原理与结构

无分电器点火系又称直接点火系,点火系初级回路的导断时刻、导通时间及爆震控制与有分电器的计算机控制电子点火系相同

,而点火高压的分配则由电控单元通过多个点火线圈实现。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰无分电器型点火系发动机点火系统原理与结构无分电器型控制电路2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰无分电器型点火系发动机点火系统原理与结构2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

第二章

汽油机辅助控制系统一、怠速控制系统二、进气控制系统三、排气控制系统四、汽油发动机发展趋势2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰

第二章

汽油机辅助控制系统一、怠速控制系统二、进气控制系统三、排气控制系统四、汽油发动机发展趋势2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰一、怠速控制系统概述

怠速控制的功能怠速控制系统的组成与原理怠速控制的方法2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰一、怠速控制系统概述

●什么是怠速工况？

怠速工况指发动机只维持空调、动力转向器等基本运转，对外无动力输出的稳定运转工况。此时节气门开度最小或者为零，汽车处于空档，发动机只带动附件维持最低稳定转速。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰一、怠速控制系统概述

为什么要控制怠速工况？

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。实现快速暖机高怠速运转，实现部分功率输出

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、怠速控制的功能：

根据发动机工作温度和负载，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。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、怠速控制的原理：根据发动机冷却液温度及负荷信号，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。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、怠速控制的原理：

ECU根据节气门位置传感器、车速传感器输出的信号判断发动机是否处于怠速状态，然后根据冷却液温度、空调开关、动力转向开关等传感信号，在存储器中查出出转速差，最后通过怠速控制阀的动作（调节进该工况下的目标转速,即能稳定运转的怠速转速，再与发动机转速传感器传来的实际转速进行比较，计算气量）来提高或降低发动机的转速，使发动机稳定运转。

怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰3、怠速控制进气量的方法：（1）节气门直动式——控制节气门最小开度；（2）旁通气道式——控制节气门旁通通路中空气流量。

旁通空气道式

节气门直动式

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰二、节气门直动式怠速控制机构1、结构：

由直流电动机、减速齿轮、丝杆等组成。

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰二、节气门直动式怠速控制机构2、工作原理：

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。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。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰三、旁通气道式怠速控制阀ISCV

形式多种，结构各异，常见的有：步进电机式旋转滑阀式占空比型电磁式怠速控制阀开关型电磁式怠速控制阀2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：（1）结构：步进电机、螺旋机构、阀芯、阀座等。步进电机：由永磁转子、定子绕组等组成,用于产生驱动力矩。螺旋机构：

由螺杆（丝杠）和螺母组成,螺母与步进电机转子制成一体，螺杆的一端制有螺纹，另一端固定有阀芯，螺杆与阀座之间为滑动花键连接，只能作轴向移动，不能作旋转运动。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：（2）工作原理：

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。ECU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度，调整怠速转速之目的。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：（3）步进原理：

步进电机转子和定子的结构：

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：（3）步进原理：

步进电机转子和定子的结构：

结构：

电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3T、2/3T,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以T表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3T，C与齿3向右错开2/3T，A’与齿5相对齐，（A’就是A，齿5就是齿1）。定转子的展开图：转子定子2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：

如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3T，此时齿3与C偏移为1/3T，齿4与A偏移（T-1/3T）=2/3T。

如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3T，此时齿4与A偏移为1/3T对齐。

如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3T。这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。（3）步进原理：

步进电机转子和定子的结构：

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：（3）步进原理：

由此可见：位置和速度由导电次数（脉冲数）成一一对应关系,而方向由导电顺序决定。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3T变为1/12T，1/24T。

不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：（4）控制电路：

丰田皇冠3.0轿车发动机怠速控制阀控制电路2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：（5）怠速控制的内容：①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。当ECU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。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：②起动后控制由于发动机起动前，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。为避免出现这种情况，在起动过程中，当发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。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：③暖机控制暖机过程中，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。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：④反馈控制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。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、用电器增加等不同情况，都有确定的目标转速。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：⑤发动机转速变化的预测控制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。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。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：⑥电器负载增大时的怠速控制当汽车上使用的电器增多时，将引起电系供电电压降低，同时发动机的负荷也要增大。为保证有正常的供电电压，需要相应地增加进气量，提高发动机的怠速转速。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰1、步进电机式怠速控制阀：⑦学习控制

ECU通过控制怠速控制阀的位置，调整发动机的怠速转速。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。

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、旋转滑阀式怠速控制阀：（1）结构：由永久磁铁、电枢、旋转电磁阀等组成。

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、旋转滑阀式怠速控制阀：（2）工作原理：

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；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。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。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、旋转滑阀式怠速控制阀：

旋转滑阀式怠速控制阀的转角范围在900以内，电枢的旋转角度必须很小才能满足旁通进气量控制精度的要求，一般采用控制占空比的方法来控制电枢的顺转或逆转。占空比——指脉冲信号的通电时间与通电周期之比。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、旋转滑阀式怠速控制阀：

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；当占空比小于50％时，线圈L1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；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。

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、旋转滑阀式怠速控制阀：（3）控制电路：

EFI主继电器向旋转电磁阀提供蓄电池电压。ECU通过ISC1、ISC2端子控制旋转电磁阀内两个电磁线圈的搭铁电路。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、旋转滑阀式怠速控制阀：（4）控制内容：①起动控制在发动机起动时，ECU根据发动机运行条件，在存储器中取出预存的数据，控制怠速控制阀的开度。②暖机控制在发动机起动后，ECU根据冷却液的温度，控制发动机在暖机过程中怠速转速的变化。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、旋转滑阀式怠速控制阀：③反馈控制

发动机起动后，ECU将根据发动机实际转速与ECU存储器中的目标转速进行比较。如果实际转速低于目标转速时，ECU将控制怠速控制阀将阀门打开；如果实际转速高于目标转速时，则将阀门关小。目标转速随发动机工况而定。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、旋转滑阀式怠速控制阀：④发动机转速变化预测控制

当空档起动开关、尾灯继电器等接通或关断时，将会使发动机负荷改变，为避免由此引起的发动机转速的波动，在发动机转速变化之前，ECU控制怠速控制阀开大或关小一定的角度。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰2、旋转滑阀式怠速控制阀：⑤学习控制

由于发动机在整个使用过程中性能将发生变化，虽然占空比相同，但发动机的怠速转速将和使用初期的数值不同。ECU用反馈控制的方法输出怠速控制信号，将性能变化后的发动机怠速转速调整到目标怠速值。当怠速值达到目标怠速后，ECU将此时的占空比存入备用存储器中，在以后的怠速控制中作为这一工况下占空比的基准值。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰3、电磁速控制阀：

电磁式怠速控制阀是利用通电线圈产生的电磁力来控制阀门的开度。根据控制信号的不同，可分为两类：占空比型；开关型：2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰3、占空比型电磁式怠速控制阀：（1）结构：

2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰3、占空比型电磁式怠速控制阀：（2）工作原理：电磁线圈通电产生电磁吸力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。当电磁线圈断电时，阀轴及阀芯在弹力作用下复位，将旁通气道关闭。

旁通气道开启与关闭时间由发动机发出的占空比信号控制。2023/2/2重庆交通大学机电与汽车工程学院隗寒冰3、占空比型电磁式怠速控制阀：

发动机工作时，当ECU检测到发动机怠速转速低于目标转速时，自动提高控制信号的占空比，使线圈的通电时间变长，阀门开度增大，旁通气量增大，使怠速转速提高到目标值。反之，当发动机怠速转速高于目标转速时，E