汽车新技术课件-第七章 怠速控制

单元二

发动机电控系统构造与维修

第七章怠速控制系统

概要

ISC指的是

ECU控制

ISC阀来实现怠速的控制，这叫ISC阀的控制.ISC阀控制由旋转反馈控制，步进电机活塞控制，电磁式和节气门直动控制式的四种.

必要性1)冷态时进行进气量的修正，起动容易.2)可维持设定的

RPM.3)随负荷变化，可调节进气量.

汽车发动机的怠速是指加速踏板完全松开，发动机在无负荷(无功率输出)，转速保持在最低可能情况下稳定运转的工况。怠速转速过高，会增加燃油消耗量。但考虑到减少有害物的排放，怠速转速又不能过低。怠速控制还应考虑所有怠速使用条件，如冷车运转与电器负荷、空调装置、自动变速器、动力转向伺服机构的接入等情况，它们都会引起怠速转速变化，使发动机运转不稳甚至引起熄火现象。怠速转速变动时，为了使怠速转速恢复到规定值，必须使每循环喷油量跟着变动。在汽油机中这就意味着空气吸入量要跟着变动。所以，怠速转速控制实质上就是控制怠速时的空气吸入量。7.1怠速控制的目标

通常发动机输出负荷时，其转速是由驾驶员通过加速踏板改变节气门的位置，调节充气量来实现的。但在怠速时，驾驶员的脚已离开加速踏板，驾驶员要对充气量进行随机调节已无能为力，为此在大多数电子控制发动机上，都设有不同形式的怠速转速控制装置。怠速控制(IdleAirControl或IdleSpeedControl，简称IAC或ISC)的目标：一是实现发动机起动后的快速暖机过程；二是自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转。怠速控制的具体内容，随车型的不同而有较大差异。微机对怠速进行控制的内容包括：起动后的控制、暖机过程的控制、负荷变化的控制、减速时的控制等。

怠速时加速踏板完全松开。为了将这一状态信息传给ECU，按照怠速空气提供方式的不同，采用不同的装置。采用节气门旁通方式时，如果加速踏板完全松开，则节气门全闭。现代汽油机电子控制系统通常在节气门轴上安装一个节气门位置传感器。这个传感器既可用于提供负荷信息和发动机加速信息，也可提供负荷范围信息，包括怠速、部分负荷和全负荷3种负荷范围。有怠速信号未必是怠速工况，也可能是起动和倒拖工况。怠速工况的转速应高于根据发动机温度确定的起动阶段终点转速，又低于某个转速上限值。ECU根据这两个条件识别怠速工况。7.2怠速信号的产生与识别节气门阀体(ThrottleBody)节气门节气门缓冲器AAS节气门位置传感器回位弹簧油门拉线油门踏板节气门杆（轴）空气进气总管节气门轴节气门AAS旁通道(1)节气门旁通式采用这种方式的系统在怠速时节气门完全关闭。怠速空气通过一条跨接在节气门两端的怠速通道流入气缸，旁通空气道内装着一个不同类型的怠速空气控制阀。旁通空气执行机构中的阀通常称之为怠速控制阀(ISCV)。它是一种改变节气门旁通空气量的控制怠速装置。7.3怠速空气提供方式

旁通系统(By-PassSystem)

从空气流量计来往进气总管AAS节气门R.P.M上升向右转动向左转动RPM下降

采用这种方式的怠速系统不设怠速旁通通道。怠速时，加速踏板虽然完全松开，但节气门并不完全关闭，以提供怠速空气，通过控制节气门开启程度，调节空气通路的截面，达到控制充气量，实现怠速控制。（2）节气门直接调节式

7.4旁通式怠速阀7.4.1旁通式怠速阀的分类(1)空气阀(AirValve)

(ⅰ)双金属片式空气阀(BimetalTypeAirValve)(ⅱ)石蜡式空气阀(2)ISC阀(IdleSpeedControlValve)

(ⅰ)空气旁通道电磁阀(AirBy-PassSolenoid)(ⅱ)怠速控制执行器(ⅲ)旁通道控制阀(3)步进电机式(4)ISC-伺服机怠速控制阀按阀门的驱动形式分类怠速阀的控制方式旁通空气道式节气门直动式附加滑阀式真空控制式步进电机式旋转滑阀式双金属片式石蜡式7.4.2旁通式怠速阀的工作过程

(1)双金属片式空气阀双金属片遮门电热线往进气总管从空气滤清器来螺旋弹簧双金属片销遮门起动时开口面积闭口面积

点火开关电路切断继电器油泵开关空气阀燃料泵起动机空气流量计电瓶充电器空气阀工作电路

恒温石蜡发动机冷却水空气空气弹簧A弹簧B提动阀空滤侧进气总管侧旁通道螺丝节气门发动机冷却水石蜡式空气阀(2)石蜡式空气阀电磁阀

C电磁阀

B电磁阀

AECU主继电器IG开关电瓶ACB动力转向开关A:空调补偿B:进气温度补偿，D-Range补偿C:P/S补偿，电器负荷补偿

(3)ON/OFF式空气旁通道电磁阀(4)电磁式执行器线圈弹簧阀轴阀门空气吸入口负压消除用波纹管阀门空气出口(5)旋转滑阀式接线端子永久磁铁电磁线圈电枢旁通道旋转滑阀空气出口空气入口

工作原理怠速时，若负荷增大，转速降到规定转速以下，ECU由占控比或脉冲控制来调节旁通道的空气量，使怠速稳定运转.电磁吸力和弹簧力平衡时，阀门位置处于稳定状态，电磁吸力的大小取决于控制装置送至电磁线圈的驱动电流的大小。微机通过驱动电流的大小，控制旁通通道空气流动截面积。电磁式怠速控制阀；阀门的轴向变位，控制旁通道空气流动截面积。旋转式怠速控制阀；阀门的旋转变位，控制旁通道空气流动截面积.

电磁的特征1)响应速度快.2)驱动力小.3)波纹管消除，阀门上下压差对阀门开启位置影响，因此阀门位置稳定.

转速反馈控制实际运行时，电脑将检测到的怠速转速实际值与贮存的设定目标转速值相比较，并随时校正送至怠速空气调整器的驱动信号的占控比，以实现稳定的怠速运行.

控制方式有ON,OFF方式和占控比（DUTY)控制方式。占控比=Ton/[Ton+Toff]×100%*.表示在一周期内ON信号占有时间比率ONOFFTonToff空气阀ISC阀线圈恒温石蜡空气阀[旁通空气流量多少低高冷却水温空气阀的特性(6)旁通道空气控制阀(7)步进电机式12V12V步进电机构造ECU控制电路图永久磁铁(8)ISC-伺服（直动）(Servo)电机蜗杆柱塞蜗轮电机位置传感器怠速开关ISC操纵杆电机位置传感器电机柱塞怠速开关怠速调节螺钉

7.5节气门调节（直动）式控制节气门调节式是通过控制节气门开启程度，调节空气通路的截面，达到控制充气量，实现怠速控制的。怠速执行机构由直流电动机、减速齿轮、丝杠等部件组成。怠速执行机构的传动轴与节气门操纵臂的全闭限制器相接触。当微机控制直流电机通电时，直流电机产生旋转力矩，通过减速齿轮，旋转力矩被增大，然后又通过丝杠变角位移为传动轴的直线运动。

ISC-伺服(Servo)-MPSMPS检测

ISC-伺服(Servo)-MPS检测；1.点火开关OFF，把万用表与MPS线连接器的端子1.2（旧型），或.4.2（新型）连接。2.点火开关放ON,检测输出电压。（初期:2.0-2.2V,15秒后:0.8-1.0V).3.点火开关放OFF之后拆卸MPS线连接器。4.检测MPS线连接器端子1.3（旧型），1.4（新型）之间的电阻。（规定值:4-6千欧姆）ISC-伺服(Servo)-怠速调整ISCV-伺服机构的调整注意事项：必须使用六角扳手，为了保证螺丝的间隙，向紧固螺丝方向进行调整。（1）把螺丝（固定ASA）紧到发动机转速上升为止，然后返回，同时找到转速不降的位置，再拧紧1/2圈。（出现0.5mm的间隙）。（2）停止发动机运转。（3）点火开关置于“ON”，检测TPS线连接器2#端子的电压，确认输出值是否在正常值内（0.5V左右）。否则，转动TPS本体进行调整。（4）点火开关置于“ON”。（5）调整油门拉线间隙。（6）连接ISC-电机线连接器。（7）启动发动机，转速应为700～800RPM。（8）点火开关置于“OFF”，断开蓄电池负极接线，10s后连接。7.6怠速控制原理

(1)丰田步进电机怠速控制阀

怠速控制原理:

电控单元ECU按照一定的顺序使晶体管VT1～VT4适时导通，分别给步进电机定子绕组供电，驱动步进电机旋转，使其前端的阀门移动，改变阀门与阀座之间的间隙，调节旁通空气道的空气流量，使发动机怠速转速达到所要求的目标转速。

起动初始位置的确定:

为了改善发动机的再起动性能，在发动机点火开关关断(OFF)后，微机控制怠速控制阀门处于全开状态，以便为下次起动作好准备。为了使怠速控制阀门在发动机下次起动时处于完全打开状态，在点火开关切断电源后，必须继续给微机和步进电机供电一段时间(一般为2s)。在这段时间内，通过ECU内部主继电器控制电路对主继电器进行控制。当点火开关断开时，主继电器由ECU的M—REL端继续供电2s，保持接通状态，待步进电机进入起动初始位置后才断电。

起动控制:

怠速控制阀预先设定在全开位置，在起动期间经过怠速控制阀的旁通空气量最大，发动机容易起动。起动后，若怠速控制阀仍保持在全开状态，怠速转速会升得过高，所以在起动期间或起动后，发动机转速达到规定值(此值由冷却水温度确定)时，微机开始控制步进电机，将阀门关小到由冷却水温确定的阀门位置。

暖机控制:

在暖机时，根据冷却水温所确定的位置，怠速控制阀开始逐渐关闭。当冷却水温度达到70~C时，暖机控制结束。

反馈控制:

在怠速运转时，如果发动机的实际转速与微机存储器存储的目标转速相差超过一定值(如20r／min)时，微机将通过步进电机控制怠速控制阀，增减旁通空气量，使发动机的实际转速与目标转速相同。学习控制:

由于发动机在整个使用期间，其性能会发生变化，虽然步进电机控制阀门的位置未变，而怠速转速也会与初设的数值不同。此时微机可在反馈控制的基础上进行学习控制，使发动机转速达到目标值。与此同时，微机将步进电机转过的步数存储在存储器中，以便在以后的怠速控制中使用。(2)切诺基步进电机式怠速控制阀步进电机工作原理步进电机总步数为225步；0步表示旁通阀完全关闭；接近200步示旁通阀全部开启；阀芯缩回增大开度，阀芯伸出减小开度。切诺基怠速阀电路原理(3)旋转滑阀式怠速控制阀

在发动机工作过程中，由电控单元(ECU)将检测到的怠速转速实际值与其所储存的设定目标值相比较，随时通过旋转滑阀校正怠速旁通空气道的流通截面积，使发动机的怠速转速实际值与其所储存的设定目标值相一致。

主要由永久性磁铁3、电枢4、旋转滑阀6、螺旋复位弹簧和电刷及电插等所组成。旋转滑阀固装在电动机的电枢轴上，与电枢轴一起转动，用于控制通过旁通空气道的空气量。电枢位于永久性磁铁的磁场中，电枢铁心上绕有绕向相反的电磁线圈T1和T2，当线圈T1通电时，电枢带动滑阀顺时针方向旋转，旁通空气道的截面积增大；当线圈T2通电时，电枢带动滑阀逆时针方向旋转，使旁通空气道的截面积减小。线圈T1和T2的两端分别与电刷滑环相连，经电刷引出接向电控单元(ECU)，

电控单元(ECU)的存储器中预存有不同发动机水温所对应的占空比。所谓占空比是指线圈T2与T1平均通电时间之比。当占空比为50％时，线圈T1和T2的平均通电时间相等，二者产生的电磁力矩大小相等，方向相反，电枢轴停止旋转，阀的开度与不