汽车发动机电控技术（第2版）张俊课件12怠速控制系统

怠速控制系统案例分析一辆“北京现代”轿车，在不开启空调时怠速、点火、供油均正常，发动机转速稳定在750r/min；接通空调A/C开关时，怠速转速立即下降至500r/min，“CHECK”灯点亮后熄灭。故障的原因是什么呢？案例分析有一辆保时捷轿车，维修前发动机工作正常，在维修变速器后，出现发动机无怠速转速；另一辆保时捷轿车，在更换蓄电池后，也出现发动机无怠速转速的故障。令维修人员不解的是，这两辆车都没维修发动机，为什么发动机出现了故障呢？并且两辆车的维修项目不同，应该是引发故障的原因不同，为什么出现了同样的故障？其实两辆车都是由一个原因引发的故障，那就是在维修过程中均拆装了蓄电池电缆。为什么在切断电源后会出现发动机无怠速的现象呢？记住：高端轿车在断开蓄电池后，电控系统必须重新进行汽车的基本设定（又称自适应、匹配！）特别提示发动机怠速运转的规定范围通常是：四缸发动机怠速转速是600～800r/min，六缸发动机怠速转速是600～700r/min，八缸发动机怠速转速是600～650r/min。当接通空调，动力转向、自动变速器等负载时，怠速转速需提升。发动机怠速控制系统第一节怠速控制系统的功能与类型第二节旁通阀式怠速控制系统第三节节气门直动式怠速控制系统怠速控制系统的组成与工作原理一、功能二、怠速空气提供方式三、组成四、怠速工况的识别五、怠速控制系统的检修六、步进电机型怠速控制阀的控制内容及控制过程

一、怠速控制系统的功能一是自动维持发动机怠速稳定运转，即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；二是实现发动机起动后的快速暖机过程；三是发动机负荷变化时，实现怠速的提升及发动机转速的稳定。怠速控制的实质：怠速控制的实质：控制怠速时的空气吸入量所以也将怠速控制系统称为怠速空气控制系统（IdleAirControlsystem,简称IAC）。ECU根据发动机工作温度和负载，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。⑴旁通空气式。在怠速时节气门完全关闭。⑵

节气门直动式。怠速时，油门踏板虽然完全松开，但节气门并不完全关闭，而是仍通过它提供怠速空气。二、怠速空气提供方式怠速控制系统的组成传感器检测发动机的运行工况和负载设备的工作状况ECU根据各种传感器的输人信号确定一个怠速运转的目标转速目标与实际转速进行比较，控制执行元件工作，通过调节进气量，使发动机的怠速转速达到所确定的目标转速。怠速转速的影响因素（1）冷却液温度。当发动机冷却液温度较低时，系统给出较高的目标怠速1200r／min，快怠速暖车；（2）外加负载。空调系统工作时，系统将提高怠速150r／min；（3）近光灯开启。为补偿其电力消耗，目标怠速将提升50r／分（4）系统电压补偿。当系统电压低于12V时，系统会自动提升目标怠速50r／min；（5）车速补偿。车辆在行驶时，目标怠速较停车时提高50r／分（6）减速调节。减速及停车时，逐步递减至停车状态目标怠速。三、怠速控制阀的组成1.直动式仅怠速范围节气门直动式：仍有拉索。全程节气门直动式：电子节气门，回位弹簧保证熄火时节气门微开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7根线：电动机：2根怠速触点开关：2根节气门位置传感器：3+12.旁通气道式怠速控制（1）步进电机式（2）旋转电磁阀式点火提前角MAP图（1）步进电机型怠速控制阀转子定子线圈至进气管自空气滤清器阀轴阀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转子定子线圈至进气管自空气滤清器阀轴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0～125个步进级。步进电机型怠速控制阀电路蓄电池EFI主继电器ISC阀发动机ECU丰田皇冠3.0轿车步进电机型ISCV电路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自空气滤清器双金属片阀体自空气滤清器阀阀线圈永久磁铁至进气总管至进气总管占空比：脉冲信号的通电时间与通电周期的比值。AB一个周期通断旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理在怠速控制系统中，ECU需要根据节气门位置信号和车速信号确认怠速工况，只有在节气门全关、车速为零时，才进行怠速控制。四、怠速工况的识别

以旁通气道式怠速控制系统为例。这种怠速控制系统目前主要有两种基本类型：1.步进电机型（stepmotortype）

2.旋转电磁阀型(rotarysolenoidtype)五、怠速控制系统的检修1.步进电机式怠速控制阀拆下怠速控制阀，测量控制阀线圈电阻值每个线圈电阻值为10-30Ω如果电阻值不符合要求，则更换怠速控制阀2.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18.8～22.8Ω。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1000～1200r/min，5s后转速应下降约200r/min。六、步进电机型怠速控制阀的控制内容及控制过程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为了改善发动机的启动性能，关闭点火开关使发动机熄火时，ECU的M-REL端子向EFI主继电器线圈供电延续2-3s，直到怠速控制阀处于全开位置（启动初始位置）1.启动初始位置的设定2.启动后怠速的控制发动机启动时，由于怠速控制阀以预先设置的全开位置，即启动期间怠速空气道提供最大的空气量，有利于发动机启动。但怠速控制阀如果始终保持在全开位置，发动机启动后怠速转速就会过高，所以在启动期间ECU根据冷却液温度的高低控制步进电动机，调节气道的开度，使之达到启动后暖机控制的最佳位置，此位置随水温的升高而减小。3.暖机怠速控制（快怠速控制）在暖机过程中，ECU根据水温信号按内存的控制特性控制怠速控制阀开度，随着水温的上升，怠速控制阀开度逐渐减小。当水温达到80℃时，暖机控制过程结束4.怠速稳定控制ECU将接受到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（一般为20r/min），ECU通过怠速控制阀调节空气进气量,使发动机的实际转速与目标转速相同。怠速稳定控制又称为反馈控制。5.怠速预测控制发动机在怠速运转时，如变速器挡位、动力转向、空调工作状态的变化都将使发动机的转速发生可以预见的变化。为了避免发动机怠速转速波动或熄火，在发动机负荷出现变化

前，发动机转速未变化前，ECU就会根据各负载设备开关信号（A/C开关等），通过步进电动机提前调节怠速控制阀的开度。6.电气负载增多时的怠速控制在怠速转动时，如使用的电器负载增大到一定程度，蓄电池电压就会降低。为了保证控制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，提高发动机的怠速转速，以提高发动机的输出功率。7.学习控制在ECU的存储单元中，存储着怠速控制阀的步数与发动机怠速转速的对应表。但发动机使用过程中，由于磨损等原因会导致怠速控制阀的步数与发动机怠速转速的对应关系发生改变。在此情况下，ECU利用反馈控制功能使怠速转速回归到目标值的同时，还可将对应的实际步数存储在ROM存储器中，以便在此后的怠速控制过程中使用。ECU会定期更新怠速控制阀步数与发动机转对应的数据表，以便怠速控制系统更快地达到目标转速。第3节节气门直动式怠速控制系统大众车节气门直动式怠速控制器小结1.电控发动机怠速控制的实质是控制怠速时的空气吸入量。电控发动机怠速空气提供方式有旁通空气式或节气门直动式。2.怠速是指油门踏板完全松开，节气门关闭，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。3.怠速控制的功用：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稳定运转，即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。4.旁通式怠速控制系统主要有两种基本类型：步进电动机型和旋转电磁阀型。小结5.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。占空比是指脉冲信号的通电时间与通电周期之比。6.步进电动机型怠速控制阀安装在节气门体上，阀伸入到设在怠速空气道内的阀座处。ECU通过对定子线圈通电顺序和输入脉冲数量的控制，即可改变步进电动机型怠速控制阀的位置，从而控制怠速空气量。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2～3s，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（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。怠速稳定控制：

ECU将接受到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通过怠速控制阀调节空气进气量。怠速稳定控制又称为怠速反馈控制。怠速控制阀的控制内容怠速提速控制（根据负荷情况，ECU控制步进电机将怠速提升。）开空调；转方向