模块三 怠速控制

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1、授课教师：授课教师：课程名称：课程名称：汽车发动机电控系统汽车发动机电控系统汽车发动机电控系统3.1 概述概述3.1.1怠速控制的作用及实质怠速控制的作用及实质3.1.2怠速控制的组成和控制原理怠速控制的组成和控制原理3.2 怠速怠速控制的类型和控制过程控制的类型和控制过程 模块模块3 怠速控制系统怠速控制系统3.1.1、怠速控制的作用及实质、怠速控制的作用及实质 所谓怠速，是指发动机在无负荷情况下的稳定定运转状态。所谓怠速，是指发动机在无负荷情况下的稳定定运转状态。 怠速控制装置的作用：怠速控制装置的作用：就是由就是由ECU自动维持发动机怠速稳定自动维持发动机怠速稳定运转。运转。 怠速控制机

2、构通过对怠速空气量的控制来控制发动机的怠怠速控制机构通过对怠速空气量的控制来控制发动机的怠速转速。当发动机怠速负荷增大时，速转速。当发动机怠速负荷增大时，ECU控制怠速控制阀使进气控制怠速控制阀使进气量增大，从而使怠速转速提高，防止发动机运转不稳或熄火；量增大，从而使怠速转速提高，防止发动机运转不稳或熄火；当发动机怠速负荷减小时，当发动机怠速负荷减小时，ECU控制怠速控制阀使进气量减少，控制怠速控制阀使进气量减少，从而使怠速转速降低，以免怠速转速过高。怠速时的喷油量则从而使怠速转速降低，以免怠速转速过高。怠速时的喷油量则由由ECU根据预先设定的怠速空燃比和实际充气量计算确定。根据预先设定的怠速

3、空燃比和实际充气量计算确定。怠速控制的实质是控制怠速时的进气量怠速控制的实质是控制怠速时的进气量。3.1.2、怠速控制系统的组成和控制原理、怠速控制系统的组成和控制原理 1.怠速控制系统的组成：怠速控制系统的组成：如图，主要由传感器、如图，主要由传感器、ECU、和执行元件三部分组、和执行元件三部分组成。成。下一页 图图3-1 怠速控制的组成和控制过怠速控制的组成和控制过程程2、怠速控制原理、怠速控制原理怠速转速的控制过程如下：怠速转速的控制过程如下：ECU首先根据怠速触点首先根据怠速触点IDL信号和车速信号，判断发动机是否处于怠速状态。判信号和车速信号，判断发动机是否处于怠速状态。判定为怠速工

4、况时，再根据发动机冷却液温度传感器信号定为怠速工况时，再根据发动机冷却液温度传感器信号、空调开关、动力转向开关等信号，从存储器存储的怠、空调开关、动力转向开关等信号，从存储器存储的怠速转速数据中查询相应的目标转速，然后将目标转速与速转速数据中查询相应的目标转速，然后将目标转速与曲轴位置传感器检测的发动机实际转速进行比较。曲轴位置传感器检测的发动机实际转速进行比较。 当发动机负荷增大，需要发动机快怠速运转，目标当发动机负荷增大，需要发动机快怠速运转，目标转速高于实际转速时，转速高于实际转速时，ECU将控制怠速控制阀（增大比将控制怠速控制阀（增大比例电磁阀式怠速控制阀的占空比，或增加步进电机步进例

5、电磁阀式怠速控制阀的占空比，或增加步进电机步进的步数）增大旁通进气量来实现快怠速；反之，当发动的步数）增大旁通进气量来实现快怠速；反之，当发动机负荷减少，目标转速低于实际转速时，机负荷减少，目标转速低于实际转速时，ECU将控制怠将控制怠速控制阀减少旁通进气量来调节怠速转速。速控制阀减少旁通进气量来调节怠速转速。1、节气门、节气门 2、进气管、进气管 3、节气门操纵臂、节气门操纵臂 4、执行元件、执行元件5、怠速空气道、怠速空气道 A）节气门直动式）节气门直动式 b）旁通空气式）旁通空气式 怠速控制也就是对怠速控制也就是对怠速工况下的进气量怠速工况下的进气量进行控制。进行控制。 控制基本类型有：

6、控制基本类型有：旁通空气式和节气门旁通空气式和节气门直动式。如右图直动式。如右图3.2.1、旁通空气式旁通空气式3.2.2 节气门直动式节气门直动式3.2 怠速控制的类型和控制过程怠速控制的类型和控制过程1.石蜡式附加空气滑阀石蜡式附加空气滑阀 2.旋转滑阀式怠速控制机构旋转滑阀式怠速控制机构3.步进电动机式怠速控制执行机构步进电动机式怠速控制执行机构4、旋转电磁阀型怠速控制机构旋转电磁阀型怠速控制机构 3.2.1、旁通空气式、旁通空气式1.石蜡式附加空气滑阀石蜡式附加空气滑阀 石蜡式附加空气滑阀根据石蜡式附加空气滑阀根据发动机的冷却水温度控制发动机的冷却水温度控制空气旁通截面积。控制力空气旁

7、通截面积。控制力来自恒温石蜡的热胀冷缩，来自恒温石蜡的热胀冷缩，而热胀冷缩随周围温度而而热胀冷缩随周围温度而变化。其结构原理如图变化。其结构原理如图34所示。所示。发动机冷却水温度较低时，发动机冷却水温度较低时，恒温石蜡收缩，提动阀在恒温石蜡收缩，提动阀在外弹簧外弹簧8的作用下打开。随的作用下打开。随着温度的升高，恒温石蜡着温度的升高，恒温石蜡膨胀，推动连接杆使提动膨胀，推动连接杆使提动阀慢慢关闭，发动机怠速阀慢慢关闭，发动机怠速运转转速下降。当暖车后，运转转速下降。当暖车后，提动阀将完全关闭其空气提动阀将完全关闭其空气通道，发动机恢复至正常通道，发动机恢复至正常怠速。怠速。2.旋转滑阀式怠速

8、控制机构旋转滑阀式怠速控制机构结构：结构：它主要由永久磁铁、电枢、它主要由永久磁铁、电枢、旋转滑阀、电刷及引线组成。旋转旋转滑阀、电刷及引线组成。旋转滑阀固装在电枢轴上，与电枢轴一滑阀固装在电枢轴上，与电枢轴一起转动，用来控制流过旁通气道的起转动，用来控制流过旁通气道的空气量。永久磁铁固装在外壳上，空气量。永久磁铁固装在外壳上，其间形成磁场。电枢铁芯上缠有两其间形成磁场。电枢铁芯上缠有两组绕向相反的电磁线圈组绕向相反的电磁线圈L1和和L2，当，当线圈线圈L1通电时，电枢带动旋转滑阀通电时，电枢带动旋转滑阀顺时针偏转，旁通气道截面关小；顺时针偏转，旁通气道截面关小；当线圈当线圈L2通电时，旋转滑

9、阀逆时针通电时，旋转滑阀逆时针偏转，旁通气道截面开大。偏转，旁通气道截面开大。下一页2.旋转滑阀式怠速控制机构旋转滑阀式怠速控制机构工作原理：工作原理：线圈线圈L1与与ECU内部内部的三极管的三极管V2连接，脉冲控制信号连接，脉冲控制信号直接加到直接加到V2的基极，线圈的基极，线圈L2与与ECU内部的三极管内部的三极管V1连接，脉连接，脉冲控制信号经过反向器将高低电冲控制信号经过反向器将高低电平反向后加到三极管平反向后加到三极管V1的基极上。的基极上。因此，当脉冲信号的高电平到来因此，当脉冲信号的高电平到来时，三极管时，三极管V1截止、截止、V2导通，导通，线圈线圈L1通电、通电、L2断电；反

10、之，断电；反之，当脉冲信号的低电平到来时，三当脉冲信号的低电平到来时，三极管极管V2截止、截止、V1导通，线圈导通，线圈L2通电、通电、L1断电。这样，两个电枢断电。这样，两个电枢绕组总是交替地通过电流，又因绕组总是交替地通过电流，又因为两线圈绕向相反，致使电枢上为两线圈绕向相反，致使电枢上交替产生方向相反的电磁力矩。交替产生方向相反的电磁力矩。图图36 旋转滑阀式怠速控制装置电路连接图旋转滑阀式怠速控制装置电路连接图下一页2.旋转滑阀式怠速控制机构旋转滑阀式怠速控制机构控制原理：控制原理：占空比占空比RC 是指在一个信号周期是指在一个信号周期T内，高电平时间内，高电平时间ton所占的比率，如

11、图所占的比率，如图3-7所所示，示，tof为低电平所占时间。为低电平所占时间。当占空比等于当占空比等于50时，如图时，如图3-7a)所示，线圈所示，线圈L1 、L2的平均通电时间相等，产生的电磁的平均通电时间相等，产生的电磁力矩互相抵消，电枢轴与滑阀将保持在某一力矩互相抵消，电枢轴与滑阀将保持在某一位置不动。位置不动。当占空比小于当占空比小于50时，如图时，如图3-7b)所示，所示，L2 的通电时间长，的通电时间长，L1的通电时间短，两者合成的通电时间短，两者合成的电磁力矩使电枢带动旋转滑阀逆时针偏转，的电磁力矩使电枢带动旋转滑阀逆时针偏转，使旁通气道开启面积加大，旁通进气量增多，使旁通气道开