汽車新技術課件-第七章 怠速控制

單元二

發(fā)動機電控系統(tǒng)構造與維修

第七章怠速控制系統(tǒng)

概要

ISC指的是

ECU控制

ISC閥來實現(xiàn)怠速的控制，這叫ISC閥的控制.ISC閥控制由旋轉反饋控制，步進電機活塞控制，電磁式和節(jié)氣門直動控制式的四種.

必要性1)冷態(tài)時進行進氣量的修正，起動容易.2)可維持設定的

RPM.3)隨負荷變化，可調(diào)節(jié)進氣量.

汽車發(fā)動機的怠速是指加速踏板完全松開，發(fā)動機在無負荷(無功率輸出)，轉速保持在最低可能情況下穩(wěn)定運轉的工況。怠速轉速過高，會增加燃油消耗量。但考慮到減少有害物的排放，怠速轉速又不能過低。怠速控制還應考慮所有怠速使用條件，如冷車運轉與電器負荷、空調(diào)裝置、自動變速器、動力轉向伺服機構的接入等情況，它們都會引起怠速轉速變化，使發(fā)動機運轉不穩(wěn)甚至引起熄火現(xiàn)象。怠速轉速變動時，為了使怠速轉速恢復到規(guī)定值，必須使每循環(huán)噴油量跟著變動。在汽油機中這就意味著空氣吸入量要跟著變動。所以，怠速轉速控制實質(zhì)上就是控制怠速時的空氣吸入量。7.1怠速控制的目標

通常發(fā)動機輸出負荷時，其轉速是由駕駛員通過加速踏板改變節(jié)氣門的位置，調(diào)節(jié)充氣量來實現(xiàn)的。但在怠速時，駕駛員的腳已離開加速踏板，駕駛員要對充氣量進行隨機調(diào)節(jié)已無能為力，為此在大多數(shù)電子控制發(fā)動機上，都設有不同形式的怠速轉速控制裝置。怠速控制(IdleAirControl或IdleSpeedControl，簡稱IAC或ISC)的目標：一是實現(xiàn)發(fā)動機起動后的快速暖機過程；二是自動維持發(fā)動機怠速在目標轉速下穩(wěn)定運轉。怠速控制的具體內(nèi)容，隨車型的不同而有較大差異。微機對怠速進行控制的內(nèi)容包括：起動后的控制、暖機過程的控制、負荷變化的控制、減速時的控制等。

怠速時加速踏板完全松開。為了將這一狀態(tài)信息傳給ECU，按照怠速空氣提供方式的不同，采用不同的裝置。采用節(jié)氣門旁通方式時，如果加速踏板完全松開，則節(jié)氣門全閉?，F(xiàn)代汽油機電子控制系統(tǒng)通常在節(jié)氣門軸上安裝一個節(jié)氣門位置傳感器。這個傳感器既可用于提供負荷信息和發(fā)動機加速信息，也可提供負荷范圍信息，包括怠速、部分負荷和全負荷3種負荷范圍。有怠速信號未必是怠速工況，也可能是起動和倒拖工況。怠速工況的轉速應高于根據(jù)發(fā)動機溫度確定的起動階段終點轉速，又低于某個轉速上限值。ECU根據(jù)這兩個條件識別怠速工況。7.2怠速信號的產(chǎn)生與識別節(jié)氣門閥體(ThrottleBody)節(jié)氣門節(jié)氣門緩沖器AAS節(jié)氣門位置傳感器回位彈簧油門拉線油門踏板節(jié)氣門桿（軸）空氣進氣總管節(jié)氣門軸節(jié)氣門AAS旁通道(1)節(jié)氣門旁通式采用這種方式的系統(tǒng)在怠速時節(jié)氣門完全關閉。怠速空氣通過一條跨接在節(jié)氣門兩端的怠速通道流入氣缸，旁通空氣道內(nèi)裝著一個不同類型的怠速空氣控制閥。旁通空氣執(zhí)行機構中的閥通常稱之為怠速控制閥(ISCV)。它是一種改變節(jié)氣門旁通空氣量的控制怠速裝置。7.3怠速空氣提供方式

旁通系統(tǒng)(By-PassSystem)

從空氣流量計來往進氣總管AAS節(jié)氣門R.P.M上升向右轉動向左轉動RPM下降

采用這種方式的怠速系統(tǒng)不設怠速旁通通道。怠速時，加速踏板雖然完全松開，但節(jié)氣門并不完全關閉，以提供怠速空氣，通過控制節(jié)氣門開啟程度，調(diào)節(jié)空氣通路的截面，達到控制充氣量，實現(xiàn)怠速控制。（2）節(jié)氣門直接調(diào)節(jié)式

7.4旁通式怠速閥7.4.1旁通式怠速閥的分類(1)空氣閥(AirValve)

(ⅰ)雙金屬片式空氣閥(BimetalTypeAirValve)(ⅱ)石蠟式空氣閥(2)ISC閥(IdleSpeedControlValve)

(ⅰ)空氣旁通道電磁閥(AirBy-PassSolenoid)(ⅱ)怠速控制執(zhí)行器(ⅲ)旁通道控制閥(3)步進電機式(4)ISC-伺服機怠速控制閥按閥門的驅(qū)動形式分類怠速閥的控制方式旁通空氣道式節(jié)氣門直動式附加滑閥式真空控制式步進電機式旋轉滑閥式雙金屬片式石蠟式7.4.2旁通式怠速閥的工作過程

(1)雙金屬片式空氣閥雙金屬片遮門電熱線往進氣總管從空氣濾清器來螺旋彈簧雙金屬片銷遮門起動時開口面積閉口面積

點火開關電路切斷繼電器油泵開關空氣閥燃料泵起動機空氣流量計電瓶充電器空氣閥工作電路

恒溫石蠟發(fā)動機冷卻水空氣空氣彈簧A彈簧B提動閥空濾側進氣總管側旁通道螺絲節(jié)氣門發(fā)動機冷卻水石蠟式空氣閥(2)石蠟式空氣閥電磁閥

C電磁閥

B電磁閥

AECU主繼電器IG開關電瓶ACB動力轉向開關A:空調(diào)補償B:進氣溫度補償，D-Range補償C:P/S補償，電器負荷補償

(3)ON/OFF式空氣旁通道電磁閥(4)電磁式執(zhí)行器線圈彈簧閥軸閥門空氣吸入口負壓消除用波紋管閥門空氣出口(5)旋轉滑閥式接線端子永久磁鐵電磁線圈電樞旁通道旋轉滑閥空氣出口空氣入口

工作原理怠速時，若負荷增大，轉速降到規(guī)定轉速以下，ECU由占控比或脈沖控制來調(diào)節(jié)旁通道的空氣量，使怠速穩(wěn)定運轉.電磁吸力和彈簧力平衡時，閥門位置處于穩(wěn)定狀態(tài)，電磁吸力的大小取決于控制裝置送至電磁線圈的驅(qū)動電流的大小。微機通過驅(qū)動電流的大小，控制旁通通道空氣流動截面積。電磁式怠速控制閥；閥門的軸向變位，控制旁通道空氣流動截面積。旋轉式怠速控制閥；閥門的旋轉變位，控制旁通道空氣流動截面積.

電磁的特征1)響應速度快.2)驅(qū)動力小.3)波紋管消除，閥門上下壓差對閥門開啟位置影響，因此閥門位置穩(wěn)定.

轉速反饋控制實際運行時，電腦將檢測到的怠速轉速實際值與貯存的設定目標轉速值相比較，并隨時校正送至怠速空氣調(diào)整器的驅(qū)動信號的占控比，以實現(xiàn)穩(wěn)定的怠速運行.

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%*.表示在一周期內(nèi)ON信號占有時間比率ONOFFTonToff空氣閥ISC閥線圈恒溫石蠟空氣閥[旁通空氣流量多少低高冷卻水溫空氣閥的特性(6)旁通道空氣控制閥(7)步進電機式12V12V步進電機構造ECU控制電路圖永久磁鐵(8)ISC-伺服（直動）(Servo)電機蝸桿柱塞蝸輪電機位置傳感器怠速開關ISC操縱桿電機位置傳感器電機柱塞怠速開關怠速調(diào)節(jié)螺釘

7.5節(jié)氣門調(diào)節(jié)（直動）式控制節(jié)氣門調(diào)節(jié)式是通過控制節(jié)氣門開啟程度，調(diào)節(jié)空氣通路的截面，達到控制充氣量，實現(xiàn)怠速控制的。怠速執(zhí)行機構由直流電動機、減速齒輪、絲杠等部件組成。怠速執(zhí)行機構的傳動軸與節(jié)氣門操縱臂的全閉限制器相接觸。當微機控制直流電機通電時，直流電機產(chǎn)生旋轉力矩，通過減速齒輪，旋轉力矩被增大，然后又通過絲杠變角位移為傳動軸的直線運動。

ISC-伺服(Servo)-MPSMPS檢測

ISC-伺服(Servo)-MPS檢測；1.點火開關OFF，把萬用表與MPS線連接器的端子1.2（舊型），或.4.2（新型）連接。2.點火開關放ON,檢測輸出電壓。（初期:2.0-2.2V,15秒后:0.8-1.0V).3.點火開關放OFF之后拆卸MPS線連接器。4.檢測MPS線連接器端子1.3（舊型），1.4（新型）之間的電阻。（規(guī)定值:4-6千歐姆）ISC-伺服(Servo)-怠速調(diào)整ISCV-伺服機構的調(diào)整注意事項：必須使用六角扳手，為了保證螺絲的間隙，向緊固螺絲方向進行調(diào)整。（1）把螺絲（固定ASA）緊到發(fā)動機轉速上升為止，然后返回，同時找到轉速不降的位置，再擰緊1/2圈。（出現(xiàn)0.5mm的間隙）。（2）停止發(fā)動機運轉。（3）點火開關置于“ON”，檢測TPS線連接器2#端子的電壓，確認輸出值是否在正常值內(nèi)（0.5V左右）。否則，轉動TPS本體進行調(diào)整。（4）點火開關置于“ON”。（5）調(diào)整油門拉線間隙。（6）連接ISC-電機線連接器。（7）啟動發(fā)動機，轉速應為700～800RPM。（8）點火開關置于“OFF”，斷開蓄電池負極接線，10s后連接。7.6怠速控制原理

(1)豐田步進電機怠速控制閥

怠速控制原理:

電控單元ECU按照一定的順序使晶體管VT1～VT4適時導通，分別給步進電機定子繞組供電，驅(qū)動步進電機旋轉，使其前端的閥門移動，改變閥門與閥座之間的間隙，調(diào)節(jié)旁通空氣道的空氣流量，使發(fā)動機怠速轉速達到所要求的目標轉速。

起動初始位置的確定:

為了改善發(fā)動機的再起動性能，在發(fā)動機點火開關關斷(OFF)后，微機控制怠速控制閥門處于全開狀態(tài)，以便為下次起動作好準備。為了使怠速控制閥門在發(fā)動機下次起動時處于完全打開狀態(tài)，在點火開關切斷電源后，必須繼續(xù)給微機和步進電機供電一段時間(一般為2s)。在這段時間內(nèi)，通過ECU內(nèi)部主繼電器控制電路對主繼電器進行控制。當點火開關斷開時，主繼電器由ECU的M—REL端繼續(xù)供電2s，保持接通狀態(tài)，待步進電機進入起動初始位置后才斷電。

起動控制:

怠速控制閥預先設定在全開位置，在起動期間經(jīng)過怠速控制閥的旁通空氣量最大，發(fā)動機容易起動。起動后，若怠速控制閥仍保持在全開狀態(tài)，怠速轉速會升得過高，所以在起動期間或起動后，發(fā)動機轉速達到規(guī)定值(此值由冷卻水溫度確定)時，微機開始控制步進電機，將閥門關小到由冷卻水溫確定的閥門位置。

暖機控制:

在暖機時，根據(jù)冷卻水溫所確定的位置，怠速控制閥開始逐漸關閉。當冷卻水溫度達到70~C時，暖機控制結束。

反饋控制:

在怠速運轉時，如果發(fā)動機的實際轉速與微機存儲器存儲的目標轉速相差超過一定值(如20r／min)時，微機將通過步進電機控制怠速控制閥，增減旁通空氣量，使發(fā)動機的實際轉速與目標轉速相同。學習控制:

由于發(fā)動機在整個使用期間，其性能會發(fā)生變化，雖然步進電機控制閥門的位置未變，而怠速轉速也會與初設的數(shù)值不同。此時微機可在反饋控制的基礎上進行學習控制，使發(fā)動機轉速達到目標值。與此同時，微機將步進電機轉過的步數(shù)存儲在存儲器中，以便在以后的怠速控制中使用。(2)切諾基步進電機式怠速控制閥步進電機工作原理步進電機總步數(shù)為225步；0步表示旁通閥完全關閉；接近200步示旁通閥全部開啟；閥芯縮回增大開度，閥芯伸出減小開度。切諾基怠速閥電路原理(3)旋轉滑閥式怠速控制閥

在發(fā)動機工作過程中，由電控單元(ECU)將檢測到的怠速轉速實際值與其所儲存的設定目標值相比較，隨時通過旋轉滑閥校正怠速旁通空氣道的流通截面積，使發(fā)動機的怠速轉速實際值與其所儲存的設定目標值相一致。

主要由永久性磁鐵3、電樞4、旋轉滑閥6、螺旋復位彈簧和電刷及電插等所組成。旋轉滑閥固裝在電動機的電樞軸上，與電樞軸一起轉動，用于控制通過旁通空氣道的空氣量。電樞位于永久性磁鐵的磁場中，電樞鐵心上繞有繞向相反的電磁線圈T1和T2，當線圈T1通電時，電樞帶動滑閥順時針方向旋轉，旁通空氣道的截面積增大；當線圈T2通電時，電樞帶動滑閥逆時針方向旋轉，使旁通空氣道的截面積減小。線圈T1和T2的兩端分別與電刷滑環(huán)相連，經(jīng)電刷引出接向電控單元(ECU)，

電控單元(ECU)的存儲器中預存有不同發(fā)動機水溫所對應的占空比。所謂占空比是指線圈T2與T1平均通電時間之比。當占空比為50％時，線圈T1和T2的平均通電時間相等，二者產(chǎn)生的電磁力矩大小相等，方向相反，電樞軸停止旋轉，閥的開度與不