電控輔助控制系統(tǒng)(怠速控制)

怠速控制系統(tǒng)●一、怠速控制的作用●二、怠速控制的分類●三、怠速控制的原理●四、怠速控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)什么是怠速工況？

怠速工況指發(fā)動機(jī)對外無功率輸出的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)工況。此時節(jié)氣門開度最小，汽車處于空檔，發(fā)動機(jī)只帶動附件維持最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。為什么要控制怠速工況？

發(fā)動機(jī)怠速運轉(zhuǎn)時間約占30%，怠速轉(zhuǎn)速的高低影響油耗、排放、運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性等。在保證發(fā)動機(jī)排放要求且運轉(zhuǎn)穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡量使發(fā)動機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速保持最低，以降低怠速時的燃油消耗量。一、怠速控制的作用怠速控制(ISC)

ISC——IdlespeedControl

怠速控制就是怠速轉(zhuǎn)速的控制。根據(jù)發(fā)動機(jī)工作溫度和負(fù)載，由ECU自動控制怠速工況下的空氣供給量，維持發(fā)動機(jī)以穩(wěn)定怠速運轉(zhuǎn)。一、怠速控制的作用2、按怠速控制閥的結(jié)構(gòu)與工作方式分：

（1）步進(jìn)電機(jī)式——以步進(jìn)電機(jī)為動力控制節(jié)氣門；（2）開度電磁閥式——以電磁線圈產(chǎn)生的磁力為動力控制節(jié)氣門旁通通路中空氣流量，有直動式和轉(zhuǎn)閥式兩種；

（3）開關(guān)電磁閥式——以電磁線圈產(chǎn)生的磁力為動力控制節(jié)氣門旁通通路中空氣流量，但只有開、關(guān)兩種狀態(tài)。二、怠速控制的分類三、怠速控制的原理1、原理三、怠速控制的原理：1、原理三、怠速控制的原理：ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器輸出的信號判斷發(fā)動機(jī)是否處于怠速狀態(tài)，然后根據(jù)冷卻液溫度、空調(diào)開關(guān)、動力轉(zhuǎn)向開關(guān)等傳感信號，在存儲器中查出該工況下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速（即能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的怠速轉(zhuǎn)速），再與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器傳來的實際轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，計算出轉(zhuǎn)速差，最后通過怠速控制閥的動作（調(diào)節(jié)進(jìn)氣量）來提高或降低發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)動機(jī)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

怠速控制的實質(zhì)就是對怠速工況下的進(jìn)氣量進(jìn)行控制。

1、原理四、怠速控制系統(tǒng)部件結(jié)構(gòu)1、節(jié)氣門直動式（1）結(jié)構(gòu)：直流電動機(jī)、減速齒輪、絲桿等組成。

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定性好，缺點：采用了齒輪減速機(jī)構(gòu)后執(zhí)行速度慢、動態(tài)響應(yīng)性差。1、節(jié)氣門直動式怠速控制器組成：直流電動機(jī)、減速齒輪機(jī)構(gòu)、絲杠機(jī)構(gòu)和傳動軸等大眾車節(jié)氣門直動式怠速控制器（2）節(jié)氣門直動式工作原理

當(dāng)直流電動機(jī)通電（正向或反向）轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動減速齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動絲桿向前或向后移動。在節(jié)氣門開度最?。ǖ∷伲r，絲桿與節(jié)氣門操縱臂接觸。發(fā)動機(jī)怠速時，ECU根據(jù)各傳感器的信號，控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)動量，使絲桿作直線移動，帶動節(jié)氣門在小開度范圍內(nèi)擺動，從而改變進(jìn)氣量，達(dá)到調(diào)整怠速轉(zhuǎn)速的目的。四、怠速控制系統(tǒng)部件結(jié)構(gòu)1）步進(jìn)電機(jī)式怠速控制閥：

（1）結(jié)構(gòu)：步進(jìn)電機(jī)、螺旋機(jī)構(gòu)、閥芯、閥座等。步進(jìn)電機(jī)：由永磁轉(zhuǎn)子、定子繞組等組成。用于產(chǎn)生驅(qū)動力矩。螺旋機(jī)構(gòu)：由螺桿（絲桿）和螺母組成。螺母與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子制成一體，螺桿的一端制有螺紋，另一端固定有閥心，螺桿與閥體之間為滑動花鍵連接，只能作軸向移動，不能作旋轉(zhuǎn)運動。2、

旁通空氣控制機(jī)構(gòu)

類型：步進(jìn)電機(jī)式怠速控制機(jī)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)電磁閥式怠速控制機(jī)構(gòu)；占空比型電磁閥怠速控制機(jī)構(gòu)；真空電磁閥怠速控制機(jī)構(gòu)。2)旁通空氣控制機(jī)構(gòu)類型：步進(jìn)電機(jī)式怠速控制機(jī)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)電磁閥式怠速控制機(jī)構(gòu)；占空比型電磁閥怠速控制機(jī)構(gòu)；真空電磁閥怠速控制機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)式怠速控制機(jī)構(gòu)(stepmotortype)①步進(jìn)電機(jī)式怠速控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1—線圈A；2—線圈B；3—爪極；4—定子B；5—轉(zhuǎn)子；6—定子A定子由A、B兩組構(gòu)成，每一級均帶有16個齒有鐵心，且交錯裝配，每個鐵心上繞有2個定子線圈，且方向相反。轉(zhuǎn)子上制有8對永磁磁極，其N、S極相間排列于轉(zhuǎn)子圓周上，以構(gòu)成該電機(jī)的主磁場。轉(zhuǎn)子一周分為32個步級進(jìn)行，每個步級轉(zhuǎn)動一個爪的角度，即11.25°(一般步進(jìn)電動機(jī)為2到125個步級)。步進(jìn)電機(jī)式怠速控制機(jī)構(gòu)工作原理工作原理如圖，當(dāng)ECU控制使步進(jìn)電機(jī)的線圈按1-2-3-4順序依次搭鐵時，定子磁場瞬時針轉(zhuǎn)動，由于與轉(zhuǎn)子磁場間的相互作用，使轉(zhuǎn)子隨定子磁場同步轉(zhuǎn)動。同理，步進(jìn)電動機(jī)的線圈按相反的順序通電時，轉(zhuǎn)子則隨定子磁場同步反轉(zhuǎn)。定子有32個爪級，步進(jìn)電動機(jī)每轉(zhuǎn)一步為1/32圈，工作范圍為0～125個步進(jìn)級。a）輸入脈沖b）工作過程定子繞組通電時產(chǎn)生磁場，與轉(zhuǎn)子的永久磁鐵形成的磁場在同性相斥、異性相吸的原理作用下，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。步進(jìn)電機(jī)式怠速控制機(jī)構(gòu)的控制電路豐田車步進(jìn)電機(jī)型怠速控制閥下圖中的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一步一般為1/32圈。步進(jìn)電機(jī)的工作范圍為0～125個步進(jìn)級。步進(jìn)電動機(jī)型怠速控制閥電路（日本豐田皇冠3.0轎車）如圖所示。主繼電器觸點閉合后，蓄電池電源經(jīng)主繼電器到達(dá)怠速控制閥的B1和B2端子、ECU的＋B和＋B1端子，B1端子向步進(jìn)電動機(jī)的1、3相兩個線圈供電，B2端子向2、4相兩個線圈供電。4個線圈的分別通過端子S1、S2、S3和S4與ECU端子ISC1、ISC2、ISC3和ISC4相連，ECU控制各線圈的搭鐵回路，以控制怠速控制閥的工作。步進(jìn)電機(jī)式怠速控制機(jī)構(gòu)的控制電路步進(jìn)電機(jī)式怠速控制過程：

當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，螺母將帶動絲桿作軸向運動，使閥芯開大或關(guān)小閥門的開度。

ECU通過控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度來控制絲桿的移動方向和移動距離，從而達(dá)到控制閥門開度，調(diào)整怠速轉(zhuǎn)速之目的。②步進(jìn)電機(jī)式怠速控制閥的控制過程初始值設(shè)定為了改變發(fā)動機(jī)再啟動時的啟動性能，在發(fā)動機(jī)點火開關(guān)關(guān)閉后，ECU將控制怠速控制閥全部打開，為下次啟動做好準(zhǔn)備。B.暖機(jī)控制啟動后，ECU控制將怠速控制閥關(guān)小到當(dāng)時冷卻水溫相應(yīng)的最佳怠速轉(zhuǎn)速值。當(dāng)水溫達(dá)70℃時，暖機(jī)控制結(jié)束。C.反饋控制在怠速運轉(zhuǎn)過程中，如果此時由于某種原因使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速相差超過20r/min，ECU會對怠速控制閥相應(yīng)增減旁通空氣量，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速相同。D.怠速轉(zhuǎn)速變化預(yù)控制負(fù)荷變化時，為了防止發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化，ECU控制怠速空氣閥提前開大或關(guān)小一定的值。其他控制由于負(fù)荷等引起電源電壓降低時，ECU會自動控制提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，保證系統(tǒng)正常供電。F.學(xué)習(xí)控制隨著機(jī)件的磨損等，ECU原來控制步進(jìn)電動機(jī)的步進(jìn)數(shù)已達(dá)不到原來的控制效果，此時發(fā)動機(jī)會通過發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的反饋控制，使其達(dá)到原來的目標(biāo)值。這種控制方式又稱為怠速控制的學(xué)習(xí)控制功能。2)旋轉(zhuǎn)電磁閥式怠速控制機(jī)構(gòu)

(a)結(jié)構(gòu)(b)位置圖(c)工作原理

旋轉(zhuǎn)電磁閥怠速控制機(jī)構(gòu)1—閥；2—雙金屬帶；3—冷卻水腔；4—閥體；5—線圈；6—永久磁鐵；7—線圈L2；8—軸；9—旁通口；10—固銷；11—擋塊；12—桿（1）結(jié)構(gòu)：由永久磁鐵、電樞、旋轉(zhuǎn)滑閥等組成。

豐田車旋轉(zhuǎn)電磁閥型ISCV3、旋轉(zhuǎn)電磁閥型怠速控制閥旋轉(zhuǎn)電磁閥型怠速控制閥結(jié)構(gòu)自空氣濾清器雙金屬片閥體自空氣濾清器閥閥線圈永久磁鐵至進(jìn)氣總管至進(jìn)氣總管占空比：脈沖信號的通電時間與通電周期的比值。AB一個周期通斷旋轉(zhuǎn)電磁閥型怠速控制閥工作原理

由于旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速控制閥的轉(zhuǎn)角范圍限定在90°以內(nèi)，所以電樞的旋轉(zhuǎn)角度必須很小才能滿足旁通進(jìn)氣量控制精度的要求，因此采用了控制占空比的方法來控制電樞的順轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)。占空比——指脈沖信號的通電時間與通電周期之比。旋轉(zhuǎn)電磁閥型怠速控制閥工作原理

當(dāng)占空比為50％時，兩個三極管的導(dǎo)通時間相等，正、反向旋轉(zhuǎn)力矩抵消，滑閥不轉(zhuǎn)動；當(dāng)占空比小于50％時，線圈L1的通電時間大于線圈L2的通電時間，滑閥逆時針旋轉(zhuǎn)，旁通氣道被關(guān)小；當(dāng)占空比大于50％時，線圈L2的通電時間大于線圈L2的通電時間，滑閥順時針旋轉(zhuǎn)，旁通氣道被打開。

奧迪100型轎車在控制信號的占空比減小到18％左右時，旋轉(zhuǎn)滑閥完全關(guān)閉；占空比增大到82％左右時，旋轉(zhuǎn)滑閥完全開啟。旋轉(zhuǎn)電磁閥型怠速控制閥工作原理3）、電磁式怠速控制閥：

電磁式怠速控制閥是利用通電線圈產(chǎn)生的電磁力來控制閥門的開度。

根據(jù)控制信號的不同，可分為兩類：（1）占空比型；（2）開關(guān)型：(1)占空比型電磁閥怠速控制機(jī)構(gòu)

占空比控制型電磁閥工作時，由ECU確定控制脈沖信號的占空比，磁化線圈中平均電流的大小取決于占空比。占空比越大，磁化線圈中平均電流越大，磁場強(qiáng)度越大，閥門升程越大，旁通道開度越大。

（1）占空比型電磁式怠速控制閥：結(jié)構(gòu)：

（1）占空比控制電磁閥型怠速控制閥自空氣濾清器至進(jìn)氣管電磁線圈閥門豐田車占空比控制電磁閥型ISCV2）工作原理：

電磁線圈通電產(chǎn)生電磁吸力。當(dāng)線圈產(chǎn)生的電磁吸力超過復(fù)位彈簧彈力時，閥軸帶動閥芯向上移動，打開旁通氣道。當(dāng)電磁線圈斷電時，閥軸及閥芯在彈力作用下復(fù)位，將旁通氣道關(guān)閉。

旁通氣道開啟與關(guān)閉時間由發(fā)動機(jī)發(fā)出的占空比信號控制。

（1）占空比型電磁式怠速控制閥：

發(fā)動機(jī)工作時，當(dāng)ECU檢測到發(fā)動機(jī)怠速轉(zhuǎn)速低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，自動提高控制信號的占空比，使線圈的通電時間變長，閥門開度增大，旁通氣量增大，使怠速轉(zhuǎn)速提高到目標(biāo)值。反之，當(dāng)發(fā)動機(jī)怠速轉(zhuǎn)速高于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，ECU自動降低占空比，使線圈通電時間縮短，閥門開度變小，旁通氣量變小，最終使怠速轉(zhuǎn)速降低到目標(biāo)值。

（1）占空比型電磁式怠速控制閥：2）工作原理：3）控制電路：

ECU通過V-ISC端子來控制怠速電磁閥（VSV）的搭鐵電路。（2）開關(guān)型電磁式怠速控制閥：1）結(jié)構(gòu)：（2）開關(guān)型怠速控制閥自空氣濾清器至進(jìn)氣管電磁線圈閥門豐田車開關(guān)型ISCV2）工作原理：

ECU向怠速控制閥輸出的控制信號為開關(guān)信號。發(fā)動機(jī)怠速運轉(zhuǎn)時，ECU只對閥內(nèi)線圈通電或斷電兩種狀態(tài)進(jìn)行控制，電磁線圈通電時，控制閥開啟，線圈斷電時，控制閥關(guān)閉。

占空比型和開關(guān)型電磁式怠速控制閥控制的旁通空氣量較少，需要設(shè)置輔助裝置來控制發(fā)動機(jī)暖機(jī)過程的空氣量。

（2）開關(guān)型電磁式怠速控制閥：

該怠速控制