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(Idle Air Control或Idle Speed Control，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(Throttle Body),(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-Pass System),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(Air Valve) ()双金属片式空气阀(Bimetal Type Air Valve) ()石蜡式空气阀 (2)ISC阀(Idle Speed Control Valve) ()空气旁通道电磁阀(Air By-Pass Solenoid) ()怠速控制执行器 ()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,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 A,E C U,主继电器,IG开关,电瓶,A,C,B,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,(5)旋转滑阀式,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,(6)旁通道空气控制阀,(7)步进电机式,(8)ISC-伺服（直动）(Servo),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)-MPS,MPS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700800RPM。 （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VT1VT4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MREL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70C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20rmin)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，阀的开度与不通电时一样。当占空比小于50时，线圈T1的平均通电时间长，合成电磁力矩使电枢带动旋转滑阀顺时针旋转，旁通空气道的流通面积增大，发动机怠速升高。反之则发动机怠速升高。,占空比的概念,桑塔纳怠速控制阀,桑塔纳怠速控制阀也是旋转滑阀式,桑塔纳怠速控制阀,A未通电时，或占空比为50%是； B正向电流，或占空比大于50%； C反向电流，或占空比小于50%。,桑塔纳怠速控制阀电路原理,电压对怠速空气流量的影响,压差对空气流量的影响,(4)线性电磁阀式怠速控制阀,线性电磁式ISC阀只有一个电磁线圈。通电时阀门被吸动，阀与阀体之间的空隙发生变化。ECU控制阀的通电时间，从而实现对怠速的控制。 ECU是按占空比来控制线圈的电流，流经怠速控制阀的空气量是由线圈的接通、断开时间的比值(即占空比)来决定，也就是说，在一个周期内线圈通电时间越长，阀门开得越大。,怠速调节曲线,图a工作曲线1用于自动变速器前进档；曲线2用于自动变速器空档或手动变速器。 曲线3用于当空调接通时。 图b中的两条预控制特曲性线，一条用于前进档，另一条用于空档。为了避免在过渡工况、倒拖工况转入怠速工况时转速的突然下降，不允许节气门调节执行器将节气门关得过小。 图c中为倒拖工况时节气门开度，保证足够进气量，避免不完全燃烧。,