汽車新技術(shù)課件-第七章 怠速控制

單元二

發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)構(gòu)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(shí)現(xiàn)怠速的控制，這叫ISC閥的控制.ISC閥控制由旋轉(zhuǎn)反饋控制，步進(jìn)電機(jī)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(shí)進(jìn)行進(jìn)氣量的修正，起動容易.2)可維持設(shè)定的

RPM.3)隨負(fù)荷變化，可調(diào)節(jié)進(jìn)氣量.

汽車發(fā)動機(jī)的怠速是指加速踏板完全松開，發(fā)動機(jī)在無負(fù)荷(無功率輸出)，轉(zhuǎn)速保持在最低可能情況下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的工況。怠速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速又不能過低。怠速控制還應(yīng)考慮所有怠速使用條件，如冷車運(yùn)轉(zhuǎn)與電器負(fù)荷、空調(diào)裝置、自動變速器、動力轉(zhuǎn)向伺服機(jī)構(gòu)的接入等情況，它們都會引起怠速轉(zhuǎn)速變化，使發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)甚至引起熄火現(xiàn)象。怠速轉(zhuǎn)速變動時(shí)，為了使怠速轉(zhuǎn)速恢復(fù)到規(guī)定值，必須使每循環(huán)噴油量跟著變動。在汽油機(jī)中這就意味著空氣吸入量要跟著變動。所以，怠速轉(zhuǎn)速控制實(shí)質(zhì)上就是控制怠速時(shí)的空氣吸入量。7.1怠速控制的目標(biāo)

通常發(fā)動機(jī)輸出負(fù)荷時(shí)，其轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)的。但在怠速時(shí)，駕駛員的腳已離開加速踏板，駕駛員要對充氣量進(jìn)行隨機(jī)調(diào)節(jié)已無能為力，為此在大多數(shù)電子控制發(fā)動機(jī)上，都設(shè)有不同形式的怠速轉(zhuǎn)速控制裝置。怠速控制(IdleAirControl或IdleSpeedControl，簡稱IAC或ISC)的目標(biāo)：一是實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)起動后的快速暖機(jī)過程；二是自動維持發(fā)動機(jī)怠速在目標(biāo)轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。怠速控制的具體內(nèi)容，隨車型的不同而有較大差異。微機(jī)對怠速進(jìn)行控制的內(nèi)容包括：起動后的控制、暖機(jī)過程的控制、負(fù)荷變化的控制、減速時(shí)的控制等。

怠速時(shí)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(shí)，如果加速踏板完全松開，則節(jié)氣門全閉?，F(xiàn)代汽油機(jī)電子控制系統(tǒng)通常在節(jié)氣門軸上安裝一個(gè)節(jié)氣門位置傳感器。這個(gè)傳感器既可用于提供負(fù)荷信息和發(fā)動機(jī)加速信息，也可提供負(fù)荷范圍信息，包括怠速、部分負(fù)荷和全負(fù)荷3種負(fù)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(zhuǎn)速應(yīng)高于根據(jù)發(fā)動機(jī)溫度確定的起動階段終點(diǎn)轉(zhuǎn)速，又低于某個(gè)轉(zhuǎn)速上限值。ECU根據(jù)這兩個(gè)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(jìn)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(shí)節(jié)氣門完全關(guān)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(gè)不同類型的怠速空氣控制閥。旁通空氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(jì)來往進(jìn)氣總管AAS節(jié)氣門R.P.M上升向右轉(zhuǎn)動向左轉(zhuǎn)動RPM下降

采用這種方式的怠速系統(tǒng)不設(shè)怠速旁通通道。怠速時(shí)，加速踏板雖然完全松開，但節(jié)氣門并不完全關(guān)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(dá)到控制充氣量，實(shí)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(jìn)電機(jī)式(4)ISC-伺服機(jī)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(jìn)電機(jī)式旋轉(zhuǎn)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(jìn)氣總管從空氣濾清器來螺旋彈簧雙金屬片銷遮門起動時(shí)開口面積閉口面積

點(diǎn)火開關(guān)電路切斷繼電器油泵開關(guān)空氣閥燃料泵起動機(jī)空氣流量計(jì)電瓶充電器空氣閥工作電路

恒溫石蠟發(fā)動機(jī)冷卻水空氣空氣彈簧A彈簧B提動閥空濾側(cè)進(jìn)氣總管側(cè)旁通道螺絲節(jié)氣門發(fā)動機(jī)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(guān)電瓶ACB動力轉(zhuǎn)向開關(guān)A:空調(diào)補(bǔ)償B:進(jìn)氣溫度補(bǔ)償，D-Range補(bǔ)償C:P/S補(bǔ)償，電器負(fù)荷補(bǔ)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(fù)壓消除用波紋管閥門空氣出口(5)旋轉(zhuǎn)滑閥式接線端子永久磁鐵電磁線圈電樞旁通道旋轉(zhuǎn)滑閥空氣出口空氣入口

工作原理怠速時(shí)，若負(fù)荷增大，轉(zhuǎn)速降到規(guī)定轉(zhuǎn)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(yùn)轉(zhuǎn).電磁吸力和彈簧力平衡時(shí)，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(jī)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(zhuǎn)式怠速控制閥；閥門的旋轉(zhuǎn)變位，控制旁通道空氣流動截面積.

電磁的特征1)響應(yīng)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(zhuǎn)速反饋控制實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電腦將檢測到的怠速轉(zhuǎn)速實(shí)際值與貯存的設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速值相比較，并隨時(shí)校正送至怠速空氣調(diào)整器的驅(qū)動信號的占控比，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的怠速運(yùn)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(shí)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(jìn)電機(jī)式12V12V步進(jìn)電機(jī)構(gòu)造ECU控制電路圖永久磁鐵(8)ISC-伺服（直動）(Servo)電機(jī)蝸桿柱塞蝸輪電機(jī)位置傳感器怠速開關(guān)ISC操縱桿電機(jī)位置傳感器電機(jī)柱塞怠速開關(guān)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(dá)到控制充氣量，實(shí)現(xiàn)怠速控制的。怠速執(zhí)行機(jī)構(gòu)由直流電動機(jī)、減速齒輪、絲杠等部件組成。怠速執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動軸與節(jié)氣門操縱臂的全閉限制器相接觸。當(dāng)微機(jī)控制直流電機(jī)通電時(shí)，直流電機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，通過減速齒輪，旋轉(zhuǎn)力矩被增大，然后又通過絲杠變角位移為傳動軸的直線運(yùn)動。

ISC-伺服(Servo)-MPSMPS檢測

ISC-伺服(Servo)-MPS檢測；1.點(diǎn)火開關(guān)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(diǎn)火開關(guān)放ON,檢測輸出電壓。（初期:2.0-2.2V,15秒后:0.8-1.0V).3.點(diǎn)火開關(guān)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(jī)構(gòu)的調(diào)整注意事項(xiàng)：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(jìn)行調(diào)整。（1）把螺絲（固定ASA）緊到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升為止，然后返回，同時(shí)找到轉(zhuǎn)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）點(diǎn)火開關(guān)置于“ON”，檢測TPS線連接器2#端子的電壓，確認(rèn)輸出值是否在正常值內(nèi)（0.5V左右）。否則，轉(zhuǎn)動TPS本體進(jìn)行調(diào)整。（4）點(diǎn)火開關(guān)置于“ON”。（5）調(diào)整油門拉線間隙。（6）連接ISC-電機(jī)線連接器。（7）啟動發(fā)動機(jī)，轉(zhuǎn)速應(yīng)為700～800RPM。（8）點(diǎn)火開關(guān)置于“OFF”，斷開蓄電池負(fù)極接線，10s后連接。7.6怠速控制原理

(1)豐田步進(jìn)電機(jī)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(shí)導(dǎo)通，分別給步進(jìn)電機(jī)定子繞組供電，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，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(jī)怠速轉(zhuǎn)速達(dá)到所要求的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

起動初始位置的確定:

為了改善發(fā)動機(jī)的再起動性能，在發(fā)動機(jī)點(diǎn)火開關(guān)關(guān)斷(OFF)后，微機(jī)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(zhǔn)備。為了使怠速控制閥門在發(fā)動機(jī)下次起動時(shí)處于完全打開狀態(tài)，在點(diǎn)火開關(guān)切斷電源后，必須繼續(xù)給微機(jī)和步進(jìn)電機(jī)供電一段時(shí)間(一般為2s)。在這段時(shí)間內(nèi)，通過ECU內(nèi)部主繼電器控制電路對主繼電器進(jìn)行控制。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)斷開時(shí)，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(jìn)電機(jī)進(jìn)入起動初始位置后才斷電。

起動控制:

怠速控制閥預(yù)先設(shè)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(jī)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(zhuǎn)速會升得過高，所以在起動期間或起動后，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值(此值由冷卻水溫度確定)時(shí)，微機(jī)開始控制步進(jìn)電機(jī)，將閥門關(guān)小到由冷卻水溫確定的閥門位置。

暖機(jī)控制:

在暖機(jī)時(shí)，根據(jù)冷卻水溫所確定的位置，怠速控制閥開始逐漸關(guān)閉。當(dāng)冷卻水溫度達(dá)到70~C時(shí)，暖機(jī)控制結(jié)束。

反饋控制:

在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果發(fā)動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與微機(jī)存儲器存儲的目標(biāo)轉(zhuǎn)速相差超過一定值(如20r／min)時(shí)，微機(jī)將通過步進(jìn)電機(jī)控制怠速控制閥，增減旁通空氣量，使發(fā)動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速相同。學(xué)習(xí)控制:

由于發(fā)動機(jī)在整個(gè)使用期間，其性能會發(fā)生變化，雖然步進(jìn)電機(jī)控制閥門的位置未變，而怠速轉(zhuǎn)速也會與初設(shè)的數(shù)值不同。此時(shí)微機(jī)可在反饋控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)控制，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值。與此同時(shí)，微機(jī)將步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)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(jìn)電機(jī)式怠速控制閥步進(jìn)電機(jī)工作原理步進(jìn)電機(jī)總步數(shù)為225步；0步表示旁通閥完全關(guān)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(zhuǎn)滑閥式怠速控制閥

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

主要由永久性磁鐵3、電樞4、旋轉(zhuǎn)滑閥6、螺旋復(fù)位彈簧和電刷及電插等所組成。旋轉(zhuǎn)滑閥固裝在電動機(jī)的電樞軸上，與電樞軸一起轉(zhuǎn)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(dāng)線圈T1通電時(shí)，電樞帶動滑閥順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，旁通空氣道的截面積增大；當(dāng)線圈T2通電時(shí)，電樞帶動滑閥逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，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(yù)存有不同發(fā)動機(jī)水溫所對應(yīng)的占空比。所謂占空比是指線圈T2與T1平均通電時(shí)間之比。當(dāng)占空比為50％時(shí)，線圈T1和T2的平均通電時(shí)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(zhuǎn)，閥的開度與不