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)部件的結構什么是怠速工況？

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

發(fā)動機怠速運轉時間約占30%，怠速轉速的高低影響油耗、排放、運轉的穩(wěn)定性等。在保證發(fā)動機排放要求且運轉穩(wěn)定的前提下，應盡量使發(fā)動機的怠速轉速保持最低，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速的控制。根據(jù)發(fā)動機工作溫度和負載，由ECU自動控制怠速工況下的空氣供給量，維持發(fā)動機以穩(wěn)定怠速運轉。一、怠速控制的作用2、按怠速控制閥的結構與工作方式分：

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

（3）開關電磁閥式——以電磁線圈產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)動機是否處于怠速狀態(tài)，然后根據(jù)冷卻液溫度、空調開關、動力轉向開關等傳感信號，在存儲器中查出該工況下的目標轉速（即能穩(wěn)定運轉的怠速轉速），再與發(fā)動機轉速傳感器傳來的實際轉速進行比較，計算出轉速差，最后通過怠速控制閥的動作（調節(jié)進氣量）來提高或降低發(fā)動機的轉速，使發(fā)動機穩(wěn)定運轉。

怠速控制的實質就是對怠速工況下的進氣量進行控制。

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

優(yōu)點：結構簡單、工作穩(wěn)定性好，缺點：采用了齒輪減速機構后執(zhí)行速度慢、動態(tài)響應性差。1、節(jié)氣門直動式怠速控制器組成：直流電動機、減速齒輪機構、絲杠機構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

當直流電動機通電（正向或反向）轉動時，驅動減速齒輪轉動，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)動機怠速時，ECU根據(jù)各傳感器的信號，控制直流電機的正反轉及轉動量，使絲桿作直線移動，帶動節(jié)氣門在小開度范圍內擺動，從而改變進氣量，達到調整怠速轉速的目的。四、怠速控制系統(tǒng)部件結構1）步進電機式怠速控制閥：

（1）結構：步進電機、螺旋機構、閥芯、閥座等。步進電機：由永磁轉子、定子繞組等組成。用于產生驅動力矩。螺旋機構：由螺桿（絲桿）和螺母組成。螺母與步進電機轉子制成一體，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，不能作旋轉運動。2、

旁通空氣控制機構

類型：步進電機式怠速控制機構；旋轉電磁閥式怠速控制機構；占空比型電磁閥怠速控制機構；真空電磁閥怠速控制機構。2)旁通空氣控制機構類型：步進電機式怠速控制機構；旋轉電磁閥式怠速控制機構；占空比型電磁閥怠速控制機構；真空電磁閥怠速控制機構步進電機式怠速控制機構(stepmotortype)①步進電機式怠速控制機構的結構和工作原理步進電機的內部結構

1—線圈A；2—線圈B；3—爪極；4—定子B；5—轉子；6—定子A定子由A、B兩組構成，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。轉子上制有8對永磁磁極，其N、S極相間排列于轉子圓周上，以構成該電機的主磁場。轉子一周分為32個步級進行，每個步級轉動一個爪的角度，即11.25°(一般步進電動機為2到125個步級)。步進電機式怠速控制機構工作原理工作原理如圖，當ECU控制使步進電機的線圈按1-2-3-4順序依次搭鐵時，定子磁場瞬時針轉動，由于與轉子磁場間的相互作用，使轉子隨定子磁場同步轉動。同理，步進電動機的線圈按相反的順序通電時，轉子則隨定子磁場同步反轉。定子有32個爪級，步進電動機每轉一步為1/32圈，工作范圍為0～125個步進級。a）輸入脈沖b）工作過程定子繞組通電時產生磁場，與轉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，使轉子轉動。步進電機式怠速控制機構的控制電路豐田車步進電機型怠速控制閥下圖中的步進電機轉子每轉一步一般為1/32圈。步進電機的工作范圍為0～125個步進級。步進電動機型怠速控制閥電路（日本豐田皇冠3.0轎車）如圖所示。主繼電器觸點閉合后，蓄電池電源經主繼電器到達怠速控制閥的B1和B2端子、ECU的＋B和＋B1端子，B1端子向步進電動機的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。步進電機式怠速控制機構的控制電路步進電機式怠速控制過程：

當步進電機的轉子轉動時，螺母將帶動絲桿作軸向運動，使閥芯開大或關小閥門的開度。

ECU通過控制步進電機的轉動方向和轉動角度來控制絲桿的移動方向和移動距離，從而達到控制閥門開度，調整怠速轉速之目的。②步進電機式怠速控制閥的控制過程初始值設定為了改變發(fā)動機再啟動時的啟動性能，在發(fā)動機點火開關關閉后，ECU將控制怠速控制閥全部打開，為下次啟動做好準備。B.暖機控制啟動后，ECU控制將怠速控制閥關小到當時冷卻水溫相應的最佳怠速轉速值。當水溫達70℃時，暖機控制結束。C.反饋控制在怠速運轉過程中，如果此時由于某種原因使發(fā)動機轉速與目標轉速相差超過20r/min，ECU會對怠速控制閥相應增減旁通空氣量，使發(fā)動機轉速與目標轉速相同。D.怠速轉速變化預控制負荷變化時，為了防止發(fā)動機轉速變化，ECU控制怠速空氣閥提前開大或關小一定的值。其他控制由于負荷等引起電源電壓降低時，ECU會自動控制提高發(fā)動機轉速，保證系統(tǒng)正常供電。F.學習控制隨著機件的磨損等，ECU原來控制步進電動機的步進數(shù)已達不到原來的控制效果，此時發(fā)動機會通過發(fā)動機轉速的反饋控制，使其達到原來的目標值。這種控制方式又稱為怠速控制的學習控制功能。2)旋轉電磁閥式怠速控制機構

(a)結構(b)位置圖(c)工作原理

旋轉電磁閥怠速控制機構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）結構：由永久磁鐵、電樞、旋轉滑閥等組成。

豐田車旋轉電磁閥型ISCV3、旋轉電磁閥型怠速控制閥旋轉電磁閥型怠速控制閥結構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氣總管至進氣總管占空比：脈沖信號的通電時間與通電周期的比值。AB一個周期通斷旋轉電磁閥型怠速控制閥工作原理

由于旋轉滑閥式怠速控制閥的轉角范圍限定在90°以內，所以電樞的旋轉角度必須很小才能滿足旁通進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或逆轉。占空比——指脈沖信號的通電時間與通電周期之比。旋轉電磁閥型怠速控制閥工作原理

當占空比為50％時，兩個三極管的導通時間相等，正、反向旋轉力矩抵消，滑閥不轉動；當占空比小于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，旁通氣道被關??；當占空比大于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，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，旋轉滑閥完全關閉；占空比增大到82％左右時，旋轉滑閥完全開啟。旋轉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）開關型：(1)占空比型電磁閥怠速控制機構

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：結構：

（1）占空比控制電磁閥型怠速控制閥自空氣濾清器至進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：

電磁線圈通電產生電磁吸力。當線圈產生的電磁吸力超過復位彈簧彈力時，閥軸帶動閥芯向上移動，打開旁通氣道。當電磁線圈斷電時，閥軸及閥芯在彈力作用下復位，將旁通氣道關閉。

旁通氣道開啟與關閉時間由發(fā)動機發(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)動機工作時，當ECU檢測到發(fā)動機怠速轉速低于目標轉速時，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，使怠速轉速提高到目標值。反之，當發(fā)動機怠速轉速高于目標轉速時，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，最終使怠速轉速降低到目標值。

（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）開關型電磁式怠速控制閥：1）結構：（2）開關型怠速控制閥自空氣濾清器至進氣管電磁線圈閥門豐田車開關型ISCV2）工作原理：

ECU向怠速控制閥輸出的控制信號為開關信號。發(fā)動機怠速運轉時，ECU只對閥內線圈通電或斷電兩種狀態(tài)進行控制，電磁線圈通電時，控制閥開啟，線圈斷電時，控制閥關閉。

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

（2）開關型電磁式怠速控制閥：

該怠速控制