汽車常用執(zhí)行器

汽車常用執(zhí)行器現(xiàn)在是1頁\一共有85頁\編輯于星期二執(zhí)行器：一種能量轉換部件，它能在電子控制裝置的控制下，將輸入的各種形式的能量轉換為機械動作。如：電動機、離合器閥、氣門機構、電磁閥、電磁膜片等。分類：模擬量執(zhí)行器和數(shù)字量執(zhí)行器?，F(xiàn)在是2頁\一共有85頁\編輯于星期二電動機一、概述電動機特性的要求見書?，F(xiàn)在是3頁\一共有85頁\編輯于星期二二、直流電動機直流電動機具有良好的調速特性，較大的起動轉矩，相對功率大及快速響應等優(yōu)點。在汽車上得到廣泛的應用?，F(xiàn)在是4頁\一共有85頁\編輯于星期二1、直流電動機工作原理現(xiàn)在是5頁\一共有85頁\編輯于星期二（1）直流電動機的結構直流電動機由磁極、電樞、換向器等組成如圖所示?，F(xiàn)在是6頁\一共有85頁\編輯于星期二電樞磁極電刷及電刷架換向器現(xiàn)在是7頁\一共有85頁\編輯于星期二（1）電樞作用：通電后產(chǎn)生轉動力矩。電樞由若干薄的、外圓帶槽的硅鋼片疊成的鐵心和電樞繞組組成。鐵心的疊片結構可以減小渦流電流。電樞繞組安裝在疊片外徑邊緣的槽內，繞組線匝分別接到換向器銅片，電樞安裝在電樞軸上?，F(xiàn)在是8頁\一共有85頁\編輯于星期二（2）磁場繞組

由鐵心、勵磁線圈、外殼組成。

作用：是產(chǎn)生磁場。磁場繞組是由繞在極靴上的線圈構成的電磁鐵現(xiàn)在是9頁\一共有85頁\編輯于星期二機殼鐵心勵磁繞組現(xiàn)在是10頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是11頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是12頁\一共有85頁\編輯于星期二磁場繞組形成的磁場

當電流流過磁場繞組時，便建立強大的、靜止的電磁場，磁場根據(jù)繞組圍繞在極靴的方向，分為N極和S極。磁場繞組的極性對調，便產(chǎn)生相反的磁場。

現(xiàn)在是13頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是14頁\一共有85頁\編輯于星期二磁場繞組與電樞繞組的接法有二種：串聯(lián)和既有串聯(lián)也有并聯(lián)復式接法。下圖為磁場繞組聯(lián)接方式：

現(xiàn)在是15頁\一共有85頁\編輯于星期二（3）換向器及電刷作用：將電流引入電樞使之產(chǎn)生定向轉矩。

換向器由許多換向片組成，電刷由銅粉與石墨粉壓制而成，呈棕紅色，裝在端蓋上的電刷架中，通過電刷彈簧保持與換向片之間具有適當?shù)膲毫ΑＨ鐖D所示。

現(xiàn)在是16頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是17頁\一共有85頁\編輯于星期二（2）工作原理現(xiàn)在是18頁\一共有85頁\編輯于星期二（3）直流電動機的勵磁方式電動車輛用直流電動機通常為串勵式（具有軟的機械特性）。勵磁方式：現(xiàn)在是19頁\一共有85頁\編輯于星期二（4）直流電動機的調速控制n=U-IR/φ現(xiàn)在是20頁\一共有85頁\編輯于星期二（5）直流電動機在汽車中的應用電動座椅電動門窗電動門鎖電動刮水器電動后視鏡現(xiàn)在是21頁\一共有85頁\編輯于星期二2、伺服電動機汽車上用的伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，是專門用于控制的直流電動機。功能是將輸入的電壓控制信號轉換為軸上輸出的角位移和角速度，驅動控制對象。具有可控性好、定位準確、反應迅速等特點。現(xiàn)在是22頁\一共有85頁\編輯于星期二汽車電子節(jié)氣門現(xiàn)在是23頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是24頁\一共有85頁\編輯于星期二伺服電機的最大特點就是可控。有控制信號時，電機轉動，且轉速大小正比于控制電壓的大小。去掉控制信號后，電機立即停止轉動。一般利用方波信號控制?，F(xiàn)在是25頁\一共有85頁\編輯于星期二三、步進電機步進電機一步一步轉動。用脈沖信號控制轉子轉動一定角度，在汽車上常常是一種將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的控制元件。現(xiàn)在是26頁\一共有85頁\編輯于星期二機理：步進電機是利用電磁鐵原理，將脈沖信號轉換成線位移或角位移的電機。每來一個電脈沖，電機轉動一個角度，帶動機械移動一小段距離。特點：(1)來一個脈沖，轉一個步距角。(2)控制脈沖頻率，可控制電機轉速。(3)改變脈沖順序，改變方向?，F(xiàn)在是27頁\一共有85頁\編輯于星期二優(yōu)點:1、步距角和轉速的大小不受電壓波動和負載變化的影響，也不受環(huán)境條件的影響（如溫度、氣壓、沖擊振動等），僅與脈沖頻率有關。2、每轉一周都有固定的步數(shù)，在不丟步的情況下，步距誤差不會長期累積。3、能快速起動、制動、反轉，且調速范圍很大。4、結構簡單，運行可靠，維護方便缺點：步進電動機效率低，且必須專用電源供電，負載能力不強，運行中易發(fā)生震蕩和共振?，F(xiàn)在是28頁\一共有85頁\編輯于星期二種類：有勵磁式和反應式兩種。兩種的區(qū)別在于勵磁式步進電機的轉子上有勵磁線圈，反應式步進電機的轉子上沒有勵磁線圈。應用：

步進機的應用非常廣泛。如：在數(shù)控機床、自動繪圖儀等設備中都得到應用。下面以反應式步進電機為例說明步進電機的結構和工作原理。現(xiàn)在是29頁\一共有85頁\編輯于星期二分類：系統(tǒng)構成：磁阻式(反應式)永磁式永磁感應子式勵磁方式旋轉型直線型平面型運行方式步進電機脈沖分配器脈沖放大器脈沖信號輸入反應式步進電動機的結構與工作原理定子轉子定子繞組現(xiàn)在是30頁\一共有85頁\編輯于星期二反應式步進電動機的結構與工作原理反應式步進電動機的結構反應式步進電動機是利用凸極轉子交軸磁阻與直軸磁阻之差所產(chǎn)生的反應轉矩而轉動的，所以也稱為磁阻式步進電動機。即磁通總試圖走磁阻最小的通路。定子極上有控制繞組，兩極一對，通入脈沖電流；三相之間接成星型；轉子極上不放置繞組；齒距角為90度；現(xiàn)在是31頁\一共有85頁\編輯于星期二三相反應式步進電動機有三種運行方式：（1）三相單三拍運行（2）三相雙三拍運行（3）三相單、雙六拍運行“三相”—指步進電機的相數(shù)；“單”—指每次只給一相繞組通電；“雙”則是每次同時給二相繞組通電“三拍”—指通電三次完成一個循環(huán)；現(xiàn)在是32頁\一共有85頁\編輯于星期二2、工作方式1）三相單三拍（1）三相繞組聯(lián)接方式：Y型（2）三相繞組中的通電順序為：A相

B相

C相通電順序也可以為：

A相C相B相

現(xiàn)在是33頁\一共有85頁\編輯于星期二（3）工作過程化，吸引轉子，使轉子的位置力圖使通電相磁路的磁阻最小，使轉、定子的齒對齊停止轉動。A相通電，A方向的磁通經(jīng)轉子形成閉合回路。若轉子和磁場軸線方向原有一定角度，則在磁場的作用下，轉子被磁A相通電使轉子1、3齒和AA'對齊。CA'BB'C'A3412現(xiàn)在是34頁\一共有85頁\編輯于星期二CA'BB'C'A3412同理，B相通電，轉子2、4齒和B相軸線對齊，相對A相通電位置轉30；C相通電再轉30。1C'342CA'BB'A現(xiàn)在是35頁\一共有85頁\編輯于星期二三相單三拍運行方式A相導通B相導通C相導通現(xiàn)在是36頁\一共有85頁\編輯于星期二這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個循環(huán)周期共包括三個脈沖，所以稱三相單三拍。三相單三拍的特點：（1）每來一個電脈沖，轉子轉過30。此角稱為步距角，用S表示。（2）轉子的旋轉方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變轉向?，F(xiàn)在是37頁\一共有85頁\編輯于星期二2）三相單雙六拍三相繞組的通電順序為：

AABBBCCCAA

共六拍。工作過程：A相通電，轉子1、3齒和A相對齊。CA'BB'C'A3412現(xiàn)在是38頁\一共有85頁\編輯于星期二所以轉子轉到兩磁拉力平衡的位置上。相對AA'通電，轉子轉了15°。（1）BB'

磁場對2、4齒有磁拉力，該拉力使轉子順時針方向轉動。A、B相同時通電（2）AA'

磁場繼續(xù)對1、3齒有拉力。CA'BB'C'A3412現(xiàn)在是39頁\一共有85頁\編輯于星期二總之，每個循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相六拍，步距角為15。CA'BB'C'A3412B相通電，轉子2、4齒和B相對齊，又轉了15?，F(xiàn)在是40頁\一共有85頁\編輯于星期二3）三相雙三拍三相繞組的通電順序為：

AB

BC

CA

AB共三拍。AB通電CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412BC通電現(xiàn)在是41頁\一共有85頁\編輯于星期二以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。工作方式為三相雙三拍時，每通入一個電脈沖，轉子也是轉30，即S=30。CA通電CA'BB'C'A3412現(xiàn)在是42頁\一共有85頁\編輯于星期二3、小步距角的步進電動機實際采用的步進電機的步距角多為3度和1.5度，步距角越小，機加工的精度越高。為產(chǎn)生小步距角，定、轉子都做成多齒的，圖中轉子40個齒，定子仍是6個磁極，但每個磁極上也有五個齒?，F(xiàn)在是43頁\一共有85頁\編輯于星期二小步距角步進電動機中的轉子齒數(shù)，必須滿足一定的要求，才能保證電機自動錯位，產(chǎn)生步進運動。當A相極面下的定、轉子齒對齊時，B和C極面下的齒就分別和轉子齒相錯三分之一的轉子齒，即3度。轉子齒數(shù)應符合：現(xiàn)在是44頁\一共有85頁\編輯于星期二工作原理：假設是單三拍通電工作方式。（1）A相通電時，定子A相的五個小齒和轉子對齊。此時，B相和A相空間差120，含120/9=齒

A相和C相差240，含240/9=個齒。所以，A相的轉子、定子的五個小齒對齊時，B相、C相不能對齊，B相的轉子、定子相差1/3個齒（3），C相的轉子、定子相差2/3個齒（6）?，F(xiàn)在是45頁\一共有85頁\編輯于星期二若工作方式改為三相六拍，則每通一個電脈沖，轉子只轉1.5。異步機的轉動方向仍由相序決定。同理，C相通電再轉3……（2）A相斷電、B相通電后，轉子只需轉過1/3個齒（3），使B相轉子、定子對齊?，F(xiàn)在是46頁\一共有85頁\編輯于星期二f：電脈沖的頻率

轉速步進機通過一個電脈沖,轉子轉過的角度,稱為步距角。如：Zr=40,m=3時m:一個周期的運行拍數(shù)Zr：轉子齒數(shù)C:通電狀態(tài)系數(shù)。C=1(單拍或雙拍）C=2（單、雙拍）步距角現(xiàn)在是47頁\一共有85頁\編輯于星期二二、結構運動形式：旋轉式步進電動機和直線步進電動機。工作原理：反應式、永磁式和永磁感應子式。1、反應式（1）單段式特點：定子磁極數(shù)為相數(shù)的兩倍，每個磁極上裝有控制繞組，接成m相，定子、轉子上均有小齒，且齒形、齒距相同。步距角小，運行頻率高，消耗功率大，斷電時無定位轉矩。（2）多段式軸向磁路多段式：沿電機軸向按相數(shù)分段，定子鐵心中間放置控制繞組。（p150圖5-5）徑向磁路多段式：沿電機軸向按相數(shù)分段，定子鐵心磁極放置控制繞組。（p150圖5-6）現(xiàn)在是48頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是49頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是50頁\一共有85頁\編輯于星期二2、永磁式步進電動機定子上有兩相或多相繞組，轉子為一對或幾對極的星形磁鋼，轉子的極數(shù)與定子每相的極數(shù)相同。圖中畫出的是定子為兩相集中繞組(AO、BO)，每相為兩對極，轉子磁鋼也是兩對極的情況。從圖中不難看出，當定子繞組按A-B-(-A)-(-B)-A……輪流通以直流電時，轉子將按順時針方向轉動，每次轉過45°空間角度，也就是步距角為45°?，F(xiàn)在是51頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是52頁\一共有85頁\編輯于星期二一般來說，步距角的值為用電弧度表示，有式中，p為轉子極對數(shù)；m為相數(shù)。現(xiàn)在是53頁\一共有85頁\編輯于星期二永磁式步進電動機的特點是：①大步距角，例如15°、22.5°、30°、45°、90°等；②啟動頻率較低，通常為幾十到幾百赫茲(但轉速不一定低)；③控制功率??；④在斷電情況下有定位轉矩；⑤有強的內阻尼力矩?，F(xiàn)在是54頁\一共有85頁\編輯于星期二3、感應子式步進電動機(混合式步進電動機)。定子鐵心與反應式步進電動機相同，即分成若干大極，每個極上有小齒及控制繞組；定子控制繞組與永磁式步進電動機相同,也是兩相集中繞組，每相為兩對極，按A-B-(-A)-(-B)-A……次序輪流通以正負電脈沖轉子的結構與永久磁鋼的電磁減速式同步電動機相同，兩段轉子鐵心上也開有齒槽，其齒距與定子小齒齒距相同?，F(xiàn)在是55頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是56頁\一共有85頁\編輯于星期二轉子磁鋼充磁后，一端(如圖中A端)為N極，則A端轉子鐵心的整個圓周上都呈N極性，B端轉子鐵心則呈S極性。當定子A相通電時，定子1-3-5-7極上的極性為N-S-N-S，這時轉子的穩(wěn)定平衡位置就是圖所示的位置，即定子磁極1和5上的齒在B端與轉子的齒對齊，在A端則與轉子槽對齊，磁極3和7上的齒與A端上的轉子齒及B端上的轉子槽對齊，而B相4個極(2、4、6、8極)上的齒與轉子齒都錯開1/4齒距?，F(xiàn)在是57頁\一共有85頁\編輯于星期二當定子各相繞組按順序通以直流脈沖時，轉子每次將轉過一個步距角，其值為現(xiàn)在是58頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是59頁\一共有85頁\編輯于星期二應用：現(xiàn)在是60頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是61頁\一共有85頁\編輯于星期二ECU控制S1通電，轉子順時針轉動90度；ECU繼續(xù)給S2通電，轉子再順時針轉動90度；依此類推。當ECU按照S4、S3、S2、S1的順序通電時，轉子逆時針轉動。線圈通電一次，轉子轉動一次的角度稱為步進角。步進電機型ISCV構造及工作原理控制閥的結構與工作原理現(xiàn)在是62頁\一共有85頁\編輯于星期二轉子定子線圈至進氣管自空氣濾清器閥軸閥豐田車步進電機型怠速控制閥實際的步進電機不只4個定子，而是有很多。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?，F(xiàn)在是63頁\一共有85頁\編輯于星期二步進電機型怠速控制閥電路蓄電池EFI主繼電器ISC閥發(fā)動機ECU豐田皇冠3.0轎車步進電機型ISCV電路現(xiàn)在是64頁\一共有85頁\編輯于星期二怠速控制閥的控制內容控制內容：起動初始位置的設定起動控制暖機控制怠速穩(wěn)定控制怠速預測控制電器負荷增多時的怠速控制學習控制現(xiàn)在是65頁\一共有85頁\編輯于星期二怠速控制閥的控制內容起動初始位置的設定：關閉點火開關發(fā)動機熄火后，電子控制單元ECU的M-REL端子向主繼電器延續(xù)供電2～3s，ECU控制步進電機ISCV全部打開，以利于下次起動。起動控制：起動時，ISCV全開，起動順利。起動后，ECU根據(jù)水溫的高低控制步進電機，調節(jié)控制閥的開度。暖機控制：又稱為快怠速控制。暖機時，ECU根據(jù)水溫的高低控制怠速控制閥的開度。隨著水溫上升，怠速控制閥開度逐漸減小。怠速穩(wěn)定控制：ECU將接受道的轉速信號與確定的目標轉速進行比較，其差值超過一定值時，ECU通過步進電機控制怠速控制閥以調節(jié)空氣進氣量。又稱為反饋控制?，F(xiàn)在是66頁\一共有85頁\編輯于星期二怠速控制閥的控制內容怠速提速控制：在怠速時，出現(xiàn)以下情況，ECU控制步進電機將怠速提升。開空調；轉方向盤（帶動力轉向的車）；電器負荷增大（如開大燈，風窗加熱器，尾燈等）；掛前進檔（自動變速器汽車）。學習控制：由于磨損等原因，怠速控制閥的位置相同時，其實際的怠速轉速和設定的目標轉速略有不同，此時ECU利用反饋控制使怠速轉速回到目標轉速，同時將此時的步進電機步數(shù)存入ROM中（ECU中有一小電路不斷電），以便在以后的怠速控制過程中使用?，F(xiàn)在是67頁\一共有85頁\編輯于星期二繼電器與電磁閥一、繼電器現(xiàn)在是68頁\一共有85頁\編輯于星期二分類：電流繼電器：電流超過規(guī)定值時，觸點吸合；電流低于規(guī)定值時，觸點斷開。電壓繼電器：電壓超過規(guī)定值時，觸點吸合；電壓低于規(guī)定值時，觸點斷開。中間繼電器：熱繼電器：用于過載保護?，F(xiàn)在是69頁\一共有85頁\編輯于星期二汽車用繼電器主要起保護開關和自動控制的作用。常用形式：現(xiàn)在是70頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是71頁\一共有85頁\編輯于星期二繼電器在汽車中的應用：現(xiàn)在是72頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是73頁\一共有85頁\編輯于星期二現(xiàn)在是74頁\一共有85頁\編輯于星期二電磁閥電磁閥是指在氣體或液體流動的管路中受電磁力控制開閉的閥體?，F(xiàn)在是75頁\一共有85頁\編輯于星期二單點噴射系統(tǒng)用噴油器多點噴射系統(tǒng)安裝位置【功用】根據(jù)ECU的指令，控制燃油噴射量?！窘Y構型式】電磁式噴油器【安裝位置】單點噴射：節(jié)氣門體空氣入口處；多點噴射：各缸進氣歧管或氣缸蓋上的各缸進氣道處。【分類】按噴油口的結構不同，分孔式和軸針式按噴油器的驅動方式不同，分電流驅動和電壓驅動兩種一、電磁噴油器的功用與類型現(xiàn)在是76頁\一共有85頁\編輯于星期二多點燃油噴射系統(tǒng)的噴油器一般采用上部進油式，即進油口設在噴油器的頭部。電磁線圈電流導通，鐵心被吸，柱塞和針閥被吸到與銜鐵接觸為止，閥門開啟，燃料通過縫隙噴出。噴射量取決于針閥的行程，噴口面積,燃料噴射壓力，電磁線圈的通電時間。

當噴油器的結構和噴油壓力一定時，噴油量取決于電磁線圈的通電時間孔式噴油器構造電磁噴油器的結構特點與工作原理現(xiàn)在是77頁\一共有85頁\編輯于星期二各車型裝用的噴油器，按其線圈的電阻值可分為高阻（電阻為13～16Ω）和低阻（電阻為2～3Ω）兩種類型。高阻噴油器常采用電壓驅動方式。低阻噴油器電壓、電流驅動方式都可采用。a）電流驅動b）電壓驅動（低阻）c）電壓驅動（高阻）噴油器的驅動方式現(xiàn)在是78頁\一共有85頁\編輯于星期二電流驅動方式只適用于低阻噴油器。在剛開始時，電流很大，達8A，使噴油器針閥迅速打開；然后，ECU控制噴油器的電流降低至2A，以保持并穩(wěn)定噴油器針閥的打開。特點：無附加電阻，回路阻抗小，針閥開啟速度快，噴油器噴油遲滯時間縮短，響應性好。電壓驅動方式既可用于高阻噴油器，又可用于低阻噴油器。低阻噴油器采用電壓驅動方式時，須加入附加電阻，以降低流過線圈的電流，防止線圈發(fā)熱而損壞。特點：噴油滯后時間較長。現(xiàn)在是79頁\一共有85頁\編輯于星期二(a)閥片壓緊閥座(b)閥片上升(c)閥片回落圖2.58片閥式噴油器工作情況1、4—擋圈；2—回位彈簧；3—鐵心；5—閥片；6—閥座工作過程現(xiàn)在是80頁\一共有85頁\編輯于星期二二、占空比型電