執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理課件

執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)的各種控制功能，都是借助于各自的執(zhí)行器來(lái)完成的，因此根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)功能強(qiáng)弱的不同，各種發(fā)動(dòng)機(jī)上配置的執(zhí)行器亦有多有少。一般來(lái)講，主要有：電動(dòng)燃油泵、電磁噴油器、怠速空氣調(diào)整器、和點(diǎn)火裝置。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理目錄一，電動(dòng)燃油泵二，電磁噴油器三，怠速空氣調(diào)整器執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理一，電動(dòng)燃油泵

電動(dòng)燃油泵主要任務(wù)是供給燃油系統(tǒng)足夠的具有規(guī)定壓力的汽油。電動(dòng)燃油泵的安裝形式有兩種：裝在供油管路中或燃油箱內(nèi)。

A-進(jìn)油；B-出油圖1-1電動(dòng)燃油泵執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖1-2電動(dòng)燃油泵的結(jié)構(gòu)1-單向閥；2-安全閥；3-電刷；4-電樞；5-磁極；6-泵論；7-濾網(wǎng)；8-泵體；9-外殼；10-輪齒

電動(dòng)燃油泵由泵體、永磁電動(dòng)機(jī)和外殼等部分組成，如圖1-2所示。永磁電動(dòng)機(jī)通電即帶動(dòng)泵體旋轉(zhuǎn)，將燃油從進(jìn)油口吸入，流經(jīng)電動(dòng)燃油泵內(nèi)部，再?gòu)某鲇涂趬撼?，給燃油系統(tǒng)供油。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理（1）滾柱泵

滾柱泵是目前燃油泵最常用的形式。如圖1-3所示，它由轉(zhuǎn)子、滾柱和泵體組成。轉(zhuǎn)子偏心的置于泵套內(nèi)，燃油泵的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由圖1-3滾柱泵執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理于離心力的作用使?jié)L柱向外側(cè)移動(dòng)與泵套內(nèi)壁接觸，這樣，由轉(zhuǎn)子、滾柱和泵套圍成的腔室將隨轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生容積大小變化，在容積由小變大的一側(cè)燃油被吸入，在溶劑由大變小的一側(cè)燃油被壓出，其過(guò)程如1-4圖所示。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖1-4滾柱泵工作過(guò)程執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理（2）齒輪泵圖1-5齒輪泵結(jié)構(gòu)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

齒輪泵的工作原理與滾柱泵相似。它由帶外齒的主動(dòng)齒輪、帶內(nèi)齒的從動(dòng)齒輪和泵套組成，如圖1-5所示，后兩者與主動(dòng)齒輪偏心主動(dòng)齒輪被燃機(jī)泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)，由于齒輪嚙合，則帶動(dòng)從動(dòng)齒輪一起旋轉(zhuǎn)，在從動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪嚙合的過(guò)程中，由內(nèi)外齒圍合的腔室將發(fā)生容積大小的變化，這樣，若合理的設(shè)置進(jìn)出油口的位置，即可利用這種容積的變化，將燃油一定的壓力輸出。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

電動(dòng)燃油泵的性能主要包括運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲和熱燃油輸送性能兩方面，一般采取如下改進(jìn)措施：改進(jìn)滾柱滾道的廓線、改進(jìn)渦輪泵葉片設(shè)計(jì)、采用特殊的阻尼裝置、采用雙級(jí)泵的結(jié)構(gòu)。其中雙級(jí)泵的結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。（3）電動(dòng)燃油泵性能的改善執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

由于汽油極易揮發(fā)，而且油泵工作時(shí)溫度升高和吸油時(shí)產(chǎn)生的局部真空，更加劇了燃油的氣化，特別是油泵吸油腔內(nèi)存在的氣泡，將是泵油量明顯減少，從而導(dǎo)致噴油壓力的波動(dòng)。圖1-6雙級(jí)電動(dòng)燃油泵1-初級(jí)泵；2-主輸油泵；3-永磁電動(dòng)機(jī)；4-外殼執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

初級(jí)泵能分離吸油端產(chǎn)生的蒸汽，并以較低的壓力將燃油輸送到主輸油泵內(nèi)。主輸油泵用于提高泵油壓力。他們相互獨(dú)立并軸向串聯(lián)，由同一根電樞軸驅(qū)動(dòng)。如圖2-1所示。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理二，電磁噴油器

電磁噴油器是發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴射系統(tǒng)的一個(gè)很關(guān)鍵的執(zhí)行器。它接受電腦輸送的噴油脈沖信號(hào)，精確的計(jì)量燃油噴射量。其要求有：動(dòng)態(tài)流量范圍大，抗堵塞污染能力強(qiáng)以及霧化性能好。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理（1）軸針式電磁噴油器

軸針式電磁噴油器主要由噴油器外殼、噴油嘴、針閥、套在針閥上的銜鐵以及根據(jù)噴油脈沖信號(hào)產(chǎn)生電磁吸力的電磁線圈組成。電磁線圈無(wú)電流時(shí)，噴油器內(nèi)的針閥被螺旋彈簧壓在噴油器出口處的密封錐形閥座上。電磁線圈通電時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)吸動(dòng)引鐵上移銜鐵帶動(dòng)針閥從其座面上上升約0.1mm，燃油從精密環(huán)形間隙中流出。噴油器用橡膠成型件作為支座。從而執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

形成隔熱作用防止噴油器中的燃油產(chǎn)生氣泡，有助于發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫啟動(dòng)性能，而且能起到減震的作用。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理1-濾網(wǎng)；2-電接頭；3-電磁線圈；4-復(fù)位彈簧；5-銜鐵；6-針閥圖2-1軸針式電磁噴油器執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理（2）球閥式電磁噴油器

減輕閥針質(zhì)量并提高彈簧預(yù)緊力，對(duì)獲得寬廣的動(dòng)態(tài)流量范圍十分有效，而且用球閥能提高噴油量精度。如圖2-2所示，它與軸針式電磁噴油器的主要區(qū)別在于閥針的結(jié)構(gòu)。球閥式的閥針是由鋼球、導(dǎo)桿和銜鐵直接用激光束焊接成整體而制成的，其質(zhì)量減輕到普通針閥式閥針的一半，而且是采用短的空心導(dǎo)桿實(shí)現(xiàn)的。為了保證燃油密封，軸針式閥針必須有長(zhǎng)的導(dǎo)向桿。球閥式閥針明顯優(yōu)于軸針式閥針。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-2同等級(jí)的球閥式與軸針式閥針的比較執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理（3）片閥式電磁噴油器

片閥式電磁噴油器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是質(zhì)量輕的閥片和孔式閥座，他們與磁性優(yōu)化的噴油器總成結(jié)合起來(lái)，使噴油器不僅具有較大的動(dòng)態(tài)流量范圍，而且抗堵塞能力較強(qiáng)，其結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-3片閥式電磁噴油器執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理（4）噴油器的噴油量及工作特性1，電磁噴油器的噴油量電磁噴油器工作過(guò)程中，當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，將銜鐵與針閥吸起，燃油從針閥與閥座之間的空閑流出，電磁線圈不通電時(shí)，磁力消失，回位彈簧將針閥壓緊在閥座上，停止噴油。噴油器針閥的升程很小，一般為0.06-0.1mm，開啟的時(shí)間在2-10ms范圍內(nèi)。開的時(shí)間越長(zhǎng)，噴油量越多。理想狀態(tài)下有

Q=常數(shù)*Ti執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理Ti-噴油器電脈沖寬度Q-噴油器噴油量2，噴油器的基本特性。實(shí)際噴油的起點(diǎn)比理想噴油的起點(diǎn)滯后一段時(shí)間，致使實(shí)際噴油量低于理論噴油量，出現(xiàn)偏差的原因就是電磁線圈開始通電時(shí)，針閥有一個(gè)上升過(guò)渡過(guò)程，另外，電磁線圈通電后，由于電磁線圈的自感作用，磁場(chǎng)是逐步建立的，兌現(xiàn)鐵的吸引力是逐步增大的，以上原因使得針閥不會(huì)立即響應(yīng)，所以出現(xiàn)滯后情況。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理3，噴油器針閥的工作特性由于噴油器針閥的機(jī)械慣性和磁滯性的影響，實(shí)際工作的噴油器，在觸發(fā)電脈沖加到電磁線圈后，針閥上升都有一個(gè)過(guò)渡過(guò)程。由右圖可見，噴油器針閥的升起和落座都有一個(gè)滯后過(guò)程，它與電脈沖信號(hào)不完全吻合。t0-tc是不噴油的，稱為無(wú)效噴油時(shí)間。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理噴油器開閥時(shí)間還受蓄電池電壓影響比較大，電壓高，開閥時(shí)間短，電壓低，開閥時(shí)間長(zhǎng)，而關(guān)閥時(shí)間受電壓影響小，所以隨著電源電壓的降低，實(shí)際噴油時(shí)間會(huì)縮短，所以ECU還會(huì)根據(jù)電源電壓的變化，適時(shí)修正電脈沖信號(hào)的寬度。4，噴油器噴油量范圍噴油器是利用脈沖信號(hào)通過(guò)控制開閥的持續(xù)時(shí)間來(lái)控制噴油量。在計(jì)算確定實(shí)際噴油量的過(guò)程中，一般將最小噴油量和最大噴油量設(shè)置為界限值。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理（5）噴油器驅(qū)動(dòng)方式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(qū)動(dòng)方式。低阻噴油器電壓、電流驅(qū)動(dòng)方式都可采用。a）電流驅(qū)動(dòng)b）電壓驅(qū)動(dòng)（低阻）c）電壓驅(qū)動(dòng)（高阻）執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理電流驅(qū)動(dòng)方式

只適用于低阻噴油器。在剛開始時(shí)，電流很大，達(dá)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(diǎn)：無(wú)附加電阻，回路阻抗小，針閥開啟速度快，噴油器噴油遲滯時(shí)間縮短，響應(yīng)性好。

電壓驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)方式時(shí)，須加入附加電阻，以降低流過(guò)線圈的電流，防止線圈發(fā)熱而損壞。特點(diǎn)：噴油滯后時(shí)間較長(zhǎng)。

執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理三，怠速空氣調(diào)整器怠速空氣調(diào)整器的作用：1，穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速，從而降低汽車怠速行駛時(shí)的燃油消耗量；2，發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速行駛時(shí)，若負(fù)荷增大，如接通空調(diào)等，則需要提高怠速轉(zhuǎn)速，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。它是通過(guò)控制節(jié)氣門旁通道的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)怠速調(diào)整的。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為：雙金屬片式、石蠟式、電磁式、旋轉(zhuǎn)滑閥式和步進(jìn)電機(jī)式。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理（1）雙金屬片式怠速空氣調(diào)整器

雙金屬片式怠速空氣調(diào)整器是發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)時(shí)，及啟動(dòng)暖車過(guò)程中，是使輔助空氣閥打開增加空氣量的一種怠速機(jī)構(gòu)。它由繞有電熱線的雙金屬片和空氣旁通道遮門等組成，如圖2-4所示，輔助空氣閥的開口受截面受遮門動(dòng)作的控制，遮門又受雙金屬片的控制，雙金屬片根據(jù)溫度變化而變形。發(fā)動(dòng)機(jī)溫度比較低的時(shí)候，遮門打開，此時(shí)節(jié)氣門是關(guān)閉的，從空氣調(diào)整器流入的空氣使吸入氣缸的空氣量增加。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，電流由點(diǎn)火開關(guān)流入怠速空氣調(diào)整器的電熱線，使雙金屬片受熱而慢慢將遮門關(guān)閉，空氣的流入量減少，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。暖車后，遮門完全關(guān)閉空氣旁通道，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。遮門的初期開度是取決于周圍溫度的，之后隨雙金屬片被電熱線加熱彎曲而變小。

執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-4雙金屬片式怠速空氣調(diào)整器執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理（2）石蠟式怠速空氣調(diào)整器

石蠟式怠速空氣調(diào)整器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫度控制空氣旁通道截面積?？刂屏?lái)自恒溫石蠟的熱脹冷縮，熱脹冷縮隨周圍溫度變化。采用這種形式的空氣調(diào)整器，導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水是必要條件，為了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，一般采用與節(jié)氣門體加熱共用的冷卻水管路一體化結(jié)構(gòu)，如圖2-5所示。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度較低的時(shí)候，恒溫石蠟收縮，提動(dòng)閥在彈簧的作用下打開，隨著溫度的升高，恒溫石蠟膨脹，推動(dòng)連接桿使提動(dòng)閥慢慢關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-5石蠟式怠速空氣調(diào)整器執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理（3）電磁式怠速空氣調(diào)整器電磁式怠速空氣調(diào)整器由電磁線圈、閥軸及閥的主要部件組成，它是利用電磁線圈產(chǎn)生的電磁吸力，使閥軸在軸向作線位移，從而控制閥門的位置。電磁吸力的大小取決于微機(jī)控制裝置送至電磁式怠速空氣調(diào)整器電磁線圈的驅(qū)動(dòng)電流的大小。波紋管的作用是為了消除閥門上下壓差對(duì)閥門開啟位置的影響。這種怠速空氣調(diào)整器的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度非?？?。如圖2-6所示。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-6電磁式怠速空氣調(diào)整器執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理（4）旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速空氣調(diào)整器

旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速空氣調(diào)整器在工作時(shí)，電腦將檢測(cè)到的怠速旋轉(zhuǎn)實(shí)際值與貯存的設(shè)定目標(biāo)值相比較，并隨時(shí)校正送至怠速空氣調(diào)整器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的怠速運(yùn)行。如圖2-7所示，它由永久磁鐵、電樞、旋轉(zhuǎn)滑閥、螺旋回位彈簧和電刷及引線等組成。永久磁鐵固裝在外殼上，期間形成磁場(chǎng)。電樞位于永久磁鐵的磁場(chǎng)中。旋轉(zhuǎn)滑閥固裝在電樞軸上，與電樞軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用以控制流過(guò)旁通道的空氣量。電樞軸位于永久磁鐵的磁場(chǎng)中，電樞鐵芯上纏有兩組繞執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理向相反的電磁線圈L1和L2，當(dāng)線圈L1通電時(shí)，電樞帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)滑閥順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，空氣旁通道截面積關(guān)小，線圈L2通電時(shí)，電樞帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)滑閥逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，空氣旁通道截面積增大。其電路連接圖如圖2-8所示，L1和L2的兩端與電刷滑環(huán)相連，經(jīng)電刷引出與ECU相連，電樞軸上的電刷滑環(huán)由三段滑片圍合而成，其上各有一電刷與之接觸，電樞繞組L1和L2兩端分別焊接在相應(yīng)的滑片上。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)旋至“on”時(shí)，空氣調(diào)整器接線插頭2上即有蓄電池電壓，電樞繞組L1和L2是否通電，則由電腦中控制L1和L2搭鐵的三極管T2和T1的通執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理斷狀況決定，由于占空比控制信號(hào)和三極管T1的基極之間接有反相器，故三極管T1和T2集電極輸出相位相反。因此，旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速空氣調(diào)整器上的兩個(gè)電樞繞組總是交替的通過(guò)電流，又因兩組線圈繞向相反，致使電樞上交替產(chǎn)生方向相反的電磁力矩。而電磁力矩交變的頻率比極高，且電樞轉(zhuǎn)動(dòng)具有一定的慣性，所以旋轉(zhuǎn)滑閥將根據(jù)控制信號(hào)的占空比擺到一定的角度穩(wěn)定。當(dāng)占空比為50%時(shí)，L1和L2的平均通電時(shí)間相等，二者產(chǎn)生的電磁力矩抵消，電樞軸停止偏轉(zhuǎn)，當(dāng)占空比小于50%時(shí)，線圈L1的通電時(shí)間比較長(zhǎng)，其合成的電磁力矩使電樞帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)滑閥順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，空氣旁通截面積減小，怠速降低，反之，同理。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-7旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速空氣調(diào)整器執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-8旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速空氣調(diào)整器電路連接圖執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理（5）步進(jìn)電機(jī)式怠速空氣調(diào)整器步進(jìn)電機(jī)式怠速空氣調(diào)整器是由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子、激磁線圈構(gòu)成的定子和進(jìn)給絲桿及閥門等組成。它利用步進(jìn)轉(zhuǎn)換控制，使轉(zhuǎn)子可正轉(zhuǎn)也可反轉(zhuǎn)，從而使閥芯上下移動(dòng)以達(dá)到調(diào)節(jié)旁通空氣道截面的目的。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理步進(jìn)電動(dòng)機(jī)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移的機(jī)電執(zhí)行元件。

角位移輸入脈沖個(gè)數(shù)運(yùn)行速度輸入脈沖頻率步進(jìn)電機(jī)組成定子——由硅鋼片疊成,有一定數(shù)量的磁極和繞組——用硅鋼片疊成或用軟磁性材料做成凸極結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類：

工作原理反應(yīng)永磁混合

步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵的作用原理，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為線位移或角位移的電機(jī)。每來(lái)一個(gè)電脈沖，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，帶動(dòng)機(jī)械移動(dòng)一小段距離。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理特點(diǎn):

(1)來(lái)一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。

(2)控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。

(3)改變脈沖順序，可改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

給A相繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子位置如圖（a），轉(zhuǎn)子齒偏離定子齒一個(gè)角度。由于勵(lì)磁磁通力圖沿磁阻最小路徑通過(guò)，因此對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁吸力，迫使轉(zhuǎn)子齒轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到與定子齒對(duì)齊位置時(shí)(圖b)，因轉(zhuǎn)子只受徑向力而無(wú)切線力，故轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子被鎖定在這個(gè)位置上。由此可見：錯(cuò)齒是助使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的根本原因。ab執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

定子內(nèi)圓周均勻分布著六個(gè)

磁極，磁極上有

勵(lì)磁繞組，每?jī)?/p>

個(gè)相對(duì)的繞組組

成一相。轉(zhuǎn)子有

四個(gè)齒。

BCIAIBICA轉(zhuǎn)子定子執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

A相繞組通電，B、C

相不通電。由于在磁場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子總是力圖旋轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置，故在這種情況下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置：1、3齒與A、A′極對(duì)齊。CA'BB'C'A3412執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

同理，B相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)30

角，2、4齒和B、B′磁極軸線對(duì)齊；當(dāng)C相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過(guò)30

角，1、3齒和C′、C磁極軸線對(duì)齊。CA'BB'C'A34121C'342CA'BB'A執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

這種工作方式下，三個(gè)繞組依次通電一次為一個(gè)循環(huán)周期，一個(gè)循環(huán)周期包括三個(gè)工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。

按A

B

C

A

……的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。每一拍轉(zhuǎn)過(guò)30°(步距角)，每個(gè)通電循環(huán)周期(3拍)轉(zhuǎn)過(guò)90°(一個(gè)齒距角)。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

按A

AB

B

BC

C

CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理A相通電，轉(zhuǎn)子1、

3齒與A、A'對(duì)齊。

A、B相同時(shí)通電，A、A'磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)15

，到達(dá)左圖所示位置。CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒與B、B′對(duì)齊,又轉(zhuǎn)

過(guò)15

。

B、C相同時(shí)通電C'、C磁極拉住1、3齒，BB'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過(guò)15

。CA'BB'C'A34123412CA'BB'C'A執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)通電循環(huán)周期如下：A

AB

B

BC

C

CA，每個(gè)循環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)15（步距角），一個(gè)通電循環(huán)周期(6拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)90(齒距角)。

與單三拍相比，六拍驅(qū)動(dòng)方式的步進(jìn)角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理三相雙三拍按AB

BC

CA的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時(shí)通電。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理AB通電CA'BB'C'A3412BC通電3412CA'BB'C'ACA通電CA'BB'C'A3412與單三拍方式相似，雙三拍驅(qū)動(dòng)時(shí)每個(gè)通電循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)30(步距角)，一個(gè)通電循環(huán)周期(3拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)90(齒距角)。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理從以上對(duì)步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)方式的分析可得步距角計(jì)算公式：—步距角Zr

—轉(zhuǎn)子齒數(shù)m—每個(gè)通電循環(huán)周期的拍數(shù)為了提高步進(jìn)電機(jī)的控制精度，通常采用較小的步距角，如3?，1.5?，0.75?。

由一個(gè)通電狀態(tài)改變到下一個(gè)通電狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱為步距角執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理

步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)1.步距角2.最大工作頻率：在轉(zhuǎn)子不失步的情況下，電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作時(shí)，輸入脈沖信號(hào)的最大頻率。3.最大突跳頻率：在轉(zhuǎn)子不失步的情況下，電動(dòng)機(jī)能增加和減小的最大頻率。4.步距差：理想的步矩角與實(shí)際的步矩角之差。5.輸出轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩的大小。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：1、輸出角位移量或線位移量與其輸入的脈沖數(shù)成正比，而轉(zhuǎn)速或線速度與脈沖的頻率成正比，在電機(jī)的負(fù)載能力范圍內(nèi)，這些關(guān)系不受電壓的大小、負(fù)載的大小、環(huán)境條件等外界各種因素的干擾；2、每轉(zhuǎn)一局部有固定的步數(shù)，所以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在不失步的情況下運(yùn)行，其步距誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累；3、控制性能好，它可以在很寬的范圍內(nèi)通過(guò)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理改變脈沖的頻率來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且能夠快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；

4、有些形式的步進(jìn)電機(jī)在停止供電的情況下還有定位轉(zhuǎn)矩，有些形式在停機(jī)后某些相繞組仍保持通電狀態(tài)，具有自鎖能力，不需要機(jī)械制動(dòng)裝置等。

主要缺點(diǎn)：效率較低，需配試當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電源，帶慣性負(fù)載的能力不強(qiáng)。

執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速工況是指油門踏板完全放開、對(duì)外無(wú)功率輸出且能保持最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速、維持發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)工況。當(dāng)汽車實(shí)施自動(dòng)減速、臨時(shí)停車及啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)均在怠速工況工作。怠速轉(zhuǎn)速過(guò)高，將使怠速工況燃料消耗增加，造成不必要的浪費(fèi)，尤其是長(zhǎng)期在城市道路上行駛的汽車，由于頻繁的減速、停車、起步，約有30%的燃料消耗在怠速階段，因此應(yīng)盡可能降低怠速轉(zhuǎn)速。而怠速轉(zhuǎn)速執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理過(guò)低，負(fù)荷或阻力稍有變化將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)甚至熄火?，F(xiàn)代轎車空調(diào)系統(tǒng)、自動(dòng)變速器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的使用及電器負(fù)荷的增加、冷車啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)等均是導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)定的因素，且汽車排放污染物HC和CO主要是怠速階段形成的，怠速越低，排放污染越嚴(yán)重。因此，必須嚴(yán)格并精確控制怠速轉(zhuǎn)速，現(xiàn)代轎車一般均將發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)控制在800rpm左右。

執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理怠速控制原理怠速控制的目的是在保證發(fā)動(dòng)機(jī)排放要求及穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，盡量使發(fā)動(dòng)機(jī)保持最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，以降低怠速時(shí)的燃油消耗?，F(xiàn)代轎車的怠速多采用反饋控制方式，ECU根據(jù)各種傳感器的輸入信號(hào)所決定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，確定對(duì)應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的進(jìn)氣量，然后驅(qū)動(dòng)控制進(jìn)氣量的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（怠速控制閥-ISCV），其控制原理見圖2-8.當(dāng)節(jié)氣門完全關(guān)閉時(shí)，節(jié)氣門位置傳感器內(nèi)的怠速觸點(diǎn)閉合并將信號(hào)輸送給ECU，執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理ECU即感知為怠速工況。如果此時(shí)輸送到ECU的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)超出怠速轉(zhuǎn)速范圍，ECU會(huì)發(fā)出調(diào)整信號(hào)給怠速控制閥，減小控制閥的開度，進(jìn)氣量減小，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低；反之，則增加控制閥的開度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣，ECU通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)形成對(duì)怠速的反饋控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在正常的怠速轉(zhuǎn)速范圍。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度或工況發(fā)生變化，由ECU控制的怠速系統(tǒng)將各種信號(hào)輸送到ECU的邏輯執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理電路進(jìn)行運(yùn)算，由比較電路與基準(zhǔn)信號(hào)對(duì)比，然后輸出修正補(bǔ)償信號(hào)，驅(qū)動(dòng)怠速控制閥增加適當(dāng)?shù)拈_度，適當(dāng)提高怠速，防止怠速不穩(wěn)或熄火。一般在空調(diào)開啟、動(dòng)力轉(zhuǎn)向或自動(dòng)變速器工作時(shí)，怠速將自動(dòng)提高100rpm。

目前，現(xiàn)代轎車廣泛采用的是節(jié)氣門旁通空氣量步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式怠速控制系統(tǒng)，如圖，該系統(tǒng)主要由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)怠速控制閥、各傳感器及ECU組成，其中怠速控制的關(guān)鍵部件就是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式怠速控制閥。

執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-8怠速控制系統(tǒng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理步進(jìn)電機(jī)式怠速控制閥的結(jié)構(gòu)和控制原理步進(jìn)電動(dòng)機(jī)怠速控制閥是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與怠速控制閥的統(tǒng)一體，安裝在進(jìn)氣總管內(nèi)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)怠速控制閥的閥芯做軸向移動(dòng)，改變閥與閥座之間的間隙，調(diào)節(jié)流經(jīng)節(jié)氣門旁通氣道的空氣量，怠速控制閥有125種不同的開啟位置，可適應(yīng)不同工況對(duì)怠速調(diào)整的需要。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理別克和奧迪A6應(yīng)用的的步進(jìn)電機(jī)式怠速空氣調(diào)整器如圖2-9所示，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)怠速控制閥主要由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和控制閥門組成，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，其轉(zhuǎn)子由永久磁鐵構(gòu)成，N極和S極在圓周上相間排列，均勻分布，共有8對(duì)永久磁極，定子由A、B兩個(gè)定子組成，每一部分由兩個(gè)繞向相反的定子繞組（1,3相繞組和2,4相繞組），執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理和帶有8對(duì)交叉排列爪極的定子線圈組成，線圈由導(dǎo)磁材料制成的爪極包圍。每個(gè)定子有8對(duì)爪極，每對(duì)爪極之間的間距為一個(gè)爪的寬度，A、B兩定子爪極相差一個(gè)爪的差位，構(gòu)成一體并安裝在外殼上，爪極的極性是變換的，由微機(jī)控制裝置的控制定子相線繞組的電壓脈沖決定，晶體三極管控制各相線繞組的搭鐵，并通過(guò)控制4個(gè)線圈繞組的通電相序改變步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，從而實(shí)現(xiàn)閥門開啟高度的控制。執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-9步進(jìn)電機(jī)式怠速空氣調(diào)整器執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-10定子結(jié)構(gòu)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理相線控制脈沖如圖2-11所示，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，相線控制脈沖按1234相順序依次滯后90?相位角，定子上N極向右方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)子隨之正轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)是為了使定子線圈電磁鐵和轉(zhuǎn)子永久磁鐵N極和S極互相吸引到最近距離，定子的爪極極性隨相線控制脈沖的變化而改變，所以轉(zhuǎn)子將隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，以保持轉(zhuǎn)子的S極隨時(shí)與定子的S極對(duì)齊，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一圈分為32個(gè)步極進(jìn)行，每個(gè)步級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)爪的轉(zhuǎn)角，即11.25?。

執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-11結(jié)構(gòu)與脈沖信號(hào)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理怠速控制過(guò)程

發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速時(shí)，ECU首先根據(jù)節(jié)氣門的怠速觸點(diǎn)信號(hào)、車速信號(hào)確認(rèn)怠速狀態(tài)，然后根據(jù)冷卻液溫度傳感器、空調(diào)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及自動(dòng)變速器等工作情況，根據(jù)CPU存儲(chǔ)器中的參考數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并與實(shí)際怠速轉(zhuǎn)速比較得出差值，同時(shí)計(jì)算出相應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的控制量（步級(jí))來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的控制電路如圖2-12所示，ECU按相序使VT1-VT4依次導(dǎo)通，分別給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的4個(gè)定子線圈供電，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)怠速控制閥的開啟高度，改變旁通空氣量，使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速達(dá)到所要求的