怠速控制系統(tǒng)

怠速控制系統(tǒng)1怠速控制系統(tǒng)內(nèi)容主題123怠速控制系統(tǒng)的功用及組成怠速控制系統(tǒng)類型及控制內(nèi)容怠速控制系統(tǒng)的必要性步進(jìn)電機(jī)控制原理4節(jié)氣門直動(dòng)式工作原理5怠速控制系統(tǒng)的必要性怠速是指節(jié)氣門關(guān)閉,節(jié)氣門踏板完全松開,且發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外無功率輸出并保持最低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的工況。在汽車使用過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間約占30%,怠速轉(zhuǎn)速的高低直接影響燃油消耗和排放污染。怠速轉(zhuǎn)速過高,會(huì)使燃油消耗增加;怠速轉(zhuǎn)速過低,由于運(yùn)行條件較差或負(fù)載增加(如:發(fā)動(dòng)機(jī)冷車運(yùn)轉(zhuǎn),空調(diào)打開,電器負(fù)荷增大,自動(dòng)變速器掛人擋位、動(dòng)力轉(zhuǎn)向工作等),容易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)甚至熄火,同時(shí)又會(huì)增加排放污染。因此,電控發(fā)動(dòng)機(jī)需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)工作條件及負(fù)荷的變化來控制怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。1.怠速控制系統(tǒng)的功用電控汽油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速工況時(shí),空氣通過節(jié)氣門縫隙或旁通的怠速空氣道進(jìn)人發(fā)動(dòng)機(jī),并由空氣流量計(jì)(或進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器)對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行檢測(cè),電控燃油噴射系統(tǒng)則根據(jù)各傳感器信號(hào)控制噴油量,保證發(fā)動(dòng)機(jī)以最佳的怠速轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí),駕駛員無法進(jìn)行怠速進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)與控制。在怠速控制系統(tǒng)中,ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)和車速信號(hào)確認(rèn)怠速工況,只有在節(jié)氣門全關(guān),車速為零時(shí),才進(jìn)行上述的怠速控制。怠速控制系統(tǒng)的功用及組成怠速控制系統(tǒng)的功用及組成2.怠速控制系統(tǒng)的組成怠速控制系統(tǒng)主要由傳感器,ECU和執(zhí)行元件三部分組成,如圖3-2-1所示。各組成部分的功用見表3-2-1所示,ECU首先根據(jù)各傳感器的檢測(cè)信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于怠速工況及發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化情況,然后根據(jù)存儲(chǔ)在ECU的怠速控制程序確定一個(gè)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速,并與實(shí)際怠速轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較,根據(jù)比較結(jié)果控制執(zhí)行元件工作,以調(diào)節(jié)進(jìn)氣量,使發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速達(dá)到所確定的目標(biāo)值。怠速控制系統(tǒng)的功用及組成怠速控制系統(tǒng)類型及控制內(nèi)容1.怠速控制系統(tǒng)類型怠速控制的實(shí)質(zhì)就是對(duì)怠速工況下的進(jìn)氣量進(jìn)行控制。根據(jù)控制進(jìn)氣量方式的不同,怠速控制可分為節(jié)氣門直動(dòng)式和旁通空氣兩種控制類型,如圖3-2-2所示。節(jié)氣門直動(dòng)式是通過執(zhí)行元件改變節(jié)氣門的最小開度來控制怠速進(jìn)氣量,而在旁通空氣式怠速控制系統(tǒng)中,設(shè)有旁通節(jié)氣門的怠速空氣道,由執(zhí)行元件控制流經(jīng)怠速空氣道的空氣量。怠速控制系統(tǒng)類型及控制內(nèi)容2.怠速控制系統(tǒng)控制內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),怠速控制系統(tǒng)主要完成啟動(dòng)初始位置的設(shè)定、啟動(dòng)控制、暖機(jī)控制、怠速預(yù)測(cè)控制,電器負(fù)荷增多時(shí)的怠速控制等控制內(nèi)容。1.啟動(dòng)初始位置的設(shè)定為了改善發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能,關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后,ECU繼續(xù)給怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電約2~3s,使怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)回到啟動(dòng)初始(全開)位置。當(dāng)?shù)∷倏刂茍?zhí)行機(jī)構(gòu)回到啟動(dòng)初始位置后,ECU停止給怠速控制機(jī)構(gòu)供電,怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持全開不變,為下次啟動(dòng)做好準(zhǔn)備。怠速控制系統(tǒng)類型及控制內(nèi)容2.啟動(dòng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),由于怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)預(yù)先設(shè)定在全開位置,在啟動(dòng)期間經(jīng)怠速空氣道可供給最大的空氣量,有利于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。但怠速控制閥如果始終保持在全開位置,發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的怠速轉(zhuǎn)速就會(huì)過高,所以在啟動(dòng)期間,ECU根據(jù)冷卻液溫度傳感器信號(hào)來控制怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),調(diào)節(jié)怠速控制閥的開度,使之達(dá)到啟動(dòng)后暖機(jī)控制的最佳位置,怠速控制閥的開度隨冷卻液溫度的升高而減小,控制特性存儲(chǔ)在ECU內(nèi)。怠速控制系統(tǒng)類型及控制內(nèi)容暖機(jī)控制暖機(jī)控制又稱快怠速控制,在暖機(jī)過程中,ECU根據(jù)冷卻液溫度信號(hào)按內(nèi)存的控制特性控制怠速控制閥開度,隨著溫度上升,怠速控制閥開度逐漸減小。當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),暖機(jī)控制過程結(jié)束。怠速穩(wěn)定控制在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),ECU將接收到的轉(zhuǎn)速信號(hào)與確定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較,其差值超過一定值(一般為20r/min)時(shí),ECU將通過怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制怠速控制閥,調(diào)節(jié)怠速空氣供給量。使發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速相同。怠速穩(wěn)定控制又稱反饋控制。怠速控制系統(tǒng)類型及控制內(nèi)容怠速預(yù)測(cè)控制發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),變速器擋位、動(dòng)力轉(zhuǎn)向、空調(diào)工作狀態(tài)的變化都使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生可以預(yù)見的變化。為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速波動(dòng)過大或熄火,在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷出現(xiàn)變化時(shí),不等發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化,ECU就會(huì)根據(jù)各負(fù)載設(shè)備開關(guān)信號(hào)

(A/C開關(guān)等),通過怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)提前調(diào)節(jié)怠速控制閥的開度。電器負(fù)荷增多的怠速控制在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),如使用的電器負(fù)載增大到一定程度,蓄電池電壓就會(huì)降低。為了保證電控系統(tǒng)正常的供電電壓,ECU根據(jù)蓄電池電壓信號(hào),通過怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)怠速控制閥的開度,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速,以提高發(fā)電機(jī)的輸出功率。怠速控制系統(tǒng)類型及控制內(nèi)容7.學(xué)習(xí)控制在發(fā)動(dòng)機(jī)使用過程中,由于磨損等原因會(huì)導(dǎo)致怠速控制閥的性能發(fā)生改變,怠速控制閥的位置相同時(shí),但實(shí)際的怠速轉(zhuǎn)速會(huì)與設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速略有不同。在此情況下,ECU在利用反饋控制使怠速回歸到目標(biāo)值的同時(shí),還可將怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況存儲(chǔ)在ROM存儲(chǔ)器中,以便在此后的怠速控制過程中使用。步進(jìn)電機(jī)控制原理步進(jìn)電機(jī)式怠速控制閥安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管上,發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊根據(jù)各種傳感器的信號(hào)在怠速控制閥接頭各端子上加電壓,從而使電機(jī)轉(zhuǎn)子順轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),使閥芯做軸向移動(dòng),改變閥芯與閥座之間的間隙,就可以調(diào)節(jié)流過旁通空氣道的空氣量。間隙小,進(jìn)氣量少,怠速低;間隙大,進(jìn)氣量多,急速高。如圖3-2-11所示。步進(jìn)電機(jī)控制原理節(jié)氣門直動(dòng)式工作原理(1)

節(jié)氣門直動(dòng)式怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)節(jié)氣門直動(dòng)式工作原理節(jié)氣門直動(dòng)式怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu),是通過節(jié)氣門體怠速穩(wěn)定控制器控制節(jié)氣門的開啟來實(shí)現(xiàn)怠速穩(wěn)定控制的。怠速穩(wěn)定控制器由一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)通過齒輪傳動(dòng),控制節(jié)氣門的開啟。圖3-2-12所示為捷達(dá)轎車采用的節(jié)氣門直動(dòng)式怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。節(jié)氣門體主要由節(jié)氣門和怠速穩(wěn)定控制器組成,該怠速穩(wěn)定控制器主要由怠速電動(dòng)機(jī)、齒輪減速機(jī)構(gòu),應(yīng)急彈簧、節(jié)氣門電位計(jì)、怠速節(jié)氣門電位計(jì)和怠速開關(guān)等構(gòu)成。怠速電動(dòng)機(jī)可正反兩方向旋轉(zhuǎn),通過減速機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門轉(zhuǎn)動(dòng),使節(jié)氣門開度增大或減小。節(jié)氣門電位計(jì)相當(dāng)于電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門位置傳感器,怠速節(jié)氣門電位計(jì)相當(dāng)于一個(gè)高靈敏度的僅用于檢測(cè)節(jié)氣門怠速開度的節(jié)氣門位置傳感器,怠速開關(guān)則用來判定節(jié)氣門是否進(jìn)人怠速狀態(tài)。節(jié)氣門直動(dòng)式工作原理(2)節(jié)氣門直動(dòng)式怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理節(jié)氣門直動(dòng)式工作原理節(jié)氣門直動(dòng)式怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制電路如圖3-2-13所示,節(jié)氣門體上的怠速穩(wěn)定控制器通過一個(gè)8端子插接器與ECU相連,各端子排列如圖3-2-14所示。ECU的62端子向節(jié)氣門電位計(jì)和怠速節(jié)氣門電位計(jì)提供5V工作電壓,67產(chǎn)端子則通過ECU內(nèi)部搭鐵,75端子和74端子分別接收來白節(jié)氣門電位計(jì)和怠速節(jié)氣門電位計(jì)的信號(hào),69端子與怠速開關(guān)相連,用來判定節(jié)氣門F60是否進(jìn)入怠速狀態(tài)。在怠速開關(guān)閉合,69端子電位為0的情況下,ECU通過66端子和59端子向怠速電動(dòng)機(jī)輸出正向或反向的工作電流,使怠速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門開大或關(guān)小,達(dá)到穩(wěn)定和調(diào)