汽車發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)原理與檢修（微課視頻版） 第2版 課件 項目四 發(fā)動機(jī)輔助控制系統(tǒng)

項目四發(fā)動機(jī)輔助控制系統(tǒng)【情境導(dǎo)入】技術(shù)經(jīng)理讓你檢查一輛2017款帕薩特尊雅版轎車，說是發(fā)動機(jī)輔助系統(tǒng)發(fā)生了故障，入廠進(jìn)行維修。輔助控制系統(tǒng)有好多子系統(tǒng)組成，你都知道嗎？單元一怠速控制怠速--節(jié)氣門關(guān)閉，加速踏板完全松開，且發(fā)動機(jī)對外無功率輸出并能保持最低轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)工況。汽車在交通密度大的城市道路上行駛時，約有30％的燃油消耗在怠速階段，因此，怠速轉(zhuǎn)速應(yīng)盡可能降低。但怠速轉(zhuǎn)速過低，會使發(fā)動機(jī)排放增加、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)甚至熄火。發(fā)動機(jī)冷車運(yùn)轉(zhuǎn)、空調(diào)、電器負(fù)荷、自動變速器、動力轉(zhuǎn)向伺服機(jī)構(gòu)等因素的介入，都會引起怠速轉(zhuǎn)速變化。怠速控制系統(tǒng)的組成由傳感器、ECU和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成傳感器將發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況和負(fù)載設(shè)備的工作狀況信息傳送給ECU，ECU根據(jù)其信息所決定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，再根據(jù)其差值確定相應(yīng)的控制量，驅(qū)動控制空氣量的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。即通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制怠速旁通空氣量進(jìn)行控制，從而控制發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。怠速控制包括啟動后控制、暖機(jī)過程控制、負(fù)荷變化控制、減速控制等。怠速噴油量的控制由燃油噴射控制系統(tǒng)根據(jù)與空氣量相匹配的原則進(jìn)行增減，以達(dá)到目標(biāo)空燃比。怠速空氣量控制由兩種基本類型，即直接控制節(jié)氣門關(guān)閉位置的節(jié)氣門直動式和旁通空氣式。一、節(jié)氣門直動式怠速控制裝置

直接控制節(jié)氣門開啟程度，調(diào)節(jié)節(jié)氣門處空氣流通截面，達(dá)到控制進(jìn)氣量，實現(xiàn)怠速控制的目的。常用在單點(diǎn)噴射系統(tǒng)中組成：直流電機(jī)、減速齒輪、絲杠等部件1-節(jié)氣門操縱臂2-怠速控制器3-節(jié)氣門體4-噴油器5-燃油壓力調(diào)節(jié)器6-節(jié)氣門7-防轉(zhuǎn)六角孔8-彈簧9-直流電動機(jī)10、11、13-齒輪12-傳動軸14-絲杠一、節(jié)氣門直動式怠速控制裝置怠速執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動軸與節(jié)氣門操縱臂的全閉限制器相接觸。當(dāng)ECU控制直流電機(jī)通電時，電磁力矩通過減速齒輪被增大，再通過絲杠機(jī)構(gòu)將角位移轉(zhuǎn)換為傳動軸的直流運(yùn)動。通過傳動軸的旋入或旋出，調(diào)節(jié)節(jié)氣門全閉限制位置，達(dá)到調(diào)節(jié)節(jié)氣門處空氣流通截面，進(jìn)而實現(xiàn)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)控制的目的。二、旁通空氣式怠速控制裝置

在節(jié)氣門旁通空氣道內(nèi)設(shè)立一個閥門。閥門開大，旁通空氣道流通截面增大，空氣流量增大，則怠速轉(zhuǎn)速提高；反之，則怠速轉(zhuǎn)速降低。1.真空控制式怠速控制裝置

由旁通空氣控制閥和真空控制閥組成，并通過ECU控制。旁通空氣閥通過控制旁通空氣道的流通截面，來改變怠速時旁通空氣通道的空氣流量，由此改變發(fā)動機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速。控制膜片室的真空度（負(fù)壓），即可改變閥門的開啟程度，進(jìn)而控制旁通通道的空氣流量。ECU是通過控制脈沖的占空比來控制電磁線圈的通電相對時間，進(jìn)而控制通往ACC閥膜片室的真空度，達(dá)到控制怠速轉(zhuǎn)速的目的。占空比越大，電磁閥打開的相對時間越長，結(jié)果通往空氣旁通閥膜片室的真空度越小，從而使旁通空氣閥開啟高度增大，致使怠速時旁通空氣道中的空氣流量增加。占空比越大，怠速轉(zhuǎn)速越高；反之，怠速轉(zhuǎn)速降低。2.步進(jìn)電動機(jī)控制式怠速控制裝置

組成：步進(jìn)電動機(jī)式怠速控制閥、傳感器和ECU組成ECU可根據(jù)傳感器的輸出信號判斷發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀況，進(jìn)而控制怠速控制閥的動作，使發(fā)動機(jī)以目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速運(yùn)行(1)步進(jìn)電動機(jī)式怠速控制閥

怠速控制閥組成：永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子、激磁線圈構(gòu)成的定子和將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成直線運(yùn)動的進(jìn)給絲桿機(jī)構(gòu)及閥門步進(jìn)電動機(jī)和怠速控制閥做成一體，裝在進(jìn)氣總管內(nèi)，步進(jìn)電動機(jī)順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，可使閥芯產(chǎn)生軸向移動，以此改變閥門的開啟高度，調(diào)節(jié)流過節(jié)氣門旁通通道的空氣量爪極的瞬時極性由相線繞組控制電路控制，并通過控制四個線圈繞組的通電相序即可改變步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，實現(xiàn)閥門開啟高度的控制。(2)怠速控制原理

確認(rèn)發(fā)動機(jī)處于怠速狀態(tài)→確定相應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。一般在正常的情況下，多采用發(fā)動機(jī)怠速反饋控制，將發(fā)動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，根據(jù)比較得出的差值確定相對于目標(biāo)轉(zhuǎn)速的控制量（步數(shù)），然后驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)。(2)怠速控制原理

ECU按相序使功率VT1～VT4依次導(dǎo)通；分別給步進(jìn)電動機(jī)定子線圈供電，驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，帶動前段的閥門軸向移動，以此改變閥門開啟高度，調(diào)節(jié)旁通空氣流量，使發(fā)動機(jī)怠速達(dá)到所要求的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電動機(jī)式怠速控制閥控制以下內(nèi)容：

啟動初始位置的確定啟動控制暖機(jī)控制反饋控制發(fā)動機(jī)負(fù)荷變化的預(yù)控制電器負(fù)載增多時的怠速控制學(xué)習(xí)控制3.旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速控制裝置

組成：電磁線圈控制的旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速調(diào)整裝置、傳感器及ECU?？刂圃恚篍CU根據(jù)傳感器的輸出信號來判斷發(fā)動機(jī)的怠速運(yùn)行狀況，進(jìn)而控制怠速旋轉(zhuǎn)滑閥的動作，使發(fā)動機(jī)保持在最佳怠速轉(zhuǎn)速。（1）旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速調(diào)整裝置

組成：永久磁鐵、電樞、旋轉(zhuǎn)滑閥、螺旋回旋彈簧、電刷等工作過程：滑閥固裝在電樞軸上，與電樞軸一起轉(zhuǎn)動，用以向電磁線圈L1和L2提供磁場電流。永久磁鐵固定在外殼上，其間形成磁場。電樞位于永久磁場中，電樞的鐵心上繞有兩組相反的電磁線圈。線圈L1通電時，電樞帶動滑閥順時針偏轉(zhuǎn)；線圈L2通電時，電樞帶動滑閥逆時針偏轉(zhuǎn)。（1）旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速調(diào)整裝置

原理：ECU根據(jù)各傳感器的輸入信號采用占空比控制方式控制線圈L1和L2導(dǎo)通與截止，進(jìn)而控制電樞軸（滑閥）的偏轉(zhuǎn)角，以此改變旁通空氣量，調(diào)整發(fā)動機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速。ECU通過控制脈沖信號的占空比即可改變滑閥的偏轉(zhuǎn)角，以此改變怠速時的空氣量。（2）怠速控制原理

在整個怠速范圍內(nèi)，ECU根據(jù)冷卻液溫度傳感器等輸入的信號，確定發(fā)動機(jī)所處怠速工況的占空比，對怠速轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。包括以下控制：啟動控制暖機(jī)控制反饋控制發(fā)動機(jī)負(fù)荷變化時的預(yù)控制學(xué)習(xí)控制怠速控制典型故障及解析：

一輛汽車來到4S店，女車主反應(yīng)怠速不穩(wěn)，尤其在等紅綠燈時，轉(zhuǎn)速表忽高忽低，與女車主交流，每天用車上下班2-3公里，車輛已行駛4萬公里，再到4S店前已在路邊店做過維修，路邊店懷疑節(jié)氣門臟，打吊瓶（免拆）清洗了節(jié)氣門。清洗完故障消失了兩天，后來又發(fā)生了上述故障。用解碼器檢查，重點(diǎn)檢查節(jié)氣門開度，發(fā)現(xiàn)怠速時節(jié)氣門開度6%，說明節(jié)氣門過臟。拆下節(jié)氣門進(jìn)行了清洗，裝車后故障消失。一個月后回訪車主，故障再未出現(xiàn)。原因：免拆清洗能力有限，只能達(dá)到拆卸清洗效果的10%左右，尤其節(jié)氣門后邊膠泥無法徹底清洗。項目四發(fā)動機(jī)輔助控制系統(tǒng)單元二排放控制一、廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)：ExhaustGasRecirculation，EGR定義：在發(fā)動機(jī)工作時將一部分廢氣引入進(jìn)氣管，并與新鮮空氣混合后吸入汽缸內(nèi)再次進(jìn)行燃燒的過程。意義：降低NOx的一種有效方法，通過降低燃燒室的燃燒溫度抑制NOx的生成。EGR率=EGR流量/(吸入空氣量+EGR流量)當(dāng)EGR率達(dá)到15％時，NOx的排放量即可減少60％。但EGR率增加過多時，會使發(fā)動機(jī)性能下降，HC含量上升。結(jié)論：ECU精確控制EGR率，既能使NOx有效降低，可保證發(fā)動機(jī)的動力性。1.普通廢氣再循環(huán)電子控制系統(tǒng)

組成：EGR電磁閥、節(jié)氣門位置傳感器、EGR控制閥、曲軸位置傳感器、ECU、冷卻液溫度傳感器和啟動信號等原理：點(diǎn)火開關(guān)、曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器和冷卻液溫度傳感器→ECU

→確定發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況，并同時輸出指令，控制電磁閥電磁線圈的導(dǎo)通與截止，利用進(jìn)氣管的真空來控制EGR控制閥開啟或關(guān)閉，使廢氣再循環(huán)進(jìn)行或停止。工況EGR電磁閥廢氣再循環(huán)發(fā)動機(jī)啟動時節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸點(diǎn)接通發(fā)動機(jī)溫度低時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于900r/min高于3200r/minON（電磁閥接通，閥門關(guān)閉）不起作用除去以上工況OFF（電磁閥斷開，閥門打開）起作用2.可變EGR率的廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)

組成：EGR控制閥、VCM真空控制閥、ECU及各種傳感器等原理：EGR控制閥打開時，EGR控制閥將排氣管和進(jìn)氣管連通，有廢氣從排氣管流出。EGR控制閥閥門的開啟高度由VCM真空控制閥控制。ECU只要控制施加在VCM閥電磁線圈上脈沖電壓的占空比，即可實現(xiàn)對EGR率的控制。3.閉環(huán)控制式廢氣再循環(huán)

⑴用EGR控制閥開度作為反饋信號EGR位置傳感器可將EGR控制閥開啟高度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號，并反饋給ECU。ECU根據(jù)反饋信號控制真空電磁閥的動作，進(jìn)而調(diào)節(jié)EGR控制閥膜片室的真空度，以此改變EGR率。3.閉環(huán)控制式廢氣再循環(huán)

⑵用EGR率作為反饋信號EGR率傳感器安裝于穩(wěn)壓箱（進(jìn)氣總管）上，可利用測量混合氣中的氧氣濃度來檢測混合氣的EGR率，并將其檢測信號反饋給ECU，ECU依據(jù)此信號發(fā)出控制指令，不斷調(diào)整EGR控制閥的開啟高度，以此控制混合氣中的EGR率，使其始終保持在最佳狀態(tài)，從而有效地減少NOx的排放量。二、汽油蒸發(fā)排放控制

汽油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)：EvaporativeEmisionSystem,EVAP工作原理：

在發(fā)動機(jī)停機(jī)或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時，ECU使電磁閥關(guān)閉，從油箱中逸出的燃油蒸氣被活性炭罐的活性炭吸收。當(dāng)發(fā)動機(jī)以中、高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，ECU使電磁閥開啟，儲存在蒸氣回收罐內(nèi)的汽油蒸氣經(jīng)過真空軟管后被吸入發(fā)動機(jī)。此時，因為發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量較大，少量的燃油蒸氣不會影響混合氣的成分，同時ECU會根據(jù)氧傳感器的反饋對噴油進(jìn)行微量調(diào)整。為了防止未燃的燃油蒸汽進(jìn)入三元催化器，當(dāng)出現(xiàn)節(jié)氣門全開而燃油供應(yīng)須切斷（飛車斷油）的時候，清除電磁閥必須立即關(guān)閉。三、三元催化轉(zhuǎn)換器

1.功能：含有鉑（Pt）、鈀（Pd）或銠（Rh）等貴金屬的催化劑可在不改變自身的情況下加快排氣中HC、CO和NOX的化學(xué)反應(yīng)速率，在較低的溫度(30℃～900℃)下將這些排放物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。2.類型：⑴氧化型轉(zhuǎn)化器⑵三元催化轉(zhuǎn)化器⑶雙床式轉(zhuǎn)化器3.三元催化轉(zhuǎn)化器

鉑能促使排氣中的有害成分CO、HC氧化成CO2和H2O，銠能加速有害氣體NOX還原成N2和O2，從而起到凈化排氣的作用三元催化典型案例及解析：一輛現(xiàn)代新勝達(dá)，行駛5萬公里來到4S店，故障現(xiàn)象為動力不足，油門踩到底車速達(dá)不到120km/h，解碼器檢測未見異常。檢測燃油系統(tǒng)壓力正常，判定該車為典型的三元催化堵塞故障。1、拆前氧傳感器用內(nèi)窺鏡（冷車檢測，熱車會燒壞內(nèi)窺鏡）檢查發(fā)現(xiàn)堵塞80%以上，更換三元催化器后故障消失。2、接排氣背壓表（接氧傳感器口），數(shù)值顯示排氣背壓高說明排氣阻力大，間接證明堵塞。3、借助紅外測溫儀，照三元催化前后，溫度正常值相差100度，如溫差過大間接說明堵塞。四、二次空氣噴射（AIR）系統(tǒng)

將一定量的空氣引入排氣管中，使廢氣中的CO和HC進(jìn)一步燃燒，以減少CO和HC的排放。二次空氣又分為上游氣流及下游氣流。上游氣流進(jìn)入排氣總管，下游氣流流入轉(zhuǎn)換器中的空氣室中四、二次空氣噴射（AIR）系統(tǒng)

二次空氣供給有兩種方法，既有空氣泵的空氣噴射系統(tǒng)（稱為空氣泵系統(tǒng)）和利用排氣壓力將空氣導(dǎo)入的裝置（稱為脈沖空氣系統(tǒng)）脈沖空氣系統(tǒng)工作原理：空氣來自空氣濾清器，由ECU控制電磁閥的開、閉。電磁閥與檢查閥相連，檢查閥為單向閥。由于排氣中壓力是正負(fù)交替的脈沖壓力波，當(dāng)排氣壓力為負(fù)時，空氣進(jìn)入排氣口；壓力為正時，檢查閥關(guān)閉，空氣不能返回。其上、下游空氣道各有一個電磁閥和一個單向閥，其中電磁閥由ECU控制。項目四發(fā)動機(jī)輔助控制系統(tǒng)單元三進(jìn)氣與增壓控制一、諧波進(jìn)氣增壓控制

利用進(jìn)氣氣流的慣性產(chǎn)生的壓力波提高充氣效率波長可變的諧波進(jìn)氣增壓控制系統(tǒng)（ACIS）二、共振增壓可變進(jìn)氣

共振增壓是利用氣缸群中的壓力振動實現(xiàn)進(jìn)氣系統(tǒng)的調(diào)諧共振，而慣性增壓則只是利用各汽缸的壓力振動實現(xiàn)調(diào)諧。三、廢氣渦輪增壓

1.增壓目的渦輪增壓的主要作用就是提高發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量，從而提高發(fā)動機(jī)的功率和扭矩，提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放。2.負(fù)面影響發(fā)動機(jī)壓力和溫度升高，壽命會縮短，而且機(jī)械性能、潤滑性能都會受到影響。四、可變配氣相位控制

1.可變氣門正時（VariableValveTimingVVT）改善發(fā)動機(jī)在低、中轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩輸出，大大增強(qiáng)了駕駛的操縱靈活性，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速可設(shè)計的更高。分類：連續(xù)VVT和不連續(xù)VVT；進(jìn)氣VVT和進(jìn)、排氣雙VVT。簡單的可變配氣相位VVT只有兩段或三段固定的相位角可供選擇，通常是0℃或30℃中的一個。更高性能的可變配氣相位VVT系統(tǒng)更適合匹配各種轉(zhuǎn)速，因而能有效地提高發(fā)動機(jī)的輸出性能，特別是發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定性。ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等傳感器信號來控制凸輪軸調(diào)整機(jī)構(gòu)的機(jī)油壓力，從而改變進(jìn)、排氣門的開啟和關(guān)閉時刻，該系統(tǒng)也稱為智能VVT（VVT-i）。（1）VVT-i系統(tǒng)

組成：VVT-i控制器、凸輪軸正時機(jī)油控制閥、凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器。VVT-i利用曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器（VVT傳感器）檢測凸輪軸轉(zhuǎn)動變化量，從而得到凸輪軸轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動量。（1）VVT-i系統(tǒng)

VVT-i控制器結(jié)構(gòu)形式：葉片式VVT-i控制器（1）VVT-i系統(tǒng)

VVT-i控制器結(jié)構(gòu)形式：螺旋齒輪式VVT-i控制器（1）VVT-i系統(tǒng)

VVT-i控制器結(jié)構(gòu)形式：鏈?zhǔn)絍VT-i控制器（2）VVT-i系統(tǒng)工作原理

發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速