第七章

怠速控制系統(tǒng)測試、診療與維修汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第1頁一任務引入二任務分析三相關知識四任務實施汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第2頁學習目標：1.了解發(fā)動機怠速轉速控制要求及控制方法；2.掌握怠速控制系統(tǒng)結構與工作原理；3.掌握轉閥式怠速控制閥、步進電機式怠速控制閥檢驗方法；4.掌握大眾車系怠速控制系統(tǒng)檢驗方法。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第3頁一任務引入怠速是發(fā)動機主要運行工況之一，常見故障現(xiàn)象有怠速不穩(wěn)、怠速過低、怠速過高、怠速時開空調熄火等，所以，診療和排除怠速控制系統(tǒng)故障是發(fā)動機故障診療與排除一項主要內容。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第4頁二任務分析發(fā)動機怠速控制系統(tǒng)主要有旁通空氣控制式和節(jié)氣門直動式兩大類，如圖7-1所表示，其中，旁通空氣控制式又分線性電磁閥式、轉閥式、步進電動機式等類型。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第5頁汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第6頁怠速控制系統(tǒng)種類不一樣，故障檢測方法也有所不一樣，在實際操作中，往往需要依據其結構特點，利用萬用表等工具，對相關部件及電路進行檢測，再由檢測結果來判斷故障位置。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第7頁三相關知識1.對發(fā)動機怠速轉速控制要求2.怠速控制系統(tǒng)結構與工作原理汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第8頁對發(fā)動機怠速轉速控制要求1)正常怠速或低怠速2)起動、暖機怠速3)高怠速

汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第9頁怠速是指發(fā)動機不向外輸出功率，燃料燃燒所作功僅僅用于發(fā)動機內部摩擦和帶動相關從屬設備，此時，節(jié)氣門往往處于關閉狀態(tài)，發(fā)動機只需要吸入極少許空氣，噴油器也只需要噴入極少許燃油，對應轉速也維持較低。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第10頁1)正常怠速或低怠速水溫正常，且空調、大燈等從屬設備關閉時，怠速普通應為750～850r/min，稱為正常怠速或低怠速。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第11頁2)起動、暖機怠速起動、暖機時，因為水溫較低、發(fā)動機內部摩擦力較大，低怠速下輕易造成運轉不穩(wěn)，且長時間低溫運行會增大發(fā)動機磨損，所以，要求怠速適當提（提升幅度與當初水溫相關，水溫越低，提升幅度越大），這么，既利于運轉平穩(wěn)，又利于快速暖機。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第12頁3)高怠速打開空調、前照燈等從屬設備、動力轉向投入工作或自動變速器換上行駛擋位時，發(fā)動機負載增大，轉速有下降趨勢，此時要求怠速轉速自動提升，普通要求到達1000～1200r/min，稱為高怠速（或快怠速）。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第13頁2.怠速控制系統(tǒng)結構與工作原理1)旁通空氣式怠速控制系統(tǒng)汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第14頁1)旁通空氣式怠速控制系統(tǒng)(1)轉閥式怠速控制閥(2)線性電磁閥式與開關電磁閥式怠速控制閥(3)步進電動機式怠速控制閥汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第15頁旁通空氣式怠速控制系統(tǒng)主要由怠速控制閥（ISCV）、發(fā)動機ECU以及各種傳感器等組成，如圖7-3所表示，其中，怠速控制閥裝于繞過節(jié)氣門旁通氣道，怠速時，節(jié)氣門完全關閉，全部空氣經由該旁通氣道進入發(fā)動機，ECU只要控制怠速控制閥開度，即可控制旁通空氣量，從而到達控制怠速轉速目標。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第16頁汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第17頁起動、暖機時怠速控制：起動時，怠速控制閥完全打開，旁通氣道開度最大，流過旁通氣道空氣量較大，從而確保發(fā)動機能夠順利起動，如圖7-4所表示；起動后，伴隨發(fā)動機水溫逐步升高，怠速控制閥開度逐步減小，水溫正常后到達正常怠速所需開度位置。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第18頁汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第19頁怠速反饋控制：假如怠速轉速偏離了設定值，ECU會經過調整怠速控制閥開度方法來進行修正。負荷調整控制：當打開空調，或打開前大燈，或將變速桿從N擋換至D擋或R擋時，發(fā)動機負載突然增大，轉速有下降趨勢，此時，ECU會使怠速控制閥開度適當增大，以確保轉速不致下降。另外，當節(jié)氣門由大開度突然完全關閉時，ECU也會瞬時打開怠速控制閥，以防發(fā)動機轉速突然過低。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第20頁(1)轉閥式怠速控制閥轉閥式怠速控制閥有單線圈式和雙線圈式兩種，其中，單線圈式為新型，雙線圈式為舊型。單線圈轉閥式怠速控制閥由電磁線圈，IC（集成電路）﹑永久磁鐵和轉閥組成，如圖7-5所表示，其中轉閥一端通空氣濾清器，另一端通節(jié)氣門后方。改變轉閥轉角，即能夠改變空氣通道大小。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第21頁汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第22頁發(fā)動機ECU向IC（集成電路）發(fā)送一定頻率方波信號，再由IC控制電磁線圈工作電流，ECU只要改變方波信號占空比，即可改變轉閥開度。占空比：方波信號一個周期中，高電平所占百分比。提醒：假如發(fā)生電流中止故障（比如電路斷路），轉閥會在永久磁鐵作用下打開至某一固定開度，怠速轉速可到達1000～r/min。雙線圈轉閥式怠速控制閥由兩個電磁線圈、永久磁鐵、雙金屬片和轉閥等組成，如圖7-6所表示，其工作原理如圖7-7所表示。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第23頁汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第24頁汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第25頁兩個電磁線圈通電后所產生磁場同極相對，共同對轉軸上永久磁鐵產生作用力，線圈A磁場使轉閥開度增大，線圈B磁場使轉閥開度減小。當兩個磁場強度相同時，轉閥處于中間位置；當兩個磁場強度不一樣時，轉閥發(fā)生偏轉：假如線圈A磁場大于線圈B磁場，則轉閥開度增大；假如線圈A磁場小于線圈B磁場，則轉閥開度減小。轉閥最終位置取決于兩個磁場強度與雙金屬片彈力平衡狀態(tài)。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第26頁發(fā)動機ECU經過控制兩個線圈通電占空比來控制其工作電流，但兩個占空比信號頻率相同、方向相反，因而占空比互補。比如：線圈A占空比為60％時，線圈B占空比則為40％，這么，線圈A工作電流就大于線圈B工作電流，因而轉閥開度增大，發(fā)動機怠速隨之升高。提醒：線圈A發(fā)生斷路時，怠速會過低或不穩(wěn)；線圈B發(fā)生斷路，怠速會過高。雙線圈轉閥式怠速控制閥控制電路如圖7-8所表示，兩個線圈由電源電路同時供電，并分別由ECU兩個三極管控制，其中一個三極管基極電路設有反向器。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第27頁汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第28頁(2)線性電磁閥式與開關電磁閥式怠速控制閥線性電磁閥式怠速控制閥：發(fā)動機ECU經過占空比來控制電磁線圈工作電流，從而直接控制閥門開度，如圖所表示。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第29頁開關電磁閥式怠速控制閥：電磁線圈只有通電和斷電兩種狀態(tài)，怠速控制閥也只有開、關兩種狀態(tài)，如圖7-10所表示。怠速控制閥打開時發(fā)動機怠速只能提升100r/min左右。因為這兩種怠速控制閥對怠速調整范圍有限，當前已經極少使用。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第30頁汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第31頁(3)步進電動機式怠速控制閥步進電動機式怠速控制閥裝在節(jié)氣門體或進氣室上，當步進電動機轉子轉動時，其閥桿伸出或縮入，閥桿一端閥門即可控制旁通氣道開度，如圖7-11所表示。閥門從全關到全開，步進電動機可轉125步，閥門開度也對應有125級（豐田汽車）。步進電動機轉子由永久磁鐵制成，定子則由兩個16極鐵芯組成，每個鐵芯上繞有兩組線圈，兩個鐵芯共4組線圈（分別為C1、C2、C3、C4），每組線圈都由8個線圈組成，每個線圈都各自繞在一個鐵芯極上，這么就形成了16對磁極（共32個磁極），如圖7-11（下）所表示。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第32頁汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第33頁線圈C1通電時，其磁場使轉子轉到C1磁極對應位置；線圈C2通電時，其磁場則使轉子轉到C2磁極對應位置，以這類推。假如發(fā)動機ECU按照C1-C2-C3-C4次序給4組線圈通電，則轉子向順時針方向步步轉動，怠速閥步步打開；假如發(fā)動機ECU按照C4-C3-C2-C1次序給4組線圈通電，則轉子向逆時針方向步步轉動，怠速閥則步步關閉。豐田汽車步進電動機式怠速控制閥控制電路如圖7-12所表示。該怠速控制閥含有以下特定功效。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第34頁汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第35頁起動位置設定：當發(fā)動機停頓運轉時，ECU將怠速控制閥置于完全打開位置，以確保發(fā)動機下一次能夠順利起動。主繼電器控制：點火開關斷開時，ECU會繼續(xù)維持主繼電器接通一段時間，方便步進電動機完成起動位置設定。自學習記憶功效：發(fā)動機熄火后，ECU內部會記憶到達要求怠速所需要步數，方便下次起動后能夠快速穩(wěn)定怠速。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第36頁四任務實施1.實訓目2.設備準備3.實訓步驟4.實訓要求汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第37頁1.實訓目標①能夠進行各種怠速控制閥及其控制電路檢驗。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第38頁2.設備準備豐田8A發(fā)動機臺架一臺；萬用表，X431解碼儀汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第39頁3.實訓步驟1)轉閥式怠速控制閥檢驗2)步進電動機式怠速控制閥檢驗汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第40頁1)轉閥式怠速控制閥檢驗(1)單線圈轉閥式怠速控制閥（新型）檢驗（以豐田5A-FE發(fā)動機為例）(2)雙線圈轉閥式怠速控制閥（舊型）檢驗（以豐田5A-FE發(fā)動機為例）汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第41頁(1)單線圈轉閥式怠速控制閥（新型）檢驗（以豐田5A-FE發(fā)動機為例）①拔下怠速控制閥連接器，從節(jié)氣門體上拆下怠速控制閥；②重新連接怠速控制閥連接器；③接通點火開關，檢驗怠速控制閥工作情況：正常情況為：怠速控制閥在0.5s內，從半開到全關，再到全開，最終半開。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第42頁假如怠速控制閥無動作，則用萬用表檢驗：怠速控制閥與ECU之間線路；ECU電源電路；ECU搭鐵電路。如都正常，則更換怠速控制閥；更換怠速控制閥后依然無動作，則更換ECU。提醒：因為該怠速控制閥內部有一個IC電路，所以不能直接測量線圈電阻。④檢驗旁通氣道有沒有污物阻塞情況，如有，則進行清潔。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第43頁(2)雙線圈轉閥式怠速控制閥（舊型）檢驗（以豐田5A-FE發(fā)動機為例）①拔下怠速控制閥連接器，從節(jié)氣門體上拆下怠速控制閥；②測量怠速控制閥兩個線圈電阻：+B與ISC1之間、+B與ISC2之間電阻值都應該為17～24.5Ω。如不符合要求，則更換怠速控制閥。③用萬用表測怠速控制閥兩個線圈搭鐵情況：測ISC1端子、ISC2端子與搭鐵之間電阻，應為無窮大。不符合要求，則更換怠速控制閥。④分別向怠速控制閥+B端子與ISC1端子之間、+B端子與ISC2端子之間提供12V電壓（時間不超出1s），看怠速控制閥是否動作。如無動作，則更換怠速控制閥。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第44頁⑤用萬用表檢驗怠速控制閥連接器線束側ISC1端子、ISC2端子與ECU線路連接情況，如有斷路，則查找斷點并進行維修。⑥用萬用表測怠速控制閥連接器線束側ISC1端子、ISC2端子搭鐵情況：測ISC1端子、ISC2端子與搭鐵之間電阻，應為無窮大。如不符合要求，則維修或更換線束。⑦檢驗ECU電源電路、搭鐵電路。⑧檢驗旁通氣道有沒有污物阻塞情況，如有，則進行清潔。假如以上情況都正常，但接上ECU后怠速控制閥依然不工作，則更換ECU。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第45頁2)步進電動機式怠速控制閥檢驗(1)基本檢驗(2)檢驗怠速控制閥電阻(3)檢驗怠速控制閥運行(4)檢驗怠速控制閥供電電壓汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第46頁(1)基本檢驗起動發(fā)動機，然后再關閉發(fā)動機，聽怠速控制閥是否有“咔嗒”聲（進行起動位置設定時所發(fā)出聲音）：有，則怠速控制閥及其控制電路基本正常；無，則怠速控制閥及其控制電路存在故障。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第47頁(2)檢驗怠速控制閥電阻拔下怠速控制閥連接器，用萬用表測步進電動機4個線圈電阻值：B1與S1之間、B1與S3之間、B2與S2之間、B2與S4之間（參見圖7-12）電阻值均為10～30Ω（豐田汽車）。假如有一處不正常，則更換怠速控制閥。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第48頁(3)檢驗怠速控制閥運行①從節(jié)氣門體上拆下怠速控制閥；②將蓄電池正極接在怠速控制閥B1端子和B2端子上（如圖7-18所表示）；③按照S1——S2——S3——S4次序將蓄電池負極與各個線圈端子相連，怠速控制閥應逐步伸出；按照S4——S3——S2——S1次序將蓄電池負極與各個線圈端子相連，怠速控制閥應逐步縮入（如圖7-16所表示）。假如不符合要求，則更換怠速控制閥。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第49頁汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第50頁(4)檢驗怠速控制閥供電電壓將點火開關轉至“ON”位置，用萬用表測怠速控制閥連接器中B1端子和B2端子對地電壓，應為12V，不然檢驗主繼電器與怠速控制閥連接器B1端子和B2端子之間線路（參見圖7-12）。假如以上情況都正常，但怠速控制閥依然不工作，則更換ECU。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第51頁4.實訓要求①注意安全防護辦法，并養(yǎng)成使用發(fā)動機艙護罩、“三件套”職業(yè)習慣；②操作要仔細、規(guī)范，防止造成設備損壞；③保持現(xiàn)場清潔衛(wèi)生，堅持零件、工具、油水“三不落地”。汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第52頁小結正常怠速或低怠速普通為750～850r/min，起動、暖機時要求怠速適當提升，伴隨水溫升高，要求轉速逐步向正常怠速或低怠速過渡。打開空調、大燈等從屬設備、動力轉向投入工作或自動變速器掛上行駛擋位時，要求怠速轉速自動提升，普通要求到達1000～1200r/min，稱為高怠速（或快怠速）汽車電控發(fā)動機怠速系統(tǒng)概述第5