第八章汽油機輔助控制系統(tǒng)第一節(jié)怠速控制系統(tǒng)一、功能與組成

1.什么是怠速？

2.一般電控發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速為多少？

3.怠速過高過低對發(fā)動機有何影響？

4.化油器的怠速系統(tǒng)有什么缺點？

怠速控制系統(tǒng)簡介

第一節(jié)怠速控制系統(tǒng)

怠速控制的目的：在保證發(fā)動機排放要求且運轉(zhuǎn)穩(wěn)定的前提下，盡量使發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速保持最低，以降低怠速時的燃油消耗量。怠速控制的功能是：根據(jù)發(fā)動機工作溫度和負載，由ECU自動控制怠速工況下的空氣供給量，維持發(fā)動機以穩(wěn)定怠速運轉(zhuǎn)。第一節(jié)怠速控制系統(tǒng)二、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。控制怠速進氣量的基本類型有節(jié)氣門直動式和旁通空氣式。節(jié)氣門直動式通過執(zhí)行元件改變節(jié)氣門的最小開度來控制怠速進氣量。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。旁通空氣式怠速控制系統(tǒng)按執(zhí)行元件不同分：步進電機型、旋轉(zhuǎn)電磁閥型、占空比控制電磁閥型、開關(guān)型等。第一節(jié)怠速控制系統(tǒng)三、步進電動機怠速控制閥步進電機型怠速控制閥結(jié)構(gòu)如圖1所示。步進電機主要由轉(zhuǎn)子和定子組成，絲杠機構(gòu)將步進電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)殚y桿的直線運動，使閥心作軸向移動，改變閥心與閥座之間的間隙，從而改變怠速空氣道的流通截面，控制發(fā)動機怠速工況下的進氣量。安裝在節(jié)氣門上。

工作原理：當(dāng)ECU控制使步進電機的線圈按1-2-3-4順序依次搭鐵時，定子磁場順時針轉(zhuǎn)動，由于與轉(zhuǎn)子磁場間的相互作用，使轉(zhuǎn)子隨定子磁場同步轉(zhuǎn)動。同理，步進電動機的線圈按相反的順序通電時，轉(zhuǎn)子則隨定子磁場同步反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一步與定子錯開一個爪極的位置，定子有32個爪級，所以步進電動機每轉(zhuǎn)一步為1/32圈，步進電機的工作范圍為0～125個步進級。第一節(jié)怠速控制系統(tǒng)步進電動機屬于微型電動機的范圍一般電動機都是連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而步進電動卻是一步一步轉(zhuǎn)動的，故叫步進電動機。每輸入一個沖信號，該電動機就轉(zhuǎn)過一定的角度（有的步進電動機可以直接輸出線位移，稱為直線電動機）。因此步進電動機是一種把脈沖變?yōu)榻嵌任灰疲ɑ蛑本€位移）的執(zhí)行元件。步進電動機的轉(zhuǎn)子為多極分布，定子上嵌有多相星形連接的控制繞組，由專門電源輸入電脈沖信號，每輸入一個脈沖信號，步進電動機的轉(zhuǎn)子就前進一步。由于輸入的是脈沖信號，輸出的角位移是斷續(xù)的，所以又稱為脈沖電動機。

隨著數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展，步進電動機的應(yīng)用將逐漸擴大。

步進電動機的種類很多，按結(jié)構(gòu)可分為反應(yīng)式和激勵式兩種；按相數(shù)分則可分為單相、兩相和多相三種。步進電動機實物圖第一節(jié)怠速控制系統(tǒng)反應(yīng)式步進電動機（汽車）結(jié)構(gòu)示意圖

它的定子具有均勻分布的六個磁極，磁極上繞有繞組。兩個相對的磁極組成一組，聯(lián)法如圖所示。

圖1反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)示意圖第一節(jié)怠速控制系統(tǒng)反應(yīng)式步進電動機單三拍、六拍及雙三拍通電（略）方式的基本原理。

1、單三拍通電方式的基本原理設(shè)A相首先通電（B、C兩相不通電），產(chǎn)生A-A′軸線方向的磁通，并通過轉(zhuǎn)子形成閉合回路。這時A、A′極就成為電磁鐵的N、S極。在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置，也就是要轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子的齒對齊A、A′極的位置（圖2a）；接著B相通電（A、C兩相不通電），轉(zhuǎn)了便順時針方向轉(zhuǎn)過30°，它的齒和C、C′極對齊（圖2c）。不難理解，當(dāng)脈沖信號一個一個發(fā)來時，如果按A→C→B→A→…的順序通電，則電機轉(zhuǎn)子便逆時針方向轉(zhuǎn)動。這種通電方式稱為單三拍方式。

圖2單三拍通電方式時轉(zhuǎn)子的位置第一節(jié)怠速控制系統(tǒng)2、六拍通電方式的基本原理

設(shè)A相首先通電，轉(zhuǎn)子齒與定子A、A′對齊（圖3a）。然后在A相繼續(xù)通電的情況下接通B相。這時定子B、B′極對轉(zhuǎn)子齒2、4產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)動，但是A、A′極繼續(xù)拉住齒1、3，因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩個磁拉力平衡為止。這時轉(zhuǎn)子的位置如圖3b所示，即轉(zhuǎn)子從圖(a)位置順時針轉(zhuǎn)過了15°。接著A相斷電，B相繼續(xù)通電。這時轉(zhuǎn)子齒2、4和定子B、B′極對齊（圖c），轉(zhuǎn)子從圖(b)的位置又轉(zhuǎn)過了15°。其位置如圖3d所示。這樣，如果按A→A、B→B→B、C→C→C、A→A…的順序輪流通電，則轉(zhuǎn)子便順時針方向一步一步地轉(zhuǎn)動，步距角15°。電流換接六次，磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子前進了一個齒距角。如果按A→A、C→C→C、B→B→B、A→A…的順序通電，則電機轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動。這種通電方式稱為六拍方式。

a.A相通電b.A、B相通電c.B相通電d.B、C相通電

圖3六拍通電時轉(zhuǎn)子位置第一節(jié)怠速控制系統(tǒng)控制閥的檢修

（1）在檢修時應(yīng)注意

1）不要用手推拉控制閥，以免損壞絲杠機構(gòu)的螺紋。

2）不要將控制閥浸泡在任何清洗液中，以免步進電動機損壞。

3）安裝時，檢查密封圈好壞，并在密封圈上涂少量潤滑油。（2）檢修步進電動機型怠速控制閥的方法

1）拆下控制閥線束連接器，點火開關(guān)轉(zhuǎn)至“

ON”但不起動發(fā)動機，在線束側(cè)分別測量B1和B2與搭鐵之間的電壓，均應(yīng)為蓄電池電壓。

2）發(fā)動發(fā)動機后再熄火時，2～3s內(nèi)在怠速控制閥附近應(yīng)能聽到內(nèi)部發(fā)出的“嗡嗡”響聲，否則應(yīng)作進一步檢查。

3）拆下控制閥線束連接器，在控制閥側(cè)分別測量B1與S1和S3、B2與S2和S4之間的電阻，應(yīng)為10～30Ω。

4）拆下怠速電磁閥，將蓄電池正極接至B1和B2端子，負極按順序依次接通S1—S2—S3—S4端子時，隨步進電動機的旋轉(zhuǎn)，控制閥應(yīng)向外伸出；蓄電池負極按反方向接通S4—S3—S2—S1端子，則控制閥應(yīng)向內(nèi)縮回。第一節(jié)怠速控制系統(tǒng)四、旋轉(zhuǎn)電磁閥型怠速控制閥

ECU控制兩個線圈的通電或斷開，改變兩個線圈產(chǎn)生的磁場強度，兩線圈產(chǎn)生的磁場與永久磁鐵形成的磁場相互作用，即可改變控制閥的位置，從而調(diào)節(jié)怠速空氣口的開度，以實現(xiàn)怠速空氣量的控制。雙金屬片制成的卷簧，主要起保護作用。當(dāng)流過閥體冷卻液腔的冷卻液溫度變化時，雙金屬片變形，帶動擋塊轉(zhuǎn)動，從而改變閥軸轉(zhuǎn)動的兩個極限位置，以控制怠速控制閥的最大開度和最小開度。工作原理：ECU控制旋轉(zhuǎn)電磁閥型怠速控制閥工作時，控制閥的開度是通過控制兩個線圈的平均通電時間（占空比）來實現(xiàn)的。圖4旋轉(zhuǎn)電磁閥型怠速控制閥圖5旋轉(zhuǎn)電磁閥型怠速控制閥工作原理第二節(jié)進氣控制系統(tǒng)目的：提高進氣量，改善發(fā)動機動力性能。類型：動力閥控制系統(tǒng)、諧波進氣增壓系統(tǒng)（ACIS）、可變配氣相位控制系統(tǒng)（VTEC）等多種。動力閥控制系統(tǒng)：是控制發(fā)動機進氣道的空氣流通截面大小，以適應(yīng)發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速和負荷時的進氣量需求，從而改善發(fā)動機的動力性。諧波進氣增壓系統(tǒng)：利用了進氣管內(nèi)的壓力波與進氣門的開啟配合，當(dāng)進氣門開啟時，使反射回來的壓力波正好傳到該氣門附近，從而形成進氣增壓的效果，提高發(fā)動機的充氣效率和功率?？勺兣錃庀辔豢刂葡到y(tǒng)：根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷等參數(shù)變化來控制VTEC機構(gòu)工作，改變驅(qū)動同一氣缸兩進氣門工作的凸輪，以調(diào)整進氣門的配氣相位及升程，并實現(xiàn)單進氣門工作和雙進氣門工作的切換?？勺冞M氣管系統(tǒng)影片第二節(jié)進氣控制系統(tǒng)動力閥控制系統(tǒng)在進氣量較小的低速、小負荷工況下，使進氣道空氣流通截面減小，可提高進氣流速，從而提高充氣效率，改善發(fā)動機的低速性能；在進氣量較大的高速、大負荷工況下，適當(dāng)增大進氣道空氣流通截面，可減少進氣阻力，提高進氣量，從而改善發(fā)動機的高速性能?？刂品绞剑篍CU→真空電磁閥→真空→膜片真空氣室→動力閥

第二節(jié)進氣控制系統(tǒng)諧波增壓控制系統(tǒng)ACIS

低速時，進氣控制閥關(guān)閉，壓力波傳播距離長，發(fā)動機低速性能好。高速時，進氣控制閥打開，壓力波傳播距離短，發(fā)動機高速性能好。第二節(jié)進氣控制系統(tǒng)第二節(jié)進氣控制系統(tǒng)可變配氣相位控制系統(tǒng)VTEC中凸輪升程最大，次凸輪升程最小。主凸輪的形狀適合發(fā)動機低速時單氣門工作的配氣相位要求；中凸輪的形狀適合發(fā)動機高速時雙進氣門工作的配氣相位要求。第二節(jié)增壓控制系統(tǒng)功能：根據(jù)發(fā)動機進氣壓力的大小，控制增壓裝置的工作，以達到控制進氣壓力，提高發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性的目的。分類：根據(jù)增壓裝置使用的動力源不同，增壓裝置分廢氣渦輪增壓和動力增壓兩種。目前多采用廢氣渦輪增壓。第三節(jié)增壓控制系統(tǒng)典型廢氣渦輪增壓控制系統(tǒng)第四節(jié)排放控制系統(tǒng)1、汽油蒸汽排放(EVAP)控制系統(tǒng)功能：收集燃油箱和浮子室（化油器式汽油機）內(nèi)蒸發(fā)的汽油蒸汽，并將汽油蒸汽導(dǎo)入氣缸參加燃燒，從而防止汽油蒸汽直接排入大氣而造成污染。同時，還必須根據(jù)發(fā)動機工況，控制導(dǎo)入氣缸參加燃燒的汽油蒸汽量。為了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，電控發(fā)動機普遍采用了碳罐，油箱中的燃油蒸汽在發(fā)動機不運轉(zhuǎn)時被碳罐中的活性碳所吸附，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，依靠進氣管中的真空度將燃油蒸汽吸入發(fā)動機中。電子控制單元根據(jù)發(fā)動機的工況通過電磁閥控制真空度的通或斷達到