怠速控制系统

怠速控制系统 课 时 授 课 计 划 授课日期 班级组别 课题:怠速控制系统 1.了解汽油机怠速控制系统的作用及其分类 2.了解汽油机怠速控制系统的组成 课程 3.了解各种旁通空气式怠速执行机构的区别及特点 4.熟悉平动电磁阀式怠速控制执行机构的工作原理 要求 5.掌握步进电机式怠速控制机构的基本结构和工作原理 6.掌握旋转电磁阀式怠速控制执行机构工作的控制原理 及目 7.熟悉节气门直动式怠速控制执行机构的结构及特点 8.熟悉步进电机式怠速控制执行机构的检测方法 的 9.熟悉旋转电磁阀式怠速控制执行机构的检测方法 《汽车电控发动机构造与维修》 参考《汽车发动机电控系统的万用表检测》 《丰田亚洲龙轿车维修》 书 《本田轿车维修手册》 教学1.各类怠速控制执行机构的工作原理 2.各类怠速控制执行机构的检测方法 重点 教学 各类怠速控制执行机构的检测方法 难点 教学 讲授法、演示法 方法 1. 教材、及相关教学资料 教学2. 教学用多媒体 3. 平动式怠速控制阀、旋转电磁阀式怠速控制阀、步进电机式怠速控制阀实物 准备 4. 电控发动机两台 课堂组织: 分钟 教 学复习旧课: 分钟 过 1. 废气涡轮增压的工作原理, 程 2. 进气谐波增压的机理, 1 3. 电磁阀如何检测, 讲授新课: 分钟 怠速控制系统 示范操作及学生练习: 分钟 1. 平动式比例电磁阀式怠速控制阀的检测 2. 旋转电磁阀式怠速控制阀的检测 3. 步进电机式怠速控制阀的检测 导入新课 1.什么叫怠速, 2.怠速的高低对发动机的影响, 讲授新课 第一节 汽油机怠速控制系统的作用及组成 一、怠速控制系统(ISC) 一)功用 是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。 二)组成 传感器、ECU、和执行元件 一般在以下几种情况下都需要提高发动机怠速(也称快怠速): 1.发动机起动后，冷却水没有达到正常温度之前，应自动提高发动机的怠速，以免发动机运转发抖、不稳或停转，同时缩短暖机时间; 2.在发动机怠速运转使用空调时，由于发动机负荷增大，需要自动提高发动机怠 2 速，以免发动机停转; 3.对动力转向伺服机构来说，在发动机低速转向行驶时，需要自动提高发动机怠速，以免发动机转速下降造成熄火，并使转向轻便、可靠; 4.当发动机转速急剧降低到怠速时，需要不同程度地自动提高发动机怠速，以免急抬急速踏板时发动机停转，同时减少排放污染。 二、怠速控制方法 一)怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。 二)控制怠速进气量的方法 1.节气门直动式通过执行元件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量。 1-节气门; 2-操纵臂; 3-怠速执行器 2.旁通空气式通过执行元件控制怠速旁通气道的空气量来控制怠速进气量。 1-节气门; 2-操纵臂; 3-怠速执行器; 4-空气旁通道 3 第二节 节气门直动式怠速控制执行机构 1、节气门操纵臂 2、怠速控制器 3、节气门体 4、喷油器 5、燃油压力调节器 6、节气门 7、防转六角孔 8、弹簧 9、直流电动机 10、11、13 、齿轮 12、传动轴 14、丝杠 原理: 当直流电动机通电转动时，经减速齿轮机构减速增扭后，再由丝杠机构将其旋转运动转换为传动轴的直线运动。传动轴顶靠在节气门最小开度限制器上，发动机怠速运转时，ECU根据各传感器的信号，控制直流电动机的正反转和转动量，以改变节气门最小开度限制器的位置，从而控制节气门的最小开度，实现对怠速进气量进行控制的目的。 第三节 旁通空气式怠速控制执行机构 一、 平动电磁阀式怠速控制执行机构 4 平动电磁阀式怠速执行器由电磁线圈、阀轴和阀等组成。 当ECU加大PWM信号的脉宽(占空比)时，电磁力加大，阀轴上移而阀门开度加大，从而导致旁通空气量的加大与怠速的提高;当PWM信号脉宽减小时，旁通空气量减少而怠速下降。 图中波纹管的作用是为了消除阀门上下两侧压差对开启位置的影响，便于ECU计算决定PWM信号，同时也减小了阀上的作用力。 二、旋转电磁阀式怠速控制执行控制机构 5 一)工作原理 ECU根据传感器的输入信号，利用占空比来控制定子线圈L1及L2中导通的电流强度比，进而通过磁场控制转子(滑阀)的偏转角度，以此改变旁通的空气量，对发动机的怠速转速进行控制。 ECU通过控制脉冲信号的占空比即可改变滑阀的偏转角，以此改变怠速时空气量。占空比的调整范围约为18%(旋转滑阀关闭)至82%(旋转滑阀打开)之间。滑阀的偏转角度限定在90?内。 当占空比为50%时，线圈L1、L2的通电时间相当，两者产生的电磁力矩相抵，电枢轴不发生偏转;当占空比大于50%，由于线圈L1通电时间相对较长，所以产生的电磁力矩较大，电枢轴顺时针发生偏转，空气旁通量增加，故怠速提高。 二)旋转滑阀式怠速控制阀的控制 1.起动控制 在发动机起动时，ECU根据发动机运行情况，从ROM存储器中取出相应的设定数据，以此控制电磁滑阀的偏转角，调整旁通的空气量。 2.暖机控制 在发动机起动后，ECU根据冷却水温度，控制发动机在暖机过程中调整怠速转速。 3.反馈控制 发动机起动后，当满足反馈控制条件(怠速触点闭合、车速低于2Km/h、空调开关断开)时，ECU将根据发动机实际转速与存储器中预先设定的目标转速进行比较，如果发动机实际转速低于目标转速，ECU控制怠速控制阀将阀门开大;反之，如果发动机实际转速高于目标转速时，将阀门关小。 4.发动机负荷变化的预控制 6 在发动机怠速运转时，若空挡起动开关接通或某种负载较大电器立即工作，会使发动机的负荷改变。此时，为避免由此引起的转速波动或熄火，在发动机转速出现变化前，ECU控制怠速控制阀开大或关小一定角度。 5.学习控制 由于发动机在整个使用期间，性能会发生变化，尽管控制的占空比保持在某一值，然而发动机实际的怠速转速于使用初期数值已不一样。此时ECU可用反馈控制的方法，进行学习修正，将结果存入ROM存储器中，以便提高控制精度。 三、步进电机式怠速控制执行机构 损坏后将造成无怠速，怠速不稳，怠速过高等故障。一般与节气门 体并联安装，如下图所示。 一) 控制阀的结构 步进电动机型怠速控制阀的结构结构如图,所示，步进电机主要由转子和定子组成，丝杠机构将步进电机的旋转运动转变为直线运动，使阀心作轴向移动,改变阀心与阀座之间的间隙。安装在节气门上。 步进电动机的结构如图,所示，主要由用永久磁铁制成有16个(8对)磁极的转子和两个定子铁心组成 。 7 1、控制阀 2、前轴爪 3、后轴承 4、密封圈 5、丝杠机构 6、线束连接器 7、定子 8、转子 1、2—线圈 3—爪极 4(6—定子 5—转子 二)控制阀的工作原理 a)输入脉冲 b)工作过程 步进电动机的工作原理工作原理如图，当ECU控制使步进电机的线圈按 8 1-2-3-4顺序依次搭铁时，定子磁场瞬时针转动，由于与转子磁场间的相互作用，使转子随定子磁场同步转动。同理，步进电动机的线圈按相反的顺序通电时，转子则随定子磁场同步反转。定子有32个爪级，步进电动机每转一步为1/32圈，工作范围为0,125个步进级。 步进电动机型怠速控制阀电路(日本丰田皇冠3.0轿车)如图所示。主继电器触点闭合后，蓄电池电源经主继电器到达怠速控制阀的B1和B2端子、ECU的，B和，B1端子，B1端子向步进电动机的1、3相两个线圈供电，B2端子向2、4相两个线圈供电。4个线圈的分别通过端子S1、S2、S3和S4与ECU端子ISC1、ISC2、ISC3和ISC4相连，ECU控制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制阀的工作。 三)怠速控制阀的控制内容 1.起动初始位置的设定:关闭点火开关发动机熄火后，电子控制单元ECU的M- REL端子向主继电器延续供电2,3s，ECU控制步进电机ISCV全部打开，以利于下次起动。 2.起动控制:起动时，ISCV全开，起动顺利。起动后，ECU根据水温的高低控制步进电机，调节控制阀的开度。 3.暖机控制:又称为快怠速控制。暖机时，ECU根据水温的高低控制怠速控制阀的开度。随着水温上升，怠速控制阀开度逐渐减小。 4.怠速稳定控制:ECU将接受道的转速信号与确定的目标转速进行比较，其差值超过一定值时，ECU通过步进电机控制怠速控制阀以调节空气进气量。又称为反馈控制。 5.怠速提速控制:在怠速时，出现以下情况，ECU控制步进电机将怠速提升。 ?开空调; 9 ?转方向盘(带动力转向的车); ?电器负荷增大(如开大灯，风窗加热器，尾灯等); ?挂前进档(自动变速器汽车)。 6.学习控制:由于磨损等原因，怠速控制阀的位置相同时，其实际的怠速转速和设定的目标转速略有不同，此时ECU利用反馈控制使怠速转速回到目标转速，同时将此时的步进电机步数存入ROM中(ECU中有一小电路不断电)，以便在以后的怠速控制过程中使用。 总结巩固新课: 分钟 1. 什么是占空比, 2. 日产公司步进电机式怠速控制阀的结构, 3. 步进电机式怠速控制阀的工作原理, 4. 旋转电磁阀怠速控制阀的工作原理, 示范操作内容: 分钟 一、步进电机式怠速电控阀的检修 (1)拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检测B1和B2与搭铁间的电压，为蓄电池电压; (2)发动发动机后在熄火。2,3s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“嗡嗡”响声; (3)拆下控制阀线束连接器，测量B1与S1和S3、B2与S2和S4之间的电阻，应为10,30Ω。 (4)拆下怠速电磁阀，将蓄电池正极接至B1和B2端子，负极按顺序依次接通S1—S2—S3—S4端子时，随步进电动机的旋转，控制阀应向外伸出，如图;若负极按反方向接通S4—S3—S2—S1端子，则控制阀应向内缩回。 a)S1-S2-S3-S4 顺序 b)S4-S3-S2-S1 顺序 10 二、旋转电磁阀的检修 (1)断开线束插头，点火开关ON，但不起动发动机。测量电源端子+B与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压。 (2)断开线束插头，在控制阀侧测量端子+B与端子RSC及RSO之间的电阻值，正常值应为18.8,22.8Ω。 (3)发动机达正常工作温度，变速器空挡。发动机怠速运转，短接TE1与E1端子，发动机转速为1000,1200r/min，5s后转速应下降约200r/min。 三、平动电磁阀的检修 (1)拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检测电源端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压; (2)拆下怠速控制饭上的两端子线束连接器，在控制阀侧分别测量两端子之间电阻应为10,15Ω。 11 安全: 分钟 1. 讲解安全措施 2. 在起动发动机时注意通知其他同学 3. 在使用万用表时，使用电阻档和通断档时应将点火开关关闭，以防损坏电子 元件。 巡回指导: 分钟 1. 教育学生爱护教具，以防损坏 2. 重点让学生掌握操作步骤和方法 3. 发现问题及时指导 4. 保持有序操作，不许大声喧哗 5. 课间停止操作，关闭电源，收回点火开关钥匙 结束指导: 分钟 1. 总结实习操作情况 2. 讲解操作中发现的共性问题 3. 讲授操作重点 布置作业 1.《汽车电控发动机构造与维修习题集》怠速控制系统部分 2.实习:旋转电磁阀式怠速控制阀的检测 3. 实习报告:平动式比例式怠速控制阀的检测 4. 实习报告:步进电机式怠速控制阀的检测 执行 情况 及体 会 系主任签字: 年 月 日 12