執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理ppt課件.ppt

執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理 1 執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理 發(fā)動機微機控制系統(tǒng)的各種控制功能 都是借助于各自的執(zhí)行器來完成的 因此根據(jù)發(fā)動機微機控制系統(tǒng)功能強弱的不同 各種發(fā)動機上配置的執(zhí)行器亦有多有少 一般來講 主要有 電動燃油泵 電磁噴油器 怠速空氣調(diào)整器 和點火裝置 2 目錄 一 電動燃油泵二 電磁噴油器三 怠速空氣調(diào)整器 3 一 電動燃油泵 電動燃油泵主要任務(wù)是供給燃油系統(tǒng)足夠的具有規(guī)定壓力的汽油 電動燃油泵的安裝形式有兩種 裝在供油管路中或燃油箱內(nèi) A 進油 B 出油 圖1 1電動燃油泵 4 圖1 2電動燃油泵的結(jié)構(gòu) 1 單向閥 2 安全閥 3 電刷 4 電樞 5 磁極 6 泵論 7 濾網(wǎng) 8 泵體 9 外殼 10 輪齒 電動燃油泵由泵體 永磁電動機和外殼等部分組成 如圖1 2所示 永磁電動機通電即帶動泵體旋轉(zhuǎn) 將燃油從進油口吸入 流經(jīng)電動燃油泵內(nèi)部 再從出油口壓出 給燃油系統(tǒng)供油 5 1 滾柱泵 滾柱泵是目前燃油泵最常用的形式 如圖1 3所示 它由轉(zhuǎn)子 滾柱和泵體組成 轉(zhuǎn)子偏心的置于泵套內(nèi) 燃油泵的電動機帶動轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時 由 圖1 3滾柱泵 6 于離心力的作用使?jié)L柱向外側(cè)移動與泵套內(nèi)壁接觸 這樣 由轉(zhuǎn)子 滾柱和泵套圍成的腔室將隨轉(zhuǎn)子的運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生容積大小變化 在容積由小變大的一側(cè)燃油被吸入 在溶劑由大變小的一側(cè)燃油被壓出 其過程如1 4圖所示 7 圖1 4滾柱泵工作過程 8 2 齒輪泵 圖1 5齒輪泵結(jié)構(gòu) 9 齒輪泵的工作原理與滾柱泵相似 它由帶外齒的主動齒輪 帶內(nèi)齒的從動齒輪和泵套組成 如圖1 5所示 后兩者與主動齒輪偏心主動齒輪被燃機泵電動機拖動旋轉(zhuǎn) 由于齒輪嚙合 則帶動從動齒輪一起旋轉(zhuǎn) 在從動齒輪和主動齒輪嚙合的過程中 由內(nèi)外齒圍合的腔室將發(fā)生容積大小的變化 這樣 若合理的設(shè)置進出油口的位置 即可利用這種容積的變化 將燃油一定的壓力輸出 10 電動燃油泵的性能主要包括運轉(zhuǎn)噪聲和熱燃油輸送性能兩方面 一般采取如下改進措施 改進滾柱滾道的廓線 改進渦輪泵葉片設(shè)計 采用特殊的阻尼裝置 采用雙級泵的結(jié)構(gòu) 其中雙級泵的結(jié)構(gòu)如圖1 6所示 3 電動燃油泵性能的改善 11 由于汽油極易揮發(fā) 而且油泵工作時溫度升高和吸油時產(chǎn)生的局部真空 更加劇了燃油的氣化 特別是油泵吸油腔內(nèi)存在的氣泡 將是泵油量明顯減少 從而導(dǎo)致噴油壓力的波動 圖1 6雙級電動燃油泵 1 初級泵 2 主輸油泵 3 永磁電動機 4 外殼 12 初級泵能分離吸油端產(chǎn)生的蒸汽 并以較低的壓力將燃油輸送到主輸油泵內(nèi) 主輸油泵用于提高泵油壓力 他們相互獨立并軸向串聯(lián) 由同一根電樞軸驅(qū)動 如圖2 1所示 13 二 電磁噴油器 電磁噴油器是發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)的一個很關(guān)鍵的執(zhí)行器 它接受電腦輸送的噴油脈沖信號 精確的計量燃油噴射量 其要求有 動態(tài)流量范圍大 抗堵塞污染能力強以及霧化性能好 14 15 1 軸針式電磁噴油器 軸針式電磁噴油器主要由噴油器外殼 噴油嘴 針閥 套在針閥上的銜鐵以及根據(jù)噴油脈沖信號產(chǎn)生電磁吸力的電磁線圈組成 電磁線圈無電流時 噴油器內(nèi)的針閥被螺旋彈簧壓在噴油器出口處的密封錐形閥座上 電磁線圈通電時 產(chǎn)生磁場吸動引鐵上移銜鐵帶動針閥從其座面上上升約0 1mm 燃油從精密環(huán)形間隙中流出 噴油器用橡膠成型件作為支座 從而 16 形成隔熱作用防止噴油器中的燃油產(chǎn)生氣泡 有助于發(fā)動機的高溫啟動性能 而且能起到減震的作用 17 1 濾網(wǎng) 2 電接頭 3 電磁線圈 4 復(fù)位彈簧 5 銜鐵 6 針閥 圖2 1軸針式電磁噴油器 18 2 球閥式電磁噴油器 減輕閥針質(zhì)量并提高彈簧預(yù)緊力 對獲得寬廣的動態(tài)流量范圍十分有效 而且用球閥能提高噴油量精度 如圖2 2所示 它與軸針式電磁噴油器的主要區(qū)別在于閥針的結(jié)構(gòu) 球閥式的閥針是由鋼球 導(dǎo)桿和銜鐵直接用激光束焊接成整體而制成的 其質(zhì)量減輕到普通針閥式閥針的一半 而且是采用短的空心導(dǎo)桿實現(xiàn)的 為了保證燃油密封 軸針式閥針必須有長的導(dǎo)向桿 球閥式閥針明顯優(yōu)于軸針式閥針 19 圖2 2同等級的球閥式與軸針式閥針的比較 20 3 片閥式電磁噴油器 片閥式電磁噴油器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要特點是質(zhì)量輕的閥片和孔式閥座 他們與磁性優(yōu)化的噴油器總成結(jié)合起來 使噴油器不僅具有較大的動態(tài)流量范圍 而且抗堵塞能力較強 其結(jié)構(gòu)如圖2 3所示 21 圖2 3片閥式電磁噴油器 22 4 噴油器的噴油量及工作特性 1 電磁噴油器的噴油量電磁噴油器工作過程中 當電磁線圈通電時 將銜鐵與針閥吸起 燃油從針閥與閥座之間的空閑流出 電磁線圈不通電時 磁力消失 回位彈簧將針閥壓緊在閥座上 停止噴油 噴油器針閥的升程很小 一般為0 06 0 1mm 開啟的時間在2 10ms范圍內(nèi) 開的時間越長 噴油量越多 理想狀態(tài)下有Q 常數(shù) Ti 23 Ti 噴油器電脈沖寬度Q 噴油器噴油量 2 噴油器的基本特性 實際噴油的起點比理想噴油的起點滯后一段時間 致使實際噴油量低于理論噴油量 出現(xiàn)偏差的原因就是電磁線圈開始通電時 針閥有一個上升過渡過程 另外 電磁線圈通電后 由于電磁線圈的自感作用 磁場是逐步建立的 兌現(xiàn)鐵的吸引力是逐步增大的 以上原因使得針閥不會立即響應(yīng) 所以出現(xiàn)滯后情況 24 3 噴油器針閥的工作特性 由于噴油器針閥的機械慣性和磁滯性的影響 實際工作的噴油器 在觸發(fā)電脈沖加到電磁線圈后 針閥上升都有一個過渡過程 由右圖可見 噴油器針閥的升起和落座都有一個滯后過程 它與電脈沖信號不完全吻合 t0 tc是不噴油的 稱為無效噴油時間 25 噴油器開閥時間還受蓄電池電壓影響比較大 電壓高 開閥時間短 電壓低 開閥時間長 而關(guān)閥時間受電壓影響小 所以隨著電源電壓的降低 實際噴油時間會縮短 所以ECU還會根據(jù)電源電壓的變化 適時修正電脈沖信號的寬度 4 噴油器噴油量范圍噴油器是利用脈沖信號通過控制開閥的持續(xù)時間來控制噴油量 在計算確定實際噴油量的過程中 一般將最小噴油量和最大噴油量設(shè)置為界限值 26 5 噴油器驅(qū)動方式 各車型裝用的噴油器 按其線圈的電阻值可分為高阻 電阻為13 16 和低阻 電阻為2 3 兩種類型 高阻噴油器常采用電壓驅(qū)動方式 低阻噴油器電壓 電流驅(qū)動方式都可采用 a 電流驅(qū)動b 電壓驅(qū)動 低阻 c 電壓驅(qū)動 高阻 27 電流驅(qū)動方式只適用于低阻噴油器 在剛開始時 電流很大 達8A 使噴油器針閥迅速打開 然后 ECU控制噴油器的電流降低至2A 以保持并穩(wěn)定噴油器針閥的打開 特點 無附加電阻 回路阻抗小 針閥開啟速度快 噴油器噴油遲滯時間縮短 響應(yīng)性好 電壓驅(qū)動方式既可用于高阻噴油器 又可用于低阻噴油器 低阻噴油器采用電壓驅(qū)動方式時 須加入附加電阻 以降低流過線圈的電流 防止線圈發(fā)熱而損壞 特點 噴油滯后時間較長 28 三 怠速空氣調(diào)整器 怠速空氣調(diào)整器的作用 1 穩(wěn)定發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速 從而降低汽車怠速行駛時的燃油消耗量 2 發(fā)動機在怠速行駛時 若負荷增大 如接通空調(diào)等 則需要提高怠速轉(zhuǎn)速 以防止發(fā)動機熄火 它是通過控制節(jié)氣門旁通道的方式來實現(xiàn)怠速調(diào)整的 根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點分為 雙金屬片式 石蠟式 電磁式 旋轉(zhuǎn)滑閥式和步進電機式 29 1 雙金屬片式怠速空氣調(diào)整器 雙金屬片式怠速空氣調(diào)整器是發(fā)動機低溫啟動時 及啟動暖車過程中 是使輔助空氣閥打開增加空氣量的一種怠速機構(gòu) 它由繞有電熱線的雙金屬片和空氣旁通道遮門等組成 如圖2 4所示 輔助空氣閥的開口受截面受遮門動作的控制 遮門又受雙金屬片的控制 雙金屬片根據(jù)溫度變化而變形 發(fā)動機溫度比較低的時候 遮門打開 此時節(jié)氣門是關(guān)閉的 從空氣調(diào)整器流入的空氣使吸入氣缸的空氣量增加 30 發(fā)動機啟動后 電流由點火開關(guān)流入怠速空氣調(diào)整器的電熱線 使雙金屬片受熱而慢慢將遮門關(guān)閉 空氣的流入量減少 發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降 暖車后 遮門完全關(guān)閉空氣旁通道 發(fā)動機恢復(fù)正常運轉(zhuǎn) 遮門的初期開度是取決于周圍溫度的 之后隨雙金屬片被電熱線加熱彎曲而變小 31 32 圖2 4雙金屬片式怠速空氣調(diào)整器 33 2 石蠟式怠速空氣調(diào)整器 石蠟式怠速空氣調(diào)整器根據(jù)發(fā)動機的冷卻水溫度控制空氣旁通道截面積 控制力來自恒溫石蠟的熱脹冷縮 熱脹冷縮隨周圍溫度變化 采用這種形式的空氣調(diào)整器 導(dǎo)入發(fā)動機冷卻水是必要條件 為了結(jié)構(gòu)簡化 一般采用與節(jié)氣門體加熱共用的冷卻水管路一體化結(jié)構(gòu) 如圖2 5所示 發(fā)動機冷卻水溫度較低的時候 恒溫石蠟收縮 提動閥在彈簧的作用下打開 隨著溫度的升高 恒溫石蠟膨脹 推動連接桿使提動閥慢慢關(guān)閉發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降 34 圖2 5石蠟式怠速空氣調(diào)整器 35 3 電磁式怠速空氣調(diào)整器 電磁式怠速空氣調(diào)整器由電磁線圈 閥軸及閥的主要部件組成 它是利用電磁線圈產(chǎn)生的電磁吸力 使閥軸在軸向作線位移 從而控制閥門的位置 電磁吸力的大小取決于微機控制裝置送至電磁式怠速空氣調(diào)整器電磁線圈的驅(qū)動電流的大小 波紋管的作用是為了消除閥門上下壓差對閥門開啟位置的影響 這種怠速空氣調(diào)整器的優(yōu)點是響應(yīng)速度非常快 如圖2 6所示 36 圖2 6電磁式怠速空氣調(diào)整器 37 4 旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速空氣調(diào)整器 旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速空氣調(diào)整器在工作時 電腦將檢測到的怠速旋轉(zhuǎn)實際值與貯存的設(shè)定目標值相比較 并隨時校正送至怠速空氣調(diào)整器的驅(qū)動信號的占空比 以實現(xiàn)穩(wěn)定的怠速運行 如圖2 7所示 它由永久磁鐵 電樞 旋轉(zhuǎn)滑閥 螺旋回位彈簧和電刷及引線等組成 永久磁鐵固裝在外殼上 期間形成磁場 電樞位于永久磁鐵的磁場中 旋轉(zhuǎn)滑閥固裝在電樞軸上 與電樞軸一起轉(zhuǎn)動 用以控制流過旁通道的空氣量 電樞軸位于永久磁鐵的磁場中 電樞鐵芯上纏有兩組繞 38 向相反的電磁線圈L1和L2 當線圈L1通電時 電樞帶動旋轉(zhuǎn)滑閥順時針偏轉(zhuǎn) 空氣旁通道截面積關(guān)小 線圈L2通電時 電樞帶動旋轉(zhuǎn)滑閥逆時針偏轉(zhuǎn) 空氣旁通道截面積增大 其電路連接圖如圖2 8所示 L1和L2的兩端與電刷滑環(huán)相連 經(jīng)電刷引出與ECU相連 電樞軸上的電刷滑環(huán)由三段滑片圍合而成 其上各有一電刷與之接觸 電樞繞組L1和L2兩端分別焊接在相應(yīng)的滑片上 當點火開關(guān)旋至 on 時 空氣調(diào)整器接線插頭2上即有蓄電池電壓 電樞繞組L1和L2是否通電 則由電腦中控制L1和L2搭鐵的三極管T2和T1的通 39 斷狀況決定 由于占空比控制信號和三極管T1的基極之間接有反相器 故三極管T1和T2集電極輸出相位相反 因此 旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速空氣調(diào)整器上的兩個電樞繞組總是交替的通過電流 又因兩組線圈繞向相反 致使電樞上交替產(chǎn)生方向相反的電磁力矩 而電磁力矩交變的頻率比極高 且電樞轉(zhuǎn)動具有一定的慣性 所以旋轉(zhuǎn)滑閥將根據(jù)控制信號的占空比擺到一定的角度穩(wěn)定 當占空比為50 時 L1和L2的平均通電時間相等 二者產(chǎn)生的電磁力矩抵消 電樞軸停止偏轉(zhuǎn) 當占空比小于50 時 線圈L1的通電時間比較長 其合成的電磁力矩使電樞帶動旋轉(zhuǎn)滑閥順時針偏轉(zhuǎn) 空氣旁通截面積減小 怠速降低 反之 同理 40 圖2 7旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速空氣調(diào)整器 41 圖2 8旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速空氣調(diào)整器電路連接圖 42 5 步進電機式怠速空氣調(diào)整器 步進電機式怠速空氣調(diào)整器是由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子 激磁線圈構(gòu)成的定子和進給絲桿及閥門等組成 它利用步進轉(zhuǎn)換控制 使轉(zhuǎn)子可正轉(zhuǎn)也可反轉(zhuǎn) 從而使閥芯上下移動以達到調(diào)節(jié)旁通空氣道截面的目的 步進電動機的結(jié)構(gòu)與工作原理 43 步進電動機 44 步進電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械位移的機電執(zhí)行元件 角位移 輸入脈沖個數(shù) 運行速度 輸入脈沖頻率 步進電機組成 定子 由硅鋼片疊成 有一定數(shù)量的磁極和繞組 用硅鋼片疊成或用軟磁性材料做成凸極結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子 45 步進電動機的分類 工作原理 反應(yīng) 永磁 混合 步進電機是利用電磁鐵的作用原理 將脈沖信號轉(zhuǎn)換為線位移或角位移的電機 每來一個電脈沖 步進電機轉(zhuǎn)動一定角度 帶動機械移動一小段距離 46 特點 1 來一個脈沖 轉(zhuǎn)一個步距角 2 控制脈沖頻率 可控制電機轉(zhuǎn)速 3 改變脈沖順序 可改變轉(zhuǎn)動方向 下面以反應(yīng)式步進電機為例說明步進電機的結(jié)構(gòu)和工作原理 47 給A相繞組通電時 轉(zhuǎn)子位置如圖 a 轉(zhuǎn)子齒偏離定子齒一個角度 由于勵磁磁通力圖沿磁阻最小路徑通過 因此對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁吸力 迫使轉(zhuǎn)子齒轉(zhuǎn)動 當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到與定子齒對齊位置時 圖b 因轉(zhuǎn)子只受徑向力而無切線力 故轉(zhuǎn)矩為零 轉(zhuǎn)子被鎖定在這個位置上 由此可見 錯齒是助使步進電機旋轉(zhuǎn)的根本原因 a b 48 定子內(nèi)圓周均勻分布著六個磁極 磁極上有勵磁繞組 每兩個相對的繞組組成一相 轉(zhuǎn)子有四個齒 A 轉(zhuǎn)子 定子 49 A相繞組通電 B C相不通電 由于在磁場作用下 轉(zhuǎn)子總是力圖旋轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置 故在這種情況下 轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置 1 3齒與A A 極對齊 50 同理 B相通電時 轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)過30 角 2 4齒和B B 磁極軸線對齊 當C相通電時 轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過30 角 1 3齒和C C磁極軸線對齊 51 這種工作方式下 三個繞組依次通電一次為一個循環(huán)周期 一個循環(huán)周期包括三個工作脈沖 所以稱為三相單三拍工作方式 按A B C A 的順序給三相繞組輪流通電 轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動起來 每一拍轉(zhuǎn)過30 步距角 每個通電循環(huán)周期 3拍 轉(zhuǎn)過90 一個齒距角 52 按A AB B BC C CA的順序給三相繞組輪流通電 這種方式可以獲得更精確的控制特性 53 A相通電 轉(zhuǎn)子1 3齒與A A 對齊 A B相同時通電 A A 磁極拉住1 3齒 B B 磁極拉住2 4齒 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15 到達左圖所示位置 54 B相通電 轉(zhuǎn)子2 4齒與B B 對齊 又轉(zhuǎn)過15 B C相同時通電C C磁極拉住1 3齒 BB 磁極拉住2 4齒 轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過15 55 三相反應(yīng)式步進電動機的一個通電循環(huán)周期如下 A AB B BC C CA 每個循環(huán)周期分為六拍 每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15 步距角 一個通電循環(huán)周期 6拍 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90 齒距角 與單三拍相比 六拍驅(qū)動方式的步進角更小 更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中 56 三相雙三拍 按AB BC CA的順序給三相繞組輪流通電 每拍有兩相繞組同時通電 57 與單三拍方式相似 雙三拍驅(qū)動時每個通電循環(huán)周期也分為三拍 每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30 步距角 一個通電循環(huán)周期 3拍 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90 齒距角 58 從以上對步進電機三種驅(qū)動方式的分析可得步距角計算公式 為了提高步進電機的控制精度 通常采用較小的步距角 如3 1 5 0 75 由一個通電狀態(tài)改變到下一個通電狀態(tài)時 電動機轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角 59 步進電機的主要性能指標 1 步距角 2 最大工作頻率 在轉(zhuǎn)子不失步的情況下 電動機連續(xù)工作時 輸入脈沖信號的最大頻率 3 最大突跳頻率 在轉(zhuǎn)子不失步的情況下 電動機能增加和減小的最大頻率 4 步距差 理想的步矩角與實際的步矩角之差 5 輸出轉(zhuǎn)矩 電動機軸上的輸出轉(zhuǎn)矩的大小 60 步進電動機的性能特點 主要優(yōu)點 1 輸出角位移量或線位移量與其輸入的脈沖數(shù)成正比 而轉(zhuǎn)速或線速度與脈沖的頻率成正比 在電機的負載能力范圍內(nèi) 這些關(guān)系不受電壓的大小 負載的大小 環(huán)境條件等外界各種因素的干擾 2 每轉(zhuǎn)一局部有固定的步數(shù) 所以步進電動機在不失步的情況下運行 其步距誤差不會長期積累 3 控制性能好 它可以在很寬的范圍內(nèi)通過 61 改變脈沖的頻率來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速 并且能夠快速起動 制動和反轉(zhuǎn) 4 有些形式的步進電機在停止供電的情況下還有定位轉(zhuǎn)矩 有些形式在停機后某些相繞組仍保持通電狀態(tài) 具有自鎖能力 不需要機械制動裝置等 主要缺點 效率較低 需配試當?shù)尿?qū)動電源 帶慣性負載的能力不強 62 步進電動機與發(fā)動機的怠速控制 汽車發(fā)動機的怠速工況是指油門踏板完全放開 對外無功率輸出且能保持最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 維持發(fā)動機不熄火的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)工況 當汽車實施自動減速 臨時停車及啟動時 發(fā)動機均在怠速工況工作 怠速轉(zhuǎn)速過高 將使怠速工況燃料消耗增加 造成不必要的浪費 尤其是長期在城市道路上行駛的汽車 由于頻繁的減速 停車 起步 約有30 的燃料消耗在怠速階段 因此應(yīng)盡可能降低怠速轉(zhuǎn)速 而怠速轉(zhuǎn)速 63 過低 負荷或阻力稍有變化將導(dǎo)致發(fā)動機運轉(zhuǎn)不穩(wěn)甚至熄火 現(xiàn)代轎車空調(diào)系統(tǒng) 自動變速器 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的使用及電器負荷的增加 冷車啟動運轉(zhuǎn)等均是導(dǎo)致發(fā)動機怠速不穩(wěn)定的因素 且汽車排放污染物HC和CO主要是怠速階段形成的 怠速越低 排放污染越嚴重 因此 必須嚴格并精確控制怠速轉(zhuǎn)速 現(xiàn)代轎車一般均將發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)控制在800rpm左右 64 怠速控制原理 怠速控制的目的是在保證發(fā)動機排放要求及穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的前提下 盡量使發(fā)動機保持最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 以降低怠速時的燃油消耗 現(xiàn)代轎車的怠速多采用反饋控制方式 ECU根據(jù)各種傳感器的輸入信號所決定的目標轉(zhuǎn)速與發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速進行比較 確定對應(yīng)于目標轉(zhuǎn)速的進氣量 然后驅(qū)動控制進氣量的執(zhí)行機構(gòu) 怠速控制閥 ISCV 其控制原理見圖2 8 當節(jié)氣門完全關(guān)閉時 節(jié)氣門位置傳感器內(nèi)的怠速觸點閉合并將信號輸送給ECU 65 ECU即感知為怠速工況 如果此時輸送到ECU的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號超出怠速轉(zhuǎn)速范圍 ECU會發(fā)出調(diào)整信號給怠速控制閥 減小控制閥的開度 進氣量減小 發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低 反之 則增加控制閥的開度 提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)速 這樣 ECU通過轉(zhuǎn)速傳感器信號形成對怠速的反饋控制 使發(fā)動機保持在正常的怠速轉(zhuǎn)速范圍 當發(fā)動機的溫度或工況發(fā)生變化 由ECU控制的怠速系統(tǒng)將各種信號輸送到ECU的邏輯 66 電路進行運算 由比較電路與基準信號對比 然后輸出修正補償信號 驅(qū)動怠速控制閥增加適當?shù)拈_度 適當提高怠速 防止怠速不穩(wěn)或熄火 一般在空調(diào)開啟 動力轉(zhuǎn)向或自動變速器工作時 怠速將自動提高100rpm 目前 現(xiàn)代轎車廣泛采用的是節(jié)氣門旁通空氣量步進電動機式怠速控制系統(tǒng) 如圖 該系統(tǒng)主要由步進電動機怠速控制閥 各傳感器及ECU組成 其中怠速控制的關(guān)鍵部件就是步進電動機式怠速控制閥 67 圖2 8怠速控制系統(tǒng) 68 步進電機式怠速控制閥的結(jié)構(gòu)和控制原理 步進電動機怠速控制閥是步進電動機與怠速控制閥的統(tǒng)一體 安裝在進氣總管內(nèi) 步進電動機可順時針或逆時針轉(zhuǎn)動 帶動怠速控制閥的閥芯做軸向移動 改變閥與閥座之間的間隙 調(diào)節(jié)流經(jīng)節(jié)氣門旁通氣道的空氣量 怠速控制閥有125種不同的開啟位置 可適應(yīng)不同工況對怠速調(diào)整的需要 69 別克和奧迪A6應(yīng)用的的步進電機式怠速空氣調(diào)整器如圖2 9所示 步進電動機怠速控制閥主要由步進電動機和控制閥門組成 步進電動機由定子和轉(zhuǎn)子組成 其轉(zhuǎn)子由永久磁鐵構(gòu)成 N極和S極在圓周上相間排列 均勻分布 共有8對永久磁極 定子由A B兩個定子組成 每一部分由兩個繞向相反的定子繞組 1 3相繞組和2 4相繞組 70 和帶有8對交叉排列爪極的定子線圈組成 線圈由導(dǎo)磁材料制成的爪極包圍 每個定子有8對爪極 每對爪極之間的間距為一個爪的寬度 A B兩定子爪極相差一個爪的差位 構(gòu)成一體并安裝在外殼上 爪極的極性是變換的 由微機控制裝置的控制定子相線繞組的電壓脈沖決定 晶體三極管控制各相線繞組的搭鐵 并通過控制4個線圈繞組的通電相序改變步進電機的旋轉(zhuǎn)方向 從而實現(xiàn)閥門開啟高度的控制 71 圖2 9步進電機式怠速空氣調(diào)整器 72 圖2 10定子結(jié)構(gòu) 73 相線控制脈沖如圖2 11所示 步進電機正轉(zhuǎn)時 相線控制脈沖按1234相順序依次滯后90 相位角 定子上N極向右方向移動 轉(zhuǎn)子隨之正轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動是為了使定子線圈電磁鐵和轉(zhuǎn)子永久磁鐵N極和S極互相吸引到最近距離 定子的爪極極性隨相線控制脈沖的變化而改變 所以轉(zhuǎn)子將隨之轉(zhuǎn)動 以保持轉(zhuǎn)子的S極隨時與定子的S極對齊 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一圈分為32個步極進行 每個步級轉(zhuǎn)動一個爪的轉(zhuǎn)角 即11 25 74 圖2 11結(jié)構(gòu)與脈沖信號 75 怠速控制過程 發(fā)動機在怠速時 ECU首先根據(jù)節(jié)氣門的怠速觸點信號 車速信號確認怠速狀態(tài) 然后根據(jù)冷卻液溫度傳感器 空調(diào) 動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)及自動變速器等工作情況 根據(jù)CPU存儲器中的參考數(shù)據(jù) 確定相應(yīng)的目標轉(zhuǎn)速 并與實際怠速轉(zhuǎn)速比較得出差值 同時計算出相應(yīng)于目標轉(zhuǎn)速的控制量 步級 來驅(qū)動步進電機 步進電機的控制電路如圖2 12所示 ECU按相序使VT1 VT4依次導(dǎo)通 分別給步進電動機的4個定子線圈供電 驅(qū)動步進電動機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 調(diào)節(jié)怠速控制閥的開啟高度 改變旁通空氣量 使發(fā)動機怠速達到所要求的目標轉(zhuǎn)速 76 圖2 12步進電動機怠速控制 77 步進電動機式怠速控