汽車(chē)電控發(fā)動(dòng)機(jī)怠速系統(tǒng)7

第七章

怠速控制系統(tǒng)的測(cè)試、診斷與維修一任務(wù)引入二任務(wù)分析三相關(guān)知識(shí)四任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速的控制要求及控制方法；2.掌握怠速控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理；3.掌握轉(zhuǎn)閥式怠速控制閥、步進(jìn)電機(jī)式怠速控制閥的檢查方法；4.掌握大眾車(chē)系怠速控制系統(tǒng)的檢查方法。一任務(wù)引入怠速是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的運(yùn)行工況之一，常見(jiàn)的故障現(xiàn)象有怠速不穩(wěn)、怠速過(guò)低、怠速過(guò)高、怠速時(shí)開(kāi)空調(diào)熄火等，因此，診斷和排除怠速控制系統(tǒng)的故障是發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷與排除的一項(xiàng)重要內(nèi)容。二任務(wù)分析發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速控制系統(tǒng)主要有旁通空氣控制式和節(jié)氣門(mén)直動(dòng)式兩大類(lèi)，如圖7-1所示，其中，旁通空氣控制式又分線(xiàn)性電磁閥式、轉(zhuǎn)閥式、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式等類(lèi)型。怠速控制系統(tǒng)的種類(lèi)不同，故障檢測(cè)的方法也有所不同，在實(shí)際操作中，往往需要根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用萬(wàn)用表等工具，對(duì)相關(guān)的部件及電路進(jìn)行檢測(cè)，再由檢測(cè)的結(jié)果來(lái)判斷故障的位置。三相關(guān)知識(shí)1.對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速的控制要求2.怠速控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速的控制要求1)正常怠速或低怠速2)起動(dòng)、暖機(jī)怠速3)高怠速

怠速是指發(fā)動(dòng)機(jī)不向外輸出功率，燃料燃燒所作的功僅僅用于發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部摩擦和帶動(dòng)相關(guān)的附屬設(shè)備，此時(shí)，節(jié)氣門(mén)往往處于關(guān)閉狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)只需要吸入極少量的空氣，噴油器也只需要噴入極少量的燃油，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速也維持較低。1)正常怠速或低怠速水溫正常，且空調(diào)、大燈等附屬設(shè)備關(guān)閉時(shí)，怠速一般應(yīng)為750～850r/min，稱(chēng)為正常怠速或低怠速。2)起動(dòng)、暖機(jī)怠速起動(dòng)、暖機(jī)時(shí)，由于水溫較低、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部摩擦力較大，低怠速下容易造成運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)，且長(zhǎng)時(shí)間低溫運(yùn)行會(huì)增大發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，因此，要求怠速適當(dāng)提（提高的幅度與當(dāng)時(shí)的水溫有關(guān)，水溫越低，提高的幅度越大），這樣，既利于運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，又利于快速暖機(jī)。3)高怠速打開(kāi)空調(diào)、前照燈等附屬設(shè)備、動(dòng)力轉(zhuǎn)向投入工作或自動(dòng)變速器換上行駛擋位時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載增大，轉(zhuǎn)速有下降的趨勢(shì)，此時(shí)要求怠速轉(zhuǎn)速自動(dòng)提高，一般要求達(dá)到1000～1200r/min，稱(chēng)為高怠速（或快怠速）。2.怠速控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理1)旁通空氣式怠速控制系統(tǒng)1)旁通空氣式怠速控制系統(tǒng)(1)轉(zhuǎn)閥式怠速控制閥(2)線(xiàn)性電磁閥式與開(kāi)關(guān)電磁閥式怠速控制閥(3)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式怠速控制閥旁通空氣式怠速控制系統(tǒng)主要由怠速控制閥（ISCV）、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU以及各種傳感器等組成，如圖7-3所示，其中，怠速控制閥裝于繞過(guò)節(jié)氣門(mén)的旁通氣道，怠速時(shí)，節(jié)氣門(mén)完全關(guān)閉，所有空氣經(jīng)由該旁通氣道進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，ECU只要控制怠速控制閥的開(kāi)度，即可控制旁通空氣量，從而達(dá)到控制怠速轉(zhuǎn)速的目的。起動(dòng)、暖機(jī)時(shí)的怠速控制：起動(dòng)時(shí)，怠速控制閥完全打開(kāi)，旁通氣道的開(kāi)度最大，流過(guò)旁通氣道的空氣量較大，從而確保發(fā)動(dòng)機(jī)能夠順利起動(dòng)，如圖7-4所示；起動(dòng)后，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)水溫的逐步升高，怠速控制閥的開(kāi)度逐步減小，水溫正常后達(dá)到正常怠速所需的開(kāi)度位置。怠速反饋控制：如果怠速轉(zhuǎn)速偏離了設(shè)定值，ECU會(huì)通過(guò)調(diào)整怠速控制閥開(kāi)度的方法來(lái)進(jìn)行修正。負(fù)荷調(diào)節(jié)控制：當(dāng)打開(kāi)空調(diào)，或打開(kāi)前大燈，或?qū)⒆兯贄U從N擋換至D擋或R擋時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載突然增大，轉(zhuǎn)速有下降的趨勢(shì)，此時(shí)，ECU會(huì)使怠速控制閥的開(kāi)度適當(dāng)增大，以確保轉(zhuǎn)速不致下降。此外，當(dāng)節(jié)氣門(mén)由大開(kāi)度突然完全關(guān)閉時(shí)，ECU也會(huì)瞬時(shí)打開(kāi)怠速控制閥，以防發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速突然過(guò)低。(1)轉(zhuǎn)閥式怠速控制閥轉(zhuǎn)閥式怠速控制閥有單線(xiàn)圈式和雙線(xiàn)圈式兩種，其中，單線(xiàn)圈式為新型，雙線(xiàn)圈式為舊型。單線(xiàn)圈轉(zhuǎn)閥式怠速控制閥由電磁線(xiàn)圈，IC（集成電路）﹑永久磁鐵和轉(zhuǎn)閥組成，如圖7-5所示，其中轉(zhuǎn)閥的一端通空氣濾清器，另一端通節(jié)氣門(mén)后方。改變轉(zhuǎn)閥的轉(zhuǎn)角，即可以改變空氣通道的大小。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU向IC（集成電路）發(fā)送一定頻率的方波信號(hào)，再由IC控制電磁線(xiàn)圈的工作電流，ECU只要改變方波信號(hào)的占空比，即可改變轉(zhuǎn)閥的開(kāi)度。占空比：方波信號(hào)的一個(gè)周期中，高電平所占的百分比。提示：如果發(fā)生電流中斷故障（例如電路斷路），轉(zhuǎn)閥會(huì)在永久磁鐵的作用下打開(kāi)至某一固定開(kāi)度，怠速轉(zhuǎn)速可達(dá)到1000～2000r/min。雙線(xiàn)圈轉(zhuǎn)閥式怠速控制閥由兩個(gè)電磁線(xiàn)圈、永久磁鐵、雙金屬片和轉(zhuǎn)閥等組成，如圖7-6所示，其工作原理如圖7-7所示。兩個(gè)電磁線(xiàn)圈通電后所產(chǎn)生的磁場(chǎng)同極相對(duì)，共同對(duì)轉(zhuǎn)軸上的永久磁鐵產(chǎn)生作用力，線(xiàn)圈A的磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)閥開(kāi)度增大，線(xiàn)圈B的磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)閥開(kāi)度減小。當(dāng)兩個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度相同時(shí)，轉(zhuǎn)閥處于中間位置；當(dāng)兩個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度不同時(shí)，轉(zhuǎn)閥發(fā)生偏轉(zhuǎn)：如果線(xiàn)圈A的磁場(chǎng)大于線(xiàn)圈B的磁場(chǎng)，則轉(zhuǎn)閥開(kāi)度增大；如果線(xiàn)圈A的磁場(chǎng)小于線(xiàn)圈B的磁場(chǎng)，則轉(zhuǎn)閥開(kāi)度減小。轉(zhuǎn)閥的最終位置取決于兩個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度與雙金屬片彈力的平衡狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通過(guò)控制兩個(gè)線(xiàn)圈通電的占空比來(lái)控制其工作電流，但兩個(gè)占空比信號(hào)的頻率相同、方向相反，因而占空比互補(bǔ)。例如：線(xiàn)圈A的占空比為60％時(shí)，線(xiàn)圈B的占空比則為40％，這樣，線(xiàn)圈A的工作電流就大于線(xiàn)圈B的工作電流，因而轉(zhuǎn)閥的開(kāi)度增大，發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速隨之升高。提示：線(xiàn)圈A發(fā)生斷路時(shí)，怠速會(huì)過(guò)低或不穩(wěn)；線(xiàn)圈B發(fā)生斷路，怠速會(huì)過(guò)高。雙線(xiàn)圈轉(zhuǎn)閥式怠速控制閥的控制電路如圖7-8所示，兩個(gè)線(xiàn)圈由電源電路同時(shí)供電，并分別由ECU的兩個(gè)三極管控制，其中一個(gè)三極管的基極電路設(shè)有反向器。(2)線(xiàn)性電磁閥式與開(kāi)關(guān)電磁閥式怠速控制閥線(xiàn)性電磁閥式怠速控制閥：發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通過(guò)占空比來(lái)控制電磁線(xiàn)圈的工作電流，從而直接控制閥門(mén)的開(kāi)度，如圖所示。開(kāi)關(guān)電磁閥式怠速控制閥：電磁線(xiàn)圈只有通電和斷電兩種狀態(tài)，怠速控制閥也只有開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài)，如圖7-10所示。怠速控制閥打開(kāi)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速只能提高100r/min左右。由于這兩種怠速控制閥對(duì)怠速的調(diào)節(jié)范圍有限，目前已經(jīng)很少使用。(3)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式怠速控制閥步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式怠速控制閥裝在節(jié)氣門(mén)體或進(jìn)氣室上，當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其閥桿伸出或縮入，閥桿一端的閥門(mén)即可控制旁通氣道的開(kāi)度，如圖7-11所示。閥門(mén)從全關(guān)到全開(kāi)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可轉(zhuǎn)125步，閥門(mén)的開(kāi)度也相應(yīng)有125級(jí)（豐田汽車(chē)）。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由永久磁鐵制成，定子則由兩個(gè)16極鐵芯構(gòu)成，每個(gè)鐵芯上繞有兩組線(xiàn)圈，兩個(gè)鐵芯共4組線(xiàn)圈（分別為C1、C2、C3、C4），每組線(xiàn)圈都由8個(gè)線(xiàn)圈組成，每個(gè)線(xiàn)圈都各自繞在一個(gè)鐵芯極上，這樣就形成了16對(duì)磁極（共32個(gè)磁極），如圖7-11（下）所示。線(xiàn)圈C1通電時(shí)，其磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到C1磁極對(duì)應(yīng)的位置；線(xiàn)圈C2通電時(shí)，其磁場(chǎng)則使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到C2磁極對(duì)應(yīng)的位置，以此類(lèi)推。如果發(fā)動(dòng)機(jī)ECU按照C1-C2-C3-C4的順序給4組線(xiàn)圈通電，則轉(zhuǎn)子向順時(shí)針?lè)较虿讲睫D(zhuǎn)動(dòng)，怠速閥步步打開(kāi)；如果發(fā)動(dòng)機(jī)ECU按照C4-C3-C2-C1的順序給4組線(xiàn)圈通電，則轉(zhuǎn)子向逆時(shí)針?lè)较虿讲睫D(zhuǎn)動(dòng)，怠速閥則步步關(guān)閉。豐田汽車(chē)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式怠速控制閥的控制電路如圖7-12所示。該怠速控制閥具有如下的特定功能。起動(dòng)位置設(shè)定：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，ECU將怠速控制閥置于完全打開(kāi)位置，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)