电控汽油发动机培训讲座PPT怠速控制系统.ppt

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1、汽 车 电 控 技 术-怠速控制系统,汽车工程系刘大诚,怠速控制系统的功能与组成,功能：用高怠速实现发动机起动后的快速暖机过程；自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转。ECU根据发动机工作温度和负载，自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转，也将怠速控制系统称为怠速空气控制系统。组成：传感器、ECU、和执行元件,怠速控制的实质,怠速控制内容主要是发动机负荷变化控制和电器负荷变化控制。怠速控制的实质是控制怠速时的充气量（进气量）。怠速时的喷油量则由ECU根据预先设定的怠速空燃比和实际充气量计算确定。,控制原理：,ECU,转速,怠速控制装置（怠速马达）,怠速开关车速,启动信号,执行

2、参数,反馈参数,修正参数,ECT,A/C,P/N,PS,HL,BU,1.暖车修正(ECT)2.空调修正(A/C)3.档位修正(P/N)4.大灯修正(HL)5.动力转向修正(PS)6.蓄电池电压修正(BU),怠速控制方法,怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。控制怠速进气量的方法：节气门直动式和旁通空气式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。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。,旁通空气式：在怠速时节气门完全关闭，应用较广泛。节气门直动式：怠速时，油门踏板虽然完全松开，但节气门并不完全关闭，而是仍通过它提供怠速空气，结构简单、控制稳定

3、性好，但反应速度较慢、动态响应性和热机怠速的稳定性差，目前主要应用在大众、奥迪等欧洲车系中。,旁通空气式 节气门直动式,怠速空气提供方式,2、节气门直动式怠速控制器,组成：直流电动机、减速齿轮机构、丝杠机构和传动轴等,大众车节气门直动式怠速控制器,控制方法：ECU控制直流电动机，直流电动机旋转通过减速齿轮减速增扭，后通过丝杠把旋转运动转变为传动轴的直线运动，调节节气门全闭限制位置，从而调节节气门处空气通道面积。特点：较强的工作能力和稳定性，但由于有减速机构，使执行速度下降，因而动态响应性差,大众车节气门直动式怠速控制器电路图,桑塔纳2000GSi 轿车AJR发动机采用的节气门直动式怠速控制系统

4、，由节气门控制组件J338中的节气门控制器（怠速电动机）V60在ECU的控制下通过齿轮传动直接推动节气门在怠速时的开度，以调节怠速转速在规定的范围内。节气门控制组件J338将节气门电位计G69、节气门控制器电位计G88、怠速电动机V60及怠速开关F60合为一体。,怠速控制过程图,怠速状态的判断,在怠速控制系统中，ECU需要根据节气门位置信号和车速信号确认怠速工况，只有在节气门全关、车速为零时，才进行怠速控制。发动机怠速时，节气门关闭，节气门位置传感器的怠速触点闭合，传感器输出端子IDL输出低电压信号，如果车速为零，就说明发动机处于怠速状态；如车速不为零，则说明发动机处于减速状态。,怠速控制过程

5、,当ECU判定为怠速工况时，根据发动机冷却液温度传感器信号、空调开关、动力转向开关等信号，从存储器存储的怠速转速数据中查询相应的目标转速n，然后将目标转速与曲轴位置传感器检测的发动机实际转速进行比较。当发动机负荷增大，需要发动机快怠速运转，目标转速高于实际转速时，ECU将控制怠速控制阀增大旁通进气量来实现快怠速；当发动机负荷减小，目标转速低于实际转速时，ECU将控制怠速控制阀减小旁通进气量来调节怠速转速。,旁通空气式怠速控制系统,按执行元件不同分为步进电机型（step motor type）、旋转电磁阀型（rotary solenoid type）、占空比控制电磁阀型、开关型等。,1、步进电机

6、式怠速控制阀,控制阀的结构与工作原理,ECU控制S1通电，转子顺时针转动90度；ECU继续给S2通电，转子再顺时针转动90度；依此类推。当ECU按照S4、S3、S2、S1的顺序通电时，转子逆时针转动。线圈通电一次，转子转动一次的角度称为步进角。,步进电机型ISCV构造及工作原理,转子是一个具有N、S极的永久磁铁，定子有两个相独立的绕组。,丰田车步进电机型怠速控制阀,实际的步进电机不只4个定子，而是有很多。下图中的步进电机转子每转一步一般为1/32圈。步进电机的工作范围为0125个步进级。,复习回顾,1、怠速控制的实质？怠速控制的过程？2、怠速进气量的控制方法有哪几种？,3、如何检测怠速控制阀？

7、,丰田皇冠3.0轿车步进电机型ISCV电路,步进电机型怠速控制阀电路,丰田皇冠3.0轿车步进电机型ISCV电路,怠速控制阀工作状况的就车检查,在发动机熄火后的一瞬间倾听怠速控制阀是否有“嗡嗡”的工作声音（此时步进电动机应工作，直到怠速控制阀完全开启，以利发动机再起动）。如发出“嗡嗡”声，则怠速控制阀良好。也可以在发动机起动前拔下怠速控制阀线束连接器，待发动机起动后再插上，观察发动机转速是否有变化。如果此时发动机转速发生变化，则怠速控制阀工作正常；否则，怠速控制阀或控制电路有故障。,怠速控制阀线圈电阻的检测,工作情况检查,将端子B1和B2与蓄电池正极相连，再将端子S1、S2、S3、S4依次（S1

8、-S2-S3-S4）与蓄电池负极相接，此时步进电动机应转动，阀芯向外伸去；若将端子S1、S2、S3、S4按相反的顺序（S4-S3-S2-S1）与蓄电池负极相接，步进电动机应朝相反方向转动，阀芯向内缩入。,步进电机型怠速控制阀的检修,拆下控制阀线束连接器，检测B1和B2与搭铁间的电压，为蓄电池电压；熄火后，23s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“嗡嗡”响声；B1与S1和S3、B2与S2和S4之间的电阻，应为1030。蓄电池正极接B1和B2端子，负极按顺序依次接通S1S2S3S4端子，控制阀应向外伸出；若负极按反方向接通S4S3S2S1端子，则控制阀应向内缩回。,S1-S2-S3-S4 顺序,

9、S4-S3-S2-S1 顺序,诊断仪检测ISC阀步级数 丰田汽车步进电机型怠速控制阀步级数为0-125，0表示怠速控制阀全部伸出，怠速空气旁通道全部关闭，125表示怠速控制阀全部缩回，怠速空气旁通道全部开启。测试某辆工作良好的皇冠30车发动机数据如下：冷车时，ISC=55(步级数)，热车后ISC=52(步级数)，接通空调Ac开关，ISC=63(步级数)，切断空调AC开关，恢复到ISC=52。,怠速控制阀的控制内容,控制内容：起动初始位置的设定起动控制暖机控制怠速稳定控制怠速预测控制电器负荷增多时的怠速控制学习控制,怠速控制阀的控制内容,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

10、ECU的M-REL端子向主继电器延续供电23s，ECU控制步进电机ISCV全部打开，以利于下次起动。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。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。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。,怠速控制阀的控制内容,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；转方向盘（带动力转向的车）；电器

11、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）。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。,2、旋转电磁阀型怠速控制阀,旋转电磁阀型怠速控制阀结构,控制阀安装在阀轴的中部，阀轴的一端装有圆柱形永久磁铁，永久磁铁对应的圆周位置上装有位置相对的两个线圈。,由ECU控制两个线圈的通电或断电，改变两个线圈产生的磁场强度，与永久磁铁形成的磁场相互作用，即可改变控制阀的位置，调节怠速空气口的开

12、度，以实现怠速空气量的控制。,占空比：脉冲信号的通电时间与通电周期的比值。通电周期一般是固定的，所以占空比增大，即是延长通电时间。,旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理,当占空比为50%时，两线圈的平均通电时间相等，两者产生的磁场强度相同，电磁力相互抵消，阀轴不发生偏转。当占空比大于50%，两个线圈的平均通电时间一个增加，而另一个减小，两者产生的磁场强度也不同，阀轴偏转一定角度，控制阀开启怠速空气口。占空比越大，两个线圈产生的磁场强度相差越多，控制阀开度越大。ECU通过控制脉冲信号的占空比即可改变控制阀开度，从而控制怠速时的空气量。ECU控制的占空比调整范围约为18%82%。,占空比及控制电路,丰田

13、PREVIA 旋转电磁阀型怠速控制阀电路图,旋转电磁阀型怠速控制阀电路及其检修,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。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18.822.8。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10001200r/min，5s后转速应下降约200r/min。,怠速控制系统的检修 怠速控制系统出现故障会使发动机怠速失常，出现怠速不稳、怠速过高或过低、无冷车快怠速、无空调快怠速等。其主要原因是怠速控制阀、控制线路及发动机ECU故障。通常在

14、冷车状态下起动发动机，暖机过程中发动机怠速应能达到规定的快转怠速。在发动机达到正常工作温度后，怠速转速应能恢复正常(通常为750rmin)。此时打开空调开关,发动机怠速应能上升到900rmin左右，关闭空调后转速将下降。如果不能按上述规律变化，说明怠速控制系统出现故障。,桑塔纳2000(时代超人)怠速控制装置及检修 它将节气门电位计、节气门定位电位计、节气门定位器和怠速开关合成一体。,大众车节气门直动式怠速控制器电路图,节气门电位计(G69)也就是节气门位置传感器。怠速开关(F60)在怠速时，触点是闭合的。超出怠速范围，怠速开关触点打开。节气门定位器(V60)也称为怠速马达，它是一个电机，通过

15、齿轮传动控制节气门的开度，使发动机怠速保持在规定的转速范围内。节气门定位电位计(G88)与节气门定位器相连，随节气门定位器转动而转动，使其电阻发生变化，故可检测节气门定位器所处的位置。当超过怠速位置时，节气门定位电位计维持不动。其中端子62为供电线(+5V)，端子67为供电线负极，端子66为节气门定位器的供电线正极，端子59为供电线负极；端子75为节气门电位计信号线，端子74为节气门定位电位计信号线，端子69为怠速开关信号线。,怠速控制是通过节气门体中的节气门定位器直接控制节气门的开度来实现的。发动机怠速时，节气门定位器根据发动机的负荷(进气量)和发动机温度对节气门进行控制。当发动机温度低时，

16、节气门开度大；当发动机温度高时，节气门开度小。当突然松开加速踏板时，节气门由节气门定位器逐渐关闭，直到所需的怠速。1节气门控制组件检修 节气门定位电位计出现故障时，节气门控制组件中的紧急运行弹簧起作用，使发动机处于紧急运行状态，此时发动机的怠速升高，约1500rmin。,1节气门控制组件检修(1)脱开节气门体插头，打开点火开关，用万用表检查节气门体线束端端子4和7之间的电压值，应约为5v。1号端子与搭铁之间的电压值应为蓄电池电压(12v左右)。(2)检查节气门体插头各端子与发动机ECU相应端子之间导线的导通情况，测得电阻值应小于1欧姆。(3)插上节气门体插头，检查节气门体插头端子5和7、8和7

17、之间的信号电压值。打开点火开关，使节气门开度逐渐变大，电压值均应在05-49V之间变化。(4)检查节气门体插头端子3和7之间的电阻值。节气门关闭时，电阻值应小于1欧姆；节气门打开时，电阻值应为无穷大。否则应检查线路及怠速触点是否脏污。,用VAG1552进行检查。进入08功能读测量数据组，选择98显示组。区域1显示节气门电位计信号电压，区域2显示节气门定位电位计信号电压，区域3显示工作状态。显示区域1和2均应为05-49V，区域3在怠速时应显示Leerlauf。逐渐打开节气门，区域3应显示Teillast(部分负荷)。如不正确，应检查导线、连接器及节气门控制组件。必要时应进行节气门体的基本设定。

18、如果不能进行节气门体的基本设定，检查节气门体是否卡滞，必要时应清洗节气门。若仍不能进行节气门的基本设定，应更换节气门体或发动机ECU。,注意：J338为一整体结构，壳体不允许打开；拆装或更换节气门控制组件后，以及更换ECU后，必须用解码器重新进行基本设定。,2节气门体的基本设定 基本设定功能使发动机ECU记录在点火开关关闭、发动机不运转时，节气门控制部件的停止位置。如果重新安装节气门控制部件或发动机ECU出故障时，必须重新进行基本设定，完成节气门控制部件与发动机ECU的匹配。基本设定时，ECU中应无故障码。基本设定可用VAG1552诊断仪进行。输入地址码01进入发动机电控系统检测，输入04进入

19、基本设定功能，屏幕显示输入显示组号。输入组号98，屏幕显示：,按Q键确认，节气门定位器移动到最小、最大和5个中间位置，发动机ECU在存储器内记录各种节气门角度，这个过程不超过10s。然后节气门在关闭前保持在起动位置。完成后屏幕显示：若显示上述信息，表示匹配成功。若在区域4显示“ADPnio”，则表示匹配没有完成；若区域4显示“ADPERROR”，则表示匹配错误。节气门体基本设定过程有可能中断，使匹配不能完成或匹配错误，其原因是：油泥使节气门不能灵活转动；节气门拉索调整不当；节气门体或线束损坏；蓄电池电压太低等。匹配完成后，输入02读取故障码。若有故障应进行排除，最后结束基本设定。,3怠速的检查

20、 怠速转速由发动机ECU预先设置，不可以调整。测试怠速时应保证冷却液温度大于80、冷却风扇不转、空调关闭、其他用电设备关闭、节气门拉索调整正常。使用VAG1552诊断仪进行怠速检查。输入地址码01进入发动机检查，输入08进入读取数据块功能，输入组号03。在显示区域1，发动机怠速标准值应为80030rmin，在显示区域3，冷却液温度应大于80。如果怠速转速不在标准值范围内，输入组号20读取工作状态数据。区域3应为ACIOW(空调AC开关关闭)；区域4应为KomprAUS(压缩机关闭)。,如果怠速转速仍然超过范围，输入组号04读取怠速稳定数据。在区域4应显示怠速(Leelauf)，如果没有显示怠速

21、，应检查怠速开关。区域1的标准值应为1-5。否则应检查节气门控制组件与发动机ECU的匹配。接确认键，显示组号05，在显示区域1，怠速转速标准值应为80030rmin。如果怠速转速过低，可能原因是发动机负荷太大；节气门控制组件与发动机ECU没有匹配；节气门控制组件损坏等。如果怠速转速过高，可能原因是进气系统有泄漏；节气门控制组件与发动机ECU没有匹配；节气门控制组件损坏；活性炭罐电磁阀常开等。,某大众车，怠速转速1200rmin。检查各信号均正常，用VAG1552进入“04”基本设定功能，选择98组，进行基本设定，设定后即恢复正常。对大众车系，系统正常但怠速不正常应进行基本设定，有些故障也只需进

22、行基本设定即可恢复正常，例如奥迪20018T车，拆过蓄电池后，发动机转速最高只能达3000Rmin，此时只需用vAG1552或金奔腾进行基本设定即可恢复正常。,六缸奥迪200发动机怠速高，转速表指示在1100rmin左右。用VAG1552检查，无故障码。用vAG1552调出发动机冷却液温度为5，而此时冷却液温度表指示在90。由于发动机控制单元冷却液温度传感器信号与实际不符，由此判断其损坏，更换此温度传感器后，发动机怠速恢复正常。,某现代车怠速时不打开空调的怠速转速正常，稳定在750rmin，接通空调Ac开关，怠速转速立即下降至500rmin，CHECK灯起动后熄灭。该车怠速时不接空调开关正常，

23、一般来说点火、供油系统都基本正常，用诊断仪读取发动机数据如下：KEY ON，IAC=84(冷车)，逐渐下降到47，AC=OFF；起动后，IAC=84(冷车)，热车后IAC=55(71-72)，AC=OFF；接通空调AC开关，AC=ON，IAC一直保持55。从上面数据可以看出，接通空调开关，AC=0N，说明发动机控制电恼已收到空调请求信号，但怠速控制阀未增加动作，拆下怠速控制阀发现一个尼龙齿损坏，更换怠速阀后一切正常,再用诊断仪读取发动机数据，怠速时接通AC开关，IAC由50上升至70，断开AC开关，IAC由70下降至50。,某通用车怠速转速高。检查空气流量计怠速时信号高；检查节气门位置传感器怠

24、速时信号电压为05V，正常；检查怠速控制阀发现阀有积炭、卡住现象而不能动作，造成怠速空气量增加，发动机控制单元喷油量增加，怠速转速升高。清洗怠速控制阀后，怠速转速恢复正常。,一辆切诺基吉普车发动机怠速高达1500rmin，一直居高不下，除此之外其他一切正常。发动机故障警告灯不亮。检查怠速步进电机和冷却液温度传感器正常；将进气歧管上的真空管，包括与歧管绝对压力传感器(MAP)和歧管空气温度传感器(MAT)连接的真空管都堵住，怠速无变化，然后再将节气门体堵住，发动机转速稍有下降，却并不熄火，因此判断某处泄漏真空。除进气歧管上的真空接头外，另外只有进气歧管密封垫和喷油器两处了，将肥皂水依次滴入喷油器

25、处，在三缸喷油器处有“咝咝”的吸水声，很显然这里泄漏真空，而且比较严重。因此更换6只喷油器上12个密封圈，装车后怠速降至900rmin，达到正常怠速状态。该车发动机电控系统采用进气歧管绝对压力传感器，这一主要信号可以控制空燃比和点火时刻。一旦进气歧管出现泄漏，传感器就输出高电压信号，发动机控制器将根据此信号延长喷油器燃油喷射脉冲宽度，使喷油器喷油量加大，从而引起怠速升高。,某日产阳光(B13，GAl6)轿车怠速发抖，伴有发喘，加速性能均正常。测油压正常。检查中发现喷油时间为4.2ms，明显大于标准值23-33ms。造成这种现象的原因很多，如开空调、开大灯；空气流量计输入电压过大；真空有泄漏、某

26、处有进气，造成混合气过稀；氧传感器发出错误信号，增大喷油量等。由于流量计输入电压不高，由此怀疑有真空泄漏。但检查各进气歧管后，均未发现真空泄漏。在拆下EGR控制阀时，发现内部有铁锈及积炭，控制阀部分卡死，不受电磁阀控制，常有部分废气进入歧管，加大了进气，致使电脑增大喷油时间。更换控制阀后一切正常，喷油时间为27ms。,怠速控制过程图,步进电机型怠速控制阀电路,丰田皇冠3.0轿车步进电机型ISCV电路,步进电机型怠速控制阀的检修,拆下控制阀线束连接器，检测B1和B2与搭铁间的电压，为蓄电池电压；熄火后，23s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“嗡嗡”响声；B1与S1和S3、B2与S2和S4之间

27、的电阻，应为1030。蓄电池正极接B1和B2端子，负极按顺序依次接通S1S2S3S4端子，控制阀应向外伸出；若负极按反方向接通S4S3S2S1端子，则控制阀应向内缩回。,S1-S2-S3-S4 顺序,S4-S3-S2-S1 顺序,大众车节气门直动式怠速控制器电路图,节气门电位计(G69)也就是节气门位置传感器。怠速开关(F60)在怠速时，触点是闭合的。超出怠速范围，怠速开关触点打开。节气门定位器(V60)也称为怠速马达，它是一个电机，通过齿轮传动控制节气门的开度，使发动机怠速保持在规定的转速范围内。节气门定位电位计(G88)与节气门定位器相连，随节气门定位器转动而转动，使其电阻发生变化，故可检

28、测节气门定位器所处的位置。当超过怠速位置时，节气门定位电位计维持不动。其中端子62为供电线(+5V)，端子67为供电线负极，端子66为节气门定位器的供电线正极，端子59为供电线负极；端子75为节气门电位计信号线，端子74为节气门定位电位计信号线，端子69为怠速开关信号线。,1节气门控制组件检修(1)脱开节气门体插头，打开点火开关，用万用表检查节气门体线束端端子4和7之间的电压值，应约为5v。1号端子与搭铁之间的电压值应为蓄电池电压(12v左右)。(2)检查节气门体插头各端子与发动机ECU相应端子之间导线的导通情况，测得电阻值应小于1欧姆。(3)插上节气门体插头，检查节气门体插头端子5和7、8和7之间的信号电压值。打开点火开关，使节气门开度逐渐变大，电压值均应在05-49V之间变化。(4)检查节气门体插头端子3和7之间的电阻值。节气门关闭时，电阻值应小于1欧姆；节气门打开时，电阻值应为无穷大。否则应检查线路及怠速触点是否脏污。,