汽车电控发动机系统结构和原理 发动机进气控制Word文件下载.docx

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旋转滑阀式、占空比控制式、步进电机式。

1.旋转滑阀式怠速阀

旋转滑阀式怠速控制系统，分为新式和旧式两种。

旋转滑阀式怠速阀使用较为广泛，如广州本田奥德赛、桑塔纳2000、夏利2000、富康1.6以及丰田佳美等轿车都用这种怠速控制阀。

旋转滑阀时怠速阀

1）结构

旋转滑阀式怠速控制系统主要由永久磁铁、空气旁通道、旋转滑阀和复位弹簧等组成。

其中旋转滑阀固装在电枢轴上，与电枢轴一起转动，用以控制通过旁通空气道的空气量；

永久磁铁固定在外壳上，形成永久磁场；

复位弹簧的作用是在发动机熄火后使怠速阀旁通道完全打开：

2）原理

电枢铁心上绕有两组绕向相反的电磁线圈A和B，当给线圈通电时，就会产生磁场从而使电枢轴带动旋转滑阀转动，控制通过旁通空气道的空气。

电磁线圈A和B由发动机控制模块RSO（控制线端子）和RSC（控制线端子）由同一信号进行反向控制：

（1）当占空比为50%时，A和B平均通电时间相等，电枢停止转动；

（2）当占空比大于50%时，线圈A的平均通电时间长，电枢带动旋转滑阀顺时针旋转，空气旁通道截面增大，怠速升高；

（3）当占空比小于50%时，线圈B的平均通电时间长，电枢带动旋转滑阀逆时针旋转，空气旁通道截面减小，怠速降低。

（4）旋转滑阀根据控制脉冲信号的大小进行旋转，占空比的范围约18%至82%之间。

滑阀的偏转角度限定在90°

内。

新型的旋转滑阀式怠速阀与旧型号在外型上基本相同，但控制方面却是完全不同的。

新型旋转滑阀式怠速阀是接收电控单元的信号自身进行调节控制的，如图3-6所示。

新型旋转滑阀只有一组线圈，通过回位弹簧进行回位控制。

它取消了双金属片的加热控制，其控制范围增大更精确。

新型旋转滑阀式怠速阀

3）旋转滑阀式怠速控制系统的控制

旋转滑阀式怠速控制阀（IACV）的控制电路如图：

旋转滑阀式怠速控制阀（IACV）的控制电路

（1）起动控制

发动机起动前，怠速空气控制阀（IACV）在复位弹簧的作用下使其开度保持最大。

在发动机起动过程中，发动机控制模块会根据发动机的运行状况（来自节气门位置传感器和发动机冷却液温度传感器的信号），从存储器中取出预存的数据，控制怠速空气控制阀的开度。

（2）暖机控制

在发动机起动后，发动机控制模块根据发动机冷却液温度，控制怠速空气控制阀（IACV）的开度，即随着发动机冷却液温度的升高，怠速空气控制阀的开度越来越小，发动机的怠速越来越低，直至标准转速。

（3）反馈控制

反馈控制过程与步进电机怠速控制系统很相似。

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，发动机控制模块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，如果发动机的实际转速低于目标转速，发动机控制模块控制怠速控制阀将阀门开大，使其转速升高并逼近目标转速；

反之，将阀门关小，使其转速下降。

（4）发动机负荷变化时的预控制

在发动机转速出现变化前，发动机控制模块增加怠速空气控制阀的开度，增大进气量，提高发动机的怠速转速，保持发动机怠速运转的稳定性；

而当这些载荷去除以后，发动机控制模块便会减小怠速空气控制阀的开度，使发动机恢复加载前的转速。

（5）学习控制

发动机控制模块（ECU）能够记忆发动机转速与占空比之间的关系并定期进行更新。

发动机使用期间的磨损和其他变化会改变这种关系，尽管控制的占空比仍保持在某一值，然而发动机的怠速转速和使用初期数值已不一样。

此时发动机控制模块可在反馈控制的基础上，进行学习控制，将怠速转速调整到目标值。

当目标怠速达到后，发动机控制模块将其占空比存入备用的存储器中，在以后的怠速控制中作为这一工况下控制占空比的基准值。

4）系统的测试

下面以丰田佳美5S．FE发动机为例讲述旋转滑阀式怠速控制系统的测试。

（1）暖机到正常的工作温度，怠速转速在700r/min～800r/min。

（2）把变速器/变速驱动桥的换档杆置于空档位置，灭车后用短接线连接TE1端子与E1端子。

起动发动机并注意发动机转速。

（3）发动机转速应增加到900r/min～1300r/min，并保持5s，然后再降到怠速转速。

（4）如果发动机转速不符合规范，关闭点火开关后检查怠速空气控制阀+B和RSC端子及+B和RS0端子间的电阻值。

旋转滑阀式怠速空气控制阀的测试：

●当控制阀温度在一10℃～50℃时，阻值为l7.OΩ～24.5Ω；

●当控制阀温度在50℃～100℃时，阻值为21.5Ω～28.5Ω。

否则，需更换怠速空气控制阀。

（5）测试怠速空气控制阀的运行。

从节气门体上拆下怠速空气控制阀，进行如下操作，并观察怠速空气控制阀的开启和关闭。

向+B端子和RSC端子之间提供电压，怠速控制阀应关闭；

向+B端子和RS0端子之间提供电压（如图3-8所示），怠速控制阀应打开。

如果怠速空气控制阀运行有问题，则需更换怠速空气控制阀。

怠速阀端子

旋转滑阀式怠速空气控制阀的测试

2.占空比控制的怠速控制系统

占空比怠速控制阀安装在进气歧管上，利用来自发动机控制模块的占空比信号控制经过节气门旁通气道的进气量。

当发动机怠速运行时，发动机控制模块根据各种传感器的信号，向电磁线圈通以占空比可调的脉冲信号。

控制信号的占空比决定了线圈中平均电流的大小，而平均电流的大小又决定了电磁阀的开度和发动机怠速的高低。

占空比越大，线圈中的平均电流越大，线圈吸力越强，阀门升程高，开度大，旁通空气量大，怠速高；

反之，怠速低。

占空比怠速阀

控制过程同步进电机式和旋转滑阀式怠速控制系统基本一致，只是怠速阀的动作都是由发动机控制模块的占空比信号控制。

这种怠速控制阀在日产车和福特车上都被使用。

占空比怠速控制阀的控制电路如图。

占空比怠速控制阀的控制电路

3.步进电机式怠速控制系统

1）步进电机式怠速空气控制阀的工作原理

目前，相当一部分汽车都采用步进电机来控制发动机的怠速转速，步进电机式怠速控制阀（IACV）的结构如图。

步进电机式怠速控制阀（IACV）的结构

步进电机式怠速控制阀安装在发动机进气总管上，发动机控制模块根据各种传感器的信号在怠速控制阀接头各端子上加电压，从而使电机转子顺转或反转，使阀心作轴向移动，改变阀心与阀座之间的间隙，就可以调节流过旁通空气道的空气量。

间隙小，进气量少，怠速低；

间隙大，进气量多，怠速高。

2）步进电机式怠速控制系统的控制

（1）怠速控制阀（IACV）起动初始位置控制

为了改善发动机的起动性能，在每次关闭发动机点火开关后，发动机控制模块都要控制M-REL端子，继续给EFl主继电器供电2S使其保持接通，以便步进电机完全打开（如l25步），进入起动初始位置，为下次起动作好准备。

（2）怠速控制阀（IACV）的起动控制

发动机起动时，由于怠速空气控制阀预先设定在全开位置，使起动期间经过怠速空气控制阀的旁通空气量达到最大，发动机更容易起动。

在发动机起动后，当发动机转速达到预定值（此值由冷却液温度确定）后，发动机控制模块便控制步进电机，将怠速空气控制阀关小到由冷却液温度所确定的位置。

（3）怠速控制阀（IACV）的暖机控制

在发动机暖机过程中，随着发动机冷却液温度的上升，怠速空气控制阀的开度逐渐变小。

当冷却液温度达到70℃时，暖机控制结束。

（4）怠速控制阀（IACV）的反馈控制

发动机控制模块内有一个预编程的目标怠速值，它根据空调开关、空档起动开关等信号而变化。

怠速控制的过程就是将目标转速和实际转速进行比较并使实际怠速转速接近于目标转速的过程。

在发动机怠速运转时，如果发动机的实际转速与发动机控制模块存储器存储的目标转速相差超过一定值（如20r/min），发动机控制模块将通过步进电机控制怠速空气控制阀，增减旁通空气量，使发动机的实际转速与目标转速尽可能相同。

（5）发动机负荷变化的预控制

发动机在怠速运转时，如果起动空调系统、转动方向盘或挂档，都将使发动机的负荷立刻发生变化。

为了避免发动机怠速转速因为负荷的变化而产生波动甚至造成熄火，在发动机转速出现变化前，发动机控制模块增加怠速空气控制阀的开度，增大进气量，提高发动机的怠速转速，保持发动机怠速运转的稳定性；

而当这些载荷去除以后，发动机控制模块又会减小怠速空气控制阀的开度，使发动机恢复加载前的转速。

（6）电气负载增多时的怠速控制

在怠速运转时，如使用的电气负载增大（比如打开大灯），蓄电池电压就会降低。

为了保证发动机控制模块+B端子和点火开关（IGSW）端子具有正常的供电电压，需要控制步进电机，相应地增加旁通气道空气量，提高发动机怠速转速，提高发电机的输出功率，以维持蓄电池电压的稳定性。

（7）学习控制过程

由于发动机在整个使用期间，其性能会发生变化，所以虽然步进电机怠速空气控制阀门的位置未变，但怠速转速和初设的数值也有可能不同。

此时发动机控制模块可在反馈控制的基础上进行学习控制，使发动机转速达到目标值。

与此同时，发动机控制模块将步进电机转过的步数即怠速自适应值存储在存储器中，以便在下一个怠速控制中使用。

清洗完怠速阀后控制模块仍然以清洗前的自适应值控制怠速阀开度，也就是怠速阀的开度还是比较大怠速值高。

此时，应按照维修手册的步骤进行重新设定。

为避免这种现象发生，应定期清洗怠速空气控制阀，而不是控制阀太脏甚至已经发生堵塞时再去清洗它。

3）步进电机式怠速控制系统的测试

注意：

●在检修IACV时，不要用手推动或拉动阀心，否则可能损坏进给丝杆的螺纹；

●因为IACV是一个微型电机，所以不要将其浸没在任何清洗液中，否则可能使其损坏；

●安装IACV时，要在O形密封圈上抹一点机油。

下面以丰田为例讲解如何进行怠速空气控制阀的测试。

（1）检查怠速控制是否工作

起动发动机，在关闭发动机的同时，倾听怠速空气控制阀是否有“咔哒”声。

如果听到“咔哒”声，说明怠速空气控制系统工作；

如果没有听到“咔哒”声，须进行怠速空气控制系统测试。

（2）检查怠速空气控制阀电阻

测量怠速空气控制阀接头B1和S2端子、B1和S4端子、B2和S1端子、B2和S3端子之间的电阻应该为l0Ω～30Ω。

如果电阻不符合规定，更换怠速空气控制阀。

（3）检测怠速空气控制阀的运行

从节气门体上拆下怠速空气控制阀。

把蓄电池正极接线柱连接到怠速空气控制阀B1和B2端子上。

●按顺序把负极依次接到端子S1、S2、S3、S4怠速空气控制阀应该向关闭的方向运动；

●按顺序把负极依次接到端子S4、S3、S2、S1怠速空气控制阀应该向打开的方向运动，

如果怠速空气控制阀不按规范打开和关闭，应更换怠速控制阀。

怠速空气控制阀端子

4）四线步进电机式怠速控制阀

目前四线步进电机式怠速控制阀（如图3-16所示）的应用非常广泛，其结构与六线式基本一致，也是由永久磁铁做成的转子和线圈做成的定子组成。

与六线步进电机式怠速控制阀内部有四组线圈不同的是四线步进电机式怠速控制阀内部有两组线圈。

其原理。

步进顺序，通过测量步进电机的阻值不能彻底的判断其性能的，需要使用专门的步进电机驱动器检测。

四线步进电机怠速控制阀

四线步进电机原理图

步进电机步进顺序表

二、节气门直动式

节气门直动式怠速控制系统取消了旁通空气通道，通过控制节气门的开启角度，调节空气通路的截面积来控制充气量，实现对怠速的控制。

直动式节气门体

下面以上海大众桑塔纳2000采用的节气门控制系统为例，讲解节气门直动式怠速控制系统的工作原理与故障检修。

1.节气门控制组件的组成和作用（J338）

1）怠速开关（F60）

怠速开关有两个触点，一个触点与节气门轴联动，一个触点为固定触点。

当节气门开度小于5°

时，两触点闭合，向发动机ECU提供怠速位置信号。

怠速开关闭合时，由节气门定位器来决定怠速时节气门的开度。

2）节气门定位器（V60）

节气门定位器起着控制怠速的作用，能适当开大或关小节气门，所以本机没有怠速控制阀。

3）节气门定位电位计（G88）

节气门定位电位计G88这两个部件随着节气门定位器（V60）的转动运转，它有个与节气门定位器（V60）联动的可动电刷触点，可在电阻体上滑动，怠速时节气门开度的大小与电阻的变化成比例。

将节气门开度对应的线性输出电压送给ECU，电脑就会感知怠速时节气门位置。

4）节气门电位计（G69）

节气门电位计（G69）起着节气门位置传感器的作用。

它有一个与节气门联动的电刷触点，可在电阻体上滑动，节气门开度的大小与电阻的变化成比例，将节气门开度对应的线性输出电压送给ECU，电脑就会感知节气门的状态。

2.怠速控制原理

节气门体与电控单元电路图，节气门电位计和定位电位计，由控制单元经62号角提供5V工作电源，由控制单元67号角提供信号回路（负极），其中电控单元端的75号和74号分别往ECU输送传感器信号。

直流电动机由控制单元的66和59号角控制。

怠速触点信号由控制单元69号端子接收此开关信号。

节气门体与电控单元电路图

在不踩油门踏板时，油门拉线处于松弛状态，节气门开度小于5°

，怠速触点闭合，此时电脑判定为怠速状态。

电脑根据冷却液温度传感器、空调开关信号等计算出目标转速，同时计算出相应的节气门定位电位计（G88）的目标电压值，当节气门定位电位计（G88）实际电压值与目标值不符时，电脑通过控制节气门定位器（V60）驱动节气门转动，同时使节气门定位电位计（G88）电压值变化，直到与目标电压值相等。

3.节气门控制组件与发动机电脑（ECU）的匹配（基本设定）

1）发动机电脑的功能：

发动机ECU具有基本设定功能，能记录点火开关断开时节气门控制组件的停止位置。

如果拆装、清洗、换了新的节气门控制组件、或者发动机ECU出了故障，都必须重新进行基本设定，即完成发动机ECU与节气门控制组件的匹配工作。

匹配工作可使用大众公司专用、元征或金德等故障诊断仪来完成，如图3-20～图3-22所示。

连接故障阅读仪V.A.G1552或V.A.G1551，选择地址码01“发动机电子控制系统”。

输入04“基本设定”功能，输入098确认后匹配完成。

（在打开点火开关，不起动发动机条件进行）

2）节气门控制组件基本设定产生问题的原因：

●节气门转动不灵活，如因油泥沉积；

●节气门拉索调整不当；

●蓄电池电压过低；

●节气门控制组件线束或插接器不良。

3）注意事项：

在进行节气门匹配前应先清除故障代码，当发动机不运转时，在基本设定功能可以完成节气门控制部件与发动机控制单元匹配。

当发动机运转时，在基本设定功能可以完成：

（1）借助λ控制功能的开、闭帮助查找故障；

（2）点火正时检查。

4.测量节气门控制组件供电电压

测量节气门控制组件供电电压即是测量节气门定位电位计和节气门电位计的电源电压，打开点火开关，测量节气门控制组件插头，端子4和7间电压应约为5V（用20V量程档）。

测量方法如图。

测量节气门控制组件供电电压

5.线路测量

在进行节气门体与控制单元之间线路进行测量时，其阻值应符合所示数值：

三、常见车型的怠速控制

1.丰田3S-FE发动机怠速控制

丰田3S-FE发动机怠速阀为占空比式控制安装在节气门体上，如图3-25所示。

其内部由一组电磁线圈、IC电路、永久磁铁和阀门组成。

丰田3S-FE发动机怠速阀

丰田3S-FE发动机怠速阀电路图，ECU经过分析和判断各传感器信号后，将占空比信号送给怠速阀的IC电路，由IC电路控制电磁线圈电流的大小和方向，使阀门转动，从而控制怠速时的进气量。

占空比较高时，IC电路控制阀门向打开的方向转动，进气量较大；

占空比较低时，IC电路控制阀门向关闭的方向转动，进气量较小。

在标准怠速时，ISC电压为5.4V,当打开空调开关或其他因素后需要怠速转速升高时，ISC电压升高。

丰田3S-FE发动机怠速阀电路图

2.北京现代伊兰特怠速控制

怠速控制执行器安装在节气门体上，控制节气门周围的旁通进气量，保持节气门闭合时发动机转速恒定。

怠速控制执行器的功能是根据各种发动机负荷和状态保持怠速状态，起动期间提供附加空气。

怠速控制器由开启线圈，闭合线圈和永久磁铁组成（电路图中由电机代替）。

根据各种传感器信息，电脑通过搭铁控制电路控制两个线圈。

根据电脑的控制信号，阀转子转动，控制发动机内的旁通空气流量。

北京现代伊兰特怠速控制电路图

2.别克凯越怠速控制

发动机控制模块通过调节怠速空气控制阀芯轴位置来控制发动机怠速转速。

怠速空气控制阀是一个由两个内部线圈驱动的步进电机。

怠速空气控制阀的移动由四个电路电动控制。

发动机控制模块内的驱动器通过这些电路控制怠速空气控制阀内两个绕组的极性。

通过按顺序指令正确的极性，发动机控制模块能够指令怠速空气控制阀内的电机顺时针方向或逆时针方向步进旋转。

怠速空气控制阀的步进电机电枢转动一圈需要移动约24步，怠速空气控制阀电机通过驱动齿轮连接到怠速空气控制阀芯轴，发动机控制模块发送至怠速空气控制阀线圈的电气脉冲允许芯轴伸展或收缩到节气门体中的通道内。

通过收缩芯轴，空气可以通过节气门阀，从而增加空气流量并提高发动机转速。

当枢轴伸展时，通过的空气流量减小，从而降低发动机转速。

怠速空气控制阀的移动在故障诊断仪上以计数来测量。

每计一个计数相当于怠速空气控制阀的一步，当怠速空气控制阀完全伸展时，且位于节气门孔时，故障诊断仪显示“0”，发动机转速较慢，怠速空气控制阀芯轴收缩时，计数将随着发动机转速的增加而增加。

怠速空气控制阀复位

如果点火开关关闭超过十秒，怠速空气控制阀将复位。

此时，发动机控制模块指令怠速空气控制阀伸展一定时间，以便让怠速空气控制阀芯轴进入节气门体的孔中。

发动机控制模块即判定该位置为怠速空气控制阀的0计数位置。

必须注意到，怠速空气控制阀的位置仅用于发动机控制模块判定驱动器电路的计数或步进数。

而非直接感应其精确位置。

此伸展时间期限结束后，发动机控制模块将指令怠速空气控制阀收缩预定量。

这就可以再下一个点火循环中实现更高的发动机转速。

复位之后，如果因某种原因（比如断开蓄电池）怠速空气控制阀芯轴在下一个点火循环之前就发生移动，则发动机控制模块不能检测到该情况，这将影响其控制发动机怠速的能力。

如果因任何原因怠速空气控制阀发生移动，则必须复位。

步骤；

1、接通点火开关5秒钟，使用故障诊断仪将怠速控制系统复位。

2、断开，接通点火看管10秒钟（循环2次，最后停留在断开的位置。

3、在驻车/空挡位置启动发动机，使发动机运行，直到冷却液温度超过85℃。

4、接通空调

5、如果车辆装备的是自动变速驱动桥，则拉上驻车制动器。

在踩住制动踏板时，将挡位挂入D档。

6、关闭空调，将变速器置于驻车档。

7、断开点火开关。

8、怠速学习程序结束。

别克凯越怠速控制电路图

任务二节电子节气门

1.发动机电子节气门

1.了解发动机电子节气门

为了提高汽车行驶的安全性、动力性、平稳性及经济性，并减少排放污染，世界各大汽车制造商推出了各种控制特性良好的电子节气门及其相应的电子控制系统，组成电子节气门控制系统。

采用电子节气门控制系统，使节气门开度得到精确控制，不但可以提高燃油经济性，减少排放，同时，系统响应迅速，可获得满意的操控性能；

另一方面，可实现怠速控制、巡航控制和车辆稳定控制等的集成，简化了控制系统结构。

电子节气门系统，取消油门踏板与节气门体之间的拉线，在油门踏板上加装踏板位置传感器。

节流阀的开启和关闭由控制单元进行控制，优化了发动机的输出扭矩，提高汽车的经济、环保、动力及操控性能。

电子节气门

以下以大众为例介绍。

一、电子节气门控制系统的组成

电子节气门控制系统由：

加速踏板传感器、发动机控制单元、节气门体、故障指示灯等组成。

电子节气门控制系统的组成

1.加速踏板模块

加速踏板模块由：

加速踏板、踏板位置传感器1（G79）、踏板位传感器2（G185）组成，使用两个传感器是为了最大程度地保证安全性。

这种系统配置也被称为“冗余系统”，冗余在字面上的意义是“多余的”。

在技术上，如果某种信息提供高于系统工作所要求时，则发生冗余。

发动机控制单元能够根椐两个加速踏板位置传感器，所提供的信号识别出加速踏板当前的位置。

两个传感器是滑动触点电位计，同轴安装在加速踏板上。

滑动触点电位计输出电压，随加速踏板位置的变化而变化，如图3-31所示。

加速踏板模块

●如果一个传感器发生故障，则发生以下情况：

-存储故障代码，并点亮EPC故障指示灯。

-系统开始起动怠速运行模式，如果在定义的测试时间内第二个传感器在怠速位置内，则车辆继续运行。

-如果需要进入节气门全开状态，则发动机转速缓慢提高。

-此外，也通过制动灯开关F或制动踏板开关F47识别怠速。

-舒适系统功能，如巡航控制或发动机制动调节功能被关闭。

●如果两个传感器都发生故障时，则发生以下情况：

-发动机保持高怠速（最高1500r/min）下运行，并不再对加速踏板的动作作出响应。

由于发动机管理系统的不同，两个传感器