怠速控制系统原理与检修

怠速控制系统原理与检修第一页，共37页。任务一怠速控制系统检修一、怠速控制系统的功用及组成（一）怠速控制系统的功用怠速是指节气门关闭，油门踏板完全松开，且发动机对外无功率输出并保持最低转速稳定运转的工况。电控汽油喷射式发动机在怠速工况时，空气通过节气门缝隙或旁通的怠速空气道进入发动机，并由空气流量计（或进气歧管绝对压力传感器）对进气量进行检测，电控燃油喷射系统则根据各传感器信号控制喷油量，保证发动机以最佳的怠速转速运转。此时，驾驶员无法进行怠速进气量的调节与控制。怠速阀如图6-1-1所示。下一页返回第二页，共37页。任务一怠速控制系统检修（二）怠速控制系统的组成怠速控制系统主要由传感器、ECU和执行元件三部分组成，如图6-1-2所示。ECU首先根据各传感器的检测信号判断发动机是否处于怠速工况及发动机负荷的变化情况，然后根据存储在ECU的怠速控制程序确定一个怠速运转的目标转速，并与实际怠速转速进行比较，根据比较结果控制执行元件工作，以调节进气量，使发动机的怠速转速达到所确定的目标值。二、怠速控制系统的类型怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。上一页下一页返回第三页，共37页。任务一怠速控制系统检修根据控制进气量方式的不同，怠速控制可分为节气门直动式和旁通空气式两种控制类型，如图6-1-3所示。节气门直动式是通过执行元件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量，而在旁通空气式怠速控制系统中，设有旁通节气门的怠速空气道，由执行元件控制流经怠速空气道的空气量。三、怠速控制执行机构的结构及工作原理旋转滑阀式怠速控制阀分为新式和旧式两种，如图6-1-4所示。旋转滑阀式怠速控制阀使用较为广泛，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采用这种怠速控制阀。上一页下一页返回第四页，共37页。任务一怠速控制系统检修（一）旋转滑阀式怠速阀1.结构旋转滑阀式怠速控制系统主要由永久磁铁、旁通气道、旋转滑阀和复位弹簧等组成，如图6-1-5所示。其中旋转滑阀固装在电枢轴上，与电枢轴一起转动，用以控制通过旁通气道的空气量；永久磁铁固装在外壳上，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气道完全打开。2.原理电枢铁芯上绕有两组绕向相反的电磁线圈A和B，当给线圈通电时会产生磁场，从而使电枢轴带动旋转滑阀转动，控制通过旁通气道的空气。上一页下一页返回第五页，共37页。任务一怠速控制系统检修发动机控制模块对电磁线圈A和B的接角RSO和RSC进行同一信号反向控制，如图6-1-6所示。（二）占空比式怠速阀占空比式怠速阀（见图6-1-7）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。上一页下一页返回第六页，共37页。任务一怠速控制系统检修占空比越大，线圈中的平均电流越大，线圈吸力越强，阀门升程越高，开度越大，旁通空气量越大，怠速越高；反之，怠速越低。（三）步进电动机式怠速阀1.结构步进电动机式怠速阀（见图6-1-8）由步进电动机、阀芯轴、阀芯等组成，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，从而使电动机转子顺转或反转，使阀芯做轴向移动，改变阀芯与阀座之间的间隙，就可以调节流过旁通气道的空气量。间隙小，进气量少，怠速低；间隙大，进气量多，怠速高。上一页下一页返回第七页，共37页。任务一怠速控制系统检修2.原理发动机控制模块根据节气门位置传感器（TPS）的信号和车速信号来判断发动机是否处于怠速运行状态，然后根据发动机冷却液温度传感器（ECT）、空调开关（A/C）、动力转向开关（PS）以及空挡起动开关等信号，按照存储器内储存的参考数据，确定相应的目标转速。一般情况下，怠速控制常采用发动机转速信号作为反馈信号，实现怠速转速的闭环控制，即发动机的实际转速与目标转速进行比较，根据比较得出的差值确定相应目标转速的控制量，驱动步进电动机，使实际转速趋近于目标转速，如图6-1-9所示。上一页下一页返回第八页，共37页。任务一怠速控制系统检修3.电路欲使电动机正转，相线控制脉冲按1—2—3—4相顺序依次迟后90°相位角，定子上的N极向右移动，转子随之正转，如图6-1-10所示。反之，欲使步进电动机反转，相线控制脉冲按4—3—2—1相顺序依次超前90°相位角，定子上的N极向左移动，转子随之反转。转子转动一圈分为32个步极进行，每个步极转动一个爪的转角，即11.25°，步进电动机的工作范围为0～125个步极。（四）节气门直动式怠速阀1.结构上一页下一页返回第九页，共37页。任务一怠速控制系统检修节气门直动式怠速阀（见图6-1-11）是通过节气门体怠速稳定控制器控制节气门的开启来实现怠速稳定控制的。怠速稳定控制器由一个直流电动机通过齿轮传动控制节气门的开启。2.组成节气门体主要由节气门和怠速稳定控制器组成（见图6-1-12），该怠速稳定控制器主要由怠速电动机、齿轮减速机构、应急弹簧、节气门电位计、怠速节气门定位器和怠速开关等构成。怠速电动机可正反两方向旋转，通过减速机构直接驱动节气门转动，使节气门开度增大或减小。上一页下一页返回第十页，共37页。任务一怠速控制系统检修节气门电位计相当于电喷发动机的节气门位置传感器，怠速节气门电位计相当于一个高灵敏度的仅用于检测节气门怠速开度的节气门位置传感器，怠速开关则用来判定节气门是否进入怠速状态。3.工作原理节气门直动式怠速阀的控制电路节气门体上的怠速稳定控制器通过一个8端子插接器与ECU相连，各端子排列如图6-1-13所示。ECU的62端子向节气门电位计和怠速节气门电位计提供5V工作电压，67端子则通过ECU内部搭铁，75端子和74端子分别接收来自节气门电位计和怠速节气门电位计的信号，69端子与怠速开关相连，用来判定节气门是否进入怠速状态。上一页下一页返回第十一页，共37页。任务一怠速控制系统检修在怠速开关闭合，69端子电位为0的情况下，ECU通过66端子和59端子向怠速电动机输出正向或反向的工作电流，使怠速电动机驱动节气门开大或关小，达到稳定和调节怠速的目的。当需要锁定怠速电动机从而锁定节气门开度时，ECU通过内部电路将66端子与59端子短接，即将怠速电动机的两个输入端子短接，利用电动机电枢感应电流所产生的磁场形成电动机的转动阻力，从而产生制动效果。上一页返回第十二页，共37页。任务二电子节气门检修电子节气门控制系统由油门踏板传感器、控制单元、节气门体、故障指示灯等组成，如图6-2-1所示。一、油门踏板位置传感器油门踏板位置传感器（见图6-2-2）安装在油门踏板支架上，并有2个传感器电路：VPA（主）和VPA2（副）。该传感器为非接触型，使用霍尔效应元件，以便在极端的行驶条件下，例如高速或极低车速下也能生成精确的信号。施加在ECM端子VPA和VPA2上的电压在0～5V内变化，并与油门踏板（节气门）工作角度成比例。来自VPA的信号指示实际油门踏板开度，并用于发动机控制。下一页返回第十三页，共37页。任务二电子节气门检修来自VPA2的信号传输VPA电路的状态信息，并用于检查油门踏板位置传感器自身情况。ECM通过来自VPA和VPA2的信号监视实际油门踏板开度，并根据这些信号控制节气门执行器。发动机控制单元能够根据两个油门踏板位置传感器所提供的信号识别出油门踏板当前的位置。两个传感器是一种滑动触点电位计，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。两个滑动触点电位计上的电源均为5V。出于安全性的考虑，每个传感器都有单独的电源（红色）、地线（棕色）及信号线（绿色），如图6-2-3所示。上一页下一页返回第十四页，共37页。任务二电子节气门检修传感器G185的电路中安装了一个串联电阻（见图6-2-4），两个传感器的特性曲线不同。在相应的数据块中读出的传感器信号以百分比的形式显示，因此100%对应5V。二、节气门控制单元（J338）节气门控制单元位于进气歧管上，能够向发动机提供足够的空气流量。它由节气门体、节气门、节气门驱动装置G186、节气门驱动装置G187角度传感器1、节气门驱动装置G187角度传感器2等组成（如图6-2-5所示）。1.功能上一页下一页返回第十五页，共37页。任务二电子节气门检修开启或关闭节气门，发动机控制单元通过激活节气门驱动装置的电动机来完成。两个角度传感器向发动机控制单元提供当前节气门位置的反馈信号，出于安全性的考虑，使用了两个传感器。2.电路电子节气门路如图6-2-6所示。两个角度传感器使用共同的电源线（红色）和地线（棕色），每个角度传感器都有自己的信号线（绿色）。蓝色为节气门驱动装置控制线，其是否被激活取决于节气门的运动方向。上一页下一页返回第十六页，共37页。任务二电子节气门检修三、故障指示灯（EPC）接通点火开关后，故障指示灯（EPC，见图6-2-7）点亮3s，如果系统没有故障码，或者在这期间没有检测到故障，则指示灯熄灭；如果系统中存在故障码，发动机控制单元激活故障指示灯，故障指示灯直接由发动机控制单元控制接地线（棕色）。故障指示灯发生故障时对节气门的功能没有影响，但是会在故障存储器中存储一个故障码。指示灯没有闪码功能。上一页返回第十七页，共37页。图6-1-1怠速阀返回第十八页，共37页。图6-1-2怠速控制系统的组成返回第十九页，共37页。图6-1-3怠速控制系统的类型返回第二十页，共37页。图6-1-4旋转滑阀式怠速控制阀返回第二十一页，共37页。图6-1-5旋转滑阀式怠速阀结构返回第二十二页，共37页。图6-1-6旋转滑阀式怠速阀原理返回第二十三页，共37页。图6-1-7占空比式怠速阀返回第二十四页，共37页。图6-1-8步进电动机式怠速阀返回第二十五页，共37页。图6-1-9步进电动机怠速控制阀返回第二十六页，共37页。图6-1-10步进电动机电路返回第二十七页，共37页。图6-1-11节气门直动式怠速阀返回第二十八页，共37页。图6-1-12节气门直动式怠速阀的组成返回第二十九