汽车电控发动机怠速系统剖析.pptx

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1、一 任务引入二 任务分析三 相关知识四 任务实施第1页/共57页学习目标：1.了解发动机怠速转速的控制要求及控制方法；2.掌握怠速控制系统的结构与工作原理；3.掌握转阀式怠速控制阀、步进电机式怠速控制阀的检查方法；4.掌握大众车系怠速控制系统的检查方法。第2页/共57页一 任务引入 怠速是发动机重要的运行工况之一，常见的故障现象有怠速不稳、怠速过低、怠速过高、怠速时开空调熄火等，因此，诊断和排除怠速控制系统的故障是发动机故障诊断与排除的一项重要内容。第3页/共57页二 任务分析 发动机的怠速控制系统主要有旁通空气控制式和节气门直动式两大类，如图7-1所示，其中，旁通空气控制式又分线性电磁阀式、

2、转阀式、步进电动机式等类型。第4页/共57页第5页/共57页 怠速控制系统的种类不同，故障检测的方法也有所不同，在实际操作中，往往需要根据其结构特点，利用万用表等工具，对相关的部件及电路进行检测，再由检测的结果来判断故障的位置。第6页/共57页三 相关知识 1.对发动机怠速转速的控制要求2.怠速控制系统的结构与工作原理 第7页/共57页1.对发动机怠速转速的控制要求1)正常怠速或低怠速2)起动、暖机怠速3)高怠速 第8页/共57页 怠速是指发动机不向外输出功率，燃料燃烧所作的功仅仅用于发动机的内部摩擦和带动相关的附属设备，此时，节气门往往处于关闭状态，发动机只需要吸入极少量的空气，喷油器也只需

3、要喷入极少量的燃油，相应的转速也维持较低。第9页/共57页1)正常怠速或低怠速 水温正常，且空调、大灯等附属设备关闭时，怠速一般应为750850r/min，称为正常怠速或低怠速。第10页/共57页2)起动、暖机怠速 起动、暖机时，由于水温较低、发动机内部摩擦力较大，低怠速下容易造成运转不稳，且长时间低温运行会增大发动机的磨损，因此，要求怠速适当提（提高的幅度与当时的水温有关，水温越低，提高的幅度越大），这样，既利于运转平稳，又利于快速暖机。第11页/共57页3)高怠速 打开空调、前照灯等附属设备、动力转向投入工作或自动变速器换上行驶挡位时，发动机的负载增大，转速有下降的趋势，此时要求怠速转速自

4、动提高，一般要求达到10001200r/min，称为高怠速（或快怠速）。第12页/共57页2.怠速控制系统的结构与工作原理 1)旁通空气式怠速控制系统第13页/共57页1)旁通空气式怠速控制系统(1)转阀式怠速控制阀(2)线性电磁阀式与开关电磁阀式怠速控制阀(3)步进电动机式怠速控制阀第14页/共57页 旁通空气式怠速控制系统主要由怠速控制阀（ISCV）、发动机ECU以及各种传感器等组成，如图7-3所示，其中，怠速控制阀装于绕过节气门的旁通气道，怠速时，节气门完全关闭，所有空气经由该旁通气道进入发动机，ECU只要控制怠速控制阀的开度，即可控制旁通空气量，从而达到控制怠速转速的目的。第15页/共

5、57页第16页/共57页 起动、暖机时的怠速控制：起动时，怠速控制阀完全打开，旁通气道的开度最大，流过旁通气道的空气量较大，从而确保发动机能够顺利起动，如图7-4所示；起动后，随着发动机水温的逐步升高，怠速控制阀的开度逐步减小，水温正常后达到正常怠速所需的开度位置。第17页/共57页第18页/共57页 怠速反馈控制：如果怠速转速偏离了设定值，ECU会通过调整怠速控制阀开度的方法来进行修正。负荷调节控制：当打开空调，或打开前大灯，或将变速杆从N挡换至D挡或R挡时，发动机负载突然增大，转速有下降的趋势，此时，ECU会使怠速控制阀的开度适当增大，以确保转速不致下降。此外，当节气门由大开度突然完全关闭

6、时，ECU也会瞬时打开怠速控制阀，以防发动机转速突然过低。第19页/共57页(1)转阀式怠速控制阀 转阀式怠速控制阀有单线圈式和双线圈式两种，其中，单线圈式为新型，双线圈式为旧型。单线圈转阀式怠速控制阀由电磁线圈，IC（集成电路）永久磁铁和转阀组成，如图7-5所示，其中转阀的一端通空气滤清器，另一端通节气门后方。改变转阀的转角，即可以改变空气通道的大小。第20页/共57页第21页/共57页 发动机ECU向IC（集成电路）发送一定频率的方波信号，再由IC控制电磁线圈的工作电流，ECU只要改变方波信号的占空比，即可改变转阀的开度。占空比：方波信号的一个周期中，高电平所占的百分比。提示：如果发生电流

7、中断故障（例如电路断路），转阀会在永久磁铁的作用下打开至某一固定开度，怠速转速可达到10002000r/min。双线圈转阀式怠速控制阀由两个电磁线圈、永久磁铁、双金属片和转阀等组成，如图7-6所示，其工作原理如图7-7所示。第22页/共57页第23页/共57页第24页/共57页 两个电磁线圈通电后所产生的磁场同极相对，共同对转轴上的永久磁铁产生作用力，线圈A的磁场使转阀开度增大，线圈B的磁场使转阀开度减小。当两个磁场强度相同时，转阀处于中间位置；当两个磁场强度不同时，转阀发生偏转：如果线圈A的磁场大于线圈B的磁场，则转阀开度增大；如果线圈A的磁场小于线圈B的磁场，则转阀开度减小。转阀的最终位置

8、取决于两个磁场强度与双金属片弹力的平衡状态。第25页/共57页 发动机ECU通过控制两个线圈通电的占空比来控制其工作电流，但两个占空比信号的频率相同、方向相反，因而占空比互补。例如：线圈A的占空比为60时，线圈B的占空比则为40，这样，线圈A的工作电流就大于线圈B的工作电流，因而转阀的开度增大，发动机的怠速随之升高。提示：线圈A发生断路时，怠速会过低或不稳；线圈B发生断路，怠速会过高。双线圈转阀式怠速控制阀的控制电路如图7-8所示，两个线圈由电源电路同时供电，并分别由ECU的两个三极管控制，其中一个三极管的基极电路设有反向器。第26页/共57页第27页/共57页(2)线性电磁阀式与开关电磁阀式

9、怠速控制阀 线性电磁阀式怠速控制阀：发动机ECU通过占空比来控制电磁线圈的工作电流，从而直接控制阀门的开度，如图所示。第28页/共57页 开关电磁阀式怠速控制阀：电磁线圈只有通电和断电两种状态，怠速控制阀也只有开、关两种状态，如图7-10所示。怠速控制阀打开时发动机的怠速只能提高100r/min左右。由于这两种怠速控制阀对怠速的调节范围有限，目前已经很少使用。第29页/共57页第30页/共57页(3)步进电动机式怠速控制阀 步进电动机式怠速控制阀装在节气门体或进气室上，当步进电动机的转子转动时，其阀杆伸出或缩入，阀杆一端的阀门即可控制旁通气道的开度，如图7-11所示。阀门从全关到全开，步进电动

10、机可转125步，阀门的开度也相应有125级（丰田汽车）。步进电动机的转子由永久磁铁制成，定子则由两个16极铁芯构成，每个铁芯上绕有两组线圈，两个铁芯共4组线圈（分别为C1、C2、C3、C4），每组线圈都由8个线圈组成，每个线圈都各自绕在一个铁芯极上，这样就形成了16对磁极（共32个磁极），如图7-11（下）所示。第31页/共57页第32页/共57页 线圈C1通电时，其磁场使转子转到C1磁极对应的位置；线圈C2通电时，其磁场则使转子转到C2磁极对应的位置，以此类推。如果发动机ECU按照C1-C2-C3-C4的顺序给4组线圈通电，则转子向顺时针方向步步转动，怠速阀步步打开；如果发动机ECU按照C4

11、-C3-C2-C1的顺序给4组线圈通电，则转子向逆时针方向步步转动，怠速阀则步步关闭。丰田汽车步进电动机式怠速控制阀的控制电路如图7-12所示。该怠速控制阀具有如下的特定功能。第33页/共57页第34页/共57页 起动位置设定：当发动机停止运转时，ECU将怠速控制阀置于完全打开位置，以确保发动机下一次能够顺利起动。主继电器控制：点火开关断开时，ECU会继续维持主继电器接通一段时间，以便步进电动机完成起动位置设定。自学习记忆功能：发动机熄火后，ECU内部会记忆达到规定怠速所需要的步数，以便下次起动后能够迅速稳定怠速。第35页/共57页四 任务实施 1.实训目的2.设备准备3.实训步骤4.实训要求

12、第36页/共57页1.实训目的 可以进行各种怠速控制阀及其控制电路的检查。第37页/共57页2.设备准备 丰田8A发动机台架一台；万用表，X431解码仪第38页/共57页3.实训步骤1)转阀式怠速控制阀的检查2)步进电动机式怠速控制阀的检查第39页/共57页1)转阀式怠速控制阀的检查(1)单线圈转阀式怠速控制阀（新型）的检查（以丰田5A-FE发动机为例）(2)双线圈转阀式怠速控制阀（旧型）的检查（以丰田5A-FE发动机为例）第40页/共57页(1)单线圈转阀式怠速控制阀（新型）的检查（以丰田5A-FE发动机为例）拔下怠速控制阀连接器，从节气门体上拆下怠速控制阀；重新连接怠速控制阀的连接器；接通

13、点火开关，检查怠速控制阀的工作情况：正常情况为：怠速控制阀在0.5s内，从半开到全关，再到全开，最后半开。第41页/共57页 如果怠速控制阀无动作，则用万用表检查：怠速控制阀与ECU之间的线路；ECU的电源电路；ECU的搭铁电路。如都正常，则更换怠速控制阀；更换怠速控制阀后仍然无动作，则更换ECU。提示：由于该怠速控制阀内部有一个IC电路，所以不能直接测量线圈的电阻。检查旁通气道有无污物阻塞情况，如有，则进行清洁。第42页/共57页(2)双线圈转阀式怠速控制阀（旧型）的检查（以丰田5A-FE发动机为例）拔下怠速控制阀连接器，从节气门体上拆下怠速控制阀；测量怠速控制阀两个线圈的电阻：+B与ISC

14、1 之间、+B与ISC2之间的电阻值都应该为1724.5。如不符合要求，则更换怠速控制阀。用万用表测怠速控制阀两个线圈的搭铁情况：测ISC1端子、ISC2端子与搭铁之间的电阻，应为无穷大。不符合要求，则更换怠速控制阀。分别向怠速控制阀的+B端子与ISC1端子之间、+B端子与ISC2端子之间提供12V电压（时间不超过1s），看怠速控制阀是否动作。如无动作，则更换怠速控制阀。第43页/共57页 用万用表检查怠速控制阀连接器线束侧ISC1端子、ISC2端子与ECU的线路连接情况，如有断路，则查找断点并进行维修。用万用表测怠速控制阀连接器线束侧ISC1端子、ISC2端子的搭铁情况：测ISC1端子、IS

15、C2端子与搭铁之间的电阻，应为无穷大。如不符合要求，则维修或更换线束。检查ECU的电源电路、搭铁电路。检查旁通气道有无污物阻塞情况，如有，则进行清洁。如果以上情况都正常，但接上ECU后怠速控制阀仍然不工作，则更换ECU。第44页/共57页2)步进电动机式怠速控制阀的检查(1)基本检查(2)检查怠速控制阀的电阻(3)检查怠速控制阀的运行(4)检查怠速控制阀的供电电压第45页/共57页(1)基本检查 起动发动机，然后再关闭发动机，听怠速控制阀是否有“咔嗒”声（进行起动位置设定时所发出的声音）：有，则怠速控制阀及其控制电路基本正常；无，则怠速控制阀及其控制电路存在故障。第46页/共57页(2)检查怠

16、速控制阀的电阻 拔下怠速控制阀的连接器，用万用表测步进电动机4个线圈的电阻值：B1与S1之间、B1与S3之间、B2与S2之间、B2与S4之间（参见图7-12）的电阻值均为1030（丰田汽车）。如果有一处不正常，则更换怠速控制阀。第47页/共57页(3)检查怠速控制阀的运行 从节气门体上拆下怠速控制阀；将蓄电池的正极接在怠速控制阀的B1端子和B2端子上（如图7-18所示）；按照S1S2S3S4的顺序将蓄电池的负极与各个线圈的端子相连，怠速控制阀应逐步伸出；按照S4S3S2S1的顺序将蓄电池的负极与各个线圈的端子相连，怠速控制阀应逐步缩入（如图7-16所示）。如果不符合要求，则更换怠速控制阀。第4

17、8页/共57页第49页/共57页(4)检查怠速控制阀的供电电压 将点火开关转至“ON”位置，用万用表测怠速控制阀连接器中B1端子和B2端子的对地电压，应为12V，否则检查主继电器与怠速控制阀连接器B1端子和B2端子之间的线路（参见图7-12）。如果以上情况都正常，但怠速控制阀仍然不工作，则更换ECU。第50页/共57页4.实训要求 注意安全防护措施，并养成使用发动机舱护罩、“三件套”的职业习惯；操作要仔细、规范，避免造成设备损坏；保持现场的清洁卫生，坚持零件、工具、油水“三不落地”。第51页/共57页小结 正常怠速或低怠速一般为750850r/min，起动、暖机时要求怠速适当提高，随着水温的升

18、高，要求转速逐步向正常怠速或低怠速过渡。打开空调、大灯等附属设备、动力转向投入工作或自动变速器挂上行驶挡位时，要求怠速转速自动提高，一般要求达到10001200r/min，称为高怠速（或快怠速）第52页/共57页 发动机的怠速控制系统有旁通空气控制式和节气门直动式两大类，旁通空气控制式又有线性电磁阀式、转阀式、步进电动机式等多种类型。采用线性电磁阀式和转阀式怠速控制阀时，ECU一般通过占空比来控制怠速控制阀的开度；采用步进电动机式怠速控制阀时，ECU一般通过改变4个线圈的通电顺序来改变怠速控制阀的开度。第53页/共57页 节气门直动式怠速控制系统有“半电子节气门”和“全电子节气门”两种。采用“

19、半电子节气门”时，节气门的开度只有在怠速工况下才受发动机ECU的控制，非怠速工况则由驾驶员通过加速踏板人工控制。“全电子节气门”的主要特点是：用节气门控制电动机完全取代了节气门拉索，但在加速踏板处需另设一个加速踏板位置传感器。第54页/共57页 转阀式怠速控制阀的检查内容主要包括：检查旁通气道有无污物阻塞情况、测线圈的电阻、测线圈的搭铁情况、检查怠速控制阀的动作情况、检查怠速控制阀与ECU之间的线路情况等。步进电动机式怠速控制阀的检查内容主要包括：基本检查、怠速控制阀电阻的检查、怠速控制阀运行情况的检查、怠速控制阀供电电压的检查等。大众车系所用“半电子节气门”式怠速控制系统的检查主要依靠汽车专用故障诊断仪，需要注意是：对节气门与ECU进行匹配、对怠速转速进行设定、ECU与防盗器的匹配、对ECU进行编码等操作方法。第55页/共57页第56页/共57页感谢您的观看。第57页/共57页