发动机电控-项目四.ppt
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1、项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四项目四 汽油机辅助控制系统汽油机辅助控制系统任务一任务一 怠速控制系统怠速控制系统任务二任务二 进气控制系统进气控制系统任务任务三三 增压控制系统增压控制系统任务任务四四 排气控制系统排气控制系统任务任务五五 巡航控制及电控节气门系统巡航控制及电控节气门系统任务任务六六 冷却风扇及发动机控制系统冷却风扇及发动机控制系统任务任务七七 故障自诊断系统故障自诊断系统任务任务八八 失效保护系统失效保护系统任务任务九九 应急备用系统应急备用系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机
2、辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统任务任务一一 怠速控制系统怠速控制系统一、怠速控制系统的功能与组成一、怠速控制系统的功能与组成二、节气门直动式怠速控制器二、节气门直动式怠速控制器三、步进电动机型怠速控制阀三、步进电动机型怠速控制阀四、旋转电磁阀型怠速控制阀四、旋转电磁阀型怠速控制阀五、占空比控制电磁阀型怠速控制阀五、占空比控制电磁阀型怠速控制阀六、开关型怠速控制阀六、开关型怠速控制阀项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统怠速控制系统的组成怠速控制系统的组成1、冷却液温度信号、冷却液温度信号 2、A/C开关信号开关信号 3、空挡位置开
3、关信号、空挡位置开关信号 4、转速信号、转速信号 5、节气门位置信号、节气门位置信号 6、车速信号、车速信号7、执行、执行元件元件一、怠速控制系统的功能与组成一、怠速控制系统的功能与组成1.怠速控制系统的功能:怠速控制系统的功能:用高怠速实现发动机起动后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。机怠速在目标转速下稳定运转。2.怠速控制系统的组成:怠速控制系统的组成:如图,主要由传感器、如图,主要由传感器、ECU和执行元件三部分组成。和执行元件三部分组成。怠速是指节气门关闭,油门踏板怠速是指节气门关闭,油门踏板完全松开,且发动机对
4、外无功率完全松开,且发动机对外无功率输出并保持最低转速稳定运转的输出并保持最低转速稳定运转的工况。工况。在汽车使用中,发动机怠速运转的时间约占在汽车使用中,发动机怠速运转的时间约占30%,怠速转速的高低直接影响燃油消耗和排放污染。,怠速转速的高低直接影响燃油消耗和排放污染。怠速转速过高,燃油消耗增加,但怠速转速过低,怠速转速过高,燃油消耗增加,但怠速转速过低,又会增加排放污染。此外,怠速转速过低,发动又会增加排放污染。此外,怠速转速过低,发动机冷车运转、空调打开、电器负荷增大、自动变机冷车运转、空调打开、电器负荷增大、自动变速器挂入档位、动力转向时,由于运行条件较差速器挂入档位、动力转向时,由
5、于运行条件较差或负载增加,容易导致发动机运转不稳甚至熄火。或负载增加,容易导致发动机运转不稳甚至熄火。项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统1、节气门、节气门 2、进气管、进气管 3、节气门操纵臂、节气门操纵臂 4、执行元件、执行元件5、怠速空气道、怠速空气道 A)节气门直动式)节气门直动式 b)旁通空气式)旁通空气式3.怠速控制的方法怠速控制的方法怠速控制也就是对怠速工怠速控制也就是对怠速工况下的进气量进行控制。在发况下的进气量进行控制。在发动机集中控制系统中,控制怠动机集中控制系统中,控制怠速进气量的方法可分为两种基速进气量的方法可
6、分为两种基本类型:节气门直动式和旁通本类型:节气门直动式和旁通空气式。如右图所示。空气式。如右图所示。节气门直动式通过执行元节气门直动式通过执行元件改变节气门的最小开度来控件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量,而在旁通空气制怠速进气量,而在旁通空气式怠速控制系统中,设有旁通式怠速控制系统中,设有旁通节气门的怠速空气道,由执行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元件控制流经怠速空气道的空气量。气量。项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统 结构结构如图,主要由直流电动机、减速齿轮机构、丝杠机如图,主要由直流电动机、减速齿轮
7、机构、丝杠机构和传动轴等组成。构和传动轴等组成。)外形图)外形图 )结构图)结构图 1、节气门操纵臂、节气门操纵臂 2、怠速控制器、怠速控制器 3、节气门体、节气门体 4、喷油器、喷油器5、燃油压力调节器、燃油压力调节器 6、节气门、节气门 7、防转六角孔、防转六角孔 8、弹簧、弹簧9、直流电动机、直流电动机 10、11、13、齿轮、齿轮 12、传动轴、传动轴 14、丝杠、丝杠二、节气门直动式怠速控制器二、节气门直动式怠速控制器项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统原理:原理:当直流电动机通电转动时,经减速齿轮机构减速增扭后,当直流电动
8、机通电转动时,经减速齿轮机构减速增扭后,再由丝杠机构将其旋转运动转换为传动轴的直线运动。传动轴顶靠在再由丝杠机构将其旋转运动转换为传动轴的直线运动。传动轴顶靠在节气门最小开度限制器上,发动机怠速运转时,节气门最小开度限制器上,发动机怠速运转时,ECU根据各传感器的根据各传感器的信号,控制直流电动机的正反转和转动量,以改变节气门最小开度限信号,控制直流电动机的正反转和转动量,以改变节气门最小开度限制器的位置,从而控制节气门的最小开度,实现对怠速进气量进行控制器的位置,从而控制节气门的最小开度,实现对怠速进气量进行控制的目的。制的目的。节气门直动式怠速控制器的结构比较简单,但采用齿轮减速机构节气门
9、直动式怠速控制器的结构比较简单,但采用齿轮减速机构后,会导致执行速度变慢,动态响应性差,控制器的外形尺寸也比较后,会导致执行速度变慢,动态响应性差,控制器的外形尺寸也比较大,所以目前除部分单点喷射系统外,一般不采用此种怠速控制系统。大,所以目前除部分单点喷射系统外,一般不采用此种怠速控制系统。项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统 目前应用比较广泛的是旁通空气式怠速控制系统。按执行目前应用比较广泛的是旁通空气式怠速控制系统。按执行元件的类型不同,旁通空气式怠速控制系统又分为步进电机型、元件的类型不同,旁通空气式怠速控制系统又分为步进电机
10、型、旋转电磁阀型、占空比控制电磁阀型、开关型等。旋转电磁阀型、占空比控制电磁阀型、开关型等。怠速控制的方法及执行元件的类型因车型而异,目前应用怠速控制的方法及执行元件的类型因车型而异,目前应用于较多的是步进电动机控制的旁通空气式怠速控制系统。不同于较多的是步进电动机控制的旁通空气式怠速控制系统。不同车型的怠速控制系统,其控制内容也不完全相同,控制内容通车型的怠速控制系统,其控制内容也不完全相同,控制内容通常包括:起动控制、暖机控制(快怠速控制)、负荷变化控制、常包括:起动控制、暖机控制(快怠速控制)、负荷变化控制、反馈控制和学习控制等。反馈控制和学习控制等。项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机
11、辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统1.控制阀的结构与工作原理控制阀的结构与工作原理 2.控制阀的检修控制阀的检修3.控制阀的控制内容控制阀的控制内容 三、步进电动机型怠速控制阀三、步进电动机型怠速控制阀项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统)1、控制阀、控制阀 2、前轴爪、前轴爪 3、后轴承、后轴承4、密封圈、密封圈 5、丝杠机构、丝杠机构 7、定子、定子6、线束连接器、线束连接器 8、转子、转子)1 1、2 2线线 圈圈 3 3、爪爪 极极 4 46 6、定子、定子 5 5、转子、转子1.控制阀的结构与工作原
12、理控制阀的结构与工作原理 结结 构:步进电动机型怠构:步进电动机型怠速控制阀结构如图速控制阀结构如图a所示,步所示,步进电动机主要由转子和定子组进电动机主要由转子和定子组成,丝杠机构将步进电动机的成,丝杠机构将步进电动机的旋转运动转变为阀杆的直线运旋转运动转变为阀杆的直线运动,控制阀与阀杆制成一体,动,控制阀与阀杆制成一体,使阀心作轴向移动,改变阀心使阀心作轴向移动,改变阀心与阀座之间的间隙。步进电动与阀座之间的间隙。步进电动机型怠速控制阀安装在节气门机型怠速控制阀安装在节气门体上。体上。步进电动机的结构如图步进电动机的结构如图b所示,主要由用永久磁铁制成所示,主要由用永久磁铁制成有有16个(
13、个(8对)磁极的转子和对)磁极的转子和两个定子铁心组成两个定子铁心组成。项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统步进电机工作原理步进电机工作原理a)输入脉冲)输入脉冲 b)工作过程)工作过程 步进电动机的工作原理如图,步进电动机的工作原理如图,当当ECU控制使步进电机的线圈按控制使步进电机的线圈按1-2-3-4顺序依次搭铁时,定子磁场瞬顺序依次搭铁时,定子磁场瞬时针转动,由于与转子磁场间的相时针转动,由于与转子磁场间的相互作用,使转子随定子磁场同步转互作用,使转子随定子磁场同步转动。同理,步进电动机的线圈按相动。同理,步进电动机的线圈按相
14、反的顺序通电时,转子则随定子磁反的顺序通电时,转子则随定子磁场同步反转。转子每转一步与定子场同步反转。转子每转一步与定子错开一个爪极的位置,由于定子有错开一个爪极的位置,由于定子有32个爪极(上、下两个铁心各个爪极(上、下两个铁心各16个)个),所以步进电机每转一步为,所以步进电机每转一步为1/32圈圈(约(约11转角),步进电机的工作转角),步进电机的工作范围为范围为0125个步进级。个步进级。项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统步进电动机型怠速控制阀电路(日本丰田皇冠步进电动机型怠速控制阀电路(日本丰田皇冠3.0轿车)如图轿车)如
15、图所示。主继电器触点闭合后,蓄电池电源经主继电器到达怠速控所示。主继电器触点闭合后,蓄电池电源经主继电器到达怠速控制阀的制阀的B1和和B2端子、端子、ECU的的B和和B1端子,端子,B1端子向步进电动端子向步进电动机的机的1、3相两个线圈供电,相两个线圈供电,B2端子向端子向2、4相两个线圈供电。相两个线圈供电。4个线个线圈的分别通过端子圈的分别通过端子S1、S2、S3和和S4与与ECU端子端子ISC1、ISC2、ISC3和和ISC4相连,相连,ECU控制各线圈的搭铁回路,以控制怠速控制阀的控制各线圈的搭铁回路,以控制怠速控制阀的工作。工作。步进电动机型怠速控制阀电路步进电动机型怠速控制阀电路
16、项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统 在检修步进电机型怠速控制阀时,一般需进行以下检查:在检修步进电机型怠速控制阀时,一般需进行以下检查:(1)拆下控制阀线束连接器,点火开关置)拆下控制阀线束连接器,点火开关置“ON”,不起动发,不起动发动机,分别检测动机,分别检测B1和和B2与搭铁间的电压,为蓄电池电压;与搭铁间的电压,为蓄电池电压;(2)发动发动机后在熄火。)发动发动机后在熄火。23s内在怠速控制阀附近应能内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的听到内部发出的“嗡嗡嗡嗡”响声;响声;(3)拆下控制阀线束连接器,测量)拆下控制阀线束连接
17、器,测量B1与与S1和和S3、B2与与S2和和S4之间的电阻,应为之间的电阻,应为1030。(4)拆下怠速电磁阀,将蓄电池正极接至)拆下怠速电磁阀,将蓄电池正极接至B1和和B2端子,负端子,负极按顺序依次接通极按顺序依次接通S1S2S3S4端子时,随步进电动机的旋端子时,随步进电动机的旋转,控制阀应向外伸出,如图;若负极按反方向接通转,控制阀应向外伸出,如图;若负极按反方向接通S4S3S2S1端子,则控制阀应向内缩回。端子,则控制阀应向内缩回。2.控制阀的检修控制阀的检修项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统a)接蓄电池正极)接蓄电池正
18、极 b)接蓄电池负极)接蓄电池负极项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统3.控制阀的控制内容控制阀的控制内容 步进电机控制旁通空气式怠速控制系统的控制内容如下:步进电机控制旁通空气式怠速控制系统的控制内容如下:1.起动初始位置的设定起动初始位置的设定 2.起动控制起动控制 3.暖机控制暖机控制 4.怠速稳定控制怠速稳定控制 5.怠速预测控制怠速预测控制 6.电器负荷增多时的怠速控制电器负荷增多时的怠速控制 7.学习控制学习控制项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统 1.起动初始位
19、置的设定起动初始位置的设定 为了改善发动机的起动性能,关闭点火开关使发动机熄火后,为了改善发动机的起动性能,关闭点火开关使发动机熄火后,ECU的的MREL端子向主继电器线圈供电延续约端子向主继电器线圈供电延续约23s,在这段时间内,在这段时间内,蓄电池继续给蓄电池继续给ECU和步进电机供电,和步进电机供电,ECU使怠速控制阀回到起动初始使怠速控制阀回到起动初始(全开)位置。待步进电动机回到起动初始位置后,主继电器线圈断电,(全开)位置。待步进电动机回到起动初始位置后,主继电器线圈断电,蓄电池停止给蓄电池停止给ECU和步进电机供电,怠速控制阀保持全开不变,为下和步进电机供电,怠速控制阀保持全开不
20、变,为下次起动作好准备。次起动作好准备。2.起动控制起动控制 发动机起动时,由于怠速控制阀预先设定在全开位置,在起动期间发动机起动时,由于怠速控制阀预先设定在全开位置,在起动期间经怠速空气道可供给最大的空气量,有利于发动机起动。但怠速控制阀经怠速空气道可供给最大的空气量,有利于发动机起动。但怠速控制阀如果始终保持在全开位置,发动机起动后的怠速转速就会过高,所以在如果始终保持在全开位置,发动机起动后的怠速转速就会过高,所以在起动期间,起动期间,ECU根据冷却水温度的高低控制步进电机,调节控制阀的根据冷却水温度的高低控制步进电机,调节控制阀的开度,使之达到起动后暖机控制的最佳位置,此位置随冷却水温
21、的升高开度,使之达到起动后暖机控制的最佳位置,此位置随冷却水温的升高而减小,控制特性(步进电机的步数与水温的关系曲线)存储在而减小,控制特性(步进电机的步数与水温的关系曲线)存储在ECU内。内。项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统 3.暖机控制暖机控制 暖机控制又称快怠速控制,在暖机过程中,暖机控制又称快怠速控制,在暖机过程中,ECU根据冷却水温度信根据冷却水温度信号按内存的控制特性控制怠速控制阀开度,随着温度上升,怠速控制阀开号按内存的控制特性控制怠速控制阀开度,随着温度上升,怠速控制阀开度逐渐减小。当冷却水温度达到度逐渐减小。当冷
22、却水温度达到70时,暖机控制过程结束。时,暖机控制过程结束。4.怠速稳定控制怠速稳定控制 在怠速运转时,在怠速运转时,ECU将接收到的转速信号与确定的目标转速进行比将接收到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(一般为较,其差值超过一定值(一般为20rmin)时,)时,ECU将通过步进电机控将通过步进电机控制怠速控制阀,调节怠速空气供给量,使发动机的实际转速与目标转速相制怠速控制阀,调节怠速空气供给量,使发动机的实际转速与目标转速相同。怠速稳定控制又称反馈控制。同。怠速稳定控制又称反馈控制。5.怠速预测控制怠速预测控制 发动机在怠速运转时,如变速器档位、动力转向、空调工作状态的变
23、发动机在怠速运转时,如变速器档位、动力转向、空调工作状态的变化都将使发动机的转速发生可以预见的变化。为了避免发动机怠速转速波化都将使发动机的转速发生可以预见的变化。为了避免发动机怠速转速波动或熄火,在发动机负荷出现变化时,不待发动机转速变化,动或熄火,在发动机负荷出现变化时,不待发动机转速变化,ECU就会就会根据各负载设备开关信号(根据各负载设备开关信号(A/C开关等),通过步进电机提前调节怠速控开关等),通过步进电机提前调节怠速控制阀的开度。制阀的开度。项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统 6.电器负荷增多时的怠速控制电器负荷增多时
24、的怠速控制 在怠速运转时,如使用的电器负载增大到一定程度,蓄电池电在怠速运转时,如使用的电器负载增大到一定程度,蓄电池电压就会降低。为了保证电控系统正常的供电电压,压就会降低。为了保证电控系统正常的供电电压,ECU根据蓄电池根据蓄电池电压调节怠速控制阀的开度,提高发动机的怠速转速,以提高发电电压调节怠速控制阀的开度,提高发动机的怠速转速,以提高发电机的输出功率。机的输出功率。7.学习控制学习控制 在发动机使用过程中,由于磨损等原因会导致怠速控制阀的性能在发动机使用过程中,由于磨损等原因会导致怠速控制阀的性能发生改变,怠速控制阀的位置相同时,但实际的怠速转速会与设定发生改变,怠速控制阀的位置相同
25、时,但实际的怠速转速会与设定的目标转速略有不同。在此情况下,的目标转速略有不同。在此情况下,ECU在利用反馈控制使怠速转在利用反馈控制使怠速转速回归到目标值的同时,还可将步进电机转过的步数存储在速回归到目标值的同时,还可将步进电机转过的步数存储在ROM存存储器中,以便在此后的怠速控制过程中使用。储器中,以便在此后的怠速控制过程中使用。项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统项目四汽油机辅助控制系统四、旋转电磁阀型怠速控制阀四、旋转电磁阀型怠速控制阀 1.控制阀的结构与工作原理控制阀的结构与工作原理 2.控制阀的控制内容控制阀的控制内容 3.控制阀的检修控制阀的检
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