毕业设计（论文）-汽车发动机怠速技术的研究.doc

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1、郑州交通职业学院毕 业 论 文论文题目： 汽车发动机怠速技术的研究 所属系别 机电工程系 专业班级 09汽电3班 姓名 学号 指导教师 撰写日期 2011年 7月摘 要怠速控制是汽车发动机电子控制的一个【1】重要内容。对怠速进行有效的控制对于提高汽车的燃油经济性，乘坐舒适性和降低排放有很大的意义。首先简要介绍了汽车发动机怠速控制的意义、研究现状及发展趋势，回顾了国内的smiling工具建立了发动机怠速平均值模型。对发动机怠速控制策略进行了详细的介绍。发动机控制策略是针对发动机各个运行工况以及发动机自身的工作特点和性能制定的一套控制思想，并通过各个执行机构实现对发动机有效和优化控制，是发动机的各

2、项性能指标达到最佳的效果。最后，针对怠速控制对已知扰动的印制问题设计了一种神经网络预测控制器。对于已知扰动的控制问题可以归结为怠速控制能够不断调整汽车发动机运转，跟踪变化的指定正常怠速转速问题。 关键词：怠速控制，怠速平均值模型，怠速控制策略，自适应模糊控制Abstract The idling regime control is a motor car engine electronic control important content. Carries on the effective control to the idling regime regarding to enhance t

3、he automobile the fuel oil efficiency, riding comfortableness and reduces the emissions to have the very big significance。First was brief introduced the motor car engine idling regime control significance, the research present situation and the trend of development, reviewed the domestic smiling too

4、l to establish the engine idling regime mean value model.。Has carried on the detailed introduction to the engine idling regime control strategy. The engine control strategy is aims at the engine each movement operating mode as well as the engine own work characteristic and a performance formulation

5、set of control thought, and through each implementing agency realization to engine effective and optimized control, is the engine each performance index achieves the best effect.。Finally, controlled in view of the idling regime to the known perturbation print question has designed one kind of neural

6、 network forecast controller. May sum up regarding the known perturbation control question for the idling regime control can the continual readjustment motor car engine revolution, the track change assign the normal idling regime rotational speed question。Key Words：data structures, object-oriented,

7、visual, algorithm way, class目 录1 引言12 发动机怠速的含义12.1 怠速状态的定义12.2怠速的作用12.2.1不做无用功12.2.2 怠速不稳22.3怠速稳定阀42.3.1怠速调整52.3.2 怠速熄火怎么办52.3.3 怠速过高53 怠速控制系统53.1 控制系统简介53.2怠速控制主要内容63.2.1改变旁通空气道截面积的旁通空气式63.2.2 步进电机式怠速控制阀73.2.3节气门直动式怠速控制73.3 怠速控制过程73.3.1步进电机式控制过程为73.3.2 旋转磁阀式怠速控制系统83.3.3怠速控制过程84 旋转滑阀式怠速控制工作原理图95 总结和

8、展望10参考文献11致 谢12附录1：附录一题目13附录2：附录二题目14 1 引言发动机怠速时的转速被称为怠速转速。怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。怠速即是发动机“出工不出力”。 原理发动机空转时称为怠速。在发动机运转时，如果完全放松油门踏板，这时发动机就处于怠速状态。发动机怠速时的转速被称为怠速转速【2】。怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。一般来讲，怠速转速以发动机不抖动时的最低转速为最佳。本课题主要 介绍了汽车发动机怠速控制的意义、研究现状及发展趋势2 发动机怠速的含义2.1 怠速状态的定义怠速状态是指发动机空转时一种工作状况。 在发动机运转时，如果完全放松油门踏板

9、，这时发动机就处于怠速状态。 发动机怠速时的转速被称为怠速转速，是维持发动机没有做功时正常运转的最低转速。 怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。一般来讲，怠速转速以发动机不抖动时的最低转速为最佳。 当您拥有了一辆令人满意的坐骑之后，就要同怠速天天打交道了。简单地说，怠速即是发动机“出工不出力”【3】。发动机空转时称为怠速。在发动机运转时，如果完全放松油门踏板，这时发动机就处于怠速状态。发动机怠速时的转速被称为怠速转速。怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。一般来讲，怠速转速以发动机不抖动时的最低转速为最佳。 2.2怠速的作用2.2.1不做无用功怠速是克服发动机本身的运转阻力，维持

10、发动机最小转速，以便于驾驶员在各种情况下行驶和临时停车提供便利的装置。如在等信号灯，或者在交通拥堵路段，虽然时间很短，但是暂时让发动机熄火，便能带来立竿见影的节能减排效果。当您拥有了一辆令人满意的坐骑之后，就要同怠速天天打交道了。简单地说，怠速即是发动机“出工不出力”。怠速的现象呢，即是车在原地不动，发动机却在“突突”地转着白白地烧油，的确是浪费!这时，汽油燃烧产生的机械功都用在内部零部的摩擦上而消耗掉了。了解到这一点，于是有些骑手随意地把怠速调整到了发动机所能忍受的最低点。这样的确是省了油。当然也有些顾客告诉我，他喜欢车在低怠速时一颤一颤的感觉。然而，这样做，事实上是极端有害的！因为一般的摩

11、托车的机油泵是由发动机的曲轴直接驱动的，这样做就直接造成油泵转速过低，从而导致机油压力不足，特别是对于骑式车，它们的凸轮轴和轴承之间是需要一定大小的油压，才能形成一定厚度的油膜来保证润滑的。于是就有些只跑了几千公里的车，机头有异响，打开一看，凸轮轴已是伤痕累累了。怠速太低不好，高一些呢？有经验的骑手知道，在较冷的清晨用车是要暖机的，天越冷，所要的时间越长。于是为了快一点，急性的人就使劲地拉油门，或暂时调高怠速。这样的确快了许多，但这时，由于汽缸体太冷而附着在汽缸壁上面的一些汽油液滴稀释了汽缸壁上的机油，使活塞与缸壁间形成的油膜变薄，同时，过高的转速又加剧了摩擦。同时要说明的一点是，怠速时的供油

12、是很浓的，汽油的雾化很差，也促使了较大液滴的形成。长此以往，烧机油只是时间的问题。高了不好，低了不好，怠速的调整也是有一定的学问的，爱车之举便是严格地按照厂家的使用说明书进行调节和使用。因为这些都已被证明，能使您的机车工作在最佳状态。2.2.2 怠速不稳怠速控制阀脏了,控制怠速的阀门运动时犯卡,有时打不开造成怠速低.有时打开回不来,造成怠速过高.怠速控制阀的工作原理是当发动机水温正常时怠速控制阀根据发动机转数传感器的信息自动调节给油量,当发动机转数过低时自动打开增大给油量.反之则相反!当发动机进入热怠速状态时怠速控制阀在不断开关中运动. 车在原地不动，发动机却在“突突”地转着白白地烧油!这时，

13、燃油燃烧产生的机械功都用在内部零部的摩擦和热耗上。由于发动机材料和技术的进步已推翻过去的感念“90%的磨损来自怠速”的说法，我国过去的发动机技术、材料都差，发动机怠速很不稳定，造成曲轴和缸壁负荷陡增陡降，时间长了的确磨损发动机； 对现代发动机来说，90%的磨损来自启动，这是因为第一个点火的汽缸要把马达引导的低转速突然拉升上去，其负荷很大；而均匀的怠速是在已有的惯性下补充发动机自身消耗掉的能量，这一点点能量与起步所需能量比是小巫见大巫。发动机怠速不稳是汽车常见的故障之一。尽管现在大多数轿车都有故障自诊断系统，但也会出现汽车有故障而自诊断系统却显示正常故障代码或显示与故障无关代码的情况。这通常是由

14、不受电控单元（ECU）直接控制的执行装置发生故障或传统机械故障造成的。下面列举电喷发动机怠速不稳常见的故障原因及其诊断与排除方法。 （1）怠速开关不闭合 故障分析 怠速触点断开，ECU便判定发动机处于部分负荷状态，此时ECU根据空气流量传感器和曲轴位置、转速信号确定喷油量和喷油时间。而此时发动机却是在怠速工况下工作，进气量较少，造成混合气过浓，转速上升。当ECU收到氧传感器反馈的混合气过浓信号后，减少喷油量，增加怠速控制阀的开度，又造成混合气过稀，使转速下降；当ECU收到氧传感器反馈的混合气过稀信号时，又增加喷油量，减小怠速控制阀的开度，又造成混合气过浓，使转速上升【4】。如此反复，使发动机怠

15、速不稳。在怠速工况时开空调，转动转向盘，开照灯均会增加发动机的负荷，为了防止发动机因负荷增大而熄火，ECU会增大供油量来维持发动机的平衡运转。怠速触点断开，ECU认为发动机不是处于怠速工况，就不会增大供油量，因而转速没有提升。 诊断方法：怠速时开空调和转动转向盘，若发动机怠速转速不升高，则证明怠速开关不闭合。 故障排除 调整或更换节气门位置传感器。 （2）、怠速控制阀有故障 故障分析 电喷发动机的正常怠速是通过怠速控制阀（ISC）来保证的。ECU根据发动机转速、温度、节气门开关及空调开关等信号，经过运算对怠速控制阀开大进气旁通道或直接加大节气门的开度，使进气量增加，以提高发动机怠速转速；当怠速

16、转速高于设定转速时，ECU便指令怠速控制阀关小进气旁通道，使进气量减少，降低发动机转速。由油污、积炭造成的怠速控制阀动作发卡或节气门关闭不到位等会使ECU无法对发动机进行正确的怠速调节，造成怠速不稳。 诊断方法 检查怠速控制阀的动作声音，若无动作声音，则怠速控制阀有故障故障排除 清洗或更换怠速控制阀，并用专用解码器对怠速进行基本设定。 （3）进气管漏气 故障分析 由发动机的怠速控发动机怠速时的转速被称为怠速转速。怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。怠速即是发动机“出工不出力”。 原理发动机空转时称为怠速。在发动机运转时，如果完全放松油门踏板，这时发动机就处于怠速状态。发动机怠速时的转速

17、被称为怠速转速。怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。一般来讲，怠速转速以发动机不抖动时的最低转速为最佳。本课题主要 介绍了汽车发动机怠速控制的意义、研究现状及发展趋势怠速状态是指发动机空转时一种工作状况。 在发动机运转时，如果完全放松油门踏板，这时发动机就处于怠速状态。 发动机怠速时的转速被称为怠速转速，是维持发动机没有做功时正常运转的最低转速。 怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。一般来讲，怠速转速以发动机不抖动时的最低转速为最佳。 当您拥有了一辆令人满意的坐骑之后，就要同怠速天天打交道了。简单地说，怠速即是发动机“出工不出力”。发动机空转时称为怠速。在发动机运转时，如果完全

18、放松油门踏板，这时发动机就处于怠速状态。发动机怠速时的转速被称为怠速转速。怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。一般来讲，怠速转速以发动机不抖动时的最低转速为最佳。 怠速是克服发动机本身的运转阻力，维持发动机最小转速，以便于驾驶员在各种情况下行驶和临时停车提供便利的装置。如在等信号灯，或者在交通拥堵路段，虽然时间很短，但是暂时让发动机熄火，便能带来立竿见影的节能减排效果。当您拥有了一辆令人满意的坐骑之后，就要同怠速天天打交道了。简单地说，怠速即是发动机“出工不出力”。怠速的现象呢，即是车在原地不动，发动机却在“突突”地转着白白地烧油，的确是浪费!这时，汽油燃烧产生的机械功都用在内部零部的

19、摩擦上而消耗掉了。了解到这一点，于是有些骑手随意地把怠速调整到了发动机所能忍受的最低点。这样的确是省了油。当然也有些顾客告诉我，他喜欢车在低怠速时一颤一颤的感觉。然而，这样做，事实上是极端有害的！因为一般的摩托车的机油泵是由发动机的曲轴直接驱动的，这样做就直接造成油泵转速过低，从而导致机油压力不足，特别是对于骑式车，它们的凸轮轴和轴承之间是需要一定大小的油压，才能形成一定厚度的油膜来保证润滑的。于是就有些只跑了几千公里的车，机头有异响，打开一看，凸轮轴已是伤痕累累了。怠速太低不好，高一些呢？有经验的骑手知道，在较冷的清晨用车是要暖机的，天越冷，所要的时间越长。于是为了快一点，急性的人就使劲地拉

20、油门，或暂时调高怠速。这样的确快了许多，但这时，由于汽缸体太冷而附着在汽缸壁上面的一些汽油液滴稀释了汽缸壁上的机油，使活塞与缸壁间形成的油膜变薄，同时，过高的转速又加剧了摩擦。同时要说明的一点是，怠速时的供油是很浓的，汽油的雾化很差，也促使了较大液滴的形成。长此以往，烧机油只是时间的问题。高了不好，低了不好，怠速的调整也是有一定的学问的，爱车之举便是严格地按照厂家的使用说明书进行调节和使用。因为这些都已被证明，能使您的机车工作在最佳状态。怠速控制阀脏了,控制怠速的阀门运动时犯卡,有时打不开造成怠速低.有时打开回不来,造成怠速过高.怠速控制阀的工作原理是当发动机水温正常时怠速控制阀根据发动机转数

21、传感器的信息自动调节给油量,当发动机转数过低时自动打开增大给油量.反之则相反!当发动机进入热怠速状态时怠速控制阀在不断开关中运动. 车在原地不动，发动机却在“突突”地转着白白地烧油!这时，燃油燃烧产生的机械功都用在内部零部的摩擦和热耗上。由于发动机材料和技术的进步已推翻过去的感念“90%的磨损来自怠速”的说法，我国过去的发动机技术、材料都差，发动机怠速很不稳定，造成曲轴和缸壁负荷陡增陡降，时间长了的确磨损发动机； 对现代发动机来说，90%的磨损来自启动，这是因为第一个点火的汽缸要把马达引导的低转速突然拉升上去，其负荷很大；而均匀的怠速是在已有的惯性下补充发动机自身消耗掉的能量，这一点点能量与起

22、步所需能量比是小巫见大巫。发动机怠速不稳是汽车常见的故障之一。尽管现在大多数轿车都有故障自诊断系统，但也会出现汽车有故障而自诊断系统却显示正常故障代码或显示与故障无关代码的情况【5】。这通常是由不受电控单元（ECU）直接控制的执行装置发生故障或传统机械故障造成的。下面列举电喷发动机怠速不稳常见的故障原因及其诊断与排除方法。 （1）怠速开关不闭合 故障分析 怠速触点断开，ECU便判定发动机处于部分负荷状态，此时ECU根据空气流量传感器和曲轴位置、转速信号确定喷油量和喷油时间。而此时发动机却是在怠速工况下工作，进气量较少，造成混合气过浓，转速上升。当ECU收到氧传感器反馈的混合气过浓信号后，减少喷

23、油量，增加怠速控制阀的开度，又造成混合气过稀，使转速下降；当ECU收到氧传感器反馈的混合气过稀信号时，又增加喷油量，减小怠速控制阀的开度，又造成混合气过浓，使转速上升。如此反复，使发动机怠速不稳。在怠速工况时开空调，转动转向盘，开照灯均会增加发动机的负荷，为了防止发动机因负荷增大而熄火，ECU会增大供油量来维持发动机的平衡运转。怠速触点断开，ECU认为发动机不是处于怠速工况，就不会增大供油量，因而转速没有提升。 诊断方法：怠速时开空调和转动转向盘，若发动机怠速转速不升高，则证明怠速开关不闭合。 故障排除 调整或更换节气门位置传感器。 （2）、怠速控制阀有故障 故障分析 电喷发动机的正常怠速是通

24、过怠速控制阀（ISC）来保证的。ECU根据发动机转速、温度、节气门开关及空调开关等信号，经过运算对怠速控制阀开大进气旁通道或直接加大节气门的开度，使进气量增加，以提高发动机怠速转速；当怠速转速高于设定转速时，ECU便指令怠速控制阀关小进气旁通道，使进气量减少，降低发动机转速【6】。由油污、积炭造成的怠速控制阀动作发卡或节气门关闭不到位等会使ECU无法对发动机进行正确的怠速调节，造成怠速不稳。 诊断方法 检查怠速控制阀的动作声音，若无动作声音，则怠速控制阀有故障故障排除 清洗或更换怠速控制阀，并用专用解码器对怠速进行基本设定。 （3）进气管漏气 故障分析 由发动机的怠速控制原理可知，在正常情况下

25、，怠速控制阀的开度与进气量严格遵循某种函数关系，即怠速控制阀开度增大，进气量相应增加。进气管漏气，使进气量与怠速控制阀的开度不严格遵循原函数关系，空气流量传感器无法测出真实的进气量，造成ECU对进气量控制不准确，导致发动机怠速不稳。 诊断方法 若听见进气管有泄漏的“哧哧”声，则证明进气 故障排除 查找泄漏处，重新进行密封或更换相关部件。 （4）配气相位错误故障分析 对于使用质量流量型空气流量传感器的车型，此种传感器采用了恒温差控制电路来实现对空气流量的检测。其控制电路是由发热元件、温度裣电阴、精密电阻和取样电阻组成的桥式电路。当空气气流流经发热元件使其受到冷却时，发热元件温度降低，阻值减小，电

26、桥电压失去平衡，控制电路将增大供给性质元件的电流，使其与温度裣电阻的温度差保持一定。电流增量的大小，取决于性质元件受到冷却的程度，即取决于渡过空气流量传感器的空气量。当电流增大时，取样电阻上的电压就会升高，从而将空气流量的变化转化为输出给ECU的电压信号，ECU根据此信号设定基本喷油量。配气相位的错误会使气门不按规定时刻开闭，致使进入气缸内的空气量减少，同时由于窜气也使进气歧管内的温度有所升高，从而使性质元件的冷却程度降低，因而输出给ECU的电压信号就低，喷油量就会减少，容易造成发动机在怠速时运转不稳，出现抖动。 对于采用D型燃油喷射系统的车型，进气歧管绝对压力传感器将进所歧管的压力（Pox）

27、信号转化为电压信号输出给ECU，ECU发出指令使喷油器喷油。因此Pox是ECU决定喷油量的依据【7】。配气相位错误会使Pox超出标准且出现波动，引起喷油量波动，使发动机怠速不稳。 诊断方法 检查气缸压力、Pox和正时标记，若气缸压力或Pox不在标准值范围内而且正时标记不正确，则可判断发生了配气相位错误。 故障排除 检查正时标记，按照标准重新调整配气相位。（5）喷油器滴漏或堵塞 故障分析 喷油器滴漏或堵塞，使其无法按照ECU的指令进行喷油，从而造成混合气过浓或过稀，使个别气缸工作不良，导致发动机怠速不稳。喷油器的堵塞引起的混合气过稀，还会使氧传感器产生低电位信号，ECU会根据此信号发出加浓混合气

28、的指令，在指令超出调控极限时，ECU会误认为氧传感器存在故障，并记忆故障代码。 诊断方法：用听诊器检查喷油器是否发出“咔叽咔叽”动作声或测量喷油器的喷油量。若喷油器无动作声或喷油量超出标准，则喷油器有故障。故障排除 清洗、检查每个喷油器的喷油量并确认无堵塞、滴漏现象。 （6）排气系统堵塞 故障分析 当三效催化转化器内部因积炭、破碎等原因造成局部堵塞时，就会加大排气阻力，使进气管负压降低，造成发动机排气不畅、进气不充分，致使发动机工作性能变差，怠速发抖，可能还会造成ECU记忆关于空气流量传感器的故障代码。若该故障长时间不排除，将使氧传感器长期在恶劣条件下工作，加速氧传感器的损坏，造成发动机故障指

29、示灯亮。 诊断方法：利用真空表对Pox进行检测，若Pox较低且加速时常常伴有发闷的声音，则可确定三效催化转化器堵塞。故障排除 更换三效催化转化器。 （7）怠速工况时EGR阀开启 故障分析 EGR阀只有在发动机中小负荷时才开启，EGR的作用是一部分废气进入燃烧室，降低燃烧室内的温度，减少Nox的排放。但过多的废气参与燃烧，会影响混合气的着火性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、低速和小负荷等工况时（这时ECU控制废气不参与燃烧，避免发动机性能受影响）【8】。若EGR阀在发动机怠速时开启，使废气进入燃烧室参与燃烧，燃烧就变得不稳定，有时甚至失火。 诊断方法 拆下EGR阀。把废气再循环通

30、道堵死，故障现象消失即为此故障。 故障排除 此故障大多是由于EGR阀被积炭卡死在常开位置所造成的，消除EGR阀上的积炭或更换EGR阀，故障即可排除2.3怠速稳定阀怠速阀位置在进气门阀体上的一个旁通道，在阀片的前后各有一个通口。在阀片闭合状态下靠怠速阀里面的步进电机推动一个活塞状的控制阀来控制通过旁通道的空气流量。电脑来控制步进电机，计算一步一步的流量。在行驶过程中步进电机也会起到一定作用，比如完全松开油门的状态，就是靠步进电机来维持发动机在怠速运行。进气门阀片的闭合状态也不是完全闭合，有一定的缝隙供空气进入，这个缝隙的大小是定死的，调整怠速智能通过发动机电脑来调整怠速阀进行，不能更改阀片闭合状

31、态的缝隙大小。不然会引起一系列的怠速问题。怠速不稳的问题，如果更换怠速马达后还是有问题，那么故障原因可能是节气门、喷油嘴、进气道和气门及燃烧室等部位的积碳增多，在如果燃烧室内出现积碳，就会在发动机怠速时造成混合气过稀，再加上燃烧室内积碳过度，导致发动机的压缩比发生变化，从而导致怠速不稳。所以您要检查进气道和进气门部位的积碳、污垢是否过多，如果多的话，就会造成空气通道截面积发生变化，使得控制单元无法精确控制怠速进气量，导致混合气过稀，使燃烧不正常或起动后发动机抖动甚至无法起动情况的发生。同时还要对喷油嘴工作状态进行检查，喷油量的脉宽是否达标。还要火花塞、点火线圈及缸线，是否缺缸。提醒您还要注意的

32、是碳罐是否出现故障。可以找时间去跑跑高速，这样会起到缓解积碳形成的作用。还有低速行驶时有吱吱的摩擦声，有可能是因为固定刹车分泵的导管生锈后出现卡滞的现象，导致刹车分泵不能回位造成的。导管是在是刹车分泵与悬挂固定的部位，刹车分泵与悬挂的固定螺丝外面，也就是刹车分泵的两个安装固定螺栓的孔内。您可以将刹车分泵拆下来后，把导管取下来，用细砂纸打磨一下，然后涂抹上黄油，最后装车，问题就应该可以解决。2.3.1怠速调整整怠速工作，必须在发动机温度正常、气门间隙适当、点火系统情况正常、各管道密封良好、阻风门全开、节气门能够关闭严密等正常状况下进行。调整时，首先旋出节气门开度调整螺钉，使发动机达到最低稳定转速

33、。接着用螺丝刀旋入怠速调整螺钉，当发动机快要熄火时，再缓慢旋出怠速调整螺钉，使发动机稳定运转并达到高速。然后再将节气门开度调整螺钉旋出，使发动机的转速旧能降到最低。然后再调整怠速调整螺钉，使发动机转速提高【9】。如此反复进行，直到节气门开度最小，发动机在最低稳定转速下运转。最后再提高转速并突然关闭节气门，以发动机不熄火仍然转动为宜。2.3.2 怠速熄火怎么办发动机怠速熄火时，要先根据实际情况对怠速进行调整。调整后，如故障消失，即为怠速螺钉调整不当。调整后，如故障不能消失，可将节气门开大些，使发动机保持运转，用棉纱或纸条等检查化油器、进气歧管衬垫处是否漏气，如不漏气，可拆下怠速量孔进行检查，并同

34、时吹通怠速油道，然后再装复试验，这时如故障消失，说明怠速量孔及怠速油道堵塞。对于装有怠速截止阀的化油器，还应检查怠速截止阀电磁线圈电路是否正常，如果是因电磁线圈电路不正常而造成怠速节油量孔堵死，则应对怠速截止阀进行修理2.3.3 怠速过高发动机怠速过高时，先应起动发动机，然后用手控制节气门臂，使节气门关闭。如此时怠速正常，则为节气门拉簧过软，应更换拉簧。如用手控制关闭节气门无效，则应检查节气门轴是否松旷或节气门关闭是否严密，如节气门关闭不严或节气门轴松旷，则应修整；如节气门正常，则应检查节气门下方是否有轻微漏气，如有应消除漏气现象，如无应对怠速作进一步调整，直到怠速合适为止3 怠速控制系统3.

35、1 控制系统简介电控发动机怠速运转时，油门踏板完全松开，油门接近关闭，进入气缸的空气量及喷油量均很少，发动机输出功率仅能在无负荷下以最低转速空运行【10】。此时，若发动机内磨擦增大或减小、发动机负载发生变化，如空调等投入工作则会引起发动机怠速转速变化，导致发动机怠速不稳，甚至熄火。因此，在电控发动机上一般都装有怠速控制系统ISC其主要作用是稳定发动机的正常怠速，使发动机起动后能迅速暖机，在空调等负载投入工作时，自动调节发动机的怠速转速，还可根据自动变速器是否在空档、动力转向开关接通情况引起发动机怠速时的负荷变化，自动调节发动机怠速转速，保证发动机在各种怠速条件下的稳定运转3.2怠速控制主要内容

36、 电控发动机怠速运转时，油门踏板完全松开，油门接近关闭，进入气缸的空气量及喷油量均很少，发动机输出功率仅能在无负荷下以最低转速空运行。此时，若发动机内磨擦增大或减小、发动机负载发生变化，如空调等投入工作则会引起发动机怠速转速变化，导致发动机怠速不稳，甚至熄火。因此，在电控发动机上一般都装有怠速控制系统ISC其主要作用是稳定发动机的正常怠速，使发动机起动后能迅速暖机，在空调等负载投入工作时，自动调节发动机的怠速转速，还可根据自动变速器是否在空档、动力转向开关接通情况引起发动机怠速时的负荷变化，自动调节发动机怠速转速，保证发动机在各种怠速条件下的稳定运转。怠速控制均采用发动机转速反馈法的闭环控制方

37、式 ，即发动机转速传感器将发动机的实际转速和目标转速进行比较，根据比较的差值确定使发动机达到目标值的控制量，并通过执行机构对发动机怠速转速进行校正车速传感器信号和节气门位置传感器信号用于判断发动机是否处于怠速工况。当节气门处于怠速位置，车速低于2KM/h时，ECU便确认发动机处于怠速工况，并启动怠速控制系统实施怠速控制冷却液温度传感器信号、空调压缩机接通信号、自动变速器档位信号、蓄电池电压等信号用来确定发动机怠速时的目标转速。不同怠速条件下的目标转速值已预先存储在ECU的存储器中。发动机转速信号作为怠速控制系统反馈信号，用来计算控制量的大小ECU一般不单独设置，是由燃油喷射系统、点火系统等 共

38、用一个，这使系统简单化、提高控制精度执行机构的作用是调节发动机进气量，实现怠速控制。按进气量调节方式不同，一般可分为两种类型：3.2.1改变旁通空气道截面积的旁通空气式 旁通空气式怠速控制系统，在节气门旁通空气道内设立一个阀门。阀门开大，旁通空气道流通截面增大，空气流量增大，怠速转速提高；反之，怠速转速降低旁通空气式怠速控制系统按阀门工作原理可分为：步进电机式、旋转电磁阀式和真空控制旁通空气阀式三种早期生产的汽车常采用旋转电磁阀式或真空控制旁通空气阀式，近年来步进电机式得到了广泛应用。 3.2.2 步进电机式怠速控制阀步进电机式怠速控制阀把步进电机和怠速控制阀制成一体，步进电机的转子7由具有1

39、6 个磁极的永久磁铁制成。沿圆周呈N、S交错排列。步进电机有2 个定子，呈上、下两层叠放在一起，每个定子铁心上也有16个齿和绕向相反的两个线圈。2个定子铁心上的齿也沿圆周交错排列（如图）丝杆进给机构5由转子驱动、阀轴2与丝杆边成一体，阀轴下端装有阀步进电机定子绕组控制电路，当ECU控制定子上的4 个线圈按1、2、3、4的正序通电时，定子上形成的磁极与转子磁极间，同性相斥，异性相吸，在磁力的作用下，转子转动。并通过丝杆进给机构带动阀及阀轴移动，使阀远离阀座直到与定子上的异性磁极相对应的位置。此时。阀门大开。线圈依次通电1次，转子转动一步，即转过1/32圈当ECU控制4个线圈按4、3、2、1的逆序

40、通电时，转子按相反的方向旋转，阀门关小。阀门从全关到全开或从全开到全关，其升程为10mm，转子需转动125步，即阀具有125种不同开启位置，故可对进气量进行精确调节当ECU控制定子上的4 个线圈按1、2、3、4的正序通电时，定子上形成的磁极与转子磁极间，同性相斥，异性相吸，在磁力的作用下，转子转动。并通过丝杆进给机构带动阀及阀轴移动，使阀远离阀座直到与定子上的异性磁极相对应的位置。此时。阀门大开。线圈依次通电1次，转子转动一步，即转过1/32圈当ECU控制4个线圈按4、3、2、1的逆序通电时，转子按相反的方向旋转，阀门关小。阀门从全关到全开或从全开到全关，其升程为10mm，转子需转动125步，

41、即阀具有125种不同开启位置，故可对进气量进行精确调节。3.2.3节气门直动式怠速控制节气门直动式怠速控制系统是通过直接控制节气门开启程度，调节节气门处空气流通截面，达到控制进气量，实现怠速控制的目的目前，节气门直动式怠速控制系统，常用在单点电控汽油喷射系统中节气门直动式怠速控制系统主要由：直流电动机、减速齿轮、丝杆等组成。怠速执行机构的传动轴与节气门操纵臂全闭限制器相接触，当ECU控制直流电动机通电时，电磁力矩通过减速齿轮被增大，再通过丝杆机构将角位移转换为传动轴的直线运动。通过传动轴的旋入旋出，调节节气门全闭限制器位置，达到调节节气开度，控制空气流通截面，实现怠速转速控制的目的。节气门直动

42、式怠速控制系统，由于采用了减速机构使动态响应性较差，同时怠速执行机构体积也较大，目前较少采用3.3 怠速控制过程3.3.1步进电机式控制过程为：在ECU的ROM中，存有与冷却水温度、空调工作状态等相对应的目标怠速转速，当ECU根据节气门位置传感器和车速信号判断发动机已处于怠速工况时，按一定顺序输出的控制脉 冲使三极管V1-V4依次导通，使怠速步机电机的4 个线圈通电。驱动步进电机转过相应的步数，调节适当的旁通空气量，将怠速转速控制在目标转速稳定运转，步进电机式控制项目主要有：起动初始位置的设定：步进电机断电后，不具备自动回位功能，因此，在点火开关断开后，为使发动机能再次顺利起动，ECU在点火开

43、关关闭后，通过内部主继电器控制电路、输出端“M-REL”继续向主继电器供电约2s，使主继电器继续保持接通状态，向控制系统继续供电，在怠速控制阀全开，完成起动初始位置的设定后，主继电器才断电。起动控制：发动机起动时，怠速控制阀预先设定在全开位置，在起动期间流经怠速控制阀的旁通空气量最大，发动机起动容易。但发动机起动后，若怠速阀仍保持全开，转速会升的过高，因此，在起动期间或起动后，当转速达到规定值（该值由冷却水温确定）时，ECU开始控制怠速阀，将阀门关小到由冷却水温确定的开度位置。学习控制：ECU通过步进电机正、反转的步数来控制怠速阀的位置，达到调节怠速转速的目的。但由于发动机在整个使用期间，其使

44、用性能会发生某些变化，虽然步进电机控制阀门的位置未变，怠速转速也会与初设的数值不同。此时，ECU用反馈控制方式输出信号，使怠速转速达到目标值，同时，ECU将此时步进电机转过的步数存入备用存储器中，可在今后的怠速控制中使用。 3.3.2 旋转磁阀式怠速控制系统 旋转电磁阀主要由:永磁直流电动机和旋转阀组成，ECU根据各传感器的输入信号，采用占空比控制方式控制线圈L1和L2的导通与截止，进而控制电枢轴的偏转角度，改变旁通空气量，调整发动机的怠速当占空比为50%时，线圈L1和L2通电时间相等，电磁力互相抵消，电枢轴则不发生偏转当占空比大于50%时，线圈L1通电时间相对较长，产生的电磁力较大，电枢轴顺

45、时针偏转，空气旁通道开大怠速提高占空比越大，线圈L1通电时间相对越长，电流越大，电磁力越强，电磁阀的偏转角度越大，怠速转速越高 3.3.3怠速控制过程ECU输出占空比不同的脉冲信号，使电磁阀转动而改变阀的开度，实现怠速控制。阀从全闭到全开，控制信号的占空比在0-100%之间变化。怠速控制主要项目有：起动控制：在发动机起动时，ECU根据发动机的运转条件，从存储器中取出控制数据，输出某一占空比较大的脉冲信号，使旋转电磁阀偏转，控制阀打开到所需的开度，暖机快怠速控制：发动机起动后，ECU根据冷却水温度的升高逐渐减小控制脉冲的占空比，以减小阀门的开度。当冷却水温度升至正常工作温度时，ECU控制发动机在

46、正常怠速下稳定运转。反馈控制：ECU不断地接收发动机的转速信号，并与存储器中怠速目标转速相比较，当实际转速偏离目标转速时，便改变控制脉冲的占空比，使旋转电磁阀开度增大或减小，将怠速控制在目标转速稳定运行 ECU进行怠速反馈的条件是：节气门位置传感器必须输入怠速信号，车速传感器输出车速低于2km/h的信号，空调开关断开。ECU输出占空比不同的脉冲信号，使电磁阀转动而改变阀的开度，实现怠速控制。阀从全闭到全开，控制信号的占空比在0-100%之间变化。怠速控制主要项目有：（1）起动控制 在发动机起动时，ECU根据发动机的运转条件，从存储器中取出控制数据，输出某一占空比较大的脉冲信号，使旋转电磁阀偏转

47、，控制阀打开到所需的开度（2）暖机快怠速控制 发动机起动后，ECU根据冷却水温度的升高逐渐减小控制脉冲的占空比，以减小阀门的开度。当冷却水温度升至正常工作温度时，ECU控制发动机在正常怠速下稳定运转。（3）反馈控制 ECU不断地接收发动机的转速信号，并与存储器中怠速目标转速相比较，当实际转速偏离目标转速时，便改变控制脉冲的占空比，使旋转电磁阀开度增大或减小，将怠速控制在目标转速稳定运行 ECU进行怠速反馈的条件是：节气门位置传感器必须输入怠速信号，车速传感器输出车速低于2km/h的信号，空调开关断开4 旋转滑阀式怠速控制工作原理图5 总结和展望汽车是当今社会生活中一种不可缺少的交通工具，人们对他的依赖性越来越强。发动机的性能好坏直接影响汽车的动力性能和舒适性能。汽车的运行状况比较复杂，且变化平繁，汽车经常处于怠速工况很消耗燃油。因此对发动机的怠速进行有效控制，对提高发