第4章目录 第4章目录 第4章辅助控制 41怠速控制系统 4.1.1意速控制系统的功能与组成 41.2节气门直动式总速控制器 22244 41.3步进电机型怠速控制阀 4.1.4旋转电磁阀型怠速控制阀 4..5占空比控制电磁阀型怠速控制阀 41.6开关型怠速控制阀 42发动机的排放控制系统 4.2.1汽油蒸汽排放(EWAP)控制系统.….. 4.2.2废气再循环(EB)控制系统 4.2.3三元催化转化器(T)与空燃比反馈控制系统 4.2.4二次空气供给系统 -23 43进气与增压控制系统 4.31动力阀控制系统 4.3.2谐波增压控制系统(AC/S) 4.3.3可变配气相位控制系统(WEC) 4电动燃油泵的控制 44.1燃油泵开关继电器的控制 44.2燃油泵转速的控制 44.3燃油泵的就车检查 -36 3.5安全保险功能与备用系统 4.51安全保脸功能 4.5.2备用系统功能 38- 小结 习题… 39-
- 1 - 第 4 章目录 第 4 章目录 ........................................................................................................................................................- 1 - 第 4 章 辅助控制 ..............................................................................................................................................- 2 - 4.1 怠速控制系统....................................................................................................................................... - 2 - 4.1.1 怠速控制系统的功能与组成 ......................................................................................................- 2 - 4.1.2 节气门直动式怠速控制器 ..........................................................................................................- 4 - 4.1.3 步进电机型怠速控制阀 ..............................................................................................................- 4 - 4.1.4 旋转电磁阀型怠速控制阀 ..........................................................................................................- 8 - 4.1.5 占空比控制电磁阀型怠速控制阀.............................................................................................- 10 - 4.1.6 开关型怠速控制阀 .................................................................................................................... - 11 - 4.2 发动机的排放控制系统 ..................................................................................................................... - 12 - 4.2.1 汽油蒸汽排放（EVAP）控制系统...............................................................................................- 13 - 4.2.2 废气再循环（EGR）控制系统.....................................................................................................- 15 - 4.2.3 三元催化转化器（TWC）与空燃比反馈控制系统.....................................................................- 18 - 4.2.4 二次空气供给系统 ......................................................................................................................- 23 - 4.3 进气与增压控制系统......................................................................................................................... - 24 - 4.3.1 动力阀控制系统 ..........................................................................................................................- 24 - 4.3.2 谐波增压控制系统（ACIS）.......................................................................................................- 25 - 4.3.3 可变配气相位控制系统（VTEC）...............................................................................................- 27 - 3.4 电动燃油泵的控制............................................................................................................................... - 33 - 4.4.1 燃油泵开关继电器的控制 ...........................................................................................................- 33 - 4.4.2 燃油泵转速的控制 .......................................................................................................................- 35 - 4.4..3 燃油泵的就车检查 .....................................................................................................................- 36 - 3.5 安全保险功能与备用系统 ................................................................................................................... - 37 - 4.5.1 安全保险功能 ...............................................................................................................................- 37 - 4.5.2 备用系统功能 ...............................................................................................................................- 38 - 小结 ..................................................................................................................................................................- 39 - 习题 ..................................................................................................................................................................- 39 -
第4章辅助控制 ☆知识点 1.怠速控制系统:发动机的排放控制系统:进气与增压控制系统 2.电动燃油泵的控制;安全保险功能与备用系统 ★要求 掌握: 1.汽车发动机怠速控制系统、发动机的排放控制系统、进气与增压控制系统等的基本结构、工作原理, 2.电动燃油泵的控制类型、工作原理和就车检查方法。 了解 安全保险和备用系统的功能及工作原理 4.1怠速控制系统 4.1.1怠速控制系统的功能与组成 1.怠速控制系统的功能 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。 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。怠速转速过高,燃油消耗増加,但怠速转速过低,又会増加排放污染。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、自动变速器挂入档位、动力转向时,由于运行条件较 差或负载增加,容易导致发动机运转不稳甚至熄火。 在传统的化油器式发动机上,一般由人工调整怠速转速,发动机工作中,不能根据运行工况和 负载的变化适时调整怠速转速。虽然有些设有机械装置控制发动机的怠速转速,但其结构比较复杂, 且工作稳定性也较差。随着电控技术在汽车上的广泛应用,怠速控制(ISC)已成为发动机集中控制 系统的基本控制内容之一。怠速控制目的是在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下,尽量使发 动机的怠速转速保持最低,以降低怠速时的燃油消耗量。 在除怠速以外的其它工况下,驾驶员可通过油门踏板控制节气门的开度,从而改变发动机的进 气量,以调节发动机的转速和输出功率。而在油门踏板完全松开的怠速工况下,驾驶员则无法控制
- 2 - 第 4 章 辅助控制 ☆ 知识点 1．怠速控制系统；发动机的排放控制系统；进气与增压控制系统； 2．电动燃油泵的控制；安全保险功能与备用系统。 ★ 要求 掌握： 1．汽车发动机怠速控制系统、发动机的排放控制系统、进气与增压控制系统等的基本结构、工作原理。 2．电动燃油泵的控制类型、工作原理和就车检查方法。 了解： 1．安全保险和备用系统的功能及工作原理。 4.1 怠速控制系统 4.1.1 怠速控制系统的功能与组成 1．怠速控制系统的功能 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。 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 差或负载增加，容易导致发动机运转不稳甚至熄火。 在传统的化油器式发动机上，一般由人工调整怠速转速，发动机工作中，不能根据运行工况和 负载的变化适时调整怠速转速。虽然有些设有机械装置控制发动机的怠速转速，但其结构比较复杂， 且工作稳定性也较差。随着电控技术在汽车上的广泛应用，怠速控制（ISC）已成为发动机集中控制 系统的基本控制内容之一。怠速控制目的是在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下，尽量使发 动机的怠速转速保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量。 在除怠速以外的其它工况下，驾驶员可通过油门踏板控制节气门的开度，从而改变发动机的进 气量，以调节发动机的转速和输出功率。而在油门踏板完全松开的怠速工况下，驾驶员则无法控制
发动机进气量。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空气道进入发动 机,并由空气流量计(或进气管绝对压力传感器)对进气量进行检测,电控燃油喷射系统(EFI)则 根据各传感器信号控制喷油量,保证发动机的怠速运转。怠速控制系统的功能是根据发动机工作温 度和负荷,由ECU自动控制怠速工况下的空气供给量,维持发动机以稳定怠速运转。 2.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41所示。传感器的功用是检 测发动机的运行工况和负载设备的工作状况,ECU则根据各种传感器的输入信号确定一个怠速运转 的目标转速,并与实际转速进行比较,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转速。 在怠速以外的其它工况下,若系统对发动机实施怠速控制,会与驾驶员通过油门踏板对进气量 的调节发生干涉。因此,在怠速控制系统中,ECU需要根据节气门位置信号和车速信号确认怠速工 况,只有在节气门全关、车速为零时,才进行怠速控制。 EC 运算驱动 电路 乜路 况判别 图41怠速控制系统的组成 1冷却液温度信号2AC开关信号3.空档位置开关信号4转速信号5节气门位置信号6车速信号7执行元件 3.怠速控制的方法 怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。在发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本类型:节气门直动式和旁通空气式。如图42所示,节气门直动式通过 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,设有旁通怠 速空气道,由执行元件控制流经怠速空气道的空气量。 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、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
- 3 - 发动机进气量。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空气道进入发动 机，并由空气流量计（或进气管绝对压力传感器）对进气量进行检测，电控燃油喷射系统（EFI）则 根据各传感器信号控制喷油量，保证发动机的怠速运转。怠速控制系统的功能是根据发动机工作温 度和负荷，由 ECU 自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。 2．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 4.1 所示。传感器的功用是检 测发动机的运行工况和负载设备的工作状况，ECU 则根据各种传感器的输入信号确定一个怠速运转 的目标转速，并与实际转速进行比较，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转速。 在怠速以外的其它工况下，若系统对发动机实施怠速控制，会与驾驶员通过油门踏板对进气量 的调节发生干涉。因此，在怠速控制系统中，ECU 需要根据节气门位置信号和车速信号确认怠速工 况，只有在节气门全关、车速为零时，才进行怠速控制。 图 4.1 怠速控制系统的组成 1.冷却液温度信号 2.A/C 开关信号 3.空档位置开关信号 4.转速信号 5.节气门位置信号 6.车速信号 7.执行元件 3．怠速控制的方法 怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。在发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本类型：节气门直动式和旁通空气式。如图 4.2 所示，节气门直动式通过 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，设有旁通怠 速空气道，由执行元件控制流经怠速空气道的空气量。 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、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
空气→ 2 空气→ 图42怠速进气量控制方法 a)节气门直动式b)旁通空气式 1.节气门2进气管3.节气门操纵臂4执行元件5怠速空气道 4.1.2节气门直动式怠速控制器 节气门直动式怠速控制器的结构如图43所示,主要由直流电机、减速齿轮机构、丝杠 制器 4.3节气门直动式怠速控制 1.节气门操纵臂2.怠速控制器3.节气门体4喷油器5燃油压力调节器6.节气门η.防转六角孔8.弹簧9.直流电机10、I1、13 齿轮12传动轴14丝杠 机构和传动轴等组成。直流电机可正转也可反转,当直流电机通电转动时,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根据各传感器的信号,控制直流电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 4.1.3步进电机型怠速控制阀
- 4 - 图 4.2 怠速进气量控制方法 a）节气门直动式 b）旁通空气式 1.节气门 2.进气管 3.节气门操纵臂 4.执行元件 5.怠速空气道 4.1.2 节气门直动式怠速控制器 节气门直动式怠速控制器的结构如图 4.3 所示，主要由直流电机、减速齿轮机构、丝杠 图 4.3 节气门直动式怠速控制器 1.节气门操纵臂 2.怠速控制器 3.节气门体 4.喷油器 5.燃油压力调节器 6.节气门 7.防转六角孔 8.弹簧 9.直流电机 10、11、13. 齿轮 12.传动轴 14.丝杠 机构和传动轴等组成。直流电机可正转也可反转，当直流电机通电转动时，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 根据各传感器的信号，控制直流电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。 4.1.3 步进电机型怠速控制阀
控制阀的结构与工作原理 步进电机型怠速控制阀的结构如图44所示。步进电机由转子和定子构成,丝杠机构将步进电 机的旋转运动转变为阀杆的直线运动,控制阀与阀杆制成一体。步进电机型怠速控制阀安装在节气 门体上,控制阀伸入到设在怠速空气道内的阀座处,发动机怠速运转时,ECU根据各传感器的信号 控制步进电机的正反转和转动量,以调节控制阀与阀座之间的间隙,从而改变怠速空气道的流通截 面,控制发动机怠速工况下的空气供给量。 步进电机的结构如图45所示,主要由用永久磁铁制成有16个(8对)磁极的转子和两 OIBD 图44步进电机型怠速控制阀 图45步进电机的结构 1控制阀2前轴承3后轴承4密封圈 1、2线圈3爪极4、6定子5转子 5丝杠机构6线束连接器7定子8转子 个定子铁芯组成。每个定子都由两个带16个爪极的铁芯交错装配在一起,两个定子上分别绕有1 3相和2、4相两组线圈,每个定子上两线圈的绕制方向相反。ECU控制步进电机工作时,给线圈输 送的是脉冲电压,4个线圈的通电顺序(相位)不同,步进电机的转动方向就不同,当按一定顺序 输入一定数量的脉冲时,步进电机就向某一方向转过一定的角度,步进电机的转动量取决于输入脉 冲的数量。因此,ECU通过对定子线圈通电顺序和输入脉冲数量的控制,即可改变步进电机型怠速 控制阀的位置(即开度),从而控制怠速空气量。由于给步进电机每输入一定量的脉冲只转过一定的 角度,其转动是不连续的,所以称为步进电机。 步进电机型怠速控制阀电路(日本丰田皇冠30轿车)如图46所示。主继电器触点闭合后,蓄 电池电压经主继电器到达怠速控制阀的B1和B2端子、ECU的+B和+B1端子,B1端子向步进电机 的1、3相两个线圈供电,B2端子向2、4相两个线圈供电。4个线圈的分别通过端子S1、S2、S3 和S4与ECU端子IsCl、IsC2、ISC3和IsC4相连,ECU控制各线圈的搭铁回路,以控制怠速控制
- 5 - 1．控制阀的结构与工作原理 步进电机型怠速控制阀的结构如图 4.4 所示。步进电机由转子和定子构成，丝杠机构将步进电 机的旋转运动转变为阀杆的直线运动，控制阀与阀杆制成一体。步进电机型怠速控制阀安装在节气 门体上，控制阀伸入到设在怠速空气道内的阀座处，发动机怠速运转时，ECU 根据各传感器的信号， 控制步进电机的正反转和转动量，以调节控制阀与阀座之间的间隙，从而改变怠速空气道的流通截 面，控制发动机怠速工况下的空气供给量。 步进电机的结构如图 4.5 所示，主要由用永久磁铁制成有 16 个（8 对）磁极的转子和两 个定子铁芯组成。每个定子都由两个带 16 个爪极的铁芯交错装配在一起，两个定子上分别绕有 1、 3 相和 2、4 相两组线圈，每个定子上两线圈的绕制方向相反。ECU 控制步进电机工作时，给线圈输 送的是脉冲电压，4 个线圈的通电顺序（相位）不同，步进电机的转动方向就不同，当按一定顺序 输入一定数量的脉冲时，步进电机就向某一方向转过一定的角度，步进电机的转动量取决于输入脉 冲的数量。因此，ECU 通过对定子线圈通电顺序和输入脉冲数量的控制，即可改变步进电机型怠速 控制阀的位置（即开度），从而控制怠速空气量。由于给步进电机每输入一定量的脉冲只转过一定的 角度，其转动是不连续的，所以称为步进电机。 步进电机型怠速控制阀电路（日本丰田皇冠 3.0 轿车）如图 4.6 所示。主继电器触点闭合后，蓄 电池电压经主继电器到达怠速控制阀的 B1 和 B2 端子、ECU 的+B 和+B1 端子，B1 端子向步进电机 的 1、3 相两个线圈供电，B2 端子向 2、4 相两个线圈供电。4 个线圈的分别通过端子 S1、S2、S3 和 S4 与 ECU 端子 ISC1、ISC2、ISC3 和 ISC4 相连，ECU 控制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制 图 4.4 步进电机型怠速控制阀 1.控制阀 2.前轴承 3.后轴承 4.密封圈 5.丝杠机构 6.线束连接器 7.定子 8.转子 图 4.5 步进电机的结构 1、2.线圈 3.爪极 4、6.定子 5.转子