江西理工大学南昌校区2012届专科毕业论文
第一章 怠速控制系统的概述
1.1 怠速系统的概述
传统的化油器采用单独的怠速系由怠速空气量孔与怠速孔共同调节，以供应怠速时较浓的混合气，保持怠速工况的稳定。但是这种机械的调节方式无法满足发动机在复杂的外界条件下保持怠速排放良好的目标。
电控汽油机在怠速工况时除了将怠速转速适当提高以降低排放以外，还可以通过调整空气量与喷油的匹配将怠速转速控制在一个比较稳定的水平上，这样控制的弹性很大，可以适应复杂的外界环境。
1.2怠速控制系统的工作原理
在电控怠速控制系统中，ECU首先根据传感器的输入信号确定目标转速；然后把目标转速与发动机的实际转速进行比较，得到目标转速与实际转速的差值；最后根据此差值确定达到目标转速所需的控制量，驱动怠速控制装置增加或减少空气量。微机控制怠速控制系统一般采用转速反馈控制方式，车辆正常行驶时，为了避免怠速反馈控制与驾驶员通过油门踏板动作引起的空气量调节发生干涉，电控怠速控制系统需要用节气门全部闭信号、车速信号等对怠速状态进行确认，只有怠速状态得到确认的情况下才进行怠速反馈控制。
除了上述怠速稳定控制外，现代电控汽油机的怠速控制系统，还把过去由其他装置实现的功能集中到怠速控制系统中，如：起运后控制暖机过程控制负荷变化，预控制电动负荷变化控制等几方面内容。在现代电控汽油机中，这些控制功能都已由电控怠速控制装置来完成，这样不仅减少了零部件，发动机的结构更加简化和紧凑，而且也有利于提高发动机可靠性。总之，怠速控制的实质是对怠速工况的进气量进行控制，以控制怠速转速。
1.3怠速控制系统的控制信号 两个重要控制信号
怠速控制有无或怠速控制好坏，取决于怠速工况的输入信号和控制怠速执行器的输出信号。如果在怠速运转时，发动机控制单元未收到怠速信号，发动机控制单元不做怠速控制，也就是说发动机即使工作在怠速工况，由于发动机控制单元不对怠速阀进行控制，那么发动机转速有可能偏离目标转速，使发动机不稳，更谈不上有负荷时提速控制。往往在负荷的作用下，发动机转速下降、不稳以致
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熄火。如若有输入信号，而无输出信号或输出信号不良，同样使执行器工作不正常而导致怠速转速不稳，当然若执行器本身坏、或卡、脏、滞同样会出现怠速不稳。倘若机械等方面原因（气阻、真空漏气、节气门调节不良、排气受阻、EGR阀门不良、缺缸等），也同样使控制失灵而导致怠速不稳，单从两个控制信号来讲，它是怠速工况最重要部分。
一、输入信号
当前电喷车有两种信号形式，一是怠速触点信号；二是节气门位置传感器信号。无论哪种信号形式，都将信号输入发动机控制单元表明怠速工况。
①怠速触点信号：它在节气门位置传感器中（4线插头），其中有一线为IDL。当怠速时，节气门全关，IDL信号为OV（触点打开）。
②节气门位置初点信号：此节气门位置传感器取消怠速触点（3线插头），怠速工况信号代之，进口车一般为小于0.6V，国产车一般小于0.8V。在规定的节气门信号范围内，发动机控制单元便认为是怠速工况，并控制怠速阀工作，大于规定信号范围，便认为加速工况，不做怠速控制。
二、输出信号 当发动机控制单元收到怠速输入信号后，便向执行器输出一个控制信号，让执行器按发动机目标转速进行工作。此信号一般为脉冲信号，根据不同怠速执行器的种类，信号控制方式也略有不同。
1.4怠速控制系统的怠速执行器的分类 四种怠速执行器
电喷发动机的怠速控制，主要是由怠速执行器来完成。由于不同车型的不同配置，其执行器类别也有着较大区别，控制方法也不尽相同，但它们所完成的任务是一致的。当前电喷发动机所配置的怠速执行器可分为4类。
一、伸缩阀式（二线制）
它是由一组线圈和阀芯组成，发动机控制单元向线圈发出一个占空比不同的脉冲电流，控制线圈的磁场强度（吸力），使线圈内部的阀芯停留在任一个动态位置上，从而达到怠速所要求的进气量，即而完成控制怠速转速的目的。
二、旋转阀式（三线制）
它是由两组线圈和一个阀芯组成（一根电源线两根控制线），通过对两组线圈不同占空比脉冲电流的控制，使它伞兵磁场强度不同，从而使阀芯在90°转角内左右转动任一位置，来达到阀门的开度控制，即可完成控制怠速转速的目的（多用于丰田车系）。
三、步进电机式
它是由两组或四组线圈和阀芯组成。通过对各组线圈的电流控制（脉冲电流），即正向顺序或反向顺序控制，使电机内部形成一个正向或反向的旋转磁场，
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阀芯为一个永磁式转子，在旋转磁场的作用下，阀芯可以按步进行转动，带动阀杆伸缩直线运动，从而达到调节进气量完成怠速控制的目的。
步进电机均为可逆式电机，按步数进行控制，一般为125步和255步两种。步数越多，控制精度越高。
为0—125步，大约4周，调节速率可达每秒160次。
每一个脉冲电流转动一个角度称之为一步，每步11°，每周为32步，量程①四线制步进电机：它是由两组线圈组成。分每组线圈极性变换控制和两组线圈控制，来达到顺向或逆向旋转磁场的控制。
②六线制步进电机：它是由四组线圈组成。通过各线圈的顺序控制，来完成旋转磁场的控制，从面达到阀芯开度的控制。 步进式怠速控制执行器，由于控制精度高，控制量程大。它将是当代发动机怠速控制的主流。
四、直动电机式（二线制）
它是一个直流可逆电机，它的转动方向及停留位置由电机反馈信号决定，它安装在主气道节气门体上，直接推动节气门翻板来控制怠速工况进气量。此方式取消了旁通气道，多用于韩国现代和大众系列车型。
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第二章 怠速控制系统的控制方式
怠速控制的本质是怠速进气量的控制，但从怠速进气量控制方式的基本特征分类，可分为：一类是以控制怠速旁通空气道截面大小和基本特征，对怠速空气流量进行调节下旁通气道控制方式；另一类是以直接控制节气门的开度和基本特征，对怠速空气流量进行调节的气图1 皇冠3.0主继电器控制电路 6 门直动控制方式。由于控制方式不同，因此控制装置在结构上有效大的差异。
2.1旁通空气式怠速控制装置
在旁通空气式控制方式中，应用比较广泛的控制装置，主要有步进电机式怠速控制装置和旋转滑阀式怠速控制装置。
2.1.1步进电机式怠速控制系统
组成步进电机式怠速控制系统由传感器、ECU、步进电机式怠速控制阀。 （1）步进电机式怠速控制阀 步进电机式怠速控制阀，如图3所示，它由永久磁铁构成的转子、线圈构成的定子和将旋转运动变成直线运动的进给丝杠及阀等部分组成。它利用步进转换控制，使转子可顺时针也可逆时针旋转，从而使阀心轴向移动，改变阀与阀座之间的间隙以达到调节旁通空气道的空气量。
其转子由永久磁铁构成，N极和S极在圆周上相间排列，共有8对磁极。定子由A、B两个定子组成，其内绕有A、B两组线圈，线圈由导磁材料制成的爪极包围。每个定子各有8对7 爪级，每对爪极N极与S极相差1个爪的差位，构成一体安装在外壳上。爪极的极性变换的，由微机控制装置输出的控制定子相线绕组的电压脉冲决定：A、B两定子绕组分别由1、3相绕组和2、4相绕组构成，由ECU内晶体三极管控制各相绕组的搭铁，欲使步进电机正转时，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N极向右方向动，如图4所示，转子随之正转。反之，欲使步进电机反转时，相线控制脉冲按1—2—3—4相顺序依次超前90°相位角，定子上N极向左方向移动，转子随之反转。
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