郭小蘭

摘 要： 文章從怠速控制系統(tǒng)的原理出發(fā)，介紹了怠速控制系統(tǒng)的作用、組成與控制內(nèi)容，以及步進(jìn)電動機(jī)式怠速控制閥相關(guān)特性。

關(guān)鍵詞： 怠速控制系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī) 發(fā)動機(jī)ECU

發(fā)動機(jī)怠速工況是指發(fā)動機(jī)運行中節(jié)氣門開度最小、汽車處于空擋、發(fā)動機(jī)只帶附件而維持最低轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定工況。怠速轉(zhuǎn)速過高，會增加燃油消耗量。因此，怠速轉(zhuǎn)速應(yīng)盡可能低。但考慮到減少有害物的排放，怠速轉(zhuǎn)速又不能過低。通常發(fā)動機(jī)輸出動力時，其轉(zhuǎn)速是由駕駛員通過加速踏板控制節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)進(jìn)氣量的方法實現(xiàn)的。但在怠速時，駕駛員的腳已離開加速踏板，駕駛員要對進(jìn)氣量進(jìn)行適時調(diào)節(jié)已不可行，為此在大多數(shù)電控汽油噴射發(fā)動機(jī)上都設(shè)有不同類型的怠速轉(zhuǎn)速控制裝置[1]。

怠速控制（ISC）是通過調(diào)節(jié)空氣通道面積以控制進(jìn)氣流量的方法實現(xiàn)的。用電子控制器ECU控制怠速調(diào)節(jié)執(zhí)行器可實現(xiàn)多項怠速控制功能，達(dá)到現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)高性能的要求。現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)怠速控制系統(tǒng)主要控制的功能有：穩(wěn)定怠速控制、快速暖機(jī)控制和高怠速控制[2]。

1.怠速控制系統(tǒng)的組成與控制內(nèi)容

怠速控制系統(tǒng)主要由各種傳感器、電控單元ECU和怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，如圖1所示。

在發(fā)動機(jī)ECU的存儲器中儲存有發(fā)動機(jī)各種狀態(tài)下的最佳穩(wěn)定怠速參數(shù)和相應(yīng)的控制程序。工作中，ECU根據(jù)與怠速控制系統(tǒng)相關(guān)的各傳感器和開關(guān)提供的反映發(fā)動機(jī)溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、空調(diào)開關(guān)位置、自動變速器擋位等電信號，進(jìn)行目標(biāo)轉(zhuǎn)速選定、怠速判斷、轉(zhuǎn)速比較與計算，然后由驅(qū)動電路發(fā)出信號，控制怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，將發(fā)動機(jī)怠速控制在目標(biāo)范圍之內(nèi)。

2.步進(jìn)電動機(jī)式怠速控制閥

步進(jìn)電機(jī)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)是目前應(yīng)用最多的一種怠速控制裝置。它主要由一只微型步進(jìn)電機(jī)（由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子、激磁線圈構(gòu)成的定子組成）、螺旋送進(jìn)（把旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動）機(jī)構(gòu)和空氣閥等組成，如圖2所示。它利用步進(jìn)轉(zhuǎn)換控制使轉(zhuǎn)子可正轉(zhuǎn)也可反轉(zhuǎn)，從而使閥芯上下運動以達(dá)到調(diào)節(jié)空氣量[3]。

步進(jìn)電動機(jī)式怠速控制閥與發(fā)動機(jī)ECU連接，其控制線路如圖3所示。適用于不同冷卻液溫度和空調(diào)器各種運行狀況的目標(biāo)怠速信息都儲存在ECU的存儲器中，ECU根據(jù)節(jié)氣門開啟角度和車速信號判定發(fā)動機(jī)處于怠速工況時，按一定順序使VT～VT晶體管依次導(dǎo)通，分別向怠速步進(jìn)電動機(jī)4個繞組線圈供電，驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)旁通空氣通道的開度，從而調(diào)節(jié)旁通空氣量，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)怠速。主繼電器控制電路的作用是當(dāng)點火開關(guān)切斷時，使ECU繼續(xù)通電2s，以便使ECU完成啟動初始位置的設(shè)定。在點火開關(guān)斷開后的這段時間里，步進(jìn)電動機(jī)在ECU的控制下轉(zhuǎn)動，使空氣閥開啟至最大，為下次啟動做好準(zhǔn)備。其主要控制功能有：啟動設(shè)定、啟動控制、暖機(jī)（快怠速）控制、反饋控制、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化估計控制、電負(fù)荷怠速提高控制等。

3.結(jié)語

怠速控制根據(jù)相應(yīng)傳感器采集的發(fā)動機(jī)工況信號，通過對比、計算確定工況轉(zhuǎn)速，并從ECU中調(diào)取工況對應(yīng)的數(shù)據(jù)值或控制信號控制執(zhí)行器工作，使發(fā)動機(jī)始終在最佳怠速狀態(tài)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，避免因外界因素的變化造成怠速轉(zhuǎn)速的波動。

參考文獻(xiàn)：

[1]張建忠.汽車發(fā)動機(jī)的怠速控制[J].汽車工程師，2012.10.

[2]司景萍，高志鷹.汽車電器及電子控制技術(shù)[M].北京大學(xué)出版社，2012.

[3]王宇.淺析汽車怠速控制系統(tǒng)的檢測和維修[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013.09.