汽油机怠速控制系统的功能与组成

1.怠速控制的功能

怠速是指节气门关闭、加速踏板完全松开，且发动机对外无功率输出并保持最低转速、温度运转的工况。在发动机使用中，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，当怠速转速过低，发动机冷车运行、空调打开、电负荷增大、自动变速器挂入档位、动力转向时，由于运行条件较差或负荷增加，容易导致发动机运转不稳甚至熄火。

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。怠速控制的目的是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。

在除怠速以外的其他工况下，驾驶人可通过加速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。在加速踏板完全松开的怠速工况下，驾驶人无法控制发动机进气量。电控汽油喷射发动机在怠速工况时，空气通过节气门缝隙或旁通节气门的怠速空气道进入发动机，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的工作温度和负荷，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。

在怠速以外的其他工况下，若系统对发动机实施怠速控制，就会与驾驶人通过加速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。

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，则设有旁通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分为步进电动机型旋转电磁阀型、占空比控制电磁阀型和开关型等。(www.xing528.com)

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。

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

图4-2 发动机怠速控制方式

a）节气门直动式 b）旁通空气道式