汽车发动机怠速控制的组成与原理

1.怠速控制的组成

发动机的怠速控制系统主要由ECU、执行器和各种传感器等组成，如图3-1所示。怠速控制系统各组成部分及其功用见表3-1。

图3-1 怠速控制的组成和控制过程

表3-1 怠速控制系统各组成部分及其功用

车速传感器提供车速信号，节气门位置传感器提供怠速触点开闭信号，这两个信号用来判定发动机是否处于怠速状态。发动机怠速运转时，节气门关闭，节气门位置传感器怠速触点（IDL）闭合，传感器输出端子输出低电平信号。因此，当输出端子输出低电平信号时，如果车速为零，就说明发动机处于怠速状态；如果车速不为零，则说明发动机处于减速状态。冷却液温度信号用于修正怠速转速。在ECU的内部，存储有不同冷却液温度对应的最佳怠速转速，如图3-2所示。

在冷车起动后的暖机过程中，ECU根据发动机温度信号，通过控制怠速控制阀的开度来控制相应的快怠速转速，并随着发动机温度的升高逐渐降低怠速转速。当冷却液温度达到正常工作温度时，怠速转速恢复正常怠速转速。

空调开关信号、动力转向开关信号、空档起动开关信号和电源电压信号等向ECU提供发动机负荷变化的状态信息。在ECU内部，存储有不同负荷状况下对应的最佳怠速转速。

2.怠速控制原理

在发动机怠速状态下，当空调开关、动力转向开关等接通或空档起动开关断开时，发动机负荷就会增大，转速就会降低。如果转速降低得过多，则发动机就可能熄火，这会给车辆的使用带来不便。因此，在接通空调开关或动力转向开关之前，需要先将怠速转速提高，防止发动机熄火。当空调开关或动力转向开关断开时，发动机负荷又会减小，转速就会升高，不仅油耗会增大，而且还会给汽车驾驶带来一定困难。因此，在断开空调开关或动力转向之后，需要将怠速转速降低，防止怠速过高。另外，当电气负荷增大时，电气系统的供电电压就会降低，如果电源电压过低，那么就会影响电控系统正常工作和用电设备正常用电，因此在电源电压降低时，需要提高怠速转速，以便提高电源电压。

怠速转速的控制过程是ECU首先根据怠速触点（IDL）信号和车速信号，判断发动机是否处于怠速状态，当判定为怠速工况时，再根据发动机冷却液温度传感器信号、空调开关信号、动力转向开关信号等从存储器存储的怠速转速数据中查询出相应的目标转速，然后将目标转速与曲轴位置传感器检测的发动机实际转速进行比较。当发动机负荷增大，需要发动机快怠速运转，且目标转速高于实际转速时，ECU将控制怠速控制阀（增大比例电磁阀式怠速控制阀的占空比，或增加步进电动机步进的步数）增大旁通进气量来实现快怠速；反之，当发动机负荷减少，且目标转速低于实际转速时，ECU将控制怠速控制阀减少旁通进气量来调节怠速转速。例如，当接通空调开关（发动机负荷增大）时，需要发动机快怠速运转（目标转速=快怠速转速），ECU就使怠速控制阀的阀门开大，增大旁通进气量。当旁通进气量增大时，因为怠速空燃比已由试验确定为一定值（一般为12∶1），所以ECU将控制喷油器增大喷油量，发动机转速随之提高到快怠速转速运转。同理，当断开空调开关（发动机负荷减少），需要降低发动机转速时，ECU将使怠速控制阀的阀门关小，减少旁通进气量。

【习题3.1】

一、填空题

1.所谓怠速，是指____。

2.发动机怠速时，节气门处于____状态。发动机起动时，怠速控制阀预先设定在____位置。

3.发动机怠速控制的内容一般包括____、____、和____等几项内容。

4.怠速控制的实质就是对怠速工况下的____进行控制。(www.xing528.com)

图3-2 不同温度下的怠速转速

5.当发动机怠速负荷减小时，ECU控制怠速控制阀使进气量____，从而使怠速转速____，以免怠速转速过高。

6.怠速运转时，ECU将接收到的实际转速信号与____进行比较，以此进行怠速控制。

7.怠速控制的两种方式是____和____。

二、判断题

1.发动机在怠速工况下工作时，只需克服其内部的摩擦阻力，对外无功率输出。

（ ）

2.发动机怠速转速的高低，不仅对油耗有严重的影响，对发动机的排放、暖机时间和使用寿命也都有一定程度的影响。（ ）

3.当发动机怠速负荷增大时，ECU控制怠速控制阀使进气量减少，从而使怠速转速降低。（ ）

4.ECU根据车速传感器和节气门位置传感器这两个传感器的信号来判定发动机是否处于怠速状态。（ ）

5.怠速时的空气量不由空气流量计测量。（ ）

三、问答题

1.汽油机怠速控制系统主要由哪些部件组成？

2.怠速控制的内容和实质是什么？

3.简述怠速控制的控制过程。