怠速控制原理与调整

怠速控制原理与调整 电喷发动机怠速控制原理与调整 [摘要]现代轿车已基本上全部采用电喷发动机，使各种技术都迈上了一个新的台阶。其中怠速控制更为明显。本文先叙述了电喷发动机怠速控制的原理，在此基础上，列举了几种有代表性的怠速调整方法，从而分析了怠速故障的维修。 关键词:电喷 怠速 原理 调整 1(前言 随着电喷发动机的发展，汽车电喷技术的使用已经越来越广泛了。传统的化油器发动机已经难见踪影，相应的维修方法也要随着改变。化油器发动机的怠速调整只要螺丝刀就能解决问，而电喷发动机的怠速就不是那么简单了。 2(电喷发动机怠速控制的概念与要求 发动机在无负荷情况下的最低稳定转速，叫做发动机怠速。在怠速工况下工作时，只需克服其内部的摩擦阻力，而对外无输出功率。发动机怠速的高低，不但对油耗有严重的影响，对发动机的排放污染、暖机时间和使用寿命等都有一定程度的影响。因此使发动机在各种工况下能自动调节其怠速具有十分重要的意义。发动机一般在以下几种情况下都需要提高发动机怠速: 2.1.发动机起动后，冷却水没有达到正常温度之前，应自动提高发动机的怠速，以免发动机运转发抖、或停转，同时缩短暖机时间。 2.2.在发动机怠速运转使用空调时，由于发动机负荷增大，需要自动提高发动机怠速，以免发动机停转。 2.3.对动力转向伺服机构来说，在发动机低速转向行驶时，需自动提高发动机怠速，以免发动机转速下降造成熄火，并使转向轻便、可靠。 2.4.当发动机转速急剧降低到怠速时，需要不同程度地自动提高发动机怠速，以免急抬加速踏板时发动机停转。 所谓怠速控制，实际上是对怠速空气量的控制。怠速控制执行机构通过对怠速空气量的控制来控制发动机的怠速转速。怠速时对于空燃比与点火的控制，仍可按各自原来的方式进行。当然，会针对怠速运行特点制定专门的控制策略。 在大多数情况下，怠速空气量取自空气流量计的后方。这部分空气已被计量并已在计算喷油量时予以考虑。对于采用速度--密度法来测定空气流量的机型，怠速空气量的影响也已包括在MAP的信息之中，所以也无需再对喷油量做出校正。对于少数机型，怠速空气量直接取自空气滤清器，而未经空气流量计进行计量，此时ECU必须对喷油量做出补偿。 怠速空气控制系统简称IAC或者ISCV。 3(怠速控制方式的分类 怠速控制的方式随车型有所不同，对电控汽油喷射系统来说，目前可分为两种类型(结构如图1所示):一种是控制节气门旁通管路中的空气旁通量，称为旁通空气式;另一种是没有 怠速空气旁通道，直接控制节气门全关时的最小开度，称为节气门直动式。其中旁通空气式控制目前最为常见。 图 1 怠速控制的两种方式 a)旁通空气式 b)节气门直动式 图2 怠速控制装置实物 旁通空气式怠速控制执行机构的种类较多，一般可按结构分为双金属片式、石蜡式、平动电磁阀式、旋转电磁阀式和步进电机式五种。这些执行机构的结构不同，功能与控制方式也不同。表1对它们的特点进行了比较。表中前三种结构并不能针对负荷变化做出补偿，随着技术的进步，应用机型已越来越少。 表1 各种旁通空气式怠速控制执行机构的比较 种 类 控制方式 功能 说明 双金属片随温度的变形决定附加空双金属片式 机械式 只提供低温时的附加空气量 气量的大小 石蜡的热胀冷缩决定附加空气量的石蜡式 机械式 只提供低温时的附加空气量 大小 开关式平动电磁阀式 机械式或电子式 只提供低温时的附加空气量 附加空气量只有开、关两种状态 提供全部怠速空气量，并具备四种ECU用PWM信号控制空气量大小，或比例式平动电磁阀式 电子式 功能 者通过真空阀控制 提供全部怠速空气量，并具备四种旋转电磁阀式 电子式 ECU用PWM信号控制空气量大小 功能 提供全部怠速空气量，并具备四种ECU通过控制旋转步数来控制空气步进电机式 电子式 功能 量的大小 4.怠速控制系统的组成和原理 以旁通空气式怠速控制系统为例，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3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。 图3 发动机怠速控制系统的组成 5.步进电机怠速控制阀工作原理 这种怠速控制阀有一内置步进电动机，这个电动机顺时针或逆时针方向转动转子，使阀轴及阀移进或移出，这样可增加或减小阀与阀座之间的间隙，以调节允许通过的空气量，见图4。 图4 步进电机怠速系统 步进电动机由转子(磁铁)和定子(电磁线圈)构成，丝杆机构将步进电动机转子的旋转运动转变为阀轴的直线运动，阀与阀轴制成一体。步进电动机型怠速控制阀安装在节气门体上，阀伸入到设在怠速空气道内的阀座处。ECU通过对定子线圈通电顺序和输入脉冲数量的控制，即可改变步进电动机型怠速控制阀的位置(即开度)，从而控制怠速空气量。由于给步进电动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，而且是一步一步前进转动的，所以称为步进电动机。 怠速空气控制用的步进电动机常用的有4线的和6线的，通用公司使用的步进电动机为4线的，丰田公司使用的步进电动机为6线的。 5.1.通用公司怠速控制用步进电动机 图5 通用公司步进电机 5.1.1通用公司步进电动机的结构和工作原理 通用公司的步进电动机结构及电路如图5所示，此种控制阀的步进电动机转子是一个具有N极和S极的永久磁铁作为转子，定子则由两组相互独立的线圈，每组由两个线圈组成。定子的磁场方向可以用右手定则判断(四指顺着电流方向握拳，此时大拇指所指方向即为N极)。在控制方式上，该种步进电动机电控单元内部控制电路最复杂。 图6 通用公司步进电动机型怠速控制阀步进电动机内部结构 由图6可见，步进电动机内每一组的线圈都被视作一个单独的元件，线圈的所有4个接线都连接到电控单元PCM去。PCM利用内部电路，改变两组线圈的电流方向，使之产生交替变化的磁场。如图6所示:第一步,当转子开始转动前，电控单元PCM会将脉冲电压信号(12V)A端送入线圈1和2，然后从A-端回到PCM内部搭铁，使定子线圈1和2分别产生S极和N极，吸引转子顺时针旋转。与此同时，PCM也将脉冲电压从B端送入定子线圈3和4，使定子线圈3和4分别产生N极和S极，按照异性相吸的规律，转子呈图6中第一步所示;第二步，改变电流方向，电流从A-端送入线圈1和2，从A端回到PCM内部搭铁，相应的磁场发生改变，上为N极下为S极，左右磁场不变，按照异性相吸的规律，同时转子转动最小角度，推动转子顺时针转动90度，成为图6第二步所示的情形。其他转动也以相同的方式进行。 6.电喷发动机怠速调整 6.1本田雅阁轿车发动机怠速调整 发动机怠速的调整方法: 6.1.1起动发动机，使其工作温度至散热器风扇开始运转时，关闭发动机。 6.1.2拆下怠速空气控制阀(IAC)电线插头，再起动发动机，并加速至1000r/min，然后使发动机回到怠速状态下运转，如果怠速转速超出范围，则调节怠速调整螺钉，将怠速转速调至550-650r/nin之间。 6.1.3关闭发动机，装回IAC插头，并拆下BACK-UP保险丝，10s后装回，以清除故障码。 6.1.4起动发动机，使发动机怠速运转几分钟，再检查怠速，此时发动机转速值应为700-800r/min。 说明:本田阿科德发动机的标准怠速转速值，在拆下IAC阀时，为550-650r/min;不拆IAC阀时，为700-800r/min。 6.2 丰田4A-GZE发动机(用于花冠车)的调整 6.2.1检查插头的端子Vf接万用表的+表笔，端子E1接-表笔 6.2.2万用表电压档，量程10V 6.2.3短接TE1与E1 6.2.4使发动机转速保持2500r/min，加热氧传感器 6.2.5确认万用表有0-5V反馈 6.2.6断开TE1与E1 6.2.7通过空气流量计上的怠速调整螺钉将电压Vf调整到2.5?0.6V 6.3桑塔纳2000Gli怠速调整 在其他设备都正常的情况下,如果怠速不稳,偏高或偏低,Gli采用正时枪和转动分电器来调整怠速. 6.4奥迪A6怠速转速修正 在某些特殊情况下，如关于怠速中的隆隆声响、振动等，允许对怠速作稍许地修正。但要注意不要高于或低于规定的极限怠速转速，否则可能在下一次排放试验中将不能通过。 检查条件:在故障存储器中无故障码存在;冷却液温度至少为85?。 6.4.1连接故障阅读仪V.A.G1552，启动发动机，并用地址码01选定发动机ECU。查询故障存储并排除可能的故障，随后删除故障存储器的故障码。保持发动机怠速运转。屏幕显示: Rapid data transfer HELP Select function XX 快速数据传输 帮助 选择功能 XX 6.4.2按键1和1，选定功能“登录序“，并用Q键确认。屏幕显示: Login procedure HELP Input code number XXXXX 登录 帮助 输入代码号 XXXXX 6.4.3按键0、6、5、8和9选定登录号06589，并用Q键确认。屏幕显示: Data transfer fault 数据传输错误 6.4.4关闭点火开关，并重复操作。屏幕显示: Adaptation Feed in channel number XX 匹配 输入频道号 XX 6.4.5按键1和0，选定“匹配”功能，并用Q键确认。按键0和1，选定频道号1，并用Q键确认。屏幕显示: Channel 1 Adaptation xxx ? Xxxrpm xxxrpm x.x% x.x g/s 频道1 匹配xxx ? xxxrpm xxxrpm x.x% x.x g/s 6.4.6用1和3键(V.A.G1552用??键)改变在显示区域2中的允许转速，以10rpm为 一跃升幅度。屏幕显示: Channel 1 Adaptation xxx Q Xxxrpm xxxrpm x.x% x.x g/s 频道1 匹配xxx Q xxxrpm xxxrpm x.x% x.x g/s 6.4.7按Q键来确认输入。屏幕显示: Channel 1 Adaptation xxx Q Store amended figure? 频道1 匹配xxx Q 是否要存储修改值, 6.4.8按Q键确认所改变了的值。屏幕显示: Channel 1 Adaptation xxx ? Amended figure is stored 频道1 匹配xxx ? 改变值已被存储 6.5桑塔纳2000Gsi怠速调整 方法方法同上,把登录号换成01283。 检查条件:在故障存储器中无故障码存在;冷却液温度至少为85?。 6.5.1连接故障阅读仪V.A.G1552，启动发动机，并用地址码01选定发动机ECU。查询 故障存储并排除可能的故障，随后删除故障存储器的故障码。保持发动机怠速运转。屏幕显 示: Rapid data transfer HELP Select function XX 快速数据传输 帮助 选择功能 XX 6.5.2按键1和1，选定功能“登录序“，并用Q键确认。屏幕显示: Login procedure HELP Input code number XXXXX 登录 帮助 输入代码号 XXXXX 6.5.3按键0、1、2、8和3选定登录号01283，并用Q键确认。屏幕显示: Data transfer fault 数据传输错误 6.5.4关闭点火开关，并重复操作。屏幕显示: Adaptation Feed in channel number XX 匹配 输入频道号 XX 6.5.5按键1和0，选定“匹配”功能，并用Q键确认。按键0和1，选定频道号1，并 用Q键确认。屏幕显示: Channel 1 Adaptation xxx ? Xxxrpm xxxrpm x.x% x.x g/s 频道1 匹配xxx ? xxxrpm xxxrpm x.x% x.x g/s 6.5.6用1和3键(V.A.G1552用??键)改变在显示区域2中的允许转速，以10rpm为 一跃升幅度。屏幕显示: Channel 1 Adaptation xxx Q Xxxrpm xxxrpm x.x% x.x g/s 频道1 匹配xxx Q xxxrpm xxxrpm x.x% x.x g/s 6.5.7按Q键来确认输入。屏幕显示: Channel 1 Adaptation xxx Q Store amended figure? 频道1 匹配xxx Q 是否要存储修改值, 6.5.8按Q键确认所改变了的值。屏幕显示: Channel 1 Adaptation xxx ? Amended figure is stored 频道1 匹配xxx ? 改变值已被存储 7、结束语 电喷发动机的种类很多，对于怠速来讲，有的完全不能调整，有的可以调整。可以调 整的方法也各不相同。以上只是列举了常见车型的调整方法，更多的方法，还要在实际中通 过实际操作来逐一验证。用实践来检验真理。 参考文献 [1] 陈志恒主编 汽车电控技术 高等教育出版社 2002.11 [2] 李涵武主编 汽车电器与电子技术 哈尔滨工业大学出版社 2006.7 [3] 李贵德 汽车维修技师[J] 汽车维修技师杂志社 2004.10