汽车发动机怠速控制技术分析

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1、汽车发动机怠速控制技术分析Automotiveengineidlingcontroltechnologyanalysis黄鹏1,2，宋学瑞2HUANGPeng1,2,SONGXue-rui2（1.湖南交通职业技术学院汽车工程系，长沙410004；2.中南大学信息科学与工程学院，长沙410083）摘要：本文以汽车步进电动机型和旋转电磁阀型怠速控制系统为例，讲述了汽车发动机怠速的单片机控制技术。关键词：步进电动机型；旋转电磁阀型；单片机中图分类号：U464文献标识码：A文章编号：1009-0134(2009)05

2、-0029-030引言S4与ECU端子ISCl、ISC2、ISC3和ISC4相连，ECU控制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制阀的工作。汽车怠速控制阀的功用：一是稳定发动机的怠当ECU控制使步进电动机的电磁线圈C1、C2、C3、速转速，从而降低汽车怠速运转时的汽油消耗量；C4按l—2—3—4顺序通过晶体管依次搭铁时，定二是发动机在怠速运行时，若负荷增大，如接通空子磁场顺时针转动，由于与转子磁场间的相互作用调、动力转向开关和液力变矩器等，则提高怠速转(同性相斥，异性相吸)，吸拉转子转动。同理，如果速，以防止发动机

3、熄火。它是通过控制节气门旁通道按C4、C3、C2、C1的顺序依次搭铁，步进电动机的方式来实现怠速调整的。根据其结构特点主要有以下两种基本类型：步进电动机型和旋转电磁阀型。1步进电动机控制技术步进电动机是一种将电脉冲转换成相应角位移或线位移的电磁机械装置，也是一种能把输出机械位移增量和输人数字脉冲对应的驱动器件。步进电动机具有快速起动和停止的特点。另外，步进电动机的步距角和转速只和输入的脉冲频率有关，与环境温度、气压和冲击等因素无关，也不受电网电压的波动和负载变化的影响，因而具有步进精确和步图1-1步进电机内部

4、结构距误差不会长期积累等特点。在汽车控制中得到广泛的应用，尤其在需要精确定位场合中。1.1汽车步进电机型怠速控制阀的结构与工作原理某公司的步进电机结构如下：步进电机内的定子由4组相互独立的线圈绕构成，其结构如图1-1所示。由图1-3可知，EFI主继电器触点闭合后，蓄电池电源经主继电器到达怠速步进电机的Bl和B2端子、ECU的+B和+B1端子，B1端子向步进电动机的Cl-C3相两个线圈供电，B2端子向C2-C4相两个线圈供电。4个线圈的分别通过端子Sl、S2、S3和图1-2步进电机定子与转子相互作用原理收稿日期

5、：2008-11-17作者简介：黄鹏（1973－），男，湖南汩罗人，湖南交通职业技术学院汽车工程系教师，在读研究生。第31卷第5期2009-05【29】2.2电路图用单片机控制步进电机运转的电路图如图4所示。图1-3步进电机控制电路简图图1某公司步进电机型怠速控制阀的线圈按相反的顺序通电，转子则随定子磁场同步反转。一台实际的步进电机将利用四组电磁线圈，使转子永久磁铁旋转一圈具有32步，见图1-2所示。2步进电动机的单片机控制2.12相步进电机的励磁方式励磁就是使线圈通过电流，2相步进电机的基本驱动电路如图2所

6、示，可采用3种励磁方式。分图4用单片机控制步进电机运转的电路图别为1相励磁、2相励磁和3相励磁。3直流电动机调速控制技术直流电动机具有非常优秀的线性机械持性、宽的调速范围、大的启动转矩、简单的控制电路等优点，长期以来一直广泛地应用在各种驱动装置和伺服系统中。随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，使采用全控型的开关功率元件进行直流电动机脉宽调制(PulseWidthModulation，简称PWM)控制方式已成为绝对主流。图2步进电机的基本驱动电路这种控制方式很容易在单片机控制中实现，从

7、而为1相励磁为每次使1个线圈通过电流。其步级角直流电功机控制数字化提供了契机。等于基本步级角，消耗电力小，角精确度良好，但3.1脉宽调制信号转矩小、振动较大。1相励磁的时序如图3所示。若加在功率开关元器件（如功率晶体管和场效应管）控制端的信号如图5-1所示，控制电路如图6所示。当控制信号为高电平时，功率开关管导通，控制信号为低电平时，功率开关管截止，功率开关管输出电压波形如图5-2所示。图31相励磁的时序图图5-1输入控制信号【30】第31卷第5期2009-05使阀门转动，从而控制从节气门的旁通道流入的空气量

8、，如图8。占空比高时，IC将阀门向打开方向转动；占空比低时，IC将阀门向关闭的方向转动，该阀就这样打开和关闭。图5-2输出电压波形图5直流电动机控制输入/输出波形图7单驱动旋转电磁阀型怠速控制阀的剖面图图6电机速度控制连接电路图8单驱动旋转电磁阀型怠速控制阀的工作原理在图5-2中，输出波形周期为T，正脉冲宽度时3.3直流电动机的单片机控制间为t1，零脉冲宽度时间为t2，加在直流电动机两单片机P1.0