汽油发动机怠速系统控制策略的研究

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1、第三章怠速系统控制策略的研究汽车发动机的怠速是指油门踏板完全松开，转速保持在最低可能水平的工况。怠速与空转是两个概念。空转就是空负荷，指发动机在没有外加负荷的情况下运转。早年，汽车发动机的动力完全用于驱动汽车，只要离合器脱开，发动机就没有任何外加负荷，此时就是空转。但是现代汽车就不同了，轿车都装有空调设备，即使怠速时将离合器脱开，发动机还要带动空调压缩机。许多汽车装有助力转向装置，怠速时只要前轮稍微转过一个角度，发动机就要消耗动力于转向装置。所以怠速不一定没有负荷。发动机控制策略即是针对发动机各个运行工况

2、以及发动机自身的工作特点和性能制定的一套控制思想，并通过各个执行机构实现对发动机有效和优化的控制，使发动机的各项性能指标达到最佳的效果。怠速控制策略对怠速控制算法有很大影响，因此本章对发动机怠速控制策略进行了详细的介绍。§3-1怠速控制概述3-1-1怠速控制系统的组成怠速控制系统的组成如图3.1所示，由各种传感器、信号控制开关、电子控制单元(ECU)、怠速控制阀和节气门旁通空气道等组成。桑塔纳2000GSi、捷达AT、GTX和红旗CA7220E型轿车采用节气门直接控制方式，无需设置旁通空气道。车速传感器提

3、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。发动机怠速时，节气门关闭，节气门位置传感器的怠速触点(IDL)闭合，传感器输出端子IDL输出低电平信号。因此，当IDL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内部，存储有不同水温对应的最佳怠速转速，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，并随发动机温度升高

4、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、动力转向开关、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。怠速时的旁通空气道有两条，一条由怠速调整螺钉调节，另一条由怠速控制阀调节。各型汽车采用的怠速控制阀各有不同，桑塔纳2000GLi型轿车采用了比例电磁阀式或步进电动机式怠速控制阀来控制节气门旁通空气道的进气量，切诺基吉普车采用步进电动机来控制怠速转速，桑塔纳2000GSi、捷达AT、G

5、TX型轿车采用节气门控制组件来自动调整怠速转速。3-1-2发动机怠速转速的控制方法怠速控制内容主要是发动机负荷变化控制和电器负荷变化控制。怠速控制的实质是控制发动机怠速时的进气量。怠速时的喷油量则由ECU根据预先试验设定的怠速空燃比和实际充气量计算确定。怠速控制系统控制怠速转速的方法如下：当发动机怠速负荷增大时，ECU控制怠速控制阀使进气量增大，从而使怠速转速提高，防止发动机运转不稳或熄火；当发动机怠速负荷减小时，ECU控制怠速控制阀使进气量减少，从而使怠速转速降低，以免怠速转速过高。在发动机怠速状态下，

6、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。如果转速降低过多，发动机就可能熄火，会给车辆使用带来不便。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，而且会给汽车驾驶带来一定困难（起步前冲，容易导致汽车追尾）。因此在断开空调开关或动力转向开关之后，需要将怠速转速降低，防止怠速过高。另外，当电器负荷增大（如夜间行车接通前照灯、按喇叭等）时，电气系统的供电电

7、压就会降低，如果电源电压过低，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。3-1-3发动机怠速转速的控制过程怠速转速控制过程如图3.2所示。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、动力转向开关等信号，从存储器存储的怠速转速数据中查询相应的目标转速ng，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n进行比较。当发动机负荷增大，需要发动机快怠速运转

8、，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，当发动机负荷减小，目标转速低于实际转速时，ECU将控制怠速控制阀减小旁通进气量来调节怠速转速。gn>n例如，当接通空调（发动机负荷增大）时，需要发动机快怠速运转（目标转速二快怠速转速）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