怠速控制

电喷汽油发动机控制中的系统

汽油机怠速控制（idle speed control of gasoline engine）怠速控制系统是当代电喷汽油发动机控制中的一个重要组成部分。怠速工况的控制性能，反映了汽车的技术性、稳定性、动力性、经济性、污染性等各种技术指标。

简介

怠速控制是指对怠速空气量的控制。它要实现的功能除了稳定基本怠速以外，还可以将一些过去要利用各种附加装置才能实现的功能集中起来，使进气系统更加简化。

怠速工况

怠速工况是发动机在对外不做功的情况下，以最低稳定的转速运行的状态。此时发动机与传动系完全脱离，其目的就是维持发动机的在较低的转速下连续，平稳运转和提供其他各辅助装置的工作动力，比如空调、动力转向装置等突然开启或关闭时，使发动机转速稳定运行在某一速度范围。怠速工况是发动机工作的重要工况之一。

影响发动机怠速性能的因素主要有两个方面。一个是控制进入汽缸的混和气流量。因为混合气流量直接影响混合气在燃烧室内燃烧的速度，压力和温度，从而对发动机的动力性，燃油经济性和排气污染物的成分有着很大的影响。另一方面是对汽缸可燃混合气进行点火的时刻，不同的点火时刻同样能够对汽缸内燃烧的过程产生很大的影响，从而影响发动机的动力性能。

汽油机的怠速性能主要体现在三个方面：怠速稳定性、怠速排放和怠速油耗。

怠速控制目的

1、降低怠速排放量；

2、提高燃油经济性；

3、提高怠速稳定性；

4、获得良好的驾驶舒适性；

5、达到迅速、平稳的过渡特性。

控制原理

当发动机怠速运行时，节气门处于全关位置，即进入发动机的空气量不再由节气门进行调节。怠速控制的实质就是通过怠速执行器调节进气量，同时配合喷油量及点火提前角的控制，改变怠速工况燃料消耗所发出的功率，以稳定或改变怠速转速。

怠速控制系统的组成

发动机怠速控制系统的组成如图所示，由各种传感器、信号控制开关、电控单元ECU、怠速控制阀和节气门旁通空气道等组成。ECU接收各相关传感器所发出的信号，通过分析判别后，对怠速控制阀（ ISCV）发出相应指令，进而控制节气门旁路中的空气流量，使发动机怠速运转总是处于最佳的转速下。

控制策略

1、在所有可能的工况条件下提供理想的怠速空气量。

2、及时补偿发动机的负荷变化。

3、采用维持最低怠速与减速空气量控制等方式，以取得良好的燃油经济性。

4、采用急减速时增加空气量等方式改善排放。

5、改善车辆的可驾驶性。

6、对于零件老化及各车异性等所致的差异能自动地进行补偿，以减少周期性调整的要求。

启动控制：发动机启动时，怠速控制系统控制怠速执行器使旁通进气量最大，以利于启动；启动之后，再根据冷却水温度来确定旁通进气量的大小。

暖机控制：暖机阶段，怠速控制系统根据冷却水温度的变化不断调整旁通进气量的大小，使发动机在温度状态变化的情况下保持稳定的转速。

怠速反馈控制：当暖机过程结束，或者ECU检测到节气门全关信号，且车速低于2km/h，则怠速控制系统开始进行怠速反馈控制。

电器负载增多时的怠速控制：当同时使用的电器增多时，怠速控制系统也要相应增加旁通进气量，提高发动机的怠速转速。

怠速控制方式

怠速控制的方式包括开环控制和闭环控制两种。一般来说，在起动、暖机、急减速等工况时多采用开环控制，而在稳定怠速工况，多采用闭环控制。闭环控制的反馈信号为发动机转速信号。在对怠速空气量进行闭环控制时，多采用比例积分微分PID控制方式。

怠速转速的控制过程

怠速稳速控制

当汽油发动机控制单元收到怠速工况的信号时，首先从存贮器中取出标准的怠速转速数据与当前汽油发动机实际转速相比较，若当前转速偏离目标转速时，汽油发动机控制单元便向执行器（怠速控制阀）发出调节指令，使其开大或减小来调节怠速进气量，从而使汽油发动机转速趋向于目标转速，来达到怠速稳速控制目的。

怠速提速控制

在稳速控制的基础上，根据汽油发动机当前的工况和负荷来决定是否提速。如冷车时，为使汽油发动机快速加热，需提高转速来达到目的；当有负荷时，为克服负荷所带来的影响，需要提速来稳定汽油发动机怠速工况的稳定性，如冷车、开空调、打转向、挂档、开大灯、启动冷却风扇等，均需做提速控制，提速的增加量一般在200～400r/min。

怠速执行器

怠速执行器的功能就是改变怠速时的进气量，改变的方式有：改变旁通进气量的方式和直接操纵节气门的方式即节气门直动式。按照执行器驱动方式的不同，旁通进气量调节方式的怠速执行器又分为步进电机型、旋转电磁阀型、占空比控制型真空开关阀和开关控制型真空开关阀。

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