怠速控制

汽油機怠速控制（idle speed control of gasoline engine） 怠速控制系統是當代電噴汽油發動機控制中的一個重要組成部分。怠速工況的控制性能，反映了汽車的技術性、穩定性、動力性、經濟性、污染性等各種技術指標。

基本介紹

• 中文名：汽油機怠速控制
• 外文名：Internal combustiongasoline engine idle speed control
• 分類：開環控制和閉環控制
• 系統組成：感測器、信號控制開關、ECU等
• 作用：控制怠速空氣量

簡介

怠速控制是指對怠速空氣量的控制。它要實現的功能除了穩定基本怠速以外，還可以將一些過去要利用各種附加裝置才能實現的功能集中起來，使進氣系統更加簡化。

怠速工況

怠速工況是發動機在對外不做功的情況下，以最低穩定的轉速運行的狀態。此時發動機與傳動系完全脫離，其目的就是維持發動機的在較低的轉速下連續，平穩運轉和提供其他各輔助裝置的工作動力，比如空調、動力轉向裝置等突然開啟或關閉時，使發動機轉速穩定運行在某一速度範圍。怠速工況是發動機工作的重要工況之一。

影響發動機怠速性能的因素主要有兩個方面。一個是控制進入汽缸的混和氣流量。因為混合氣流量直接影響混合氣在燃燒室內燃燒的速度，壓力和溫度，從而對發動機的動力性，燃油經濟性和排氣污染物的成分有著很大的影響。另一方面是對汽缸可燃混合氣進行點火的時刻，不同的點火時刻同樣能夠對汽缸內燃燒的過程產生很大的影響，從而影響發動機的動力性能。

汽油機的怠速性能主要體現在三個方面：怠速穩定性、怠速排放和怠速油耗。

怠速控制目的

1、降低怠速排放量；

2、提高燃油經濟性；

3、提高怠速穩定性；

4、獲得良好的駕駛舒適性；

5、達到迅速、平穩的過渡特性。

控制原理

當發動機怠速運行時，節氣門處於全關位置，即進入發動機的空氣量不再由節氣門進行調節。怠速控制的實質就是通過怠速執行器調節進氣量，同時配合噴油量及點火提前角的控制，改變怠速工況燃料消耗所發出的功率，以穩定或改變怠速轉速。

怠速控制系統的組成

發動機怠速控制系統的組成如圖所示，由各種感測器、信號控制開關、電控單元ECU、怠速控制閥和節氣門旁通空氣道等組成。ECU接收各相關感測器所發出的信號，通過分析判別後，對怠速控制閥（ ISCV）發出相應指令，進而控制節氣門旁路中的空氣流量，使發動機怠速運轉總是處於最佳的轉速下。

控制策略

1、在所有可能的工況條件下提供理想的怠速空氣量。

2、及時補償發動機的負荷變化。

3、採用維持最低怠速與減速空氣量控制等方式，以取得良好的燃油經濟性。

4、採用急減速時增加空氣量等方式改善排放。

5、改善車輛的可駕駛性。

6、對於零件老化及各車異性等所致的差異能自動地進行補償，以減少周期性調整的要求。

啟動控制： 發動機啟動時，怠速控制系統控制怠速執行器使旁通進氣量最大，以利於啟動；啟動之後，再根據冷卻水溫度來確定旁通進氣量的大小。

暖機控制： 暖機階段， 怠速控制系統根據冷卻水溫度的變化不斷調整旁通進氣量的大小，使發動機在溫度狀態變化的情況下保持穩定的轉速。

怠速反饋控制： 當暖機過程結束，或者ECU檢測到節氣門全關信號，且車速低於2km/h，則怠速控制系統開始進行怠速反饋控制。

電器負載增多時的怠速控制： 當同時使用的電器增多時，怠速控制系統也要相應增加旁通進氣量，提高發動機的怠速轉速。

怠速控制方式

怠速控制的方式包括開環控制和閉環控制兩種。一般來說，在起動、暖機、急減速等工況時多採用開環控制，而在穩定怠速工況，多採用閉環控制 。閉環控制的反饋信號為發動機轉速信號。在對怠速空氣量進行閉環控制時，多採用比例積分微分PID控制方式。

怠速轉速的控制過程

怠速穩速控制

當汽油發動機控制單元收到怠速工況的信號時，首先從存貯器中取出標準的怠速轉速數據與當前汽油發動機實際轉速相比較，若當前轉速偏離目標轉速時，汽油發動機控制單元便向執行器（怠速控制閥）發出調節指令，使其開大或減小來調節怠速進氣量，從而使汽油發動機轉速趨向於目標轉速，來達到怠速穩速控制目的。

怠速提速控制

在穩速控制的基礎上，根據汽油發動機當前的工況和負荷來決定是否提速。如冷車時，為使汽油發動機快速加熱，需提高轉速來達到目的；當有負荷時，為克服負荷所帶來的影響，需要提速來穩定汽油發動機怠速工況的穩定性，如冷車、開空調、打轉向、掛檔、開大燈、啟動冷卻風扇等，均需做提速控制，提速的增加量一般在200～400r/min。

怠速執行器

怠速執行器的功能就是改變怠速時的進氣量，改變的方式有：改變旁通進氣量的方式和直接操縱節氣門的方式即節氣門直動式。 按照執行器驅動方式的不同，旁通進氣量調節方式的怠速執行器又分為步進電機型、旋轉電磁閥型、占空比控制型真空開關閥和開關控制型真空開關閥。