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发电机综合控制系统

作者:365手机版客户端 发布时间:2020-07-21 04:54 点击数:

  发电机综合控制系统_电力/水利_工程科技_专业资料。怠速控制系统 ● 一、怠速控制的作用 ● 二、怠速控制的分类 ● 三、怠速控制的原理 ● 四、怠速控制系统部件的结构 一、怠速控制的作用 什么是怠速工况? 怠速工况指发动机对外无功率输出的稳定运转

  怠速控制系统 ● 一、怠速控制的作用 ● 二、怠速控制的分类 ● 三、怠速控制的原理 ● 四、怠速控制系统部件的结构 一、怠速控制的作用 什么是怠速工况? 怠速工况指发动机对外无功率输出的稳定运转 工况。此时节气门开度最小,汽车处于空档,发动 机只带动附件维持最低稳定转速。 为什么要控制怠速工况? 发动机怠速运转时间约占30%,怠速转速的高低 影响油耗、排放、运转的稳定性等。在保证发动机 排放要求且运转稳定的前提下,应尽量使发动机的 怠速转速保持最低,以降低怠速时的燃油消耗量。 一、怠速控制的作用 怠速控制(ISC) ISC——Idle speed Control 怠速控制就是怠速转速的控制。 根据发动机工作温度和负载,由ECU自动控制怠速 工况下的空气供给量,维持发动机以稳定怠速运转。 二、怠速控制的分类 1 、按进气量调节方式分: (1)节气门直动式——控制节气门最小开度; (2)旁通气道式——控制节气门旁通通路中空气流量。 二、怠速控制的分类 ? 2 、按怠速控制阀的结构与工作方式分: (1)步进电机式——以步进电机为动力控制节气门; (2)开度电磁阀式——以电磁线圈产生的磁力为动力控 制节气门旁通通路中空气流量,有直动式和转阀式两种; (3)开关电磁阀式——以电磁线圈产生的磁力为动力控 制节气门旁通通路中空气流量,但只有开、关两种状态。 三、怠速控制的原理 1、原理 三、怠速控制的原理: 1、原理 三、怠速控制的原理: 1、原理 ECU根据节气门位置传感器、车速传感器输出的信号判断发 动机是否处于怠速状态,然后根据冷却液温度、空调开关、动 力转向开关等传感信号,在存储器中查出该工况下的目标转速 (即能稳定运转的怠速转速),再与发动机转速传感器传来的 实际转速进行比较,计算出转速差,最后通过怠速控制阀的动 作(调节进气量)来提高或降低发动机的转速,使发动机稳定 运转。 怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。 三、怠速控制的原理: 2、高怠速运行控制 (1)负载增大时的怠速控制 当汽车上使用的电器增多时,将引起电源系供电电压降 低,同时发动机的负荷也要增大。为保证ECU的+B端有 正常的供电电压,需要相应地增加进气量,提高发动机的 怠速转速。 三、怠速控制的原理: 2、高怠速运行控制 (2)发动机转速变化的预测控制 发动机处于怠速工况时,空调开关、空档起动开关 等接通或断开时,都会引起发动机怠速负荷变化,产生较 大的怠速转速波动。 为了减小负荷变化对怠速转速的影响,ECU在收到 以上开关量信号、发动机转速变化出现前,就控制怠速控 制阀预先把阀门开大或关小一个固定的距离。 三、怠速控制的原理: 3、其它怠速控制 (1)起动初始位置设定 为了改善发动机的再次起动性能,在点火开关断开时,ECU 将控制怠速控制阀处于全开状态,为再次起动作好准备。 当ECU内部主继电器控制电路接收到点火开关OFF位置信号 时,ECU将利用备用电源输入端提供的电压控制主继电器线秒,使步进电机的怠速控制阀退回到初始位置,以便 下次起动时具有较大的进气量。 三、怠速控制的原理: (2)起动中控制 由于发动机起动前,ECU已把怠速控制阀的初始位置 设定在最大开度位置,因此发动机起动后,若怠速控制阀 仍保持全开,则会引起发动机转速过高。 为避免出现这种情况,在起动过程中,当发动机转速 达到由冷却液温度确定的对应转速时,ECU控制怠速控 阀,逐渐将阀门关小到与冷却液温度对应的开度。 三、怠速控制的原理: (3) 暖机控制 暖机过程中,ECU控制怠速控制阀从起动后的开度逐 渐关小,当冷却液温度达到70℃时,暖机控制结束,怠速 控制阀达到正常怠速开度。 三、怠速控制的原理: (4) 学习控制 ECU通过控制怠速控制阀的位置,调整发动机的怠速转 速。 由于发动机在使用过程中其性能会发生变化,因此这时 怠速控制阀的位置虽然没有变化,但实际的怠速转速也会 偏离初始值。出现这种情况时,ECU除了用反馈控制使怠 速转速仍达到目标值外,还将此时步进电机转过的步数储 存在备用存储器中,供以后的怠速控制用。 三、怠速控制的原理: ④ 反馈控制 当发动机处于怠速工况运转时,如果发动机的实际 转速与ECU存储器中所存放的目标转速差超过规定值(如 20r/min),则ECU即控制怠速控制阀增减旁通空气量, 使发动机实际转速与目标转速差小于规定值。 目标转速与发动机怠速工况时的负荷有关,对应空档 起动开关是否接通、 是否使用空调、用电器增加等不同 情况,都有确定的目标转速。 四、怠速控制系统部件结构 1、节气门直动式 (1)结构:直流电动机、减速齿轮、丝杆等组成。 优点:结构简单、工作稳定性好,缺点:采用了齿轮减速机构后执行 速度慢、动态响应性差。 1、节气门直动式怠速控制器 ? 组成:直流电动机、减速齿轮机构、丝杠机构和传动轴等 大众车节气门直动式怠速控制器 四、怠速控制系统部件结构 (2)节气门直动式工作原理 当直流电动机通电(正向或反向)转动时,驱动减速齿轮转 动,从而带动丝杆向前或向后移动。 在节气门开度最小(怠速)时,丝杆与节气门操纵臂接触。 发动机怠速时,ECU根据各传感器的信号,控制直流电机的 正反转及转动量,使丝杆作直线移动,带动节气门在小开度范 围内摆动,从而改变进气量,达到调整怠速转速的目的。 2、 旁通空气控制机构 类型:步进电机式怠速控制机构;旋转电磁阀式怠速控制机 构;占空比型电磁阀怠速控制机构;真空电磁阀怠速控制机构。 1)步进电机式怠速控制阀: (1)结构:步进电机、螺旋机构、阀芯、阀座等。 步进电机:由永磁转子、定子绕组等组成。用于产生驱动力 矩。 螺旋机构:由螺杆(丝杆)和螺母组成。 螺母与步进电机转子制成一体,螺杆的一端制有螺纹,另一 端固定有阀心,螺杆与阀体之间为滑动花键连接,只能作轴向 移动,不能作旋转运动。 2) 旁通空气控制机构 类型:步进电机式怠速控制机构;旋转电磁阀式怠速控制机构;占 空比型电磁阀怠速控制机构;真空电磁阀怠速控制机构 (1) 步进电机式怠速控制机构(step motor type) ① 步进电机式怠速控制机构的结构和工作原理 定子由A、B 两组构成,每一 级均带有16个齿 有铁心,且交错 装配,每个铁心 上绕有2个定子 线圈,且方向相 反。 转子上制有8 对永磁磁极,其 N、S极相间排列 于转子圆周上, 以构成该电机的 主磁场。 步进电机的内部结构 1—线—定子A 转子一周分为32个步级进行,每个步级转动一个爪的角度,即 11.25°(一般步进电动机为2到125个步级)。 步进电机式怠速控制机构工作原理 工作原理如图,当ECU控制 使步进电机的线 顺序依次搭铁时,定子磁场 瞬时针转动,由于与转子磁场 间的相互作用,使转子随定子 磁场同步转动。同理,步进 电动机的线圈按相反的顺序 通电时,转子则随定子磁场 同步反转。定子有32个爪级, 步进电动机每转一步为1/32圈, 工作范围为0~125个步进级。 a)输入脉冲 b)工作过程 定子绕组通电时产生磁场,与转子的永久磁铁形成的磁场 在同性相斥、异性相吸的原理作用下,使转子转动。 步进电机式怠速控制机构的控制电路 丰田车步进电机型怠速控制阀 下图中的步进电机转子每转一步一般为1/32圈。步进电机 的工作范围为0~125个步进级。 步进电机式怠速控制机构的控制电路 步进电动机型怠速控制阀电路(日本丰田皇冠3.0轿车)如图 所示。主继电器触点闭合后,蓄电池电源经主继电器到达怠速控 制阀的B1和B2端子、ECU的+B和+B1端子,B1端子向步进电动机 的1、3相两个线、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。 步进电机式怠速控制过程: 当步进电机的转子 转动时,螺母将带动丝 杆作轴向运动,使阀芯 开大或关小阀门的开度。 ECU通过控制步进 电机的转动方向和转动 角度来控制丝杆的移动 方向和移动距离,从而 达到控制阀门开度,调 整怠速转速之目的。 ② 步进电机式怠速控制阀的控制过程 A. 初始值设定 为了改变发动机再启动时的启动性能,在发动机 点火开 关关闭后,ECU将控制怠速控制阀全部打开,为下次启动做 好准备。 B. 暖机控制 启动后,ECU控制将怠速控制阀关小到当时冷却水温相 应的最佳怠速转速值。当水温达70℃时,暖机控制结束。 C. 反馈控制 在怠速运转过程中,如果此时由于某种原因使发动机转速 与目标转速相差超过20r/min,ECU会对怠速控制阀相应增减 旁通空气量,使发动机转速与目标转速相同。 D. 怠速转速变化预控制 负荷变化时,为了防止发动机转速变化,ECU控制怠速空 气阀提前开大或关小一定的值。 E. 其他控制 由于负荷等引起电源电压降低时,ECU会自动控制提高发 动机转速,保证系统正常供电。 F.学习控制 随着机件的磨损等,ECU原来控制步进电动机的步进数已 达不到原来的控制效果,此时发动机会通过发动机转速的反 馈控制,使其达到原来的目标值。这种控制方式又称为怠速 控制的学习控制功能。 2) 旋转电磁阀式怠速控制机构 (1)结构:由永久磁铁、电枢、旋转滑阀等组成。 (a) 结构 (b) 位置图 (c) 工作原理 旋转电磁阀怠速控制机构 1—阀;2—双金属带;3—冷却水腔;4—阀体;5—线、旋转电磁阀型怠速控制阀 ? 旋转电磁阀型怠速控制阀结构 自空气滤清器 双金属片 自空气滤清器 阀体 线圈 阀 永久磁铁 阀 至进气总管 至进气总管 丰田车旋转电磁阀型ISCV 旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理 占空比:脉冲信号的通电时间与通电周期的比值。 占空比= A ?100% A? B 通 断 AB 一个周期 旋转电磁阀型怠速控制阀工作原 理 由于旋转滑阀式怠速控制阀的转角范围限定在90°以 内,所以电枢的旋转角度必须很小才能满足旁通进气量控 制精度的要求,因此采用了控制占空比的方法来控制电枢 的顺转或逆转。 占空比——指脉冲信号的通电时间与通电周期之比。 旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理 当占空比为50%时,两个三极管的导通时间相等,正、反 向旋转力矩抵消,滑阀不转动; 当占空比小于50%时,线的通电时间大于线的通 电时间,滑阀逆时针旋转,旁通气道被关小; 当占空比大于50%时,线的通电时间大于线的通 电时间,滑阀顺时针旋转,旁通气道被打开。 奥迪100型轿车在控制信号的占空比减小到18%左右时, 旋转滑阀完全关闭;占空比增大到82%左右时,旋转滑阀 完全开启。 3)、电磁式怠速控制阀: 电磁式怠速控制阀是利用通电线圈产生的电 磁力来控制阀门的开度。 根据控制信号的不同,可分为两类: (1)占空比型; (2)开关型: (1) 占空比型电磁阀怠速控制机构 占空比控制型电磁 阀工作时,由ECU确定 控制脉冲信号的占空比, 磁化线圈中平均电流的 大小取决于占空比。 占空比越大,磁 化线圈中平均电流越大, 磁场强度越大,阀门升 程越大,旁通道开度越 大。 (1)占空比型电磁式怠速控制阀: 结构: (1)占空比控制电磁阀型怠速控制阀 自空气滤清器 阀门 电磁线圈 至进气管 丰田车占空比控制电磁阀型ISCV (1)占空比型电磁式怠速控制阀: 2)工作原理: 电磁线圈通电产生电磁吸力。 当线圈产生的电磁吸力超过复位弹簧弹力时,阀轴 带动阀芯向上移动,打开旁通气道。 当电磁线圈断电时,阀轴及阀芯在弹力作用下复位, 将旁通气道关闭。 旁通气道开启与关闭时间由发动机发出的占空比信 号控制。 (1)占空比型电磁式怠速控制阀: 2)工作原理: 发动机工作时,当ECU检测到发动机怠速转速低于 目标转速时,自动提高控制信号的占空比,使线圈的通 电时间变长,阀门开度增大,旁通气量增大,使怠速转 速提高到目标值。 反之,当发动机怠速转速高于目标转速时,ECU自 动降低占空比,使线圈通电时间缩短,阀门开度变小, 旁通气量变小,最终使怠速转速降低到目标值。 3)控制电路: ECU通过V-ISC端子来控制怠速电磁阀 (VSV)的搭铁电路。 (2)开关型电磁式怠速控制阀: 1)结构: (2) 开关型怠速控制阀 自空气滤清器 阀门 至进气管 电磁线圈 丰田车开关型ISCV (2)开关型电磁式怠速控制阀: 2)工作原理: ECU向怠速控制阀输出的控制信号为开关信号。 发动机怠速运转时,ECU只对阀内线圈通电或断电 两种状态进行控制,电磁线圈通电时,控制阀开启,线 圈断电时,控制阀关闭。 占空比型和开关型电磁式怠速控制阀控制的旁通空 气量较少,需要设置辅助装置来控制发动机暖机过程的 空气量。 (2)开关型电磁式怠速控制阀: 该怠速控制阀的工作除了由ECU根据各传感器信号 来控制外,还受到后窗除雾开关和灯开关的控制。 也就是说,在发动机怠速时怠速控制阀还会根据除 雾开关和灯开关的状态,自动接通或断开怠速控制阀的 电源电路,打开或关闭旁通气道,自动调节发动机怠速 转速。 当使用灯光或除雾器时,怠速控制阀打开旁通气 道,以提高发动机的怠速。 ? (3) 真空电磁阀怠速控制机构 控制信号只存在 开、关两种状态。怠 速时,ECU发出指令 打开此阀,升高到某 预定值时,切断电源, 阀门关闭。


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