怠速控制的实质及控制内容
• 怠速控制（ISC），是指对发动机怠速运 转的转速进行控制，其实质是对发动机 怠速时的进气量进行控制。
• 怠速控制的内容，随车型的不同有较大 差异，一般ECU对怠速控制的内容包括：
起动后的怠速控制； 暖机过程的控制； 负荷变化上的控制； 减速时的控制。
怠速控制系统的基本组成
B1和B2端子接蓄电池正极，然后依次将S4、 S3、S2、S1接搭铁，阀应逐步开启。
检查步进电机型ISC阀的开闭情况
美国通用汽车公司
步进电机型怠速控制阀（IAC）
通用公司步进电机型怠速控制阀结构
SGM别克怠速控制阀电路
IAC阀检修注意事项
• 不要用手推拉针阀，否则可能损坏涡轮螺杆的 螺纹；
有两组绕向相反的电磁线圈L1和L2。 • 当线圈L1通电时，电枢带动旋转滑阀顺时针
偏转，空气旁通气道截面积变小。 • 当线圈L2通电时，电枢带动旋转滑阀逆时针
偏转，空气旁通气道截面积变大。
旋转电磁阀工作原理图
旋转滑阀式怠速装置的工作原理
• L1和L2的两端与电刷滑环相连，经电刷引 出与ECU相连接。
• 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数值。
• 出现这种情况的时候，ECU除了用反馈控制 使怠速转速仍达到目标值外，并将此时步进 电机转过的步数存储在备用存储器中，供使 以后的的怠速控制用。
丰田汽车步进电机型怠速控制阀
步进电机型怠速控制阀电路原理图
• 相线控制脉冲按1-2-3-4相顺序依次超前90度相 位角时，定子上的N极向左方向移动，转子随 之反转。
相线绕组的控制电路
相线控制脉冲正转
步进原理
步进电机的控制原理（二）
• 转子的转动是为了使定子线圈电磁铁和 转子永久磁铁的N、S极互相吸引到最近 距离。
• 当定子的爪极极性随相线控制脉冲的变 化而改变时，转子也随之转动，以保持 转子的N极与定子的S极对齐。
• 旁通空气式怠速控制装置 步进电机式怠速控制装置 旋转电磁阀式怠速控制装置
占空比控制式真空开关阀 开关控制式真空开关阀
• 节气门直动式怠速控制装置
步进电机式怠速控制装置
步进电机式怠速控制装置实物
步进电机式怠速控制装置的结构
• 步进电机式怠速控制装置的步进电机与怠 速控制阀作成一体，安装在进气歧管内；
电器负载增大时的怠速控制
• 当使用的电器负载增大到一定的程度时， 将引起电源系统供电电压降低，蓄电池 过多放电；
• 这种情况下，ECU控制步进电机转动数 步，以增大阀门开度，提高发动机的怠 速转速，使发电机充电能力提高。
学习控制
• ECU通过控制步进电机的转动，进而控制怠 速控制阀的位置，调整发动机的怠速转速。
丰田汽车步进电机型怠速控制阀检修
• 车上检查怠速控制阀
当发动机熄火时，怠速控制阀会“咔嗒”一声， 如果不响，应检查ISC阀和ECU。
• 检查ISC阀的电阻
B1-S1、B1-S3、B2-S2、B2-S4之间的阻值均 应为10~30欧姆。
• 检查ISC阀工作情况
B1和B2端子接蓄电池正极，然后依次将S1、 S2、S3、S4接搭铁，阀应逐步关闭；
• 从减少有害排放的角度考虑，怠速转速 又不能过低。
• 保证低排放的前提下，使发动机的怠速 控制得越稳定、越低越好。
各种信号对怠速的影响
• 发动机处于怠速工况运行时，由于用电 设备、空调装置、AT、动力转向伺服机 构的接入等情况，会对怠速转速造成影 响，可能导致发动机运转不稳甚至熄火。
• 在电控怠速控制系统中，ECU根据控制 系统相关传感器的输入信息，控制怠速 控制装置对怠速进气量进行调整，使发 动机在所有怠速使用条件下，都能以适 当怠速转速稳定运转。
怠速控制的实质及方式
• 怠速控制的实质是怠速进气量的控制， 进气量控制的方式和采用的装置随车型 不同而有所差异。
• 电控汽油机中采用的进气量控制方式有 两种基本类型：
节气门旁通通道空气流量的旁通空气式； 直接控制节气门关闭位置的节气门直动式。
旁通空气式怠速装置
节气门直动式怠速装置
怠速控制装置的常见类型
占空比
旋转滑阀式怠速装置的工作原理
• 由于占空比（高电平出现的时间与脉冲信 号 极的之周间期接之有比 反）向控器制，信故号三和极三管V极1管和VV12的集基电 极输出相位相反，因此，旋转滑阀怠速控 制装置上的两个电枢绕组总是交替地通过 电流，又因两组线圈绕向相反，致使电枢 上交替产生方向相反的电磁力矩。
起动初始位置设定
• 步进电机断电后不具备自动回位功能，所以在点 火开关断开后，为了使发动机再次起动容易， ECU应将怠速控制阀全部打开，以便为下次起动 做好准备。
• 在发动机点火开关关闭后，通过ECU内部的主继 电器控制电路（由M-REL端子）继续向主继电器 供电约2s，使它继续保持接通状态，向控制系统 继续供电约2s；在怠速控制阀全开、完成起动初 始位置的设定后，主继电器才断电。
• ECU将控制步进电机转动使怠速控制阀全部打开 （125步级），为下次起动作好准备，然后主继电 器才断电。
起动后控制
• 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。
• 为了避免出现这种情况，在起动过程中， 当发动机转速达到由冷却水温度确定的 对应转速时，ECU控制步进电机转动， 使怠速控制阀逐渐关小到与冷却水温度 对应的开度。
• 步进电机的转子由永久磁铁构成，N极和 S极在圆周上相间排列，共有八对磁极。
• 定子由A、B两个定子构成，其内绕有A、 B两组线圈，线圈由导磁材料制成的爪极 包围。
• 每个定子各有八对爪极，每对爪极之间 的间距为一个爪的宽度，A、B两定子爪 极相差一个爪的位差，组成一体安装在 外壳上。
步进电机定子的结构
• 当占空比大于50%时，空气通道截面积变大，怠速转 速升高。
• 占空比的范围约为18%（旋转滑阀关闭）至82%（旋 转滑阀达到最大开度）之间，滑阀的最大偏转角度 限制在90度内。
• ECU控制步进电机的数据是步进电机的步数，控制 旋转电磁阀的数据是控制脉冲的占空比。由两组线 圈的通电时间长短的比例来决定滑阀的偏转角度。
• 节气门直动式怠速执行机构
电控怠速控制系统的工作原理
• ECU首先根据各传感器的输入信号确定 目标转速；
• 然后把目标转速与发动机时间转速进行 比较，得到目标转速与实际转速的差值；
• 最后根据此差值，确定相当于目标转速 的控制量，去驱动调节怠速空气量的执 行机构。
• 电控怠速控制系统一般都采用发动机转 速反馈控制方式。
• 由于电磁力矩交变频率较高（约250HZ）， 且电枢转动具有一定的惯性，所以旋转滑 阀将根据控制信号的占空比，摆到一定的 角度即处于稳定。
旋转电磁阀转动过程旋转滑阀式怠Fra bibliotek装置的工作原理
• 当两占者空产比 生的为电50磁%时力，矩L抵1和消L，2线电圈枢的轴平停均止通偏电转时。间相等，
• 当占空比小于50%时，线圈L1的平均通电时间长，其 合成电磁力矩使电枢带动旋转滑阀顺时针偏转，空 气旁通气道截面积变小，怠速转速降低。
旋转电磁阀式怠速控制装置
旋转滑阀式怠速装置的基本组成
• 永久磁铁； • 电枢； • 旋转滑阀； • 回位弹簧； • 电刷
旋转滑阀式怠速装置的结构
• 旋转电磁阀与电枢轴固连，随电枢轴一起转 动，用来控制流过旁通气道的空气量。
• 永久磁铁安装在装置的壳体上，构成磁场。 • 电枢位于永久磁铁的磁场中，电枢铁芯上缠
• 步进电机执行机构由永久磁铁构成的转子、 激磁线圈构成的定子以及把旋转运动变成 直线运动的进给丝杠和阀门等部件组成。
• 利用步进转换控制，转子既可以顺时针旋 转，也可以逆时针旋转。
• 进给丝杠的一端与阀芯固接在一起，丝杠 的螺纹端旋入步进电机的转子。
步进电机式怠速控制装置
步进电机式怠速装置工作原理
旋转电磁阀式怠速控制装置实物
旋转电磁阀式怠速装置的控制内容
• 起动控制 • 暖机快怠速控制 • 反馈控制 • 发动机负荷变化的预控制 • 学习控制
起动控制和暖机快怠速控制
• 起动控制：在发动机起动时，ECU根据 发动机的运行条件，从存储器中取出预 存的控制数据，输出一个占空比较大的 脉冲信号，使旋转电磁阀偏转，控制阀 门打开到所需要的开度；
• 转子转动一圈分为32个步级，每一个步 级转动一个爪的角度。步进电机正常工 作范围为0~125个步级。
步进电机式怠速装置的控制内容
• 起动初始位置设定； • 起动后控制； • 暖机控制； • 反馈控制； • 发动机转速变化的预控制； • 电器负载增大时的怠速控制； • 学习控制。
步进电机型怠速控制电路
• 不要将控制阀浸没在任何清洗液中，否则会损 坏微型电机；
• 针阀及阀座锥面上有亮点是正常的，并不是接 触不密封；
• 要注意O形圈，安装时涂一点机油； • 更换IAC阀要注意型号，新阀尖到安装法兰座
距离应不大于28mm，否则可轻轻压回； • 拆过电源线或ECM插头并装回后，点火开关先
“ON”5s，”OFF”5s，再起动发动机，以便使 ECM恢复怠速控制记忆。
暖机控制
• 暖机过程中，ECU控制步进电机转动， 使怠速控制阀从起动后的开度逐渐关小， 当冷却水温度达到70度时，暖机控制结 束，怠速控制阀达到正常怠速开度。
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即控制步进电机转动，通过怠速 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。