长城2.4S系列电喷发动机的管理系统由5部分组成，它们是：怠速控制系统、点火正时控制系统、燃油喷射控制系统、辅助执行器控制系统（如电动汽油泵继电器、助力转向、空调继电器等）和自我诊断系统。本文介绍其怠速控制系统的构成以及控制执行器步进电机的结构和工作原理。

    1 发动机怠速控制系统

    GW2.4S系列发动机怠速控制系统的结构简图如图1所示，在怠速工况下，来自空气滤清器的空气主要通过图1中标注的4个通道进人进气歧管稳压腔，然后进人各个气缸。下面介绍影响怠速的4个通道原理及作用。

    1.1通道I的作用——节气门与节气门体之间的进气通道

    GW2.4S系列发动机的节气门在怠速时略微开启，部分空气通过节气门与节气门体之间的缝隙即通道I进人稳压腔。通道I的大小由位于节卜气门体侧面的一个怠速调整螺钉ISASl（Idle Speed Adjustment Screw NO.1，简称ISAS1）决定。ISAS1通过螺纹安装在节气门体的侧面的一个凸台上，其前端顶在节气门杆侧面的凸轮上。ISAS1的旋出量不仅决定着通道I的大小，而且决定着节气门位置传感器和怠速开关的工作原点。因此在节气门体出厂前，生产厂已将其调整到合适的位置，并在锁止螺母上用色漆标记，提示该螺钉不允许调整。若因各种原因改变了ISAS1在节气门体上的初始安装状态，应按规定的程序对其进行调整。

    1.2通道Ⅱ的作用——发动机基本怠速调整用进气通道

    通道Ⅱ就是调整发动机怠速时所调整的通道。如图1所示：通道Ⅱ位于节气门体内部，其进气口在节气门之前与空气滤清器相通，出口则在节气门之后与稳压腔相连。怠速调整螺钉ISAS2（Idle Speed Adjustment Screw N0.2，简称ISAS2）的头部为锥体，其前端是通道Ⅱ的节流孔。拧人或旋出ISAS2能够改变节流孔的有效流通面积，进而可以改变怠速时发动机的进气量及怠速转速ISAS2在出厂前已经由发动机生产厂家按规定的程序进行了调整，在整车装配调试或修理过程中一般不需要再调整；若运行中出现怠速不稳现象，需要进行调整时，应按检修手册规定的程序进行。

    1.3通道Ⅲ的作用——快怠速用进气补偿通道

    通道Ⅲ的作用是在发动机温度较低时提供额外的空气，使发动机以较高的转速运行；在发动机水温升高后，通道Ⅲ自动关闭，使发动机回到正常的怠速状态。如图1所示，通道Ⅲ与通道Ⅱ一样，也是通过调整锥形块与节流孔之间的相对位置来调整通过该通道的进气量；但这一过程由快怠速调整阀（FastIdleAdjustmentValve,简称FIAV）自动实现。

    FIAV阀为一温度感应式流量控制阀，在该阀的阀体与活塞之间充满着石蜡。发动机冷车运行时，石蜡处于收缩状态，活塞顶杆随之收缩，通道Ⅲ的截面积最大。此时旁通的进气量最大，发动机处于快怠速状态[（1800±1200）r/min]；随冷却水温度逐渐升高，石蜡膨胀将活塞顶杆推出，通道Ⅲ截面积减小导致进气量减少，怠速转速慢慢下降；当水温超过55℃时，活塞将通道Ⅲ完全关闭，此时发动机回到正常的热怠速状态（750r/min）。

    1.4通道Ⅳ的作用——怠速伺服控制通道

    通道Ⅳ的作用是调整怠速时发动机进气量，使发动机以稳定的转速运行。这是一个带反馈的全自动控制过程，ECU根据采集到的各种信号进行综合运算，然后通过控制步进电机决定螺纹顶杆的位置，从而实现对进气量和怠速转速的控制。通道Ⅳ在4个通道中有效流通面积最大，控制范围可以从截止到全开，控制的精度和速度极高。因此可以说怠速伺服控制系统（IdleServeControl,简称ISC）是整个怠速控制灵魂。

    1.5各通道的应用说明

    通道I是节气门起始工作点，决定着节气门位置传感器及怠速开关的工作原点；且ISAS1调整后还要对基本怠速和节气门位置传感器及怠速开关进行调整，因此使用时不允许用户轻易对其调整。

    通道Ⅱ基本怠速在发动机出厂前已经由生产厂家调整完毕，一般不需要再调整；如必须调整时应先确认点火正时、火花塞、喷油器、ISC伺服系统、压缩压力等处于正常的状态。如怠速转速仍不正常，则可按图2所述方法进行调整。图2表示了怠速时发动机冷却水温度变化时，各进气通道的进气量的变化趋势。

    从图2各通道进气量曲线可以得知：当对发动机的基本怠速转速进行调整时，必须先使进气通道I、Ⅲ、Ⅳ的进气量保持为定值，这样才能保证调整后基本怠速的正确性。通过下述方法可以对基本怠速进行调整。

    a.起动发动机并使之怠速运转，要求怠速转速在（750±50）r/min范围内。

    b.使节气门自由关闭，保持通道IISAS1螺钉设定的位置（即要求充分放松节气门拉线）。

    c.使通道Ⅲ的FIAV阀全关（要求冷却水温度高于85℃）。

    d.使通道Ⅳ的螺纹顶杆位于指定位置。

    e.基本怠速转速调整：①对于运行未超过800km的新车，其怠速可能比标准值低（低于值在100r/min之内），属正常情况，不需要对其进行调整。②对于运行里程超过800km的新车，若发动机经常怠速停车或怠速转速低于标准值，可能是节气门边缘附着了油泥或污垢，堵塞了通道I，应先清洁节气门边缘，确认怠速是否正常，若仍不正常再做怠速调整。③如果怠速未在标准范围之内，通过旋人或拧出螺钉ISAS2使之处于标准范围之内。④如ISAS2已经向内调整到极限而怠速转速却仍高于标准值，检查螺钉ISASI是否松动或被调整过；如果是，需要重新调整ISAS1，再做基本怠速调整；如ISAS1螺钉未被调整，可能是FIAV阀已经损坏，可更换节气门体。

    f．调整后，重新起动发动机使之怠速运转10min，检查怠速状态是否正常。

    通道Ⅲ由FIAV阀通过水温控制，低温时工作，高温时（85℃左右）关闭，不需要调整。

    通道Ⅳ由ECU通过采集到的各种信号，经过综合运算，实现对怠速转速和进气量的控制。不需人工调整，失效后只能更换怠速电磁阀（步进电机）。  

    2 步进电机的结构与工作原理

    步进电机是ISC系统控制的执行器，对怠速控制的全过程有着重要影响，由ECU直接对其精确控制。下面将对步进电机的构造、工作原理做出说明。  

    2.1 步进电机的结构

    步进电机的结构简图如图3所示，此步进电机由海联合电子提供（零件号：0999CN0021）。插片将电源及控制信号分别引人到A和B两个定子内，每个定子又包含两个匝数相同但绕线方向相反的线圈；步进电机的转子为永久磁铁，转子的两端通过球轴承支撑在壳体上，转子为中空结构，其内部有螺纹与ISC的工作部件螺纹顶杆相连；螺纹顶杆的中间部分加工成螺纹与转子相连，顶杆的前端装有锥形针销，螺纹顶杆的后部为外花键，它与壳体的内花键槽相配合，起滑动导向及周向定位用；全伸挡块及全缩挡块限定了螺纹顶杆的最大行程；螺纹顶杆后端的弹簧能起到消除螺纹返程误差、提高控制精度的作用。

    2.2步进电机的工作原理

    图4为步进电机工作的原理图。如图4所示，每个定子中只有1个线圈可以通电，两个定子4组线圈共有4种组合方式，每种方式都对应一种定子空间磁场的位置；磁铁转子则在定子空间磁场作用下保持在相应的平衡位置。转子的转动方向由定子空间磁场变化时磁力线的变化方向决定；转动角度则取决于空间磁场变化前后的位置。因此，通过控制定子线圈电流通断的顺序及次数，就可达到控制转子转动方向和转动角度的目的，进而可以控制螺纹顶杆运动方向和运动行程。

    步进电机初始位置的确定：控制步进电机将螺纹顶杆伸出，完全关闭通道Ⅲ；再控制转子向回转动1格。转子此时的位置被定义为步进电机的第0格位置。

    步进电机的相关参数：电机驱动速度125格／S；范围0～204；每格转子转过15°，螺纹顶杆伸出或收回0.04mm。当系统电压低于lOV时，步进电机不能驱动。

    2.3步进电机接线回路

    在整车上步进电机的电路接线图如图5所示。接线回路为：蓄电池正极→熔断丝→控制继电器→步进电机内的线圈→ECU内的晶体管→搭铁。回路的通断由回路上的晶体管通断所决定；而晶体管的通断则由其基极电压决定。从图4的位置控制信号表可以看出，ECU是通过其内部位置控制信号来实现对步进电机的控制，从而实现对怠速的精确控制。

    3 总结

通过对2.4S电喷发动机怠速控制系统以及步进电机的结构和工作原理的详细阐述，能够较好的了解该系统各进气通道在怠速状态下的作用，为正确掌握和使用以及维修调整该怠速机构时提供有益的帮助。