摘要：本文从怠速工况的特点和怠速控制系统的原理出发，介绍怠速控制系统的原理、功能、结构、组成与控制内容；重点简述步进电机式怠速控制阀的相关特性，以及该方向的应用现状和研究进展；并介绍其设计模式的状况与人工智能方面的发展。简明叙述ISC应用维护的要点。

    1 发动机的怠速工况
    内燃发动机的稳定工况分为全负荷与大负荷、中等负荷、小负荷和怠速4种，也有人认为起动、起动后、过渡和拖动也应包含其中，但这些皆为短瞬的转换过渡过程，并非稳定工况。怠速工况是指油门踏板完全松开，发动机不对外输出动力，发动机对外做功行程所产生的动力仅用来克服发动机的内部阻力，以维持发动机以最低稳定转速运转，汽油机怠速转速一般为700～1 000 r/m i n，而一般车用柴油机怠速转速在500～800 r/min。在怠速工况下，进入气缸内的混合气很少，而缸内残余废气对混合气稀释严重，此时由于转速低，空气流速小，汽油雾化和蒸发不良，混合气的形成并不均匀。
    城市市区内短途运行的车辆，由于路况、交通管理等因素影响，会出现临时停车、开始起动以及制动减速，皆是怠速工况下工作。频繁地减速停车，等候绿灯重新起动，发动机怠速运转时间会达到总工作时间的25%～30%,其燃油消耗占到30％左右。在GB 18285的工况法排放测试中，怠速排放的CO, HC和NOx常占总排放量的70%。较高的怠速转速虽能降低CO, HC和NOX的排放（HC是内燃机未经充分燃烧，排放碳氢化合物“烃”的总称），但燃油量消耗上升；而过低的怠速转速，会明显增强废气对气缸内混合气的稀释作用，一旦阻力或负荷稍有变化、扰动，会致使发动机运转不稳，甚至熄火。足见实现精准管理怠速控制系统对于发动机的动力性、燃油经济性和废气排放及其排气污染物的成分有显著影响。在保证发动机排放严格满足现行相关法规及运转稳定性的情况下，怠速控制系统（Idle Speed Control System，简称ISC）常尽可能使怠速转速保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量。
    发动机怠速运转，名为空转，实际还需维持包括车载空调、动力转向装置、自动变速器等各种装置的工作动力，而与发动机皮带轮皮带相连的发电机怠速时，转速会在1600 r/min以上，高于建压转速，可为蓄电池充电。一辆汽车的技术性、经济性、稳定性和污染排放性等诸项技术指标受发动机怠速工况时的控制性能影响＋分显著：确保发动机优良怠速性能是由汽车专用微机控制器（电子控制单元）ECU的电子控制方案来实施的。一是混合气流量直接影响其在燃烧室内燃烧的速度、温度与压力，故必须精准控制进入气缸的混合气流量；其二，燃油在气缸内燃烧爆发的做功过程决定发动机的动力性能，而它取决于可燃混合气的精准点火时刻。英国贝尔法（Bellfarw）汽车实验室有过如下权威的实验结论：①标准排量1.6L轿车怠速时平均油耗为42 mL/min，而1L汽油能平均怠速空转23.8 min，怠速3 min能让汽车行驶1 km;②造成车辆发动机积炭的主因是由于在怠速时，燃油不能充分完全燃烧，发动机积炭不仅增加车辆能耗，降低发动机输出，汽车怠速时所排放尾气中所含有毒有害物质是该车时速80 km/h行驶时所排放尾气的73倍！而汽车尾气排放正是雾霆天气形成的主影响因素之一。
      图1的速度特性曲线可用于全面判别发动机的动力性和经济性。展示了有效功率P （kW）、扭矩T （Nm）和比燃料消耗量g （g/kWh）随发动机转速n而连续变化的函数关系。发动机的速度特性是由制动试验台架上测出的。保持发动机在一定节气门开度情况下，稳定转速，测取在这一工况下的功率、比耗油等，继而调整被测机的载荷（扭矩变化），使发动机转速改变，然后再测得另一转速下的功率、比耗油。与怠速相应的转速区域在图1中并未绘出，但从图1中的右侧可推测出怠速工况下比耗油量是很高的，实际也正是如此。

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