汽车电控技术(上)ppt课件

汽车电控技术主讲熊少华 第二章汽油机燃油喷射系统 下一页 2 3汽油机燃油供给系统的工作原理 一 电动燃油泵1 作用 给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油 2 类型 1 按安装位置不同分为 内置式 安装在油箱中 具有噪声小 不易产生气阻 不易泄漏 管路安装简单 外置式 串接在油箱外部的输油管路中 易布置 安装自由大 单噪声大 易产生气阻 2 按电动燃油泵的结构不同分为 涡轮式 滚柱式 转子式和侧槽式 下一页 2 3汽油机燃油供给系统的工作原理 3 电动燃油泵的结构1 涡轮式电动燃油泵 1 结构 主要由燃油泵电动机 涡轮泵 出油阀 卸压阀组成 2 原理2 滚柱式电动燃油泵 1 结构主要由燃油泵电动机 滚柱式燃油泵 出油阀 卸压阀等组成 2 原理 下一页 2 3汽油机燃油供给系统的工作原理 二 燃油泵控制 1 ECU控制的燃油泵控制电路 三 燃油泵及控制电路的检修1 燃油系统油压的检查 1 检查油箱中的燃油 释放燃油系统压力 2 将专用压力表接在进油管接头处 3 起动发动机使其维持怠速运转 4 拆下燃油压力调节器上真空软管 用手堵住进气管一侧 检查油压表指示的压力 多点喷射系统应为0 25 0 35MPa 若过低 说明燃油压力调节器有故障 更换后仍过低 应检查是否有堵塞或泄露 如没有 应更换燃油泵 若过高 应检查回油管是否堵塞 若正常 说明燃油压力调节器有故障 5 接上燃油压力调节器的真空软管 检查燃油压力表的指示应有所下降 约为0 05MPa 否则检查真空管是否有堵塞和漏气 若正常 说明燃油压力调节器有故障 6 将发动机熄火 等待10min后观察压力表的压力 多点喷射系统不低于0 20Mpa 2 燃油泵控制电路的检查 1 用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上 2 将点火开关转至 ON 位置 但不要起动发动机 3 旋开油箱盖能听到燃油泵工作的声音 或用手捏进油软管应感觉有压力 4 若听不到燃油泵的工作声音或进油管无压力 应检修或更换燃油泵 5 若有燃油泵不工作故障 且上述检查正常 应检查燃油泵电路导线 继电器 易熔线和熔丝有无断路 五 燃油压力调节器1 作用 稳定燃油管的压力 使它与进气歧管之间的压力差保持恒定为250 300kPa 2 燃油管压力与进气歧管压力保持恒定的压力差ECU对喷油质量的控制是时间控制 为了精确的控制喷油量和空燃比 必须确保喷油压力与进气歧管真空度之间的压力差为恒定值 3 组成 主要由阀片 膜片 膜片弹簧和外壳组成 4 原理 5 燃油压力调节器的检修1 燃油压力调节器的就车检查 1 燃油压力调节器工作情况的检查检查时用油压表测量发动机怠速运转时的燃油压力 然后拆下调节器上的真空软管 这时燃油压力应升高50Kpa 否则应予以更换 2 燃油压力调节器保持压力的检查将燃油压力表接入燃油管路 让电动燃油泵运转10秒 然后关闭点火开关取下导线 再将燃油压力调节器的回油管夹紧 5分钟后观察油压 如果该油压下降 表明调节器有泄露 应更换 六 喷油器1 功用 根据ECU指令 控制燃油喷射量 2 安装 单点喷射系统安装在节气门体空气入口处 多点喷射安装在进气歧管 3 构造 由滤网 线束连接器 电磁线圈 回位弹簧 衔铁和针阀等组成 4 原理 当电磁线圈通电时 产生电磁吸力 将衔铁吸起并带动针阀离开阀座 同时回位弹簧被压缩 燃油经过针阀并由轴针与喷口的环隙或喷孔中喷出 当电磁线圈断电时 电磁吸力消失 回位弹簧迅速使针阀关闭 喷油器停止喷油 5 类型 高阻 电阻13 16 和低阻 电阻2 3 6 驱动方式 电流驱动和电压驱动 制作 霍志毅Email huozhiyi 喷油器 作用 在恒定压力下定时 定量地喷油并使之雾化 结构 电插 电磁线圈 滤网 衔铁 针阀 7 喷油器检修 1 喷油器泄漏情况的检查将喷油器装在油轨上 用一根导线将诊断座上燃油泵的检测插孔短接 并打开点火开关 燃油泵开始运转 注意观察喷油器有无漏油 如果漏油 其漏油量在1分钟内应少于一滴 否则应予以更换 2 喷油器电阻检查低电阻阻值为2 3 高电阻阻值为13 16 低阻值的喷油器不可直接与蓄电池连接 应串联一个适当阻值的电阻 以免烧坏电磁线圈 3 喷油量检查用专用设备检查 检查15s内的喷油量应为50 70ml 重复测量三次 8 喷油器的控制电路 同时喷射 8 喷油器的控制电路 顺序喷射 9 喷油器的控制电路的检查 1 拔下喷油器连接器插头 2 接通点火开关 不要启动发动机 3 测量喷油器控制线连接器插头上的电源线的电压 应为12V 若无电压 检查点火开关及熔断器或主继电器及线路 4 检查喷油器控制线 与ECU连接是否良好 5 将专用检查试灯串接到喷油器连接器两插头上 起动发动机 试灯应闪烁 不亮或不闪烁则控制回路有故障 可检查喷油器至ECU的线路和ECU是否有故障 也可以用示波器检测喷油器脉冲波形 对控制电路进行检查 电子控制系统主要部件的结构 原理及检修 发动机转速与曲轴位置传感器发动机转速与曲轴位置传感器是发动机电控系统中最主要的传感器之一 是测量发动机转速的信号源 同时也是控制点火提前角 点火时刻 确认活塞在气缸内位置 曲轴位置 的信号源 安装部位有曲轴前端 凸轮轴前端 飞轮上或分电器内 常用的发动机转速与曲轴位置传感器可分为电磁感应式 磁脉冲式 光电感应式和霍尔效应式三大类 1 电磁感应式 磁脉冲式 1 桑塔纳2000GSi型轿车曲轴位置传感器 桑塔纳2000GSi型轿车采用的电磁感应式曲轴位置传感器 安装在曲轴箱内靠近离合器一侧缸体上 结构如图2 90所示 主要由信号发生器和信号转子组成 1 电磁感应式 磁脉冲式 丰田公司电磁感应式转速传感器 Ne信号 丰田公司电磁感应式曲轴位置传感器 G信号 丰田公司电磁感应式曲轴位置传感器控制电路 电磁式曲轴位置传感器的检修 丰田车系 1 电阻的检查 用万用表的电阻挡测量传感器上各端子间的电阻 2 输出信号的检查 拔下传感器的导线连接器 当发动机转动时用示波器检查曲轴位置传感器上G1 G0 G2 G0 Ne G0端子 应有脉冲信号输出 3 传感器的线圈铁芯与信号转子的间隙检查 用塞尺测量信号转子与传感器线圈凸出部分的空气隙 若间隙不符合要求则须更换分电器壳体总成 电磁式曲轴位置传感器的就车检查 用交流电压表的2V挡测量其输出电压 起动时应高于0 1V 运转时应为0 4 0 8V 用频率表测量其工作频率 用示波器检测其输出信号的波形 如果在传感器上能检测到电压信号 而在ECU连接器上检测不到信号 则应检查传感器至ECU之间的导线及插头 2 光电感应式日产公司生产的光电感应式曲轴位置传感器安装在分电器内 它由信号发生器和带光孔的信号盘组成 如图所示 光电式曲轴位置传感器的检修 1 拔下传感器插头 打开点火开关 检查插头上电源端子与搭铁端子之间的电压 应为5V或12V 视车型而定 若无电压 则应检查传感器至ECU之间的线路及ECU上相应端子的电压 2 插回传感器插头 起动发动机 转速保持在2500r min左右 测量传感器输出端子的电压 应为2 3V 否则为传感器损坏 3 用示波器检测其信号波形 霍尔式曲轴位置传感器 1 组成 由转子 永久磁铁 霍尔晶体管和放大器组成 2 原理 ECU通过电源使电流通过霍尔晶体管 旋转转子的凸齿经过磁场时使磁场强度改变 霍尔晶体管产生的霍尔电压放大后输送给ECU ECU根据霍尔电压产生的次数确定曲轴转角和发动机转速 霍尔效应原理如图所示 a 叶片对永久磁铁和霍尔元件隔磁 不产生霍尔电压b 叶片离开空气隙 产生霍尔电压 下一页 霍尔式曲轴位置传感器的检修 1 拔下传感器插头 打开点火开关 检查插头上电源端子与搭铁之间的电压 应为5V或12V 视车型而定 若无电压 则应检查传感器至ECU之间的线路及ECU上相应端子的电压 2 插回传感器插头 起动发动机 测量传感器输出端子的信号电压 应为3V 4V 若无信号电压 则为传感器故障 3 用示波器检查传感器输出电压的波形 温度传感器 1 水温传感器结构及工作原理 1 功能检测冷却液温度转化为电信号 送给ECU作为喷油量 点火正时的修正信号 安装在气缸体水道或冷却水出口处 2 结构与原理具有负温度系数热敏电阻特性 冷却液温度升高 热敏电阻值降低 3 控制电路如图所示 下一页 THW信号 冷却液温度越高 热敏电阻越低 ECU内电阻R分压增加 热敏电阻分压降低 即THW信号电压减小 E2 传感器接地 2 进气温度传感器功用 给ECU提供进气温度信号 作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号 D型EFI安装在空气滤清器或进气管内 L型EFI安装在空气流量计内 进气温度传感器内的热敏电阻随着进气温度的增大而减小 使得分压值也随之减小 ECU根据分压来判断进气温度 3 水温传感器和进气温度传感器的检修1 元件检测 测量传感器在不同温度下的电阻值 2 在线测量 打开点火开关测量电压 应为5V 插回插头 起动发动机 测量不同温度下的电压 应在4 0 5V之间变化 下一页 常用的有 起动开关 空调开关 档位开关 制动开关 动力转向开关和巡航控制开关等 下一页 开关信号 车速传感器功用 检测汽车行驶速度 给ECU提供车速信号 用于巡航控制和限速断油控制 类型 舌簧开关式和光电式 下一页 第三章计算机控制点火系统的组成及工作原理 3 1计算机控制点火系统的组成及工作原理 下一页 一 影响点火提前角的因素 1 发动机转速发动机转速的升高点火提前角均应增大 采用ESA控制系统相对于机械离心式点火提前系统 更接近理想的点火提前角 2 发动机负荷歧管压力高 真空度小 负荷大 点火提前角小 反之点火提前角大 采用ESA控制系统相对于真空式点火提前系统 更接近理想的点火提前角 3 燃油辛烷值辛烷值越高 抗爆性越好 点火提前角可增大 反之应减小 4 其他因素燃烧室形状 燃烧室内温度 空燃比 大气压力 冷却水温度 二 电子点火提前控制系统的组成和工作原理 一 点火提前角控制系统的组成电子点火提前控制系统的组成主要由监测发动机运行状态的传感器 处理信号 发出指令的ECU 响应指令的点火器以及点火线圈等组成 点火提前角的控制点火提前的控制包括起动期间的点火时间控制和起动后发动机正常运行期间的点火时间控制 1 起动期间的点火时间控制在起动期间 其实际点火提前角等于初始点火提前 因发动机而异 此时的控制信号主要是发动机转速信号 Ne 和起动开关信号 STA 2 起动后点火时间控制 基本点火提前角的控制 怠速时的基本点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点闭合时 ECU根据发动机转速和空调开关是否接通而确定的基本点火提前角 在空调工作时 其基本点火提前角要大一些 以防因空调负荷使发动机工作不稳 点火提前角的修正a 暖机修正 暖机点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点闭合时 ECU根据水温传感器进行修正的点火提前角 当发动机冷却水温度较低时 应增大点火提前角 以促使发动机尽快暖机 当水温较高时 超过90 为避免发动机过热 其点火提前角必须减小 暖机过程中 控制信号主要有 冷却水温度信号 THW 进气歧管压力或进气量信号 节气门位置信号 IDL 等 b 怠速稳定性的修正 稳定怠速点火提前控制是指为了使怠速稳定运转而对点火提前角进行修正 由于发动机负荷变化等原因引起发动机转速变化时 ECU根据转速信号和规定的怠速转速进行比较 相应地增加或减小点火提前角 以保证发动机怠速时稳定运转 防止发动机怠速熄火 c 爆震修正 发动机电子控制系统根据爆震传感器确定是否出现爆震 若产生爆震 ECU将点火时刻适量推迟 未产生爆震 ECU则将点火时刻适量提前如此反复 使点火提前角达到最佳 爆震控制 1 爆震与点火时刻的关系爆震与点火时刻有密切的关系 点火提前角越大 燃烧的最大压力就越高 越容易产生爆震 2 爆震控制原理1 组成 如图 2 原理 爆震传感器控制电路 通电时间的控制 1 通电时间的控制方法现代电控点火系统和传统的分电器不同 传统的点火线圈初级电路的通电时间取决于断电器触点的闭合角和发动机转速 而现代点火线圈初级电路的通电时间由ECU控制 根据发动机的转速信号和电源电压信号确定最佳的闭合角 通电时间 并控制点火器输出指令信号 IGt信号 以控制点火器中晶体管的导通时间 2 点火线圈的恒流控制由于现代汽车采用了高能点火线圈 改善点火性能 为了防止初级电流过大烧坏点火线圈 在部分电控点火系统的点火控制电路中增加了恒流控制电路 3 2点火控制系统各部件的结构原理与检修 一 点火线圈1结构与工作原理2检测 初级线圈 次级线圈电阻的检查点火线圈性能的检查 1 就车检查2 三针检测仪检查二 点火器1结构与工作原理2检测 采用模拟IGT信号检测 1 电感式爆燃传感器构造 主要由铁心 永久磁铁 线圈及外壳等组成 原理 利用电磁感应原理检测发动机爆燃 2 压电式爆燃传感器原理 利用压电效应原理检测发动机爆燃 压电式又分为共振式 非共振式和火花塞座金属垫型 三 爆震传感器功能 检测发动机有无爆燃发生及爆燃强度 四 转速与曲轴位置传感器 1结构与工作原理2检测 无分电器点火系统的工作原理 1 无分电器点火系统的方式 1 同时点火方式 指两个气缸合用一个点火线圈 即一个点火线圈有两个高压输出端 分别与一个火花塞相连 负责对两个气缸点火 2 单独点火方式 指导每个气缸的火花塞上配用一个点火线圈 单独对本缸进行点火 丰田皇冠汽车所采用的无分电器点火系统 丰田皇冠汽车无分电器点火系统点火控制 丰田皇冠汽车无分电器点火系统点火控制 1 来自曲轴位置传感器的信号 曲轴位置传感器由G1 G2及Ne三个线圈组成 其功能是判别气缸 检测曲轴的转角 以决定点火时期的原始设定位置 2 ECU的输出信号 ECU通过曲轴位置传感器接收到G1 G2 Ne信号 向点火器输出IGT IGdA IGdB三个信号 3 点火器 点火器内有气缸判别 闭合角控制 恒流控制 安全信号等电路 其主要功能是接收ECU发出的IGT IGdA IGdB信号 并依次驱动各个点火线圈工作 另外它还向ECU输入安全信号 IGF 4 安全信号IGF 将点火器继续点火线圈的初级电流的信号反馈给ECU的信号 使点火器具有安全功能 汽油机辅助控制系统 一 怠速控制系统及故障检修 一 怠速控制系统的组成与控制原理1 怠速控制系统组成 2 怠速控制原理怠速控制内容一般包括起动后控制 冷车快怠速控制 发动机负荷变化控制 电器负荷变化控制以及减速控制等 怠速控制的实质是控制怠速时的充气量 进气量 当发动机怠速负荷增大时 ECU控制怠速控制阀使进气量增大 从而使怠速转速提高 防止发动机运转不稳或熄火 当发动机怠速负荷减小时 ECU控制怠速控制阀使进气量减少 从而使怠速转速降低 以免怠速转速过高 怠速时的喷油量则由ECU根据预先设定的怠速空燃比和实际充气量计算确定 二 怠速控制过程 在发动机怠速状态下 在接通空调开关或动力转向开关时 需要先将怠速转速提高 防止发动机熄火 在断开空调开关或动力转向开关之后 需要将怠速转速降低 防止怠速过高 另外 当电器负荷增大 如夜间行车接通前照灯 按喇叭等 时 需要提高怠速转速 以便提高电源电压 怠速转速控制过程 ECU首先根据节气门位置传感器提供的怠速触点IDL信号和车速信号 判定发动机是否处于怠速状态 当判定为怠速工况时 再根据发动机冷却液温度传感器信号 空调开关及动力转向开关等信号 从存储器存储的怠速转速数据中查询该工况下的目标转速ng 即能稳定运转的怠速转速 然后将目标转速与转速传感器检测的发动机实际转速n进行比较 怠速转速控制过程 怠速控制电路 步进电机式怠速控制阀控制电路 1 初始位置的确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 2 起动控制起动发动机时 由于怠速控制阀预先设定在全开位置 因此进气量较大 发动机容易起动 一旦发动机被起动 如果阀门保持在全开位置 怠速转速就会升得过高 所以在起动时或起动后 当发动机转速达到规定值 该值由冷却液温度确定 时 ECU就会控制步进电机步进的步数 使怠速控制阀阀门关小到由冷却液温度确定的阀芯位置 使怠速转速稳定 3 暖机控制在发动机起动后的暖机过程中 ECU将根据冷却液温度传感器信号确定步进电机步进的位置 随着转速升高和发动机温度升高 怠速控制阀阀门将逐渐关小 步进电机步进的步数逐渐减小 如图4 6b 所示 当冷却液温度达到70 时 暖机控制结束 步进电机及其阀芯位置保持不变 三 怠速控制系统的故障诊断与维修 1 永磁转子步进电机式怠速控制阀的检修 1 车上检测 2 检查定子绕组丰田轿车用永磁转子步进电机定子绕组有4组线圈 其阻值均为30欧 3 检查步进电机工作情况2 电磁阀式怠速控制阀的检修 1 电磁线圈的检查 2 工作电压和频率的检测3 旋转滑阀式式怠速控制阀的检修 1 电磁线圈的检查 2 工作电压的检测 4 怠速控制系统故障诊断 无怠速 排放控制系统及其故障检修 1 三元催化转换器催化转换器是利用催化剂的作用 使排气中的有害成分CO HC和NOX尽量进行化学反应转化为对人体无害的CO2 H2O和N2的一种排气净化装置使用三元催化转换器时 必须把可燃混合气空燃比控制在理论值 约14 7 附近 才能同时高效净化CO HC和NOX 2 氧传感器 功用 通过监测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号 并将该信号转变为电信号输入ECU ECU根据氧传感器信号 对喷油时间进行修正 实现空燃比反馈控制 闭环控制 从而将过量空气系数 控制在0 98 1 02之间的范围内 空燃比A F约为14 7 使发动机得到最佳浓度的混合气 从而达到降低有害气体的排放量和节约燃油之目的 1 氧化锆氧传感器氧化锆氧传感器的主要元件是氧化锆 氧化锆固体电解质 烧结的多孔性试管状陶瓷体 也称锆管 氧化锆氧传感器的基本结构如图 氧传感器工作原理 铂电极之间的电压与两侧氧的浓度差有关 当混合气偏稀时 排气中氧的含量较高 锆管内外两侧氧的浓度差小 两电极之间产生的电压很低 输出电压几乎为零 当混合气偏浓时 排气中氧的含量较低 在锆管的外表面处氧的浓度几乎为零 这时锆管内外两侧氧的浓度差达到最大 在两电极间产生接近1V的最大输出电压 2 氧化钛型氧传感器氧化钛型氧传感器由二氧化钛制成 二氧化钛 TiO2 中氧分子比较活泼 在周围环境氧的浓度发生变化时 二氧化钛将发生氧化或还原反应 同时材料的电阻值也随之发生变化 二氧化钛中当排气中氧的浓度减小时材料的电阻值迅速减小 反之 若混合气稍稀 即由于排气中氧的浓度增加 电阻迅速恢复至原来的较大值 氧化锆氧传感器是一种高温型传感器 正常工作温度为600 800 加热式氧化锆氧传感器在锆管内增加了一个陶瓷加热元件 有利于扩大闭环控制的工况范围 闭环控制 氧传感器反馈控制系统工作原理 2废气再循环控制系统结构 原理及检修 功用 废气再循环 EGR 是将5 20 的废气再引入进气管 与新鲜混合气一道进入燃烧室 使最高燃烧温度降低 从而减少NOX的生成量系统结构 废气再循环控制系统的结构如图所示 主要由废气再循环 EGR 阀 EGR电磁阀以及ECU组成 工作原理EGR阀1膜片下部通大气 装有弹簧的另一边为真空室 其真空度由EGR电磁阀2控制 增大真空室的真空度 使膜片克服弹簧力上拱 阀的开度增大 废气再循环量增大 当上部失去真空度时 膜片在弹簧力的作用下向下拱而使阀关闭 阻断废气再循环 表4 2日产VG30E发动机EGR阀各种工况下的状态 3汽油蒸发污染控制系统的结构 原理及检修 功能 是将燃油箱内蒸发的汽油蒸气收集和储存在活性炭罐内 在发动机工作时再将其送入气缸燃烧系统结构 汽油蒸发控制系统的结构如图所示 进气控制系统及其故障检测 一 进气惯性增压控制系统1 系统组成及工作原理组成 真空罐 电磁真空阀 真空马达 进气谐波增压阀 IACV阀 均为谐波增压进气系统的执行元件 原理 进气管较长时 压力波波长较大 可使中低转速区功率增大 进气管较短时 压力波波长较短 可使高转速区功率增大 2 谐波增压进气系统工作电路3 谐波增压进气系统的检测检查的内容及步骤如下 1 用三通接头把真空表接入进气谐波增压阀的真空管路中 2 起动发动机 怠速时应无真空指示3 迅速将节气门完全打开 真空表指针应在53 3kPa位置处摆动 并且真空马达的拉杆也应伸出 这说明进气谐波增压系统工作正常 否则 应检查真空管路 4 检查真空马达向真空马达的真空接口施加53 3kPa的真空压力时 真空马达的拉杆应移动 加真空1min后 拉杆应无回位动作 5 检查真空阀6 检查电磁真空阀电阻的检测功能的检查 二动力阀控制系统 功能 控制发动机进气道的空气流通截面大小 以适应发动机不同转速和负荷时的进气量需求 从而改善发动机的动力性 工作原理 三可变气门正时和升程电子控制技术 1 VTEC的基本结构如图所示为本田ACCORD 雅阁 F23A和F20B1发动机的VTEC机构 主要由气门 凸轮 摇臂 同步活塞等组成 VTEC的工作原理工作过程发动机低速时 VTEC机构的油道内没有机油压力 正时活塞14 同步活塞12 13和止推活塞11在回位弹簧作用下都处于左端 正时板卡入正时活塞14 使其不能移动 此时正时活塞和同步活塞13正好处在主摇臂5内 同步活塞12处在中间摇臂6内 止推活塞11处在辅助摇臂7内 使三根摇臂分离 彼此独立工作 主凸轮2和辅助凸轮4分别推动主摇臂和辅助摇臂 控制两个进气门的开闭 主