汽车发动机电控技术培训课件(可编辑)

汽车发动机电控技术培训课件网络工程技术专业1自动控制的定义自动控制是采用控制装置使被控制对象如机器设备的运行或生产过程的进行自动地按照给定的规律运行使被控制对象的一个或数个物理量如电压电流速度位置温度流量等能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化2电子控制系统采用电子设备如计算机作为自动控制系统的控制装置3电子控制系统的基本形式开环控制闭环控制4开环控制的组成与特点1开环控制的组成5闭环控制的组成与特点1闭环控制的组成1微机控制系统的组成如果把闭环控制中的控制器用微机来代替就组成了微机控制系统2微机控制系统的控制过程数据采集对被控参数的瞬时值进行检测并输送给计算机控制对采集到的表征被控参数的状态量进行分析并按已定的控制规律确定控制过程适时地对执行机构发出控制信号上述过程不断重复使整个系统能够按照一定的控制指标进行工作并对被控参数和设备本身出现的异常状态及时监督迅速处理现代发动机电控系统属于微机控制系统早期采用开环控制现在大部分采用闭环控制汽车电子技术发展始于20世纪60年代分为三个阶段目前发动机上常用的电控系统有电控燃油喷射系统电控点火系统怠速控制系统排放控制系统增压控制系统警告提示系统自我诊断与报警系统失效保护系统和应急备用系统ECU主要根据进气量确定基本的喷油量再根据其他传感器如冷却液温度传感器节气门位置传感器信号对喷油量进行修正使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气电控燃油喷射主要包括喷油量喷射正时燃油停供和燃油泵的控制COM电控点火装置ESAESA的功能是点火提前角控制根据各相关传感器信号判断发动机的运行工况和运行条件选择最理想的点火提前角点燃混合气从而改善发动机的燃烧过程COM怠速控制系统发动机辅助控制系统COM排放控制系统对发动机控制装置的工作实行电子控制COM增压控制系统COM巡航控制系统COM警告系统COM自诊断与报警系统COM失效保护系统COM应急备用系统1组成1空气流量计MAF测量发动机吸入空气量并将信号输入ECU作为燃油喷射和点火控制的主控制信号2进气歧管绝对压力传感器MAP测量进气管压力并将信号输入ECU作为燃油喷射和点火控制的主控制信号3发动机转速与曲轴位置传感器检测曲轴位置信号和曲轴转角信号并输入ECU作为燃油喷射和点火控制的主控制信号4凸轮轴位置传感器也叫同步信号传感器是一个气缸判别定位装置是点火控制的主控制信号5上止点位置传感器向ECU提供1缸上止点位置信号作为点火控制的主控制信号6缸序判别传感器向ECU提供各缸工作顺序作为点火控制的主控制信号7冷却液温度传感器给ECU提供冷却液温度信号作为燃油喷射和点火控制的修正信号8进气温度传感器检测进气温度信号修正信号9节气门位置传感器检测节气门的开度及开度变化信号输入ECU10氧传感器检测排气中的氧含量向ECU输入反馈信号11爆震传感器检测汽油机是否爆燃及爆燃强度12大气压力传感器检测大气压力修正喷油和点火控制13车速传感器控制发动机转速实现超速断油控制也是自动变速器的主控制信号14起动信号发动机起动时给ECU提供一个起动信号作为喷油量和点火提前角的修正信号15发电机负荷信号发电机负荷增大时作为喷油量和点火提前角的修正信号16空调作用信号当空调开关打开空调压缩机工作发动机负荷加大时由空调开关向ECU输入信号17挡位开关信号和空挡位置开关信号自动变速器由PN挡挂入其他档时发动机负荷增加向ECU输入信号当挂入PN挡时向ECU提供PN挡信号才能启动发动机19离合器开关信号在离合器接合和分离时由离合器开关向ECU输入离合器工作状态信号修正喷油量和点火提前角20制动开关信号在制动时由制动开关向ECU提供制动信号作为对喷油量点火提前角自动变速器等的控制信号21动力转向开关信号由于动力转向液压泵工作使发动机负荷加大动力转向开关向ECU输入修正信号20EGR阀位置传感器向ECU提供EGR阀的位置信号22巡航定速控制开关ECU输入巡航控制状态信号由ECU对车速进行自动控制一电子控制单元的功能接收传感器或其他装置输入的信息给传感器提供参考电压将输入的信息转变为微机所能接受的信号存储计算分析处理信息计算输出值所用的程序存储该车型的特点参数存储运算中的数据存储故障信息运算分析根据信息参数求出执行命令数值将输出的信息与标准值对比查出故障输出执行命令把弱信号变成强的执行命令信号输出故障信息自我修正功能自适应功能二发动机集中控制系统ECU的构成ECU主要由输入回路AD转换器微机和输出回路四部分组成1输入回路从传感器来的信号首先进入输入回路在输入回路里对输入信号进行预处理一般是在去除杂波和把正弦波变为矩形波后在转换成输入电平2AD转换器微机不能直接处理模拟信号AD转换器是将模拟信号转换为数字信号后再输入微机如果传感器输出的是脉冲数字信号经过输入回路处理后可以直接进入微机二发动机集中控制系统ECU的构成3微型计算机是发动机电控系统的核心它能根据需要把各种传感器送来的信号按内存的程序对数据进行运算处理并把处理结果送往输出回路由以下几部分组成部分组成中央处理器中央处理器常叫CPU主要由运算器寄存器控制器等构成存储器主要功能是存储信息资料存储器一般分为随机存储器和只读存储器输入输出口是CPU与输入装置传感器输出装置执行器间进行信息交流的控制电路总线是一束传递信息的内部连线按传递信息的类别可分为数据总线地址总线和控制总线4输出回路将微机发出的指令转变成控制信号来驱动执行器工作输出回路一般起着控制信号的生成和放大等功能执行器是受ECU控制具体执行某项控制功能的装置常见的执行器有电磁式喷油器点火控制器怠速控制阀进气控制阀EGR阀等等1按喷射系统执行机构不同分类多点喷射系统MPI多点喷射系统是指在每一个气缸的进气门前均安装一只喷油器喷油器适时喷油单点喷射系统SPI单点喷射系统是指在节流阀体上安装一只或两只喷油器向进气歧管中喷油形成燃油混合气进气行程时燃油混合气被吸入气缸内2按喷射控制装置的形式不同分类机械式空气计量器与燃油分配器组合在一起空气计量器检测空气流量的大小后靠连接杆传动操纵燃油分配器的柱塞动作以燃油计量槽开度的大小控制喷油量达到控制混合气空燃比的目的电子控制式根据各种传感器送至电脑的发动机运行状况的信号由电脑运算后发出控制喷油量和点火时刻等多种执行指令实现多种机能的控制即为发动机电子集中控制系统机电一体混合式在燃油分配器上安装了一个由电脑控制的电液式压差调节器电脑根据水温节气门位置等传感器的输入信号控制电液式压差调节器动作以调节燃油供给量3按喷射方式不同分类间歇喷射系统在发动机运转期间汽油间歇喷射是在进气过程中的某时间内进行的喷油量大小取决于喷油器持续开启时间即电脑指令的喷油脉冲宽度连续喷射系燃油喷射的时间占有全部工作循环的时间连续喷射都是喷在进气道内大部分燃油是在进气门关闭后喷射4按喷射位置的不同分类进气道喷射式缸内直接喷射式5按喷射时序分类同时喷射同时喷射是指发动机在运转期间各缸喷油器同时开启且同时关闭由电脑的同一个喷油指令控制所有的喷油器同时动作分组喷射分组喷射是指将喷油器分成两组交替喷射电脑发出两路喷油指令每路指令控制一组喷油器顺序喷射顺序喷射是指喷油器按发动机各缸进气行程的顺序轮流喷射它具有喷射正时由电脑根据曲轴位置传感器提供的信号辨别各缸的进气行程适时发出各缸的喷油脉冲信号以实现次序喷射的功能6按空气流量的检测方式分类可分为歧管压力计量式D型EFI系统翼片式或叶片式L型EFI系统卡门旋涡式L型EFI系统热线式LH型EFI系统热膜式LH型EFI系统1歧管压力计量式将歧管压力和转速信号输送到电脑由电脑根据该信号计算出充气量再产生与之相对应的喷油脉冲控制喷油器喷射适量的燃油2翼片式和卡门旋涡式其计量方式属于体积流量型即通过计量气缸充气的体积将物理量转变成电信号输送至电脑电脑计算出与该体积的空气相适应的喷油量以控制混合气空燃比3热线式和热膜式直接测量进入气缸内空气的质量将该空气的质量转换成电信号输送给电脑由电脑根据空气的质量计算出与之相适应的喷油量以控制空燃比在最佳值1能实现空燃比的高精度控制2充气效率高3瞬时响应快4起动容易暖机性能好5节油和排放净化效果明显6减速断油功能也能降低排放节省燃油7便于安装一般由三个部分组成空气供给系统燃油供给系统电子控制系统功用提供测量和控制燃油燃烧时所需要的空气量组成空气滤清器进气压力传感器D型或空气流量计L型节气门怠速空气调整器等图24是L型系统的进气系统示意图功用向发动机精确提供各种工况下所需要的燃油量组成油箱电动燃油泵过滤器燃油脉动阻尼器燃油压力调节器喷油器冷起动喷油器供油总管等如图25所示功用根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油的最佳喷射量组成传感器ECU执行器三部分如图26所示1燃油压力的建立与燃油喷射方式各种电控燃油喷射系统的喷油压力都是由燃油泵提供的油箱内的燃油被燃油泵吸出并加压至350KPA左右经过燃油滤清器滤去杂质后被送至发动机上方的分配油管分配油管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通喷油器是一种电磁阀由ECU控制通电时电磁阀开启压力燃油以雾状喷入进气歧管与空气混合在进气行程中被吸入气缸分配油管的末端装有燃油压力调节器用来调整分配油管中的压力使油压保持某一定值约250300KPA多余燃油经回路返回油箱2进气量的控制与测量进气量由驾驶员通过加速踏板操纵节气门来控制节气门开度不同进气量也不同同时进气歧管内的真空度也不同在同一转速下进气歧管真空度与进气量由一定关系进气压力传感器将进气歧管内真空度的变化转换成电信号的变化并传送给ECUECU根据进气歧管真空度的大小计算出发动机的进气量3喷油量和喷油时刻的确定喷油量由ECU控制ECU根据进气压力传感器测量的信号计算出进气量再根据曲轴位置传感器测量的信号计算出发动机转速根据进气量和转速计算出相应的基本喷油量ECU控制各缸喷油器在每次进气行程开始之前喷油一次并通过控制每次喷油的持续时间来控制喷油量喷油持续时间越长喷油量就越大一般每次喷油的持续时间为21MS各缸喷油器每次喷油的开始时刻由ECU根据曲轴位置传感器测到的1缸上止点的位置来控制然后按发动机既定的发火顺序依次向各缸喷油4不同工况下的控制模式电控燃油喷射系统能根据各个传感器测得的发动机各种运转参数判断发动机所处的工况并选择不同模式的程序来控制发动机的运转实现起动加浓暖机加浓加速加浓全负荷加浓减速调稀强制怠速断油自动怠速控制等D型系统的结构简单工作可靠但由于采用压力作为控制喷油量的主要因素因此当大气状况较大变化时会影响控制精度L型EFI系统是在D型EFI系统的基础上经改进而形成的它是目前汽车上应用最广泛的燃油喷射系统L型系统的构造和工作原理与D型系统基本相同只是它以空气流量计代替D型系统中的进气压力传感器可直接测量发动机进气量提高了控制精度电控燃油喷射发动机的喷射方式分单点喷射SPI和多点喷射MPI多点喷射又分为同时喷射分组喷射顺序喷射喷油正时的实质是解决喷油器什么时候开始喷油的问题所有缸内喷射和多数进气道喷射都采用间歇喷射因而就有何时开始喷油的问题对于多点间歇喷射发动机喷油正时分为同步喷射异步喷射同步喷射在既定的曲轴转角进行喷射在发动机稳定工况的大部分时间里以同步方式工作异步喷射与曲轴转角无关的喷射发动机在起动和加速时会采用与曲轴转角无关的异步喷射1同时喷射即各缸喷油时刻相同早期生产的间歇燃油喷射发动机多是同时喷射其喷油器控制电路和控制程序都较简单其控制电路如图28所示1同时喷射特点曲轴每转一周各缸喷油器同时喷射一次即一个工作循环中各缸喷油器同时喷射两次两次喷射的燃油在进气门打开时一起进入气缸其控制波形如图29所示喷射正时图如图210所示2分组喷射即多缸发动机分为若干组进行喷射同一组各缸同时喷油不同组间顺序喷油一般把气缸的喷油器分成24组四缸发动机通常分成2组由微机分组控制喷油器各组轮流交替喷射其喷射控制电路如图211所示2分组喷射每一工作循环中各喷油器均喷射1次或2次一般多是发动机每转一周只有1组喷射其喷射正时图如图212所示3顺序喷射也叫独立喷射即按点火顺序要求逐缸喷射曲轴每转2周各缸喷油器都按点火顺序轮流喷射1次其控制电路如图213所示3顺序喷射顺序喷射正时图如图214所示喷油量的控制亦即喷油器喷射时间的控制必要性要使发动机在各工况下都处于良好的工作状态必须精确地计算基本喷油持续时间和各种参数的修正量从而使发动机可燃混合气的空燃比符合要求不同型号的发动机基本喷油持续时间和各种修正值不同但其确定方式和对发动机的影响是相同的下面4个方面予以介绍1起动喷油控制发动机起动时转速波动较大无论D系统中的进气压力传感器还是L系统中的空气流量计都不能精确地测量进气量进而确定合适的喷油持续时间因此起动时的基本喷油时间不是根据进气量或进气压力以及发动机转速计算确定的而是ECU根据起动信号和当时的冷却水温度由内存的水温喷油时间图见图215找出相应的基本喷油时间TP1起动喷油控制然后加上进气温度修正时间TA和蓄电池电压修正时间TB计算出起动时的喷油持续时间如图216所示2起动后的喷油控制发动机转速超过预定值时ECU确定的喷油信号持续时间满足下式喷油信号持续时间基本喷油持续时间X喷油修正系数电压修正值注意式中喷油修正系数是各种修正系数的总和2起动后的喷油控制1基本喷油时间2起动后的喷油控制1基本喷油时间2起动后的喷油控制2起动后各工况下喷油量的修正2起动后的喷油控制2起动后各工况下喷油量的修正2起动后的喷油控制2起动后各工况下喷油量的修正2起动后的喷油控制2起动后各工况下喷油量的修正2起动后的喷油控制2起动后各工况下喷油量的修正2起动后的喷油控制2起动后各工况下喷油量的修正3断油控制1减速断油发动机在高速下运行急减速时节气门完全关闭为避免混合气过浓燃料经济性和排放性能变坏ECU控制喷油器停喷2发动机超速断油为避免发动机超速运行当发动机转速超过额定转速时ECU控制喷油器停喷3汽车超速行使断油某些汽车在汽车运行速度超过限定值时停止供油4异步喷射即发动机在起动和加速时采用的与曲轴转角无关的在正常喷油基础上的额外喷油亦即在同步喷射的基础上再加上异步喷射1起动喷油控制有些电控发动机中为改善发动机的起动性能在起动时使混合气加浓除了一般正常的曲轴转一周喷一次油外在起动信号STA处于接通状态时ECE控制喷油器向各缸增加一次喷油2加速喷油控制发动机从怠速工况向起步工况过渡时由于燃油惯性等原因会出现混合气稀的现象为改善起步加速性能在正常喷油基础上ECE根据怠速触点IDL信号从接通到断开时增加一次固定喷油持续时间的喷油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3电动燃油泵的结构2原理油泵电动机通电时电动机驱动涡轮泵叶片旋转由于离心力的作用使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳将燃油从进油室带往出油室由于进油室的燃油不断增多形成一定的真空度将燃油从进油口吸入而出油室燃油不断增多燃油压力升高当达到一定值时顶开出油阀出油口输出出油阀在油泵不工作时阻止燃油流回油箱保持油路中有一定的压力便于下次起动如图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原理当转子旋转时位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下紧压在泵体内表面上对周围起密封作用在相邻两个滚柱之间形成工作腔在燃油泵运转过程中工作腔转过出油口后其容积不断增大形成一定的真空度当转到与进油口连通时将燃油吸入而吸满燃油的工作腔转过进油口后容积不断减小使燃油压力提高受压燃油流过电动机从出油口输出1ECU控制的燃油泵控制电路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检查蓄电池拆下负极电缆3将专用压力表接在脉动阻尼器位置对于韩国大宇或通用或进油管接头处对于丰田4接上负极电缆起动发动机使其维持怠速运转5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025035MPA单点喷射系统为007010MPA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6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005MPA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7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020MPA单点喷射系统不低于005MPA8检查完毕后应释放系统压力拆下油压表装复燃油系统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3燃油泵的拆装与检测拆装燃油泵时注意应释放燃油系统压力并关闭用电设备拆下燃油泵后测量燃油泵两端子之间电阻应为23用蓄电池直接给燃油泵通电应能听到油泵电机高速旋转的声音注意通电时间不能太长功用滤清燃油中的杂质和水分防止燃油系统堵塞减小机件磨损保证发动机正常工作一般采用纸质滤心每行驶2000040000或1到2年应更换安装时应注意燃油流动方向的箭头不能装反COM脉动阻尼器功用减小在喷油器喷油时油路中的油压可能会产生微小的波动使系统压力保持稳定组成由膜片回位弹簧阀片和外壳组成原理发动机工作时燃油经过脉动阻尼器膜片下方进入输油管当燃油压力产生脉动时膜片弹簧被压缩或伸张膜片下方的容积稍有增大或减小从而起到稳定燃油系统压力的作用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250300KPA2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喷油压力便成影响喷油量和空燃比的重要因素若在相同的喷油持续时间若喷油压力不同喷油量也不同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原理发动机工作时燃油压力调节器膜片上方承受的压力为弹簧压力和进气管内气体的压力之和膜片下方承受的压力为燃油压力当压力相等时膜片处于平衡位置不动当进气管内气体压力下降时膜片向上移动回油阀开度增大回油量增多使输油管内燃油压力也下降反之进气管内气体压力升高时燃油的压力也升高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用一根导线将电动燃油泵的两个检测孔短接打开点火开关让电动燃油泵运转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2燃油压力调节器的拆卸检查拆下燃油压力调节器的进油管和真空软管这时两者之间应不通否则表明有泄露应予以更换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1316和低阻电阻236驱动方式电流驱动和电压驱动7喷油器检修1喷油器泄露情况的检查将喷油器装在分配油管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23高电阻阻值为1316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5压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5070ML重复测量三次8喷油器的控制电路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ECU的喷油器搭铁线搭铁是否良好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1功用在发动机冷起动时喷油以加浓混合气改善发动机的冷起动性能2原理发动机起动时起动继电器线圈通电触点闭合使蓄电池电压送至冷起动喷油器正时开关控制冷起动搭铁回路接通冷起动喷油器喷油若冷却水温度较高正时开关则断开冷起动喷油器不喷油3冷起动喷油器的控制类型1热限时开关控制发动机在热状态下起动时热限时开关处于关断状态冷起动喷油器不喷油低温起动时触点闭合冷起动喷油器喷油经一定时间触点断开冷起动喷油器停止喷油2ECU和热限时开关协同作用当水温在2025摄氏度时由热限时开关控制当水温在25当水温在2025摄氏度时由ECU继续控制水温超过60摄氏度时ECU使冷起动喷油器停止供油4冷起动喷油器的检修1冷起动喷油器的就车检查用万用表检查电阻2冷起动喷油器的检验检查泄漏情况及喷油量与喷油器的方法相同一空气滤清器一般为干式纸质滤心式结构与普通发动机上相同二节气门体与怠速调整螺钉节气门体安装在进气管中来控制发动机正常工况下的进气量主要由节气门节气门位置传感器怠速空气道等组成节气门位置传感器装在节气门轴上来检测节气门的开度有的车上还设有副节气门和副节气门位置传感器例如在LS400上还设有牵引控制系统TRC当车辆处于TRC控制状态行驶时无论是起步匀速或加减速工况汽车均能根据道路状况确保输出最佳的驱动力和牵引性能在TRC控制行驶状态下发动机的主节气门由主节气门强制开启器打开全开进气量由副节气门控制节气门开度信号也由副节气门位置传感器负责将信号传送给ECU注意装有节气门限位螺钉的汽车一般不允许调节节气门限位螺钉除非怠速控制阀发生故障而无法及时修复可通过调整节气门最小开度来保持发动机怠速运转故障排除后应将节气门限位螺钉调回原位三怠速控制系统的工作原理1怠速控制系统的功能用高怠速实现发动机起动后的快速暖机过程自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转2怠速控制的方法节气门直动式和旁通空气式3怠速空气阀1功用提高冷起动怠速加快暖机预热过程增加暖机过程中所需的空气量也称高怠速控制发动机完成暖机后通过辅助空气阀的空气被自动切断恢复正常怠速现代发动机集中管理系统高怠速控制由怠速控制阀完成2石腊式补充空气阀当冷却液温度80时阀门完全关闭3双金属片式补充空气阀双金属片的动作由加热线圈通电时间或发动机水温决定当水温20时阀门全开当水温60时阀门全闭三怠速控制系统的工作原理4旋转滑阀式怠速控制阀1控制阀的结构与工作原理ECU控制两个线圈的通电或断开改变两个线圈产生的磁场两线圈产生的磁场与永久磁铁形成的磁场相互作用可改变控制阀的位置从而调节怠速空气口的开度以实现怠速控制工作原理ECU控制旋转滑阀式怠速控制阀的两个线圈的平均通电时间占空比来实现怠速的调整2控制阀的控制内容包括起动控制暖机控制怠速稳定控制怠速预测控制和学习控制3控制阀的检修1拆下控制阀线束连接器点火开关置ON不起动发动机分别检测电源端子与搭铁间的电压为蓄电池电压2发动机达到正常工作温度变速器处于空挡位置时使发动机维持怠速运转用专用短接线接故障诊断座上的TE1与E1端子发动机转速应保持在10001200RMIN5S后转速下降约200RMIN3拆下怠速控制阀上的三端子线束连接器在控制阀侧分别测量中间端子B与两侧端子ISC1和ISC2的电阻应为188228三怠速控制系统的工作原理5步进电动机型怠速控制阀1控制阀的结构与工作原理步进电机主要由转子和定子组成丝杠机构将步进电机的旋转运动转变为直线运动使阀心作轴向移动改变阀心与阀座之间的间隙2丰田车系步进电机型怠速控制阀工作过程如图所示转子八对磁极定子AB各16个爪极定子线圈A的两组线圈与定子线圈B的两组线圈反极性定子共分为32个磁极爪步进一个爪极转角1125步进32步转子转一圈丰田车系步进电机0125步工作原理当ECU控制使步进电机的线圈按1234顺序依次搭铁时定子磁场顺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132圈工作范围为0125个步进级三怠速控制系统的工作原理6占空比控制电磁阀型怠速控制阀1控制阀的结构与工作原理结构主要由控制阀阀杆线圈和弹簧等组成工作原理控制阀的开度取决于线圈产生的电磁力大小与旋转阀型怠速控制阀相同ECU是通过控制输入线圈脉冲信号的占空比来控制电场强度以调节控制阀的开度从而实现怠速空气量的控制2控制阀的控制内容包括起动控制暖机控制怠速稳定控制怠速预测控制和学习控制3控制阀的检修拆下控制阀线束连接器点火开关置ON不起动发动机分别检测电源端子与搭铁间的电压为蓄电池电压拆下怠速控制阀上的两端子线束连接器在控制阀侧分别测量两端子之间电阻应为1015三怠速控制系统的工作原理7开关型怠速控制阀1控制阀的结构与工作原理主要由线圈和控制阀组成工作原理与占空比电磁阀相同不同的是开关型怠速控制阀工作时ECU只对阀内线圈通电和断电两种状态控制2控制阀的控制内容只进行通断电的控制由于旁通气量少为此需要快怠速控制辅助控制发动机暖机过程的空气量1起动初始位置的设定关闭点火开关使发动机熄火后ECU的MREL端子向主继电器线圈供电延续约23S在这段时间内蓄电池继续给ECU和步进电动机供电ECU使怠速控制阀回到起动初始位置2起动控制在起动期间ECU根据冷却液温度的高低控制步进电动机调节控制阀的开度使之到起动后暖机控制的最佳位置此位置随冷却液温度的升高而减小3暖机控制在暖机过程中ECU根据冷却液温度信号按内存的控制特性控制怠速控制阀的开度随温度上升怠速控制阀开度渐渐减小当冷却液温度达到70时暖机控制过程结束4怠速稳定控制当转速信号与确定的目标转速进行比较有一定差值时一般为20RMINECU将通过步进电动机控制怠速控制阀调节怠速空气供给量使发动机的实际转速与目标转速相同5怠速预测控制在发动机负荷发生变化时为了避免怠速转速波动或熄火ECU会根据各负荷设备开关信号通过步进电动机提前调节怠速控制阀的开度6电器负荷增多时的怠速控制如电器负荷增大到一定程度时蓄电池电压会降低为了保证电控系统正常的供电电压ECU根据蓄电池电压调节怠速控制阀的开度提高发动机怠速转速以提高发动机的输出功率7学习控制由于磨损原因导致怠速控制阀性能发生变化怠速控制阀的位置相同时实际的怠速转速与设定的目标转速略有不同ECU利用反馈控制使怠速转速回归到目标转速的同时还可将步进电动机转过的步数存储在ROM中以便在此后的怠速控制过程中使用空气流量计的类型叶片式卡门涡旋式热线式和热膜式1叶片式空气流量计1结构如图空气流量计主要由测量板补偿板回位弹簧电位计旁通气道组成此外还包括怠速调整螺钉油泵开关及进气温度传感器等在流量计内还设有缓冲室和缓冲叶片利用缓冲室内的空气对缓冲叶片的阻尼作用可减小发动机进气量急剧的变化引起测量叶片脉动提高测量精度2工作原理来自空气滤清器的空气通过空气流量计时空气推力使测量板打开一个角度当吸入空气推开测量板的力与弹簧变形后的回位力相平衡时叶片停止转动与测量板同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度将进气量转换成电压信号VS送给ECU3检测测量VC与E2VS与E2THA与E2之间的电阻点火开关ON测量各端子之间的电压测量燃油泵开关的导通性2卡门旋涡式空气流量计在气流通道中放一个锥状的涡流发生器气体通过时在锥体后产生许多卡门旋涡的涡流串卡门旋涡的频率和空气流速之间存在一定的关系测得卡门旋涡的频率就可以求出空气的流速再乘以空气通道面积就可以得到进气的体积流量1分类按检测分为超声波检测和反光镜检测法2反光镜检测法检测部分结构镜片发光二级管和光电晶体管组成原理空气流经过发生器时压力发生变化经压力导向孔作用在反光镜上使反光镜发生振动从而将发光二极管投射的光发射给光电管对反射光进行检测即可得到涡流的频率频率高对应的进气量大3超声波检测法结构由超声波信号发生器超声波发射探头涡流稳定板涡流发生器整流器超声波接收探头和转换电路组成原理卡门涡旋造成空气密度变化受其影响信号发生器发出的超声波到达接收器的时机或变早或变晚测出其相位差利用放大器使之形成矩形波矩形波的脉冲频率为卡门涡旋的频率4检测点火开关转至ON位置检测VC与E2间电压应为5VKS与E2间电压应为46V发动机运转时KS与E2间电压应为24V进气量越大电压越高测量THA与E2之间的电阻与标准参数对照不符合要求就更换3热线式空气流量计1工作原理如下图热线电阻RH以铂丝制成RH和温度补偿电阻RK均置于空气通道中的取气管内与RARB共同构成桥式电路RHRK阻值均随温度变化当空气流经RH时使热线温度发生变化电阻减小或增大使电桥失去平衡若要保持电桥平衡就必须使流经热线电阻的电流改变以恢复其温度与阻值精密电阻RA两端的电压也相应变化并且该电压信号作为热式空气流量计输出的电压信号送往ECU4热膜式空气流量计1组成及原理工作原理与热线式相同热膜帕金属片固定在树脂薄膜上优点是提高可靠性和耐用性不粘附灰尘图为桑塔纳2000AJR发动机热膜式空气流量计原车电路图1进气管绝对压力传感器的类型半导体压面敏电阻式电容式膜盒式表面弹性波式等2半导体压面敏电阻式的结构及工作原理进气管绝对压力传感器由压力转换元件和放大压力转换元件输出信号的集成电路和真空室构成压力转换元件是硅片硅片的一面是真空另一面作用的是进气管的压力在进气管的压力作用下硅片将产生变形使硅片的电阻阻值发生变化从而使电桥的电压变化再通过集成放大电路放大后输入到ECU的PIM端子3控制电路如图所示为皇冠30轿车2JZGE发动机进气压力传感器电路图进气压力传感器端子VCC电源5V端子PIM进气压力信号电压端子E2传感器接地1作用检测节气门的开度及开度变化此信号输入ECU控制燃油喷射及其他辅助控制2电位计式节气门位置传感器利用触点在电阻体上的滑动来改变电阻值测得节气门开度的线形输出电压可知节气门开度全关时电压信号应约为05V随节气门增大信号电压增强全开时约为5V如下图所示3线性输出式节气门位置传感器的检修怠速触点在节气门全闭时应闭合即IDL和E之间的电阻为零随着节气门开度的增大VTA和E之间的电阻线性增大否则说明该传感器有故障4触点式节气门位置传感器由滑动触点和两个固定触点功率触点和怠速触点组成节气门全关闭时可动触点与怠速触点接触当节气门开度达50以上时可动触点与怠速触点接触检测节气门大开度状态5开关式节气门位置传感器的检修用万用表的电阻挡测量怠速触点和功率触点的导通性怠速触点在节气门全闭时电阻应为零节气门略打开一点怠速触点断开电阻为无穷大功率触点在节气门开度小于50时应断开电阻为无穷大节气门开度超过50时应闭合电阻为零1功用类型及位置功用检测发动机上止点曲轴转角发动机转速信号送给ECU以确认曲轴位置用来控制喷油正时和点火正时类型磁电式光电式霍尔式位置经常安装在发动机的曲轴端凸轮轴端飞轮上或分电器内2磁电式1结构与原理如下图所示丰田TCCS系统位于分电器内利用转子旋转使磁通量变化从而在感应线圈里产生交变的感应电动势信号将此信号放大后送入电脑ECU2发动机转速NE信号如下图所示3曲轴位置G信号如下图所示4控制电路如下图所示3电磁式曲轴位置传感器的检修丰田车系1电磁式曲轴位置传感器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电磁式曲轴位置传感器输出信号的检查拔下电磁式曲轴位置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G1G0G2G0NEG0端子应有脉冲信号输出3电磁式曲轴位置传感器的线圈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01V运转时应为0408V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之间的导线及插头一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ECUECU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3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8V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3V6V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二光电式曲轴位置传感器1组成由转子发光二极管光敏二极管和放大器组成2原理利用发光二极管作为信号源随转子转动当透光孔与发光二极管对正时光线照射到光敏二极管上产生电压信号经放大电路放大后输送给ECU如图所示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THW信号冷却液温度越高热敏电阻越低电路总电阻减小电路电流增大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型安装在空气滤清器或进气管内L型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405V之间变化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COM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COM电子控制单元ECU本教学内容只作了解主要由输入回路模数转换器微型计算机和输出回路组成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二点火提前角控制系统的基本工作原理以丰田皇冠30轿车点火控制电路为例维修时用万用表检测B端子和点火线圈的端子与搭铁之间的电压应为蓄电池电压怠速时检查点火器IGT端子与搭铁之间应有脉冲信号检查ECU的IGF端子与搭铁之间应有脉冲信号三点火提前角的控制方式1点火提前角的计算对丰田汽车计算机控制系统TCCS而言其实际点火提前初始点火提前基本点火提前修正点火提前或延迟角ECT根据进气歧管压力或进气量和发动机转速从存储器存储的数据中找到相应的基本点火提前角再根据有关传感器信号值加以修正得出实际点火提前角1初始点火提前角初始点火提前角也称固定点火提前角如丰田汽车的ICGEL发动机其值为上止点前10在下列情况下IGGEL发动机的实际点火提前角为固定点火提前角当发动机起动时以动机的转速变化大无法正确计算点火提前角当发动机的转速低于400RMIN当车速在2KMH时或节气门位置传感器怠速IDL触点闭合时当ECU由后备系统控制工作时2基本点火提前角ECU根据发动机转速信号和进气歧压力信号或进气量信号等从存储器中获得3修正点火提前角初始点火提前角和基本点火相加得到的点火提前必须根据相关因素加以修正修正项目因发动机而异且应根据发动机各自的特性曲线进行修正三点火提前角的控制方式2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以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STA2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在怠速工况下运转时节气门位置传感器