发动机管理系统课件

1、活塞连杆组故障诊断与修复发动机管理系统 学习目标知识目标1.知道发动机进气控制策略；2.知道发动机点火控制策略；3.知道发动机排放控制策略；4.记住发动机各传感器和执行器的作用；5.知道各传感器性能检测的方法。能力目标1.能正确使用万用表、示波器；2.能运用万用表检查传感器的性能；3.能运用示波器测量喷油器、氧传感器等波形，并判断其性能。 1.1 发动机管理系统的组成与作用 发动机控制系统包括传感器、微处理器（ECM）、执行器三部分，它的基本功能是对发动机的燃烧过程进行控制，根据驾驶员的驾驶意图控制发动机的进气量、喷油量和点火提前角等，以获得相应的转矩。为了满足越来越严格的排放政策，现代发动机

2、还有一项重要的作用就是对发动机的排放进行严格控制。1、发动机管理系统概述 1.1 发动机管理系统的组成与作用 发动机的管理系统组成如图9-1所示。1、发动机管理系统概述图9-1 发动机管理系统1-活性炭罐；2-空气流量计；3-节气门体；4-炭罐电磁阀；5-进气压力传感器；6-涡流控制阀；7-高压油泵；8-高压喷油器；9-凸轮轴调节器；10-点火模块与火花塞；11-凸轮轴位置传感器；12-前氧传感器；13-发动机控制模块；14-EGR阀；15-转速传感器；16-爆震传感器；17-发动机温度传感器；18-主催化转化器；19-后氧传感器；20-次级催化转化器；21-CAN接口；22-故障灯；23-诊

3、断接口；24-防盗控制系统控制单元接口；25-加速踏板模块；26-油箱；27-电控燃油泵 1.2 发动机控制策略 发动机控制策略如图9-2所示，发动机ECM根据各传感器提供的信息，向各执行器发出控制指令，以精确控制喷油量、燃油的喷射压力、燃油喷射起始点，以达到提高发动机的动力性、降低油耗和减少发动机排气污染的目的。1、发动机管理系统概述图9-2 发动机控制图 2.1 发动机控制模块的作用 发动机控制模块是发动机的控制中心，一般安装于发动机舱防火墙上（图9-3），ECM中的微处理器接收来自不同传感器和的信号，并使用ECM软件内的程序来识别、处理这些信号信息，并向发动机各执行器发出控制指令，控制影

4、响车辆性能的各个系统。2、发动机控制模块（ECM）图9-3 发动机控制模块 2.2 发动机的控制系统 为使得发动机获得符合要求的动力性能和更低的排放污染，发动机ECM需要对以下六个主要部分进行控制：（1）外部控制。发动机外部控制主要包括：主继电器。点火开关。蓄电池。CAN通信。防盗供电。2、发动机控制模块（ECM） 2.2 发动机的控制系统（2）发动机进气量控制系统。控制不同发动机工作状态下的进气量，改善发动机的动力性和稳定性。（3）发动机点火控制系统。控制在发动机工作状态下的点火时刻，提高发动机的动力性，保障发动机处于更加稳定状态下工作。（4）发动机供油控制系统。控制发动机在各种状态下的燃油

5、喷射量。（5）发动机排放控制系统。改善发动机对环境的污染。2、发动机控制模块（ECM） 2.2 发动机的控制系统（6）发动机温度控制。通过对以下装置的控制，来管理发动机的温度：空调压缩机继电器。空调压力传感器。冷却液温度传感器。冷却风扇。电子节温器控制。2、发动机控制模块（ECM） 3.1 混合气的形成3.1.1低速时的分层燃烧模式 3.1.1.1进气过程 分层燃烧模式在进气过程中节气门开度相对较大，减少了一部分节流损失。进气过程中的关键是进气歧管中安置一翻板，翻板向上开启封住下进气歧管，让进气加速通过，与形活塞顶配合，形成进气涡旋，其结构如图9-4所示。3、发动机进气控制图9-4 分层充气模

6、式的进气过程 3.1 混合气的形成3.1.1低速时的分层燃烧模式 3.1.1.2喷油过程 喷油分为两次，第一次喷油在进气行程中，第二次喷油在上止点前60开始，于上止点前45结束。二次喷油时刻对混合气的形成有很大影响。第二次喷油时，燃油被喷射到活塞顶部的燃油凹坑内，被上行的活塞推向火花塞周围，形成较浓的可以迅速点燃的混合气，如图9-5所示。3、发动机进气控制图9-5 分层充气模式的喷油过程 3.1 混合气的形成3.1.1低速时的分层燃烧模式 3.1.1.3混合气形成 混合气形成只发生在4050曲轴角之间（如果曲轴角小于这个范围无法点燃混合气；如果曲轴角大于这个范围混合气就变成均质充气了，如图9-

7、6所示）。分层充气模式的空燃比为1.63.0。3、发动机进气控制图9-6 分层充气模式的混合气形成 3.1 混合气的形成3.1.1低速时的分层燃烧模式 3.1.1.4燃烧过程 混合气只能在很小的点火时刻范围进行，先点燃火花塞周围的气雾，再扩散燃烧到整个燃烧室，如图9-7所示。这样的燃烧模式所产生的缸壁热损耗小，大大提高了燃烧时的热效率。3、发动机进气控制图9-7 分层充气模式的燃烧过程 3.1 混合气的形成3.1.2均质稀燃模式 均质稀燃主要用于中等负荷状态，此时，燃烧的经济型最好。均质稀燃与分层燃烧的进气过程相同，油气混合时间加长，形成均质混合气。燃烧发生在整个燃烧室内，对点火时间的要求没分

8、层燃烧那么严格。均质稀燃的空燃比大于1。 3.1.2.1均质稀燃模式的进气过程 与分层充气相同，节气门打开，进气歧管翻板处于关闭状态，如图9-8a）所示。 3.1.2.2均质稀燃模式的喷油过程 燃油约在点火上止点前300时的进气行程中喷入，空燃比约为1.55，如图9-8b）所示。 3.1.2.3均质稀燃模式的混合过程 混合气形成时间较长，整个进气过程中都处于混合过程,如图9-8c）所示。3、发动机进气控制 3.1 混合气的形成3.1.2均质稀燃模式 3.1.2.4均质稀燃模式的燃烧过程 燃烧发生在整个燃烧室内，点火时刻可自由选择，如图9-8d）所示。3、发动机进气控制图9-8 均质稀燃模式的工

9、作过程 3.1 混合气的形成3.1.3均质燃烧模式 均质燃烧的目的是在高速行驶、加速时获得大的功率。在高负荷时，根据吸入空气量精确地控制燃油的喷油量，燃油与空气同步注入汽缸并充分雾化混合（进气行程），使符合理论空燃比的混合气均匀地充满燃烧室，即形成匀质燃烧，充分地燃烧使发动机动力得到淋漓尽致的发挥。而燃油的蒸发又使混合气降温去除了爆燃的产生。也就是说在均匀燃烧情况下，在获得高动力输出和转矩的同时付出了较低的燃油消耗。（1）进气过程中，节气门按照加速踏板的位置来打开，进气歧管翻板在中等负荷和转速范围时是关闭的，在高速大负荷时打开。（2）喷油、混合气形成和燃烧过程与均质稀混合气模式是一样的，不同的

10、是空燃比=1。3、发动机进气控制 3.2 控制进气量的传感器 进气控制系统的传感器主要包括:加速踏板位置传感器、空气流量计、进气压力传感器、增压压力传感器、凸轮轴位置传感器。这些传感器将驾驶员的意图和发动机的实时工作状况信息传递给ECM，ECM根据这些信息通过控制电子节气门等执行器来控制发动机的进气量。 进气控制系统的主要执行器有：电子节气门、可变凸轮轴正时阀、增压控制电磁阀、进气泄流阀。3、发动机进气控制 3.2 控制进气量的传感器 发动机的主要传感器如图9-9所示。3、发动机进气控制图9-9 发动机的主要传感器1-进气凸轮轴位置传感器；2-排气凸轮轴位置传感器;3-上游氧传感器;4-冷却液

11、温度传感器;5-下游氧传感器;6-机油压力开关;7-爆震传感器;8-电子节气门;9-曲轴位置传感器;10-进气压力传感器 3.2 控制进气量的传感器3.2.1加速踏板位置传感器 3.2.1.1安装位置 加速踏板位置传感器安装在加速踏板总成上，如图9-10所示。3、发动机进气控制图9-10 加速踏板位置传感器 3.2 控制进气量的传感器3.2.1加速踏板位置传感器 3.2.1.2控制原理 加速踏板位置是发动机工作的重要信号，传感器内部同时安装两个相同的电位器作为传感器，出于安全考虑，这两个电位器分别使用独立的电源线，一个向中央控制模块传递节气门信号，另一个直接给ECM传递加速踏板位置信号。 电位

12、器电阻值随加速踏板位置的改变而变化，当加速踏板位置发生变化时，其电阻同时线性增加或减小，ECM能对加速踏板的位移作出精确的响应，可以监控加速踏板的动作情况。 如果加速踏板位置传感器信号发生故障，ECM将使用中央控制模块的模拟信号作为代替。如果模拟信号也不正确或丢失，ECM会将发动机最高转速限制在2000r/min。3、发动机进气控制 3.2 控制进气量的传感器3.2.1加速踏板位置传感器 3.2.1.3性能检测（1）电路说明。加速踏板位置传感器的电路图如图9-11所示，其中2个电位器的5V供电电源分别是BY026-1和BY026-2，BY026-3和BY026-5分别是2个电位器到ECM的内部

13、搭铁线，BY026-4和BY026-6分别是到中央控制模块和ECM的加速踏板位置信号。3、发动机进气控制图9-11 加速踏板位置传感器控制电路图 3.2 控制进气量的传感器3.2.1加速踏板位置传感器 3.2.1.3性能检测（2）检测方法。采用在线测量法，用万用表或示波器的正极分别接BY026-4和BY026-6接柱，用万用表或示波器的负极分别接BY026-1和BY026-2接柱。起动发动机至怠速状态，加速踏板位置信号1的电压应为0.74V；位置信号2电压应为0.37V。加速踏板踩至100%时，加速踏板位置信号1电压应为4.32V；位置信号2电压应为2.16V。 位置信号1的输出电压均为位置信

14、号2的2倍。如果，测量信号有偏差，则更换加速踏板位置传感器。3、发动机进气控制 3.2 控制进气量的传感器3.2.2空气流量计 3.2.2.1空气流量计的作用 空气流量计安装在进气道上（图9-12），靠近空气滤清器，用于测量通过进气管的空气质量并输入ECM，ECM由此确定需要喷射的燃油量，以控制发动机正确运转和尾气催化剂正确反应的空气燃油比。3、发动机进气控制图9-12 空气流量计 3.2 控制进气量的传感器3.2.2空气流量计 3.2.2.2热膜式空气流量计（HFM）的工作原理 HFM在一个膜内有两个传感元件，一个元件处于环境温度（如25），而另一个元件以热膜形式处于空气流量计的进气通道中，

15、点火开关打开时被加热到225C的温度，它们和另外2个高阻值精确电阻组成惠斯顿电桥，如图9-13所示。3、发动机进气控制图9-13 热膜式空气流量计结构 3.2 控制进气量的传感器3.2.2空气流量计 3.2.2.3空气流量计的检测（1）空气流量计故障现象。如果HFM输出信号不准，可能出现以下症状：a.起动困难。b.发动机起动后停机。c.排放控制不起作用。d.怠速控制不起作用。e.发动机性能降低。如果HFM没有输出信号或者信号偏差太大，ECM会执行后备策略。3、发动机进气控制 3.2 控制进气量的传感器3.2.2空气流量计 3.2.2.3空气流量计的检测（2）空气流量计的控制电路。空气流量计的控

16、制电路如图9-14所示，其中EM029-1是主继电器给空气流量计的5V供电线，EM029-2是ECM提供的搭铁线，EM029-3是环境温度传感器信号线，EM029-4是空气流量计给ECM的信号线。3、发动机进气控制图9-14 空气流量计的控制电路 3.2 控制进气量的传感器3.2.2空气流量计 3.2.2.3空气流量计的检测（3）空气流量计的检测。空气流量计输出的是频率信号，所以，一般用示波器来检测其性能。在线测量时，用示波器的红表棒接EM029-4，黑表棒接EM029-2，发动机怠速时会得到图9-15所示的0.34.8V方波信号。正常情况，发动机怠速时，信号频率读数为2.064kHz，加速到

17、3000r/min，信号频率为2.561kHz，信号频率随着发动机转速升高而增大。否则，则需要更换空气流量计。3、发动机进气控制 3.2 控制进气量的传感器3.2.2空气流量计 3.2.2.3空气流量计的检测（3）空气流量计的检测。3、发动机进气控制图9-15 空气流量计波形 3.2 控制进气量的传感器3.2.2空气流量计 3.2.2.4进气温度传感器（IAT）（1）作用与原理。IAT集成在空气流量计（HFM）内，它内部装置一个负温度系数热敏电阻（NTC），传感器的电阻随传感器温度的增加而减小。进气温度传感器为空气流量计提供计算空气质量的参考依据。（2）故障现象。如果NTC热敏电阻出现故障，E

18、CM默认为设定空气温度为-5。如果NTC热敏电阻信号出现偏差，发动机可能出现以下症状：a.供油过量导致黑烟。b.怠速控制不起作用。3、发动机进气控制 3.2 控制进气量的传感器3.2.3进气压力传感器 3.2.3.1进气压力传感器的作用 进气压力传感器安装在节气门后面的进气歧管上（图9-16），它的作用是测量进气歧管内的快速压力变化并提供此信息给ECM，其信号与MAF传感器信号一起用来计算喷油量。进气压力传感器比空气流量计更能反映符合变化状态的进气量变化，在发动机起动、急踩加速踏板、爬坡等状态时用于ECM判断准确的进气量和计算喷油量及点火时刻。3、发动机进气控制图9-16 进气压力传感器 3.

19、2 控制进气量的传感器3.2.3进气压力传感器 3.2.3.2进气压力传感器的工作原理 3、发动机进气控制图9-17 进气压力传感器 3.2 控制进气量的传感器3.2.3进气压力传感器 3.2.3.3进气压力传感器检测（1）进气压力传感器的控制电路。进气压力传感器的控制电路如图9-18所示，其中，3号是ECM提供的5V电源线；1号是ECM提供的搭铁线；4号是进气歧管压力传感器信号输出线。3、发动机进气控制图9-18 进气压力传感器的控制电路 3.2 控制进气量的传感器3.2.3进气压力传感器 3.2.3.3进气压力传感器检测（2）检测方法。在点火开关ON挡位置时，用万用表（或示波器）的正极接触

20、进气压力传感器的4号接柱，负极接触进气压力传感器的1号接柱。此时为环境大气压力，其输出信号应为为1.75V。发动机怠速时的电压为0.74V，并且，信号电压随进气压力的增加而升高，则为正常。否则，应更换进气压力传感器。3、发动机进气控制 3.2 控制进气量的传感器3.2.4增压压力传感器 3.2.4.1增压压力传感器的作用 增压压力传感器在增压发动机上使用，装在中冷器到节气门之间的管路上（图9-19），向ECM提供增压器中间冷却器和进气门之间的绝对压力。因为增压后的空气温度会发生很大变化，所以，增压压力传感器中都设计有温度传感器，EMS可利用这2个信号来计算发动机的充气浓度。3、发动机进气控制图

21、9-19 增压压力传感器 3.2 控制进气量的传感器3.2.4增压压力传感器 3.2.4.2增压压力传感器的工作原理 增压压力传感器是压电型传感器，利用传感元件进行直接的压力测量，将增压后的进气压力变化以电压形式提供给ECM。 ECM提供给增压压力传感器5V基础电压，根据增压压力的不同，增压压力传感器向ECM输出05V电压信号。增压压力越大，输出给ECM的电压越大。3、发动机进气控制 3.2 控制进气量的传感器3.2.4增压压力传感器 3.2.4.3增压压力传感器的性能检测（1）增压压力传感器的控制电路。增压压力传感器的电路图如图9-20所示，其中增压压力传感器上的3号接柱是ECM提供的5V电

22、源；1号接柱是ECM提供的搭铁；2号接柱是增压后进气温度传感器信号；4号接柱是增压压力传感器的输出信号。3、发动机进气控制图9-20 增压压力传感器的控制电路 3.2 控制进气量的传感器3.2.4增压压力传感器 3.2.4.3增压压力传感器的性能检测（2）性能检测。测量时，将万用表的正极表棒与增压压力传感器的4号接柱接触，负极表棒与1号接柱接触，检查以下工作状态下，增压压力传感器的输出电压的正常情况如下：点火开关ON挡位置时，增压压力信号电压应为1.76V。发动机怠速时，因为增压系统并未增压，此时的信号电压应为1.74V。急加速时增压压力升高，信号电压值也随之升高，原地加速时可达2.1V。 如

23、输出信号有差异，则更换增压压力传感器。 增压温度传感器的检查如同发动机冷却液温度传感器。3、发动机进气控制 3.2 控制进气量的传感器3.2.5冷却液温度传感器 3.2.5.1冷却液温度传感器的作用 冷却液温度传感器（图9-21）位于发动机缸盖后侧出水口处，用于监测发动机冷却液温度，ECM根据冷却液温度传感器的信号对喷油和点火进行修正，温度越高，喷油量越少，也相应推迟点火时刻。 冷却液温度传感器对发动机的正确运转至关重要，因为缸体温度较低时需要更浓的混合气才能实现高质量的起动性能和使发动机平稳运转。随着温度的升高可减小喷油量以保持排放和性能水平。3、发动机进气控制图9-21 冷却液温度传感器

24、3.2 控制进气量的传感器3.2.5冷却液温度传感器 3.2.5.2冷却液温度传感器的工作原理 冷却液温度传感器的头部是铜质导热套筒，它直接与经发动机出来的冷却液接触，铜质导热套筒内部装有一个热敏电阻，它是一个负温度系数（NTC）的热敏电阻。 发动机工作时，串联在温度控制回路中的热敏电阻的电阻值随着温度上升而减小，其两端的电压变化反映了发动机冷却液的温度变化。3、发动机进气控制 3.2 控制进气量的传感器3.2.5冷却液温度传感器 3.2.5.3冷却液温度传感器性能检测（1）冷却液温度传感器的控制电路。冷却液温度传感器的控制电路如图9-22所示，其中1号是搭铁线；2号是向ECM输出冷却液温度的

25、信号线。3、发动机进气控制图9-22 冷却液温度传感器的控制电路 3.2 控制进气量的传感器3.2.5冷却液温度传感器 3.2.5.3冷却液温度传感器性能检测（2）冷却液温度传感器的检测。断开冷却液温度传感器的线束，用万用表的正极表棒接2号接柱，负极表棒接1号接柱，测量冷却液温度传感器的电阻，正常情况下不同温度时的电阻值见表9-1。 如果ECT传感器出现故障，ECM将默认冷却液温度为40。3、发动机进气控制 3.3 控制进气量的执行器3.3.1电子节气门 电子节气门由节气门体、节气门驱动电动机及驱动机构和节气门位置传感器三部分组成，如图9-23所示。3、发动机进气控制图9-23 电子节气门1-

26、节气门；2-节气门驱动电动机；3-接触电刷；4-滑线电阻1；5-滑线电阻2 3.3 控制进气量的执行器3.3.1电子节气门 3.3.1.1节气门体 节气门体总成安装在发动机顶部的前端，进气阀门的开度决定了进入汽缸的空气流量。 3.3.1.2节气门位置传感器 节气门位置传感器安装在节气门体总成上的集成式盖板中，用于确定节气门的位置及其角度的变化速度，并向ECM提供节气门转角信息。根据这个信息，ECM可以获得发动机负荷信息、工况信息（如起动、怠速、倒拖、部分负荷、全负荷以及加速和减速）。3、发动机进气控制 3.3 控制进气量的执行器3.3.1电子节气门 3.3.1.2节气门位置传感器 节气门位置传

27、感器是一个线性输出特性的转角电位计，电位计转臂与节气门同轴安装，当节气门转动时，带动电位计转臂滑到一定的位置，电位计输出与节气门位置成比例的电压信号。节气门开度是发动机的主控制信号，为了信号准确，一般设置两个相互对比的电位计，供ECM参考。 一旦节气门位置传感器失效，ECM将进入自我保护模式，在这种模式下发动机最大转速为2000r/min。3、发动机进气控制 3.3 控制进气量的执行器3.3.1电子节气门 3.3.1.3节气门驱动电动机 节气门驱动电动机集成在节气门体中，ECM根据节气门位置传感器的信号对其进行控制，将节气门打开至正确角度。 ECM通过更改输入节气门驱动电动机的频率信号来控制其

28、双向运转，进而控制节气门开度的增加与减小。3、发动机进气控制 3.3 控制进气量的执行器3.3.1电子节气门 3.3.1.4电子节气门的检测（1）电子节气门的控制电路。图9-24所示是电子节气门的电路图，其中，1号是节气门位置传感器信号1；2号是ECM提供的5V参考电压；3号是节气门执行器控制端+；4号是节气门位置传感器信号2；5号是节气门执行器控制端；6号是ECM内部搭铁。3、发动机进气控制图9-24 电子节气门的控制电路 3.3 控制进气量的执行器3.3.1电子节气门 3.3.1.4电子节气门的检测（2）节气门位置信号测量。节气门位置信号一般用示波器检测，测量时，1号端子接B通道，4号端子

29、接A通道。未起动时信号检测。点火开关置ON挡，发动机未起动时，节气门位置TPS1电压为0.75V，TPS2电压为4.25V，如图9-25所示。3、发动机进气控制 3.3 控制进气量的执行器3.3.1电子节气门 3.3.1.4电子节气门的检测（2）节气门位置信号测量。3、发动机进气控制图9-25 节气门位置传感器怠速波形 3.3 控制进气量的执行器3.3.1电子节气门 3.3.1.4电子节气门的检测（2）节气门位置信号测量。加速时信号测量。当节气门从怠速加速至100%位置时，TPS1的电压随着节气门开度的增加而增加，节气门全开时的电压为4.28V（图9-26）。TPS2电压随着节气门开度的增加电

30、压减小，至节气门全开时的电压为0.72V。 TPS1+TPS25V。3、发动机进气控制 3.3 控制进气量的执行器3.3.1电子节气门 3.3.1.4电子节气门的检测（2）节气门位置信号测量。加速时信号测量。3、发动机进气控制图9-26 节气门位置传感器加速波形 3.3 控制进气量的执行器3.3.1电子节气门 3.3.1.4电子节气门的检测（3）驱动电机信号测量（图9-27）。将3号端子接示波器的A通道，5号端子接B通道。3、发动机进气控制图9-27 驱动电机波形 3.3 控制进气量的执行器3.3.1电子节气门 3.3.1.4电子节气门的检测（3）驱动电机信号测量（图9-27）。在怠速时，3号

31、端子是012V的占空比（PWM）信号；5号端子是0V，此时电流从3号端子流入，从5号端子流出。占空比越大，节气门开度越大。踩下加速踏板，节气门有一定开度时，3号端子是012V的占空比（PWM）信号，5号端子是12V，此时电流从5号端子流入，从3号端子流出。3、发动机进气控制 3.3 控制进气量的执行器3.3.2可变凸轮正时阀 3.3.2.1可变凸轮正时阀概述 进、排气可变凸轮轴正时阀安装于气门室盖前端（图9-28），ECM输出占空比（PWM）信号驱动该电磁阀，调整电磁阀的开度。 可变凸轮正时阀可以实现凸轮轴的延迟，在发动机低速情况下，减少燃油消耗和尾气排放，提高发动机转矩特性。3、发动机进气控

32、制图9-28 可变凸轮正时阀 3.3 控制进气量的执行器3.3.2可变凸轮正时阀 3.3.2.2可变凸轮正时阀的检测（1）可变凸轮正时阀的控制电路。图9-29所示是进排气凸轮轴可变凸轮正时阀的控制电路图，其中，EM018-1是由主继电器来的12V供电，EM018-2是进气可变正时阀控制端，由ECM控制占空比搭铁。EM019-1是主继电器来的12V供电，EM019-2是排气可变正时阀控制端，由ECM控制占空比搭铁。3、发动机进气控制 3.3 控制进气量的执行器3.3.2可变凸轮正时阀 3.3.2.2可变凸轮正时阀的检测（1）可变凸轮正时阀的控制电路。3、发动机进气控制图9-29 可变凸轮正时阀的

33、控制电路 3.3 控制进气量的执行器3.3.2可变凸轮正时阀 3.3.2.2可变凸轮正时阀的检测（2）可变凸轮正时阀控制信号的检测。将2号端子接示波器的A通道，B通道搭铁。在发动机怠速时，测量进气凸轮正时阀EM018-2端子波形（图9-30），正常情况ECM控制占空比搭铁时间为2.02ms，加速时ECM控制占空比搭铁时间会发生变长。3、发动机进气控制图9-30 进气凸轮正时阀波形 3.3 控制进气量的执行器3.3.2可变凸轮正时阀 3.3.2.2可变凸轮正时阀的检测（3）可变凸轮正时阀电阻值测量（图9-31）。拆下可变凸轮正时阀，用万用表测量1号和2号端子的电阻，正常的可变凸轮正时阀电阻为8.

34、47，电阻值相差太大则更换。3、发动机进气控制图9-31 测量可变凸轮正时阀电阻 3.3 控制进气量的执行器3.3.3涡轮增压控制 3.3.3.1涡轮增压控制概述 博世MED17发动机电子控制管理系统的增压控制系统如图9-32所示，控制系统功能简图如图9-33所示。3、发动机进气控制图9-32 增压控制系统 3.3 控制进气量的执行器3.3.3涡轮增压控制 3.3.3.1涡轮增压控制概述 3、发动机进气控制图9-33 增压控制功能简图 3.3 控制进气量的执行器3.3.3涡轮增压控制 3.3.3.1涡轮增压控制概述（1）增压控制电磁阀。安装于排气凸轮轴可变正时阀旁边（图9-34）。增压控制电磁

35、阀通过接受ECM发出的占空比信息调节涡轮增压器增压压力，占空比越大，增压压力越高。 3、发动机进气控制图9-34 增压控制电磁阀 3.3 控制进气量的执行器3.3.3涡轮增压控制 3.3.3.1涡轮增压控制概述（2）进气泄流阀。进气泄流阀的作用。进气泄流阀安装于涡轮增压器上（图9-35），主要用于将增压后的空气再循环到进气管，使得在发动机喘振和换挡时增压压力快速下降。3、发动机进气控制图9-35 进气泄流阀 3.3 控制进气量的执行器3.3.3涡轮增压控制 3.3.3.1涡轮增压控制概述（2）进气泄流阀。进气泄流阀工作原理（图9-36）。ECM发送ON/OFF指令使进气泄流阀内的电磁阀工作，当

36、电磁阀打开时，压缩空气可循环回到进气管侧。3、发动机进气控制图9-36 进气泄流阀工作原理1-压缩机;2-涡轮;3-进气泄流阀;4-到进气;5-到排气 3.3 控制进气量的执行器3.3.3涡轮增压控制 3.3.3.2涡轮增压系统检修（1）增压控制电磁阀检修。增压控制电磁阀控制电路（图9-37）。其中1号接主继电器供电端，2号接增压控制电磁阀控制端，由ECM控制搭铁。3、发动机进气控制图9-37 增压控制电磁阀控制电路 3.3 控制进气量的执行器3.3.3涡轮增压控制 3.3.3.2涡轮增压系统检修（1）增压控制电磁阀检修。用示波器测量增压控制电磁阀信号。怠速时信号如图9-38所示，加速后，波形

37、变密（图9-39）为正常。3、发动机进气控制图9-38 增压控制电磁阀怠速波形 3.3 控制进气量的执行器3.3.3涡轮增压控制 3.3.3.2涡轮增压系统检修（1）增压控制电磁阀检修。用示波器测量增压控制电磁阀信号。3、发动机进气控制图9-39 增压控制电磁阀加速波形 3.3 控制进气量的执行器3.3.3涡轮增压控制 3.3.3.2涡轮增压系统检修（1）增压控制电磁阀检修。测量增压控制电磁阀电压（图9-40）。在环境温度为20时，测量增压控制电磁阀两端的电阻，标准值为22.32，误差太大，则应更换。3、发动机进气控制图9-40 测量增压控制电磁阀电压 3.3 控制进气量的执行器3.3.3涡轮

38、增压控制 3.3.3.2涡轮增压系统检修（2）进气泄流阀检修。进气泄流阀控制电路。进气泄流阀控制电路如图9-41所示，其中，1号接主继电器供电端，2号接进气泄流阀控制端，由ECM控制搭铁。3、发动机进气控制图9-41 进气泄流阀控制电路 3.3 控制进气量的执行器3.3.3涡轮增压控制 3.3.3.2涡轮增压系统检修（2）进气泄流阀检修。测量进气泄流阀的波形。将示波器的1号端子接A通道，2号端子接B通道，发动机怠速时，两个端子电压都为12V（图9-42），说明此时进气泄流阀并未工作。加速后急松加速踏板时，EM030-2端子电压下降为0V，说明此时ECM提供搭铁，进气泄流阀开始工作。测量进气泄流

39、阀的电压。在环境温度为20时，测量进气泄流阀两端的电阻，标准值为12.38，误差太大，则应更换。3、发动机进气控制 3.3 控制进气量的执行器3.3.3涡轮增压控制 3.3.3.2涡轮增压系统检修（2）进气泄流阀检修。测量进气泄流阀的波形。3、发动机进气控制图9-42 进气泄流阀的波形 4.1 点火控制概述4.1.1发动机点火控制 发动机的火花塞什么时候点火受到ECM控制，ECM根据曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的信号，判断发动机转速和位置信息，再根据发动机负荷、温度等运行参数，从数据库确认设定的最佳点火时刻控制各缸火花塞点火，如图9-43所示。4、发动机点火控制图9-43 发动机点火控制

40、4.1 点火控制概述4.1.2点火时刻的反馈控制 由于，点火提前角越早，发动机的动力性能越好，所以，ECM的控制是希望得到较大的点火提前角。但是，过早的点火提前角会引起发动机燃烧室的爆燃，引起发动机抖动和噪声，所以，需要有个爆震传感器来反馈发动机是否达到爆燃的程度，一旦爆燃，ECM会适当推迟点火时刻，实现点火时刻的反馈控制。4、发动机点火控制 4.2 控制点火的传感器4.2.1曲轴位置传感器(CKP) 4.2.1.1曲轴位置传感器的作用 曲轴位置传感器（图9-44）安装在发动机缸体进气侧靠近起动机处，通过一个螺栓固定到飞轮壳中。在曲轴尾端安装了一个磁组环，此传感器会对磁组环中的间隙作出反应，以

41、确定发动机的转速和位置信息。4、发动机点火控制图9-44 曲轴位置传感器 4.2 控制点火的传感器4.2.1曲轴位置传感器(CKP) 4.2.1.2曲轴位置传感器的工作原理（1）曲轴位置传感器(CKP)（图9-45）是一种感应式传感器，它产生正弦输出电压信号。此电压通过感应不断变化的磁组环间隙的接近程度产生，它会在每个间隙经过时激发传感器末端周围的磁通量。4、发动机点火控制图9-45 曲轴位置传感器 4.2 控制点火的传感器4.2.1曲轴位置传感器(CKP) 4.2.1.2曲轴位置传感器的工作原理（2）此输出电压的大小和频率会随着发动机转速的提高（因而磁组环间隙经过传感器的速度也会提高）而增加

42、，如图9-46所示。 此输出还取决于传感器与齿之间的气隙（气隙越大，信号越弱，输出电压也越低）。4、发动机点火控制图9-46 曲轴位置传感器工作原理 4.2 控制点火的传感器4.2.1曲轴位置传感器(CKP) 4.2.1.2曲轴位置传感器的工作原理（3）磁组环由58个齿和2个齿缺组成，齿缺开始位置即是1缸上止点前21，如图9-47所示。4、发动机点火控制图9-47 上止点位置的确定 4.2 控制点火的传感器4.2.1曲轴位置传感器(CKP) 4.2.1.2曲轴位置传感器的工作原理（4）信号电压在发动机转速较低时可低至0.1V，在发动机转速较高时可高达100V。ECM测量每次脉冲之间的时间间隔（

43、信号频率）。4、发动机点火控制 4.2 控制点火的传感器4.2.1曲轴位置传感器(CKP) 4.2.1.3曲轴位置传感器的检测（1）曲轴位置传感器的控制电路（图9-48）。曲轴位置传感器有3条导线，其中EM012-1是由ECM提供的5V电源，EM012-2是CKP输出到ECM的曲轴位置信号线，EM012-3是通过ECM内部的搭铁线。4、发动机点火控制图9-48 曲轴位置传感器的控制电路 4.2 控制点火的传感器4.2.1曲轴位置传感器(CKP) 4.2.1.3曲轴位置传感器的检测（2）测量曲轴位置传感器的输出信号。用万用表在线检测EM012-2与EM012-3的电压，正常情况下起动后的电压约为

44、4.6V。否则，应该更换曲轴位置传感器。 曲轴位置传感器与磁组环气隙应为1.5mm，过小可能产生碰撞，过大会影响感应电压的产生。一旦ECM收不到CKP信号，会自动以凸轮轴位置传感器信号来估测曲轴的转速。4、发动机点火控制 4.2 控制点火的传感器4.2.2凸轮轴位置传感器CMP 4.2.2.1凸轮轴位置传感器的作用 凸轮轴位置传感器安装在凸轮轴罩盖上（图9-49），靠近高压油泵处，进气和排气凸轮轴各有一个位置传感器。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号，并输入ECU，以便ECU识别汽缸1压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。4、发动机点火控制图9-49 凸轮轴位

45、置传感器 4.2 控制点火的传感器4.2.2凸轮轴位置传感器CMP 4.2.2.2凸轮轴位置传感器的工作原理 ECU提供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经放大后输送给ECU。ECU根据霍尔电压产生的时刻确定凸轮轴位置，根据霍尔电压产生的次数确定曲轴转角和发动机转速。叶轮以其缺口对着空气隙时（图9-50），输出霍尔电压。当叶轮的叶片进入空气隙时，无霍尔电压输出。4、发动机点火控制图9-50 凸轮轴位置传感器和叶轮 4.2 控制点火的传感器4.2.2凸轮轴位置传感器CMP 4.2.2.3凸轮轴位置传感器的检测（1）凸轮轴位置传感器的控制电路

46、（图9-51）。凸轮轴位置传感器有3条导线，其中EM022-1是ECM内部搭铁，EM022-2是输出到ECM的信号线，EM022-3是ECM提供的5V电源线。4、发动机点火控制图9-51 凸轮轴位置传感器的控制电路 4.2 控制点火的传感器4.2.2凸轮轴位置传感器CMP 4.2.2.3凸轮轴位置传感器的检测（2）测量凸轮轴位置传感器的输出信号。用万用表在线检测EM012-2与EM012-3的电压，正常情况下起动后的电压约为2.24V。否则，应该更换凸轮轴位置传感器。 如果曲轴传感器与凸轮轴传感器出现故障，发动机将失速或无法起动。4、发动机点火控制 4.2 控制点火的传感器4.2.3爆震传感器

47、 4.2.3.1爆震传感器的作用 大多数发动机设计有一个爆震传感器（也有的发动机设计成2个，分别安装在1-2缸间和3-4缸间）安装在发动机缸体中部（图9-52），靠近进气歧管侧，其作用是防止发动机因提前点火或爆燃而受到破坏。4、发动机点火控制图9-52 爆震传感器安装位置 4.2 控制点火的传感器4.2.3爆震传感器 4.2.3.2爆震传感器的工作原理 爆震传感器（图9-53）内置一个压电晶体，一旦受质量块振动产生的压力，会在两个极面上产生电压输出。爆震传感器通过将发动机缸体噪声转换为适当的电信号来监测发动机是否发生爆燃，随后该信号会通过双绞线输送给ECM，ECM对此信号进行处理，以判断发动机

48、是否发生爆燃以及爆燃的程度。4、发动机点火控制图9-53 爆震传感器 4.2 控制点火的传感器4.2.3爆震传感器 4.2.3.2爆震传感器的工作原理 ECM将爆震传感器信号与已知的信号分布曲线进行比较，以确定点火时刻是否出现提前。如果出现提前，则闭环控制系统会将点火时刻分数次延迟，直至爆燃信号消失。ECM在没有收到爆燃信号的周期，会尝试适当将点火时刻提前，直至收到爆燃信号。如此重复控制，将点火时刻控制在不发生爆燃的最提前位置，这是发动机最能发挥其动力性能的范围。4、发动机点火控制 4.2 控制点火的传感器4.2.3爆震传感器 4.2.3.3爆震传感器的检测（1）爆震传感器的控制电路（图9-5

49、4）。爆震传感器有2条导线，其中EM011-1是爆燃输出信号“”，EM011-2是爆燃输出信号“”。4、发动机点火控制图9-54 爆震传感器的控制电路 4.2 控制点火的传感器4.2.3爆震传感器 4.2.3.3爆震传感器的检测（2）测量爆震传感器的电阻。用万用表检测，爆震传感器正负极端子电阻约为4.766M。（3）检测爆震传感器的输出波形。用示波器检测其信号，发动机正常运行无爆燃时工作的电压波形如图9-55所示，ECM有个设定爆燃电压，一旦中间的爆燃电压大于设定值（比如1.2V），就认为发动机发生了爆燃。 爆震传感器失效，发动机点火时刻转入开环控制。4、发动机点火控制 4.2 控制点火的传感

50、器4.2.3爆震传感器 4.2.3.3爆震传感器的检测4、发动机点火控制图9-55 爆震传感器的输出波形 4.3 控制点火的执行器 发动机控制点火的执行器只有点火模块。4.3.1点火模块的作用 现代发动机大多采用独立点火方式，每个汽缸都有独立的带有初级绕组和次级绕组的点火线圈，安装在凸轮轴罩盖上，近高压油轨处，如图9-56所示。4、发动机点火控制图9-56 点火模块 4.3 控制点火的执行器4.3.2点火模块的工作原理 4.3.2.1点火模块的结构 每个点火模块内部都有一个点火线圈，它包含两个磁耦合铜线圈（初级绕组和次级绕组），初级绕组连接电源和搭铁端子，其接通与否受ECM控制。次级绕组连接到

51、火花塞上的端子4的输出端，如图9-57所示。4、发动机点火控制图9-57 独立点火线圈1-低压连接；2-次级绕组；3-高压连接；4-火花塞；5-初级绕组；6-铁芯 4.3 控制点火的执行器4.3.2点火模块的工作原理 4.3.2.2点火模块的控制 ECM分别控制初级线圈的流通，初级绕组的大电流突然切断时，会在次级绕组上产生2万4万V的感应电压，以跳火的方式击穿火花塞的间隙（即火花塞点火，见图9-58）。 当初级绕组重新闭合时，同样会在次级绕组产生与火花相反电压，电路中的高压二极管可用于抑制二次电路中产生闭合火花。 控制按照控制单元确定的顺序进行。电阻RM用于监控点火时M端的电压降，用来判断火花

52、塞是否点火。4、发动机点火控制 4.3 控制点火的执行器4.3.2点火模块的工作原理 4.3.2.2点火模块的控制 4、发动机点火控制图9-58 点火控制原理1-点火控制器；2-火花塞 4.3 控制点火的执行器4.3.2点火模块的工作原理 4.3.2.3点火线圈的检测（1）点火线圈的控制电路（图9-59）。点火线圈上有3条线，1号端子是主继电器提供的电源线，2号端子是ECM的控制信号线，4号端子是搭铁线。4、发动机点火控制图9-59 点火线圈的控制电路 4.3 控制点火的执行器4.3.2点火模块的工作原理 4.3.2.3点火线圈的检测（2）测量初级绕组的电阻（图9-60）。用万用表测量1号和4

53、号端子，正常情况初级线圈实测电阻值为0.64。4、发动机点火控制图9-60 测量点火线圈初级绕组的电阻 4.3 控制点火的执行器4.3.2点火模块的工作原理 4.3.2.3点火线圈的检测（3）测量次级绕组的电阻（图9-61）。用万用表直接在点火线圈的高压输出端测量测试探头，正常情况次级线圈电阻值为。4、发动机点火控制图9-61 测量点火线圈次级绕组的电阻 5.1 发动机尾气排放控制系统 发动机管理系统提供燃烧室中准确计量的喷油量，以确保燃油得到最有效的利用，并最大限度地减少有害气体排放。 尾气排放控制的主要做法是在催化转化器和前消声器之间的管路上，以包含前置氧传感器和后置氧传感器（HO2S）。

54、 前置HO2S主要控制发动机加油，而后置HO2S则主要用于监测催化转化器的转换效率以及对加油进行进一步调整。发动机管理系统监控这些传感器，并使用该信息进一步改进燃油燃烧和废气排放。5、排放控制系统 5.1 发动机尾气排放控制系统 两种氧传感器形式：上游一般采用宽带加热型氧传感器见图9-62a）UHO2S宽带，下游用加热型氧传感器见图9-62b）HO2S窄带。5、排放控制系统图9-62 氧传感器 5.1 发动机尾气排放控制系统 氧传感器的作用：（1）测量废气中的含氧量。（2）监控催化转化器工作情况。（3）闭环控制的燃料/空气混合。（4）计算长期和短期运行的燃油修正。5、排放控制系统 5.1 发动

55、机尾气排放控制系统5.1.1宽带氧传感器（前氧传感器） 5.1.1.1宽带氧传感器的结构与作用（1）宽带氧传感器的作用。宽带氧传感器安装在排气歧管与三元催化器总成之间（图9-63），它提供更准确的空燃比反馈信号给ECU，ECU依此信号精确地控制喷油时间，可使发动机经济性与排放性达到更高水准。5、排放控制系统图9-63 宽带氧传感器安装位置 5.1 发动机尾气排放控制系统5.1.1宽带氧传感器（前氧传感器） 5.1.1.1宽带氧传感器的结构与作用（2）宽带氧传感器的结构（图9-64）。宽带氧传感器是一种平板式的双单元限电流传感器，它是带有能斯特浓度传感器的氧化锆测量单元和氧气“泵电池”传感器（用

56、于输送氧离子）的组合。5、排放控制系统 5.1 发动机尾气排放控制系统5.1.1宽带氧传感器（前氧传感器） 5.1.1.1宽带氧传感器的结构与作用（2）宽带氧传感器的结构（图9-64）。5、排放控制系统图9-64 宽带氧传感器的结构1-泵电池测量元件铂电极;2-双重保护管;3-密封圈;4-密封填充物;5-传感器壳体;6-保护套;7-固定连接器;8-接触片;9-聚四氟乙烯;10-聚四氟乙烯套管;11-5个连接线;12-密封件 5.1 发动机尾气排放控制系统5.1.1宽带氧传感器（前氧传感器） 5.1.1.1宽带氧传感器的结构与作用（2）宽带氧传感器的结构。普通加热型氧化锆氧传感器（图9-65）。

57、5、排放控制系统图9-65 宽带氧传感器的工作原理1-废气；2-泵电池；3-参考元件铂电极；4-加热电极；5-加热元件；6-参考空气间隙；7-锆陶瓷层；8-测量间隙；9-参考元件；10-参考元件铂电极；11-泵电池测量元件铂电极；12-泵电池铂电极 5.1 发动机尾气排放控制系统5.1.1宽带氧传感器（前氧传感器） 5.1.1.1宽带氧传感器的结构与作用（2）宽带氧传感器的结构。泵氧单元，又称单元泵。单元泵一侧通尾气，另一侧通测量室。氧化锆型氧传感器有一特性，即当氧离子移动时会产生电动势。反之，若将电动势加在氧化锆组件上，则会造成氧离子的移动。单元泵是利用氧化锆传感器的反作用原理来工作的。将电

58、压施加于氧化锆组件上，推动氧离子的移动，将尾气中的氧泵入测量室中。加在单元泵上的电压越高，氧离子的移动速度越快，单位时间内泵入测量室中的氧离子数量越多。5、排放控制系统 5.1 发动机尾气排放控制系统5.1.1宽带氧传感器（前氧传感器） 5.1.1.2宽带氧传感器的工作原理（1）混合气过浓状态（图9-66）。混合气过浓时，尾气中的氧含量少，倘若单元泵以原来的工作电流工作，测量室的氧量将不足，能斯特电池电压值会超过450mV。此时ECU增大单元泵的工作电流，增加泵氧速度，使测量室中的氧量增加，能斯特电池电压值又恢复到450mV。同时，ECU根据氧传感器电压值来减少喷油量。5、排放控制系统图9-6

59、6 混合气过浓调节原理 5.1 发动机尾气排放控制系统5.1.1宽带氧传感器（前氧传感器） 5.1.1.2宽带氧传感器的工作原理（2）混合气过稀状态（图9-67）。混合气过稀时，排气中的氧含量多，倘若单元泵仍以原来的工作电流工作，测量室的氧量将增多，能斯特电池电压值会低于450mV。此时ECU减小单元泵的工作电流，减小泵氧速度，使测量室中的氧量减少，能斯特电池电压值又恢复到450mV。同时，ECU根据氧传感器信号电压值增加喷油量。5、排放控制系统图9-67 混合气过浓调节原理 5.1 发动机尾气排放控制系统5.1.1宽带氧传感器（前氧传感器） 5.1.1.3宽带氧传感器的检测（1）宽带氧传感器

60、的控制电路（图9-68）。6线制宽带氧传感器的加热电源由4号提供，3号线是ECM的搭铁控制线；1号是宽带氧传感器的泵单元电流信号，5号接宽带氧传感器微调电阻；6号输出能斯特电池电压，2号是ECM内部控制搭铁端。5、排放控制系统图9-68 宽带氧传感器的控制电路 5.1 发动机尾气排放控制系统5.1.1宽带氧传感器（前氧传感器） 5.1.1.3宽带氧传感器的检测（2）用万用表检测宽带氧传感器的方法（测试双电池宽带氧传感器可以使用电压表或示波器）：测量电压法。a.点火开关转至OFF，拔下前氧传感器的插头，打开点火开关，在线束侧测量各插头端子的电压值。6号与2号端子之间的电压差应为0.45V左右。b