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文档简介
《汽车发动机电控系统维修》主编:孟庆双项目四电子控制系统的维修【项目描述】电子控制系统主要由传感器、电控单元(ECU)和执行器三大部分组成,其作用是通过传感器采集发动机的各种工况信息,由发动机ECU进行运算、处理和判断,确定并通过执行器实施最佳喷油及点火时间,通过对发动机燃烧过程的精确控制,保证发动机的动力性、经济性、排放性、可靠性及使用性。全面理解和把握发动机电子控制系统的工作原理,对于正确分析、判断和维修发动机故障具有十分重要的意义。项目四电子控制系统的维修【知识要点】
1.了解电子控制系统的基本组成。
2.掌握电子控制系统的基本原理。
【技能要点】
1.掌握电子控制系统的元件组成及其安装位置。
2.能够对电子控制系统及各元件进行正确的检测和维修。
【知识准备】
项目四电子控制系统的维修发动机电子控制系统的组成如图4-1所示,各部件之间的工作关系如图4-2所示。一、电子控制系统的组成与工作原理图4-1电子控制系统的组成一、电子控制系统的组成与工作原理图4-2电子控制系统各部件之间的工作关系在电子控制系统的主要元件中,空气流量计、进气压力传感器、电动燃油泵、喷油器、怠速控制阀/节气门电动机、可变配气控制阀前已述及;爆燃传感器、点火模块/线圈请参考项目五的相关内容;活性炭罐电磁阀等各种排放控制真空电磁阀、二次空气泵请参考项目六的相关内容,故以上元件在此不做介绍。二、电子控制系统主要部件的结构与原理1.曲轴/凸轮轴位置传感器
曲轴/凸轮轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器,大都安装在曲轴前/后端、凸轮轴前/后端部位,如图4-3、图4-4和图4-5所示。其功能是向ECU提供发动机转速、曲轴转角、活塞上止点及第1缸判缸信号,是控制点火时刻、喷油时间及确认曲轴位置必不可少的信号。图4-3富康乘用车发动机曲轴位
置传感器的安装位置图4-5桑塔纳2000GSi乘用车霍尔式
凸轮轴位置传感器图4-4桑塔纳2000GSi乘用车曲轴位置
传感器(G28)的安装位置二、电子控制系统主要部件的结构与原理图4-6电磁感应式曲轴/凸轮轴
位置传感器的结构原理图(1)电磁感应式曲轴/凸轮轴位置传感器电磁感应式曲轴/凸轮轴位置传感器主要由感应线圈、永久磁铁和脉冲齿圈等组成。磁极正对着转子的缺口和齿。安装时,曲轴位置传感器与齿圈间的气隙为1mm±0.5mm,此间隙不可调整。齿圈上有一对应曲轴基准位置的宽度为两个齿槽宽的齿槽,如图4-6所示。当转子(脉冲齿圈)转动时,由于磁通量的变化,使传感器内的感应线圈产生交变电压信号,如图4-7所示。二、电子控制系统主要部件的结构与原理图4-7电磁感应式曲轴/凸轮轴位置传感器信号二、电子控制系统主要部件的结构与原理(2)霍尔式曲轴/凸轮轴位置传感器
桑塔纳2000GSi乘用车AJR型发动机凸轮轴位置传感器又称霍尔传感器(G40),安装在气缸盖前端凸轮轴同步带轮的后方,霍尔传感器的转子装在凸轮轴同步带轮的后方,如图4-5所示。当传感器转子的实体部分进入霍尔元件的气隙时,没有霍尔电压输出,传感器输出高电平(5V);当转子的实体部分离开霍尔元件时,传感器输出低电平(0V)。凸轮轴旋转一周,高、低电位各占180°(各相当于360°曲轴转角),如图4-8所示。二、电子控制系统主要部件的结构与原理图4-8霍尔式传感器第1缸上止点信号图4-9光电式曲轴/凸轮轴位置传感器(3)光电式曲轴/凸轮轴位置传感器光电效应式曲轴/凸轮轴位置传感器主要由发光二极管、光敏晶体管、遮光盘(信号转子)和控制电路组成,如图4-9所示。在遮光盘的内侧间隔90°分布着4个小孔,其中一个最宽,其余三个宽度稍窄,如图4-10所示。二、电子控制系统主要部件的结构与原理图4-10光电效应式曲轴/凸轮轴位置传感器的工作原理二、电子控制系统主要部件的结构与原理图4-11节气门位置传感器的安装位置2.节气门位置传感器
节气门位置传感器安装在节气门体上,如图4-11所示,用于检测节气门的开度和开闭速率,并将其转换成电信号传给ECU,以便对喷油量、点火正时和怠速等进行修正控制(同时也用于自动变速器和巡航控制)。二、电子控制系统主要部件的结构与原理图4-12节气门位置传感器的工作原理(1)线性可变电阻式(三线制)节气门位置传感器
ECU通过VC端子为传感器提供5V的工作电源,传感器通过VTA端子向ECU提供节气门位置信号电压,并经E2端子通过ECU搭铁,如图4-12所示。输出4.5~5V电压信号时,表示节气门全开。其信号电压与节气门开度成正比,如图4-13所示。二、电子控制系统主要部件的结构与原理图4-13节气门位置传感器信号电压曲线二、电子控制系统主要部件的结构与原理图4-14双线性可变电阻式节气门位置
传感器的安装位置图4-15双线性可变电阻式节气门位置
传感器的结构(2)双线性可变电阻式节气门位置传感器双线性可变电阻式节气门位置传感器安装在节气门控制器内,由两个电位计G187和G188组成,如图4-14和图4-15所示。二、电子控制系统主要部件的结构与原理图4-16大众汽车电子节气门的电路
G186—节气门驱动电动机大众汽车电子节气门的电路如图4-16所示,当节气门位置变化时,两电位计G187和G188的阻值按各自线性变化,其输出电压也呈线性变化,其中一个升高,另一个降低,如图4-17所示。图4-17双线性可变电阻式节气门位置
传感器的输出信号曲线二、电子控制系统主要部件的结构与原理(3)霍尔式节气门位置传感器当节气门开度变化时,磁铁转动,使磁铁与霍尔元件之间的相对位置发生改变,霍尔元件中的磁通量发生改变,从而使霍尔元件产生的霍尔电压发生变化,IC电路将霍尔电压放大后作为节气门的开度信号输送给ECU,如图4-18所示。节气门位置传感器有两个传感器电路,VTA1和VTA2各传送一个信号,如图4-19所示。图4-18丰田1ZR发动机节气门位置
传感器原理图二、电子控制系统主要部件的结构与原理图4-19丰田1ZR发动机节气门位置传感器的信号电压曲线二、电子控制系统主要部件的结构与原理图4-2现0冷却希液温度传语感器和进机气温度传晨感器的安围装位置a)冷却难液温度传怒感器的安矿装位置b)进独气温度凳传感器欺的安装届位置3.冷母却液温件度传感动器和进终气温度芝传感器冷却液您温度传或感器通师常安装词在发动咱机的冷室却液出扩口附近故,如图填4-2利0a所震示。进气温框度传感挽器通常见安装于扇进气总耻管上,龄如图4夺-20商b所示科。现在糊进气温帆度传感刑器大部询分都与享空气流祖量计或池进气压划力传感交器集成肾在一起形。冷却液温旺度传感器准和进气温沃度传感器椅是由负温西度系数(求NTC)制热敏电阻准、壳体和潮引线组成雷的。如图寇4-21翁所示,冷飞却液温度努和进气温民度越低,殃传感器的灭电阻值越糕大;反之食,电阻值修越小。二、电子信控制系统脉主要部件愧的结构与次原理图4-该21考冷却液幕温度传垮感器和胆进气温哄度传感炼器信号俊(温度渣—电阻世)曲线二、电子责控制系统浪主要部件桥的结构与突原理图4-2赤2氧传曾感器4.氧繁传感器氧传感扒器安装口在发动忙机的排和气管上鹿,用于荣检测排热气中的疫氧含量甘。现代对电控发积动机通驾常在三轨效催化恰转化器盆的前后际各装一拖个氧传于感器,福如图4叶-22乳所示。茂前(主鉴)氧传脏感器检痛测排气圆中含氧红的浓度司。后(乏副)氧衬传感器赶检测排先气经催寒化转化攻后含氧范的浓度适。二、电脊子控制朋系统主原要部件江的结构杆与原理(1)二区氧化锆(辱ZrO2雹)式氧传达感器二稳氧化锆(余ZrO2斥)式氧传引感器由可晶产生电动太势的多孔于二氧化锆米陶瓷管和轰防止氧化睛锆管破损匆的防护罩登等构成。欺在二氧化茧锆陶瓷管惑的内外两调侧,设置违了铂金电而极。为了兴保护铂金菜电极,用谈陶瓷包覆候电极外侧昨,如图4农-23所题示。图4-2默3二氧壶化锆式氧络传感器的咸结构二、电抢子控制化系统主夕要部件鄙的结构分与原理图4-2吵4带加叠热器的二疯氧化锆式今氧传感器二氧化剪锆陶瓷热管是一弄种固体肤电解质犁,只有云在30题0℃以音上才能肌进入正盟常工作胀状态而间输出电驼压信号雕。因此病,要使狂氧传感涉器能在白发动机席起动后编尽快地尘投入工举作,通兄常在氧番传感器些内增设僚正温度肺系数的厌陶瓷半创导体材明料制作叶的加热删元件,椒如图4雀-24励所示。二、电子高控制系统争主要部件魂的结构与找原理图4-独25短二氧化扩锆式氧尺传感器弊的工作擦原理及绞输出特闷性a)二遵氧化锆搏式氧传舰感器的经工作原闭理b洋)输出需特性曲自线由于二氧烟化锆陶瓷脱管(锆管出)的外表立面通废气闭,而内表态面通大气富,从而在岔锆管内、驻外表面间钩就产生了喘氧离子浓不度差。当帖锆管达到笋工作温度惩后,氧离济子通过二阅氧化锆固疏体电解质援而产生扩炊散运动,目从而在内凑、外电极逆间产生电福位差,如侦图4-2铁5a所示盯。二氧化速锆式氧传欣感器的输扭出特性如殊图4-2级5b所示意。二、电局子控制拔系统主昼要部件撒的结构沉与原理(2)那二氧化压钛(T认iO2)式氧传穗感器二站氧化钛式贤氧传感器胜是利用半钱导体材料环二氧化钛巩的电阻值成随排气中颈氧浓度的铜变化而改乔变的特性巩制成的,英是一种电投阻型氧传滑感器,主牺要由二氧扮化钛(T么iO2)元件骆和热敏京电阻加下热元件滥等组成汇,如图耍4-2扇6所示钢。图4-2跌6二氧出化钛式氧吧传感器的林结构与特除性二、电子谊控制系统揪主要部件终的结构与耳原理图4-2惕7宽频剧型氧传感足器的原理(3)线诞性宽频氧温传感器宽频型棵氧传感众器由感欺应室和垃泵氧元撇两个部惭分组成扑。如图蓝4-2拨7所示网,感应臣室的一虫面与大藏气接触衣,另一近面是测仿试腔,乳测试腔门通过扩晓散孔与根废气接丘触。所以,供集给泵氧元贡的电流大螺小及方向纱就反映了穿排气中氧肝含量的多眯少,亦即峰过量空气纤系数的大赶小,如图彼4-28馆所示。二、电子农控制系统往主要部件桥的结构与袜原理图4-2章8宽频敌氧传感器阅信号曲线二、电子干控制系统因主要部件欲的结构与砌原理5.发辰动机E充CU发动机托ECU书是发动球机管理鱼系统的傅控制核帮心,主紧要由微糟机、程劈燕序存储喘器、供阶电电源渠电路及述各种接桶口电路家组成,匀如图4细-29辈所示。二、电子务控制系统章主要部件耽的结构与往原理图4-梢29咐发动机唉电控单仓元(E械CU)鸦的组成【知识链辫接】电子节猛气门常规的节亿气门是由兄驾驶人通唇过加速踏茶板和拉索颂或机械拉绍杆驱动定哥位的,而职在采用电现子节气门彩的发动机铺管理系统奶中,节气扔门仅由一介个直流电盟动机驱动秤,从而取劳消了节气恒门与加速欺踏板之间腐的拉索或拢机械传动午机构,如针图4-8炊0所示。图4-似80贞上海大而众乘用沟车的电剧子节气锐门控制习系统1.电子佳节气门控剂制系统的辫组成电子节老气门控同制系统撑主要由拘加速踏优板位置竭传感器禽、发动板机EC峰U、节中气门驱据动电动宗机、节侵气门位趋置传感年器和E萍PC警猎告灯等迟组成,批如图4顿⁃81锄所示。图4-怨81朴电子节挂气门控像制系统平的组成2.电摊子节气戒门控制债系统的比工作过陵程3.电子召节气门控雾制系统主松要部件的册结构(1)等加速踏膜板位置沉传感器冬1催)线性蜻可变电爬阻式加太速踏板益位置。救大众P卫OLO捷乘用车抬加速踏蓝板位置仍传感器渡使用了猎两个滑冬动触点抽式电位拦计,它加们安装付在一根盈公共轴焦上,如棚图4-旁82所送示。舒加速踏演板位置五传感器生的电路挨如图4你⁃83出所示,咏两滑动滥触点式丹电位计宅传送至叹发动机志ECU病的信号甲电压随保加速踏纪板位置两的变化贱曲线如症图4⁃扫84所筑示。图4-娃82慎大众P办OLO认乘用车路加速踏洲板位置纱传感器似的结构检图图4-8壮3大众攀POLO氏乘用车加辫速踏板位苏置传感器译电路图G79/抚G185邮—1/2臂号加速踏羽板位置传驳感器1/2姑端子—暑两传感片器的电冤源线(湿5V)3/5惧端子—没两传感照器的搭租铁线4/6爱—两传韵感器的绵信号线图4-8民4两滑鹅动触点式敞电位计的冬电阻和信号电惨压随加速缝踏板位置蚀的变化曲唇线a)电弓位计的判电阻随袋踏板位悔置的变亲化曲线b)信号脾电压随踏仓板位置的灯变化曲线图4-8累5丰田商1ZR发污动机加速幕踏板位置乎传感器电蹈路2)霍尔鲜式传感器叮。丰田1溉ZR发动毕机采用霍摆尔式加速杠踏板位置窄传感器,挂如图4-贩85所示智,主要由尸霍尔元件党(霍尔I单C)和磁度铁组成。哀该传感器馋安装在加浮速踏板支兽架上,内鲁部有两个步传感器电怀路。图4-英86酱丰田1厘ZR发剧动机加帐速踏板位置传约感器的脚信号电腥压曲线如图4烈-86毛所示,
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