任务3 汽油机电子控制系统故障诊断(1)

汽车汽油机电子控制系统故障诊断学习情景1____

汽车汽油机电子控制系统概述学习单元1

基本知识学习单元2

各控制系统概述学习单元3

电控系统几个电路

学习单元1

基本知识汽油发动机产生动力的三个基本要素

发动机控制功能发动机电子控制系统（EngineElectronicControlSystem，EECS或EEC），其主要功能是控制喷油时刻与点火时刻。除此之外，还控制发动机的冷热车起动、怠速转速、最大转速、废气再循环、二次空气喷射、爆震、电动燃油泵、故障自诊断以及给其它电控系统发送状态信号等功能。发动机电控系统组成与原理学习单元2

各控制系统概述电子燃油喷射（EFI）系统

电控汽油喷射系统（ElectronicFuelInjection简称EFI）是利用各种传感器检测发动机的运行状态，然后将检测参数输入电控单元ECU，经ECU分析、判断、计算后，准确地控制喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到气缸或进气歧管中，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。电控汽油喷射系统使发动机获得良好的燃料经济性和排放性，也提高了汽车的使用性能。电子控制点火提前（ESA）系统电子控制点火提前（ElectronicSparkAdvance

简称ESA）系统是与电控汽油喷射装置配套工作的电子点火系统。ESA根据各种传感器的信号，感知发动机工况，然后由ECU选择合适当前情况的最佳点火正时，来控制点火器，以获得点火提前角。根据发动机转速和负荷，ESA适时控制点火正时以便发动机能改进功率，净化废气，同时也是一种有效防止爆震方式。图3-4点火提前控制怠速控制（ISC）系统概述

怠速控制(IdleSpeedControl简称ISC）系统是控制发动机怠速的。怠速控制的实质就是通过怠速执行器调节进气量。使它可以在各种工况下（暖机、电力负荷）保持正常。为使燃油消耗量和噪音减至最小，尽可能使发动机的转速保持低转速，并且是稳定的怠速区域。当发动机冷机时或空调正在使用时该怠速必须增速以确保适当的暖机性和驾驶性。自诊断系统概述在发动机的ECU中有一个诊断系统，如果ECU监测到一个故障的输入信号，ECU用DTC(诊断故障代码)记录该故障并点亮MIL（故障指示灯）。学习单元3

电控系统几个电路发动机ECU电源电路发动机ECU的电源电路一般由点火开关、EFI继电器、线路等组成，当今汽车主要采用二种方式：1）点火开关控制式EFI继电器由点火开关控制，当打开点火开关电流进入EFI继电器线圈，使触点闭合给发动机ECU的+B和+B1端子提供电源。电源与发动机ECU的BATT端子常连接以防止关掉点火开关时，诊断代码和存储器中的其他数据消失。图3-7点火开关控制式2）发动机ECU控制式EFI主继电器的工作由发动机ECU控制。当点火开关打开时电源电压提供给发动机ECU的IGSW端子。ECU的EFI主继电器控制电路发送信号给M-REL端子来打开EFI主继电器，这个信号使线圈通电并闭合EFI主继电器的触点来提供电源给+B端子。电源与BATT端子长连接。图3-8发动机ECU控制式接地电路（1）ECU的接地电路。E1端子是发动机ECU单元的接地端子，并且通常与发动机进气室相连。图3-9发动机ECU接地电路（2）传感器接地电路（E2,E21）。是与在ECU内部电路中的E1端子相连，通过这些使传感器接地电位与发动机ECU接地电位有相同值，来防止传感器的探测电压值的误差（3）驱动器的接地电路（E01,E02）。与E1端子一样，它们都连接在发动机的进气室上。图3-9发动机ECU接地电路传感器电源电路1）利用电源电压在发动机ECU内部产生恒定电压（VC）。这个恒定电压，是专门用于传感器的电源，也是VC端子电压。

（如节气门位置传感器端子VTA、进气歧管压力传感器端子PIM）图3-10利用电源电压在发动机ECU内部产生恒定电压2）利用热敏电阻：ECU的恒定电压电路通过电阻R提供的一个电压到热敏传感器，ECU通过利用热敏电阻的特性来根据图示A点电压的变化检测温度。当热敏电阻处于开路时，A点的电压是5V，当A点与传感器短路时，电压为0V，因此，发动机ECU可使用诊断功能检测出故障。图3-11利用热敏电阻3）利用电压的开启与关闭a.利用开关装置（IDL,NSW）。当电压开启和关闭，会使传感器检测到开关开启/关闭。发动机ECU提供一个5V的电压给开关，当开关打开或者关闭时会产生端子电压变化，发动机ECU根据电压变化来检测传感器的工况。b.利用晶体管装置（IGF,SPD）。这个设备利用晶体管开关代替普通开关，和上述的装置是一样的，开启和关闭电压用来检测传感器的工况。图3-12利用电路的开启与关闭4）利用发动机ECU以外的电源（STA,STP）当另外一个电器设备启动时发动机ECU通过检测被提供的电压值来判断它是否运行。图示显示了一个停车灯电路，当开关关闭时，12V电压提供给发动机ECU端子，当开关断开时，电压变为0V。图3-13利用发动机ECU以外的电源5）利用传感器自身产生的电压（G,NE,OX,KNK）由于传感器自身发电和输出功率，就不需要外加电压，发动机ECU通过产生的电压和频率来确定它的工况，例如曲轴位置传感器、炸震传感器等，运行时自身能产生电磁感应，发动机ECU通过检测其电压频率或波形来感知其信号。图3-14利用传感器自身产生的电压学习情景2——

电子燃油喷射系统（EFI）

学习单元1EFI系统组成与基本原理学习单元2EFI进气系统学习单元3EFI燃油系统学习单元4EFI电控系统学习单元5辅助控制功能图3-15是电子燃油喷射系统的组成学习单元1EFI系统组成与基本原理三个子系统：汽油供给系统、进气系统、电子控制系统。工作过程：

学习单元2EFI进气系统功用：进气系统的功用是根据发动机的工况提供适量的空气，并根据电控单元的指令完成空气量的调节。组成：种类：质量流量式（用于L-EFI系统）、速度密度式（用于D-EFI系统）和节流速度式（少用）图3-17进气系统组成补偿挡板缓冲室弹簧测量板温度传感器旁通气道封口调节螺钉电位计主要零部件的结构及检测叶片式空气流量传感器原理测量板打开的角度随进气量大小而变化。进气量的大小由驾驶员操纵节气门来改变。在测量板轴上连着一个电位计。

电位计的滑动臂与测量板同轴同步转动。把测量板开启角度的变化（即进气量的变化）转换为电阻值的变化。电位计通过导线、连接器与ECU连接。ECU根据电位计电阻的变化量或作用在其上的电压的变化量，测得发动机的进气量。图3-23叶片式空气流量传感器的工作原理1-滑动臂2-镀膜电阻3-空气出口4-旋转翼片（测量片）5-旁通气道6-空气进口叶片式空气流量传感器的检测常见故障：翼板卡滞，气道脏污，插接器松动，导线断开，无工作电压，油泵触点接触不良，电位计滑臂与电阻片接触不良等。造成后果：信号不准，影响喷油和点火控制，导致发动机启动困难，怠速不稳，易熄火，加速不良。油耗上升。电源电压检测：点火开关ON，测Vc-E2间电压。4~6V为正常。否则说明？电阻检测：点火开关置“OFF”，拔下传感器导线连接器，用万用表Ω档测量连接器内各端子间的电阻。其电阻值应符合原厂标准。

表3-1叶片式空气流量传感器各端子间的电阻（丰田PREVIA车）端子标准电阻（kΩ）温度（℃）VS-E2VC-E2THA-E2FC-E20.20~0.600.20~0.6010.00~20.004.00~7.002.00~3.000.90~1.300.40~0.70不定————-200204060——拆下与空气流量传感器：（1）检查电动汽油泵开关，用万用表Ω档测量E1-FC端子：

在测量片全关闭时，电阻为∞；在测量片开启后的任一开度上，电阻为0。（2）用起子推动测量片，用万用表Ω档测量电位计滑动触点Vs-E2端子：测量片由全闭~全开的过程中，电阻大~小。表3-3叶片式空气流量传感器各端子间的电阻（丰田CROWN2.8小轿车5M-E发动机）端子温度（℃）温度片位置标准电阻（kΩ）E2-VSE1-FCE2-THAE2-VCE2-VBE2-FC————————0204060——————完全关闭从全闭到全开完全关闭任何开度——————————————0.02~0.100.02~1.00∞04.00~7.002.00~3.000.90~1.300.40~0.700.10~0.300.20~0.40∞叶片式流量传感器波形（P93）

当叶片式空气流量计正常时，怠速输出电压约为1V，油门全开时应超过4V，全减速（急抬油门）时输出的电压并不是很快地从全加速电压回到怠速电压。波形的幅值在空气流量不变时应保持稳定，一定的空气流量应有相对应的输出电压。打开点火开关（ON），不起动发动机，用手推动翼板式空气流量计的翼板，如果空气流量计可变电阻器的碳轨有磨损时，波形中就会出现间断性的毛刺。急加速时波形中出现的小尖峰，它是由于翼板过量摆动造成的。

卡门涡旋式空气流量传感器原理原理：在气流中央放置一个锥体状涡流发生器。当空气流过时，在涡流发生器下游将产生有规律交错的旋涡，当流经空气通道的空气流速增大时，卡门涡流旋涡的移动速度也加大。故通过测量单位时间内漩涡的数量就可测出空气流速和流量。测量精度高、进气阻力小、无磨损等优点，但它成本较高。

节气门接收器整流器涡流发生器超声波发射器空气流测量单位时间内旋涡数量的方法有反光镜检出式和超声波检出式两种。发光二极管光敏三极管反光镜板簧卡门涡旋式空气流量传感器的检测常见故障：发光元件与光电元件损坏，反光镜与板簧脏污或损伤，内部集成电路损坏等。图3-33丰田凌志LS400车卡门涡旋式空气流量传感器与ECU的连接电路电源电压检测：点火开关ON，测Vc-E1间电压。4.5~5.5V为正常。电阻检测：点火开关置“OFF”拔下空气流量传感器的导线连接器，测量传感器上THA-E1端子之间的电阻，其值符合要求。表3-6凌志LS400轿车空气流量传感器THA-E1端子间的电阻端子标准电阻（kΩ）温度（℃）THA-E110.0~20.04.0~7.02.0~3.00.9~1.30.4~0.7-200204060信号电压检测：插好空气流量传感器的导线连接器，检测端子THA-E2、VC-E1、KS-E1间的电压。表3-7凌志LS400轿车发动机ECUTHA-E2、VC-E1、KS-E1间电压端子电压（V）条件THA-E2KS-E1VC-E10.5~3.44.5~5.52.0~4.0（脉冲发生）4.5~5.5怠速、进气温度20℃点火开关ON怠速点火开关ON卡门涡旋式空气流量传感器波形（P97图3-37）卡门涡旋式空气流量计在加速时不但频率增加，它的脉冲宽度也同时改变。大多数情况下，波形的振幅应该满5V

。在稳定的空气流量下流量计产生的频率也应该是稳定的，且无论值的大小如何，都应该是一致的。可能发现的故障和不正确的判定性尺度使脉冲宽度伸长或缩短，不应该有的峰尖以及圆角的产生。热线（膜）式空气流量传感器原理原理：把通电加热（120℃）的铂丝（或热膜）置于空气流中，热丝（膜）是惠斯顿电桥中的一个臂。空气量越多，热丝（膜）冷却越厉害，电路增加的电流越大，电阻的电压降也增加，ECU根据该电压可计算出空气量。可靠、耐用，有自洁功能，不会因沾附污物而影响测量精度。

A：集成电路；RH：热线电阻RK：温度补偿电阻RA：精密电阻RB：电桥电阻控制电路热膜温度传感器防护网热线式空气流量传感器的检测常见故障：热丝脏污或断路，电阻电路不良。信号电压检查：测量下列工况下D-B端子电压：接通点火开关，B-D端子电压为﹤0.5V；怠速时，B-D端子电压为1.0~1.3V；热机高速运转（3000r/min）时，B-D端子电压为1.8~2.0V。（如上述检查不正常，拆下传感器检查）拆下传感器检查：拆下传感器，将蓄电池的电压施加于空气流量传感器的端子D-E之间（电源极性应正确），然后测量端子B-D之间的电压。其标准电压值为（1.6±0.5）V。给空气流量传感器的进气口吹风，同时测量端子B-D之间的电压，应上升至2~4V。自洁功能检查：装好热线式空气流量传感器及其导线连接器，拆下此空气流量传感器的防尘网，起动发动机并加速到2500r/min以上，然后熄火，熄火后5s，从空气流量传感器进气口处，可以看到热线自动加热烧红（约1000℃）约1s。如无此现象发生，则须检查自清信号或更换空气流量传感器。热线式空气流量传感器波形图3-44热丝式传感器波形波形的幅值（电压）随着汽车转速和负载的增加而增加。发动机运转时，波形的幅值看上去在不断地波动，这是正常的。如果在加速或减速时，输出波型的幅值(频率)没有变化，或者变化微弱，则要检查空气流量计及其相关电路。半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器原理半导体压敏电阻式：由硅片、集成电路和真空室组成。原理：压力变化，硅片变形，应变电阻阻值变化，电桥输出电压变化。进气歧管绝对压力传感器的检测（以皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机为例）常见故障：插接器接触不良，搭铁电路不良，硅膜片损坏、集成电路损坏，真空管脱落、漏气、老化、堵塞等。造成后果：信号不准，影响喷油和点火控制，导致发动机启动困难，怠速不稳，易熄火，加速不良，油耗上升等。图3-48半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器与ECU的连接电路（皇冠3.0）电源电压的检测拔下进气歧管绝对压力传感器的导线连接器，将点火开关置于“ON”，测量导线连接器中电源端Vc和接地端E2之间的电压，应为4.5~5.5V。

图3-49传感器电源电压的检测输出电压的检测点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），拆下连接进气歧管绝对压力传感器与进气歧管的真空软管。在ECU导线连接器侧用万用表电压档测量进气歧管绝对压力传感器PIM-E2端子间在大气压力状态下的输出电压，并记下这一电压值。然后用真空泵向进气歧管绝对压力传感器内施加真空，从13.3kPa（100mmHg）起，每次递增13.3kPa(100mmhg)，一直增加到66.7kPa(500mmhg)为止，然后测量在不同真空度下进气歧管压力传感器（PIM-E2端子间）的输出电压。该电压能随真空度的增大而不断下降。将不同真空度下的输出电压下降量与标准值相比较。图3-50拆下传感器真空软管图3-51测量传感器输出的信号表3-11皇冠3.0轿车进气歧管绝对压力传感器的真空度与输出电压的关系真空度kPa（mmHg）13.3(100)26.7(200)40.0(300)53.5(400)66.7(500)电压值（V）0.3~0.50.7~0.91.1~1.31.5~1.71.9~2.1进气压力传感器波形用在不同的真空度下对应输出的电压标准值，与波形中的值进行比较。波形的幅度应保持在接近特定的真空度范围内，波形幅度的变化亦不应有较大的偏差。节气门位置传感器

用于将节气门的开度转换成电信号输送给ECU，作为ECU判定发动机运转工况的依据。有开关型、线性型（电位计式）两种。A、线性式节气门位置传感器：

主要由电位计和怠速开关等组成。在VC端子上加有5V的电压，当节气门开度变化时，电位计的动触头2在其电阻上滑动，于是在VTA端子上就会有与节气门开度成正比的电压信号输出。当节气门全闭时，检测怠速状态的动触点IDL与E2接通，IDL送给ECU一个0V电压信号，ECU据此判断发动机处于怠速状态。1—电阻；2—节气门开度信号动触头；3—绝缘部分；4—怠速信号动触头

图3-58线性式节气门位置传感器输出特性1-怠速信号（IDL端子输出）2-节气门开度信号（VTA端子输出）B、开关式节气门位置传感器：

主要由可动触点和两个定触点（功率触点和怠速触点）构成。节气门全关闭时，可动触点4与怠速触点5接触，检测节气门的全关闭状态。当节气门开度达到50％以上时，可动触点4与功率触点6接触，检测节气门大开度状态。在中间开度时，可动触点与任一触点都不接触，无检测信号。

1—导向凸轮；2—节气门体轴；3—控制杆；4—可动触点；5—怠速触点；6—功率触点；7—联接装置；8—导向凸轮槽图3-59开关式节气门位置传感器a）结构图b）结构简图c）输出特性d）与ECU的连接电路1-导向凸轮2-节气门轴3-控制杆4-可动触点5-怠速触点6-全开触点（功率触点）7-导线插头8-导向凸轮槽9-全开触点信号10-怠速触点信号11-节气门位置传感器节气门位置传感器检测

常见故障：插接器松动，导线断开，电刷或电阻片损坏，触点接触不良或损坏等。造成后果：无怠速，加速无力，减速冒烟，启动困难等。线性式节气门位置传感器检测电阻检测：拆下导线插接器，在节气门摇臂与止动螺钉间插进合适塞尺，检测Vc-E2、VTA-E2、IDL-E2间电阻。节气门摇臂与止动螺钉间的间隙（mm）检测端子电阻值（KΩ）0VTA-E20.28~6.40.35IDL-E20.5或更低0.70IDL-E2∞节气门全开VTA-E22.0~11.6——Vc-E22.7~7.7电压检测：连接传感器，点火开关ON检测Vc-E2间(5V)

、IDL-E2间电压(12V)，具体数值按原厂标准

；检测VTA-E2间电压，应随节气门开度增大而线性增大；（一般0.4V升到5V）节气门位置传感器TPS波形传感器的电压应从怠速时的低于1V到油门全开时的低于5.0V。波形上不应有任何断裂，对地尖峰或大跌落。特别注意达到2.8V处的波形，这是传感器的碳膜容易损坏或断裂的部分。图3-60模拟式传感器波形（全开－全关）图3-61模拟式传感器波形（怠速）学习单元3EFI燃油系统功用是向发动机提供给各种工况下所需要的燃油量。主要部件燃油滤清器安装在油泵出口。由壳体和滤芯构成，一般为一次性产品。电动汽油泵功用：用于将燃油从油箱吸出，并产生一定压力（0.2～0.3MPa）供到系统中。多采用内装式。类型：内置式（噪声小、不易产生气阻），外置式（易布置、安装自由大；滚子泵（脉动大、易磨损）和涡轮泵（泵油压力大，油压稳定、噪声小、磨损小）。组成：由泵、永磁式电动机和壳体构成。还有卸压阀和单向阀。控制电路采用ECU控制的燃油泵控制电路:

当点火开关接通时，主继电器线圈中有电流通过，触点闭合，电源向EFI供电。发动机启动时，点火开关的启动装置(STA)端子接通，断路继电器中的线圈L2通电，产生吸力使断路继电器的触点闭合，电源向燃油泵供电，燃油泵投入工作。

发动机一旦启动，转速传感器即将发动机的Ne信号输入ECU，此时ECU中的晶体管V导通，断路继电器中的线圈L1通电，使其触点继续保持闭合状态，燃油泵便继续工作。发动机停止运转，则V断开，断路继电器触点打开，燃油泵的供电线路中断，燃油泵停止工作。采用油泵开关控制并实现转速控制的燃油泵控制电路:

在原控制回路中增设燃油泵控制继电器即可实现燃油泵的转速控制。发动机低速或中、小负荷下工作时，ECU中的晶体管V导通，燃油泵控制继电器的线圈通电，使触点B闭合。由于将电阻器串入电路，故燃油泵以低速运转。

发动机处于高速、大负荷运转时，ECU中的晶体管切断，触点A闭合，燃油泵直接与电源相通，使其高速运转。燃油压力调节器用于保证燃油绝对油压与进气歧管的空气压力之差恒定不变，让喷油压力在不同的节气门开度下保持定值（300～350kPa）。当进气歧管压力降低时，膜片上移，回油阀开度加大，管路中的油回油较多，压力下降；反之压力上升。可见喷油器的喷油量惟一地取决于喷油时间的长短，

ECU通过控制喷油时间的长短来精确地控制喷油量。回油阀燃油脉动减振器用于减小油路油压的波动和噪音。由膜片和弹簧构成。喷油器功用：是电控系统中重要的执行元件。用于将油定时、定量、准确的喷入进气管内。组成：由外壳、喷油嘴、针阀衔铁及线圈构成。（见动画）燃油供给系的检测与诊断

燃油压力的检测（前述）油压过高将使混合气过浓，油压过低将使混合气过稀。油压过高的原因:是油压调节器故障或回油管堵塞，应对油压调节器和回油管进行检测，对诊检修或更换。油压过低的原因：是油箱中燃油少、油泵滤网堵塞、油泵故障、油泵出油管松动泄漏、汽油滤清器堵塞或油压调节器故障。系统残压过低的原因是：燃油泵单向阀关闭不严；油压调节器阀门关闭不严；喷油器漏油或燃油系统管路漏油。应逐一检查，排除故障。燃油泵及控制电路的检测断路继电器控制的燃油泵电路(丰田)

检查步骤如下：1)跨接线短接数据连接器上FP和+B端子，打开点火开关(发动机不起动)。打开油箱盖仔细听有无燃油泵运转的声音或用手触摸油管有无油压脉动。2)若燃油泵不运转，应拆下跨接线。检查电源电压、主熔断器、EFI熔断器、EFI主继电器是否正常；电路、连接器有无断路或短路。若正常，应拆检燃油泵。燃油泵的检测：测量燃油泵连接器两端子之间的电阻值(注意测试时间不可过长，以免烧坏线圈)，一般为0.5～3Ω。如果电阻值不符，说明电机线圈有短路、断路或碳刷接触不良的故障，应更换燃油泵。如果电阻值没错，可将燃油泵直接接在蓄电池上进行运转试验。如果燃油泵不能转动或转动缓慢、转速不匀，说明燃油泵有故障，应予更换。注意：在运转试验时，通电时间不可超过10s，防止在没有燃油对油泵电机进行润滑的情况下，长时间运转造成油泵电机的过热损坏。3)若燃油泵运转，说明燃油泵继电器、PCM及导线、连接器等不良，应分别进行检查。PCM的检查：测量各端子的电压，应符合厂家的要求，否则应更换。燃油泵继电器检查：拔下燃油泵继电器，测量各端子之间的电阻以检查通断情况。喷油器的检测

1）检查喷油器的工作情况发动机怠速运行时，用手接触喷油器，应有振动感，或用听诊器(可用旋具代替)搭在喷油器上，应听到清脆的“嗒嗒”声(电磁阀开、关声)。否则说明该喷油器不工作。图3-74用手指检查喷油器的工作情况2）检测喷油器线圈的电阻断开点火开关，拔下喷油器的插头，用万用表电阻档测量喷油器线圈的电阻值。喷油器按阻值可分为低阻和高阻两种，低阻2～3Ω，高阻13～18Ω。检测时，对照相关标准。图3-75检查喷油器电阻3)喷油质量检测主要包括喷油量、雾化质量和泄漏的检查。此项检查一般在喷油器测试仪上进行。（前述）a)良好；b)尚可使用；c)差4）喷油控制信号的检查

喷油器控制电路一般均由点火开关直接或通过继电器间接提供电源，再由ECU控制喷油器的搭铁回路。检测喷油器电源供给电路：拔下喷油器连接器插头，接通点火开关，不要启动发动机。通过万用表直接测量喷油器连接器电源端子的电压，应为12V。若无电压，则应检查点火开关及熔丝或继电器及线路。检查喷油器控制电路：检查ECU中喷油器的搭铁线搭铁是否良好。可将专用检查试灯串接到喷油器连接器两插头上，启动发动机，试灯应闪烁。若不亮或不闪烁，则说明控制回路有故障，应检查喷油器至ECU的线路和ECU是否有故障。也可通过示波器检测喷油脉冲波形，对喷油器控制电路进行检查。5）喷油器波形测试（＃10，＃20,＃30,＃40）控制电脑根据发动机运转状况和车辆远行状况来发出控制喷油驱动器的输出信号。首先使信号接地来接通喷油驱动器信号，这时波形由12.0V左右降低到0.0V，然后控制电脑断开喷油电路，电磁场会发生突变，在喷油驱动器线圈上产生一个峰值，之后波形恢复到12.0V左右。喷油器一般为两线，如果外壳接地，则只有一根信号线。①－②为喷油器处于非工作状态，喷油器端电压为+B端电压（蓄电池电压）；②－③为ECU使信号接地来接通喷油驱动器信号，这时波形由+B端电压降低到0.0V；③－④为ECU保持使喷油器信号线接地，喷油器持续工作，③－④段时间被称为喷油时间。④－⑤为电脑控制断开喷油电路，喷油器内电磁场会发生突变，在喷油驱动器线圈上产生一个峰值。⑤－⑥为喷油器线圈的振荡过程，也是喷油器内针阀回位时间。①②③④⑤⑥图2-39饱和开关型(PFI/SFI）喷油器波形波形分析从②－⑥为整个喷油器工作过程

故障分析如果喷油嘴的波形没有按预测变化，可能：系统在开环下运行。氧传感器有故障。喷油电路有故障。学习单元4EFI电控系统功用：是接收来自表示发动机工作状态的各个传感器输送来的信号，根据ECU内预存的程序加以比较和修正，决定喷油量和点火提前角。

燃油泵喷油器点火器VSV阀活性炭罐控制阀节气门电机怠速控制阀1.燃油喷射系统(EFI)2.点火系统(ESA)3.怠速控制(ISC)4.排放控制5.电动燃油泵控制6.可变进气控制7.涡轮增压控制8.自诊断功能9.安全保险功能与后备系统传感器发动机电子控制系统组成传感器

1、冷却液温度传感器用于检测冷却水温度，作为喷油量的修正信号和怠速控制信号。采用热敏电阻式。当水温变化时，电阻变化，输出电压也变化。ECU中5V的电源电压通过电阻器R从端子THW加到水温传感器上（电阻器R和水温传感器串接）。当水温传感器的电阻值随冷却水温度改变时，端子THW的电位也变化。热敏电阻电插头a）水温传感器结构b）水温传感器特性c）与ECU连接电路1-NTC电阻2-外壳3-电线接头4-冷却水温度传感器5-接蓄电池端6-电控单元（ECU）7-水温信号冷却液温度传感器的检测常见故障：传感器外部破损，插接器插接不牢，导线断开，电阻特性值不准确等。引起后果：信号不准，引起喷油控制、点火控制，怠速控制合EGR控制失准。导致启动困难，怠速不稳，油耗上升，发动机失速等。①电阻检测就车检查拆卸传感器导线连接器，用万用表Ω档，测试传感器两端子（丰田皇冠3.0为THW和E2）间的电阻值。其电阻值与温度的高低成反比，在热机时应小于1kΩ。单件检查从发动机上拆下传感器，置于烧杯内的水中，加热杯中的水，同时用万用表Ω档测量在不同水温条件下水温传感器两接线端子间的电阻值。标准温度（℃）电阻值（kΩ）02040608062.21.10.60.25丰田皇冠3.0车冷却水温度/进气温度传感器电阻标准值

UTHWE热敏电阻温度电阻R万用表水温传感器②输出信号电压的检测将传感器的导线连接器插好，点火开关置于“ON”位置时，从水温传感器导线连接器“THW”端子（丰田车）或从ECU连接器“THW”端子与E2间测试传感器输出电压信号丰田车THW与E2端子间电压在80℃时应为0.25~1.0V。所测得的电压值应随冷却水温成反比变化。

冷却液温度传感器的波形检测测试方法：a.将点火钥匙打开，不启动发动机，输出波形是一个3-5伏的稳定直流信号。b.启动发动机，在怠速下运行一段时间，发现输出波形的幅值逐步降低到1-2伏。

故障分析：如果输出波形是一个0伏或5伏的直流信号，或者波形不随着冷却水温度的变化而变化，则要检查冷却水温度传感器及其相关电路。当温度传感器开路或短路时，ECU将检测到低于-50度或高于139度的温度信号，这将引起空燃比过小或过大（混合气过浓或过稀）。水温传感器波形图3-86怠速下暖机的波形图3-85怠速下冷机的波形2、进气温度传感器用于检测进气的温度，作为修正喷油量的信号。也采用热敏电阻式。检测方法与水温传感器相同。图3-87进气温度传感器剖视图及与ECU的连接电路a）进气温度传感器剖视图b）进气温度传感器与ECU的连接电路1-导线2-空气流量计壳体3-热敏电阻4-进气温度传感器3.曲轴位置传感器和发动机转速传感器发动机转速传感器用于检测发动机的转速，曲轴位置传感器用于检测活塞上止点及曲轴转角，以控制点火时刻和喷油时刻。安装于曲轴前端、飞轮上、凸轮轴前端或分电器内。曲轴位置传感器主要有脉冲式、霍尔效应式和光电式三种类型。（1）脉冲式传感器

当转子旋转时，线圈中磁通量发生变化，线圈产生感应电动势。ECU通过电压的变化频率（Ne信号）计算出发动机的转速。另外，在信号齿盘上缺2个齿,用于识别曲轴位置(第一缸上止点位置)的信号（G信号）。1—永久磁铁；2—插头；3—发动机壳体；4—铁芯；5—感应线圈；6—信号齿盘脉冲式转速传感器的转子信号盘通常安装在曲轴或凸轮轴上，也可安装在分电器内。由曲轴位置传感器转子（G转子）和转速传感器转子（Ne转子）、永久磁铁、信号线圈等构成。

当转子转动时，信号线圈便产生脉冲电压信号，电脑根据信号便可测知曲轴位置和发动机转速。磁脉冲式曲轴位置传感器检测①电阻检查（皇冠3.0轿车）点火开关OFF，拔开曲轴位置传感器的导线连接器，用万用表的电阻档测量曲轴位置传感器上G1与G-、G2与G-和Ne与G-间的电阻值。图3-96曲轴位置传感器电路图其值应符合原生产厂的规定，一般在300～1500Ω之间。电阻过大，则说明线圈内部有断路；电阻过小，则说明线圈内部有短路。②输出信号的检查

拔下曲轴位置传感器的导线连接器，当发动机转动时，用万用表的电压档检测曲轴位置传感器上G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子间是否有脉冲电压信号输出。如没有脉冲电压信号输出，则须更换曲轴位置传感器。③感应线圈与正时转子的间隙检查用厚薄规测量信号转子与传感器线圈凸出部分的空气间隙，其间隙应为0.2～0.4mm,否则，要更换传感器。

图3-97检查感应线圈与正时转子的间隙信号盘随分电器轴转动，产生透光和遮光交替变化。当发光二极管的光束照到光敏二极管时，光敏二极管产生电压；当发光二极管光束被挡住时，光敏二极管电压为0。

信号盘有360条缝隙，转一圈输出360个脉冲，作为转速信号；遮光盘上缝隙较宽位置为一缸上止点信号，还有60°（和90°）间隔信号以判断缸序。（2）光电式传感器发光管分火头密封盖信号盘电路光敏二极管输出信号光敏二极管发光二极管遮光盘光电式曲轴位置传感器的检查

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，其值应为5V或12V（根据车型不同而有区别)。若无电压，则应检查传感器至ECU的导线和ECU相应端子上的电压。若ECU相应端子上有电压，则为ECU至传感器之间的导线断路；否则，ECU有故障。插回传感器插头，启动发动机，使其转速保持在2500r／min左右，测量传感器输出端子上的电压，正常值一般为2~3V左右。如电压不对，则为光电式曲轴位置传感器损坏。用示波器检测有关信号的波形来判断其是否有故障，如波形是矩形，则说明传感器无故障。（2）霍尔效应式传感器永久磁铁霍尔元件触发轮

当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间时，磁场被叶片旁路，不产生霍尔电压；当缺口部分进入磁铁与霍尔元件之间时，磁力线进入霍尔元件，传感器输出电压信号。霍尔电压变化的时刻反应了曲轴的位置，单位时间内霍尔电压变化的次数可反映发动机转速。霍尔式曲轴位置传感器的检测电源线：输入传感器的电压为8V；信号线：高电位为5V，低电位为0.3V；接地线：

①传感器电源电压的测试点火开关置于“ON”，测量ECU侧电源（7）端子的电压应为8V，在传感器导线连接器“A”端子处测量电压也应为8V，否则为电源线断路或接头接触不良。②端子间电压的检测对传感器的ABC三个端子间进行测试，当点火开关置于“ON”时，A-C端子间的电压值约为8V；B-C端子间的电压值在发动机转动时，在0.3~5V之间变化，呈脉冲性变化。③电阻检测点火开关置于“OFF”位置，拔下曲轴位置传感器导线连接器，用万用表Ω档跨接在传感器侧的端子A-B或A-C间，此时万用表显示读数为∞（开路）。曲轴传感器（NE，G）波形测试磁电式传感器利用电磁感应将齿轮的每一个齿经过传感器后产生一个交流信号，输出波形类似正弦波，其频率与齿轮转速同步；光电式传感器是利用发光管来记录齿轮经过的过程，输出与齿轮转速同步的方波；霍尔效应传感器是利用开关磁场，来记录齿轮经过的过程，输出波形是与齿轮转速同步的方波。

故障分析：磁电式传感器输出的频率和幅值随着车速的增加而增加，如果传感器在测试中输出一条直线，或频率或幅值不随车速变化而变化，则该传感器有故障.光电式和霍尔效应式传感器的输出波形的幅值不变，大约为供电电压值，占空比也不随车速变化，只是频率随车速增加而增加。如果输出信号是一条直线，或频率不随车速变化，则该传感器有故障。4、爆震传感器检测发动机爆震情况，一般安装在发动机的缸体上。常用有磁致伸缩式和压电式。（1）磁致伸缩式爆震传感器发动机爆震时产生的压力波，压力波传给气缸，使缸体振动，在7kHz左右发生共振，在强磁体铁心上发生的压缩变形，将使其磁通量发生变化。这样，永久磁铁通过铁心的磁场变化，使铁心周围的感应电动势发生变化。通用和日产用。图3-110磁致伸缩式爆震传感器结构a）剖视图b）零件图1-线圈2-铁心3-壳体4-永久磁铁5-软磁性壳6-端子7-绝缘体8-磁致伸缩导杆9-弹簧10-支架（2）压电式爆震传感器利用压电晶体的压电效应制成的爆震传感器，把爆震传到缸体上的机械振动转变成电信号。有共振型和非共振型两种。共振型爆震传感器，是由与爆震几乎具有相同共振频率的振子和能够检测振动压力并将其转换成电信号的压电元件构成。非共振型爆震传感器是用压电元件直接检测爆震信息。

非共振型压电式爆震传感器由压电元件、平衡块及导线等构成。当发动机缸体的振动传到爆震传感器壳体时，壳体与平衡块之间产生相对运动，从而使夹在中间的压电元件所承受的推压力变化。于是，随着压电元件承受推压作用力而产生电压。在控制组件上只检出频率达到7kHz左右时爆震所产生的电压，通过该电压值的大小可判定爆震强度。图3-112压电式爆震传感器结构1-导线2-压电元件3-平衡块图3-113爆震传感器输出信号的类型a）输出信号类型b）共振型爆震传感器输出的波形1-爆震传感器输出波形2-燃烧压力波形图3-114爆震传感器与ECU的连接爆震传感器（KNK）波形发动机在怠速下运行，可以看到传感器输出一定频率和幅值的交流波形，随着发动机转速增加，发动机缸体振动加大，输出信号的频率和幅值也增加。

打开电火钥匙，不启动发动机，用金属物敲击发动机，可以看到输出信号有一些振动，敲击的越重，信号的幅值和频率越大。

图3-115爆震传感器测试波形图3-116爆震传感器测试波形

5.氧传感器

在采用三元催化转换器的发动机上，氧传感器安装在排气管内，检测排气中氧的含量。有氧化锆氧传感器和二氧化钛氧传感器两种。化锆式氧传感器（普遍采用）基本元件是专用陶瓷体（氧化锆的固体电解质），外层覆盖有薄层铂。氧化锆内侧通大气，外侧与废气接触，当内外表面氧浓度差别较大时，输出高电压（1V），当内外表面氧浓度较小时，输出低电压（接近0V）。由于氧化锆氧传感器只有在400℃以上的温度时才能正常工作，为了保证传感器在发动机进气量少，排气温度低时也能工作，氧传感器中装有加热元件，它受ECU的控制。图3-118氧化锆式氧传感器的结构a）结构图b）局部放大图1-防护置2-氧化锆体3-壳体4-输出接头5-外套6-导线7-电动势8-大气一侧的白金电极9-固态电解质（氧化锆元素）10-排气一侧的白金电极11-涂层（陶瓷）12-排气13-大气图3-120氧传感器与ECU的连接电路1-氧传感器2-基准电压3-比较器4-电脑

二氧化钛氧传感器是利用二氧化钛周围氧气分压的不同而进行氧化或还原反应，从而使电阻发生变化的原理来测量废气中氧的浓度。

当周围气体介质中的氧元素多时，二氧化钛的电阻值增大；反之，氧元素少时，电阻值减小。图3-121二氧化钛式氧传感器结构及特性a、b）结构c）特性1-TiO2氧传感器元件2-壳体3-绝缘体4-端子5-陶瓷连结片6-导线7-TiO2热敏电阻元件

氧传感器的检测方法氧传感器通常有三根外连接线：一根是信号输出线(OX)；另一根是提供传感器内部电阻丝电源的电源线(HT)；最后一根是地线(E11)。

测试时，将万用表拨到毫伏挡，用表笔的正极接氧传感器的信号(电压)输出端，负极接地，启动发动机并使它怠速运转，这时电压表上应有毫伏级电压，电压有波动。随着发动机温度的上升，整个系统进入闭环控制状态。这时整个电压波动范围应是0.1～0.9V，平均值约为0.5V。氧传感器波形（OX）当混合气较稀时，废气中氧气甚多。锆元件产生的电压很小（接近OV）；当混合气较浓时，废气中几乎无氧，锆元件就产生大电压（约1V）。氧传感器如不能随混合气的浓度输出相应的电压，则证明已失效需更换。

图3-123高转速下热氧传感器的输出波形图3-124氧传感器在闭环工作时的输出波形6.EFI主继电器用于控制ECU的电源电路。一般采用滑阀型。当接通点火开关时，电流通过主继电器线圈，滑阀被吸引，触点闭合，于是电源向ECU（+B或B1）供电；当断开点火开关时，主继电器触点打开，切断ECU的电源电路。EFI主继电器的检测（1)

拔下EFI主断电器，用万用表Ω档测量时，1#与2#端子应导通（线圈电阻值），3#与5#端子应不导通（电阻值为∞）。（2)在1#和2#端子间施以12V电压，用万用表Ω档测量时，3#与5#端子间应是导通的（电阻值为零）。7.断路继电器用于控制电动汽油泵的电源电路。发动机起动时，将点火开关置于起动（ST）位置，继电器内的线圈L2通电，触点闭合，电