汽车智能技术 课件 -模块二 发动机智能技术

汽车智能技术高等职业教育汽车类专业活页式新形态创新教材目录模块一智能汽车的关键技术模块二发动机智能技术模块三汽车电气系统智能技术模块四底盘智能技术模块五汽车智能空调系统河南电机职业学院模块

二

发动机智能技术模块二发动机智能技术一、项目描述

发动机是汽车的心脏。发动机技术的创新不仅是汽车性能提升的重要支撑，也是决定汽车质量的根本标准。目前，汽车发动机技术已经比较成熟，各种新技术的使用大大提高了汽车的综合性能。此外，电子技术的应用也帮助汽车发动机等方面取得了长足的进步。只有不断改进现有的电子和燃机技术，将两者有机结合，共同为发动机提供准确合理的工作过程，才能帮助发动机最终实现人们不断提高和苛刻的性能要求，实现高度智能化，将是未来汽车发动机发展的必然趋势。人工智能系统在改变传统驾驶模式方面起着至关重要的作用。目前，人工智能在我国汽车发动机上的应用还处于初步试验阶段，由于研究规模的限制，无法进行全面应用。然而，汽车厂商在努力研究新能源汽车的同时，并没有放弃对传统发动机性能的改进。发动机的节能减排技术一直是发动机工程师不断研究的课题。河南电机职业学院项目描述

目前发动机节能减排新技术主要从喷油新技术、热管理新技术、缸盖新技术、小型化新技术、减摩擦和轻量化新技术五个方面来降低发动机的油耗。发动机热管理技术是目前实现提高发动机功率密度、改善经济性和可靠性的重要技术手段之一，也是发动机控制智能化技术发展的一个重要方向如图2-1所示。河南电机职业学院项目描述

先进的发动机热管理技术，可使发动机在不同工况下均工作在最佳温度范围，从而提高发动机燃油经济性、动力性、乘车舒适性和排放等指标。发动机热管理技术被列为世纪商用车计划的关键技术之一，对提高整车性能潜力巨大。随着计算机技术及发动机电控技术的发展，采用电子驱动及控制的冷却水泵、风扇、节温器等部件，可以通过传感器和计算机芯片根据实际的发动机温度控制运行，提供最佳的冷却介质流量，实现发动机冷却系统控制智能化，降低了能耗，提高了效率。由电控水泵、电控节温器和电动风扇组成的发动机冷却系统。其电控水泵由电机驱动，可以对冷却液流量进行独立控制；由于不用曲轴驱动，安装位置比较灵活，可以优化水泵水力特性设计，减少压力损失，降低了驱动损失如图2-2所示。河南电机职业学院项目描述

电控节温器的控制系统由传感器、电机和控制模块组成，可以根据冷却液温度或者发动机部件温度来控制冷却液流量如图2-3所示。该公司在此基础上开发出了THEMIS先进发动机热管理系统，能够根据驾驶条件和发动机负荷来管理和优化发动机温度，以改善发动机的冷却性能和排放特性。要想学好汽车发动机智能技术，在学习过程中必须学习发动机电子燃油喷射技术、发动机点火控制技术、热管理新技术等。河南电机职业学院学习目标二、学习目标知识目标：1.能正确掌握燃油喷射系统系统结构的分类2.能正确掌握电子节气门工作原理3.能掌握燃油供给系统工作原理4.了解掌握发动机点火系统技术4.能掌握电子调节冷却系统工作原理，技能目标：1.能正确对发动机燃油喷射系统分类，2.能独立进行燃油喷射系统的分解和组装，3.能正确区分燃油喷射系统的人为故障和自然故障，4.掌握点火系统的分解和组装，5.正确掌握电子调节冷却系统故障诊断流程的方法和排除技巧。河南电机职业学院学习目标素养目标：1.严格执行汽车故障诊断规范，养成严谨科学的工作态度。2.养成总结故障诊断任务结果的习惯，为下次汽车故障诊断任务积累经验。3.养成团队协作精神。4.能够养成劳动光荣、创造伟大的正确思维和创新意识。5.养成主动思考、自主学习的习惯。6.提升发现问题、分析问题、解决问题的能力7.培养知识总结、综合运用、语言表达的能力河南电机职业学院相关知识三、相关知识任务一、燃油供给与喷射系统

燃油供给与喷射系统的功用是根据发动机工况的不同要求，准确地计量空气与燃油的混合比，并将一定数量和压力的燃油喷射到进气歧管或直接喷射进气缸中。燃油供给与喷射系统主要由燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、燃油管、燃油分配轨和喷油器等组成，如图2-4所示。河南电机职业学院相关知识（一）电子燃油喷射系统总体构成

电子燃油喷射系统(EFI),是以电控单元为控制中心，利用安装在发动机上的各种传感器测出发动机的各种运行参数，再按照电脑中预存的控制程序精确地控制喷油器的喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳空燃比的可燃混合气。电子燃油喷射系统的组成如图2-5所示。河南电机职业学院图2-5电子燃油喷射系统的组成相关知识（二）燃油供给系统零部件

燃油供给系统的零部件主要由燃油箱、电动燃油泵、燃油分配轨、燃油压力调节器及喷油器等组成如图2-6所示。燃油系统的主要功能为将油箱的燃油（fuel）经过燃油泵（fuelpump）的作用，将燃油产生294～441kPa（3.0～4.5kgw/cm2）的液压油，经燃油滤清器之滤清后，将具有脉冲波的液压油送到油压缓冲器减缓液压油的脉冲波。经油压缓冲器减缓脉冲波之液压燃油，再送压力调整器之压力调节后，令贮存于油轨的燃油压力保持在与进气歧管之压力差为恒压的状态。各缸的喷油嘴进油口便在油轨的贮油室中取得稳压的燃油送往喷油嘴的出油孔待命。喷油嘴一旦接获ECU的指令，开启喷油嘴的针阀，喷油嘴便开始喷油，针阀关闭则停止喷油。以喷油嘴针阀开启时间的长短来控制每一个工作循环的喷油量。河南电机职业学院相关知识1.燃油箱

燃油箱是用来储存燃油的，其容量大小与车型和发动机排量有关，其结构如图2-7所示。燃油箱内部有一个油井用来安装电子燃油泵，保证能吸到液体的燃油。燃油液位计也安装在燃油箱内。燃油箱的结构燃油箱是用塑料或金属制成的矩形空箱，大多数燃油箱内部装有隔板。油箱隔板可防止汽车在转弯和制动时，燃油在油箱内的摇动如图2-8所示。河南电机职业学院相关知识

燃油箱加油盖上安装一个压力/真空阀。当燃油箱内部压力很高时，压力阀被打开，燃油蒸气排放到大气中去。当燃油箱内形成一定真空时，真空阀就打开。目前，为了达到环境保护的要求，燃油箱都有一条与碳罐相连的通道。碳罐的作用是将原先蒸发到大气中的燃油蒸气储存在碳罐内，然后当发动机工作时，再将碳罐内汽油蒸气送到发动机燃烧如图2-9所示。河南电机职业学院相关知识2.燃油滤清器

燃油从炼制、运输、出售到加注于油箱贮存，在这段期间，燃油中总会有水分及杂质掺杂其中。为了防止燃油中的水分、杂质堵塞喷油嘴，造成喷油嘴的阻塞或损坏。这些杂质进入汽缸，也容易刮伤汽缸壁，影响发动机寿命。使用燃油滤清器的目的是除去燃油系统中的细小颗粒，减少零件的磨损，并避免喷油器的堵塞。燃油滤清器中通常使用带有褶皱的滤纸进行滤清。燃油滤清器是一个带有进口和出口的密闭的容器，燃油从进油口进入，通过滤清材料的外部，再从滤清材料的中心，从出油口流出如图2-10所示。2010年以后生产的很多汽车都在出油口处并联回油口。回油口处安装限压阀，当出油口的需求量较大时，回油口的压力较小，限压阀关闭。当出油口的需求量较小时，回油口的压力较大，限压阀打开，多余的燃油流回燃油箱。河南电机职业学院图2-10燃油滤清器的结构相关知识

汽油喷射发动机所使用的燃油滤清器，使用金属外壳，此外壳必须能承受450kPa以上的油压。滤芯则采用纸质滤芯，可过滤直径10μm以上的杂质如图2-11所示。燃油滤清器通常安装于油箱出口处，或发动机室燃油管路径上的适当位置。有些汽油滤清器采免保养式燃油滤清器，将汽油滤清器安装于油箱内，并将燃油泵包覆于燃油滤清器内。在正常使用的情况下，此式燃油滤清器可保用10万公里以上。如图2-12所示为包含燃油滤清器的燃油泵总成。滤清器的使用寿命都是有限的，应根据车辆行驶里程，使用的燃油质量情况及时更换，以保证发动机稳定行驶。河南电机职业学院图2-12燃油滤清器安装位置相关知识3.电动燃油泵

电动燃油泵的功用是将燃油从油箱中吸出，并通过喷油器供给各气缸。电动燃油泵一般安装在油箱内，浸在汽油中。目前采用滚柱式和平板叶片式燃油泵。如图2-13所示叶片式电动燃油泵，运转噪声小，油压脉动小，泵油压力高，叶片磨损小，使用寿命长。部分车型的电动燃油泵还内置了燃油滤清器。河南电机职业学院相关知识（1）滚柱式当转子旋转时，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，从出油口输出如图2-14所示。（2）叶片泵转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油后再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油与排油如图2-15所示。河南电机职业学院相关知识（3）电动燃油泵工作原理油泵电动机通电时，燃油泵电动机驱动涡轮泵叶轮旋转，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如图2-16所示。

由于进油室的燃油不断被带走，所以形成一定的真空度，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，则顶开单向阀经出油口输出。单向阀还可在油泵不工作时阻止燃油流回油箱，保持油路中有一定的残余压力，便于下次起动如图2-17所示。河南电机职业学院相关知识

当油路出现堵塞，燃油工作压力上升到400kPa时，安全阀打开，高压汽油同泵的吸入侧连通，汽油在泵和电动机内部循环，这样可以防止燃油压力的上升不高于设定燃油压力如图2-18所示。河南电机职业学院相关知识（4）高压共轨系统高压泵燃油系统由低压系统和高压系统两部分构成如图2-19所示。在低压系统中，电动燃油泵将约6bar的燃油经滤清器供应给高压泵。从高压泵来的回油直接进入燃油箱。在高压系统中，单活塞高压泵将约40-110bar（取决于负荷和转速）的燃油送入燃油分配管，分配管再将燃油分配给四个高压喷油阀。过压阀用于保护工作在高压下的部件。它在压力高于120bar时会打开。过压阀打开时流出的燃油会进入高压泵的供油管内。河南电机职业学院相关知识

高压共轨系统采用单活塞高压泵如图2-20所示。单活塞高压泵的供油量时可调的，单活塞高压泵由凸轮轴经双凸轮来机械式驱动。电动燃油泵给高压泵供应最高为6bar的预压力。高压泵再产生供油轨内所需要的高压。河南电机职业学院相关知识

当活塞向下运动时，压力约为6bar的燃油从油箱内的泵中经进油阀流入泵腔内如图2-21所示。当活塞向上运动时，燃油就被压缩了，在压力超过油轨内压力时，燃油就被送入燃油分配管。燃油计量阀（可控阀）位于泵腔和燃油入口之间如图2-22所示。如果燃油计量阀在供油行程结束前打开了，那么泵腔内的压力就会卸掉，燃油就流会到燃油进入口内。在泵腔和燃油分配管之间有一个单向阀，它在燃油计量阀打开时可阻止油轨内的压力下降如图2-23所示。为了调节供油量，燃油计量阀从油泵凸轮的下止点到某一行程之间是关闭的。当达到所需要的轨内压力时，燃油计量阀就打开，这样就可防止轨内压力继续升高。河南电机职业学院相关知识4.燃油压力调节器

燃油压力调节器（如图2-24所示）一般安装在燃油分配轨上，其功用是根据进气歧管内绝对压力的变化来调节系统油压，保持喷油器的喷油绝对压力恒定，使喷油器的喷油量只取决于喷油器的开启时间。当系统油压超过规定值时，燃油压力克服弹簧压力，将膜片向下压，打开阀门，与回油通道接通，系统压力降低，回到规定值。河南电机职业学院图2-24燃油压力调节器相关知识

如果进气歧管真空度变大，为了维待燃油导轨内部与进气歧管内部的压力差恒定，就必须降低系统油压。把进气歧管真空度引入弹簧室，能够减小膜片上方螺旋弹簧的作用力，进而减小打开阀门的压力，使系统油压下降到规定值如图2-25所示。反之亦然。当电动燃油泵停止工作时，在膜片和螺旋弹簧力的作用下使阀门关闭，保持油路中的残余压力。河南电机职业学院相关知识5.燃油分配轨

燃油分配轨的功用是将燃油均匀地、等压地分配给各喷油器，同时还具有储油续压的作用如图2-26所示。燃油从燃油泵泵出，经滤清器后流入燃油分配轨。燃油分配轨用螺栓安装在进气歧管下部的固定座上，其上安装有喷油器如图2-27所示。燃油由燃油泵泵出，经滤清后流入燃油分配轨，燃油压力调节器保持正常的系统压力，压力过高，多余的燃油经燃油压力调节器的回油口流回燃油箱。河南电机职业学院相关知识6.喷油器

喷油器又称喷射嘴，根据计算机提供的脉冲宽度，喷油器根据发动机不同工况的需要，定时、定量地向气缸内喷射燃油如图2-28所示。（1）歧管喷射喷油器喷油器有2只接脚的线脚，其一为火线接脚接12V电源，其二为控制线连接到ECU，由ECU控制与搭铁间的导通性。在喷油嘴内部尚有电磁线圈、柱塞、滤网、弹簧及针阀等所构成。如图2-29所示为喷油器构造示意图。河南电机职业学院相关知识（2）缸内喷射喷油器高压喷油器是燃油分配管（轨）和燃烧室之间连接体。高压喷油器的任务是：计量出一定量燃油，并将这些燃油在燃烧室中的一定区域中雾化，以便形成所需要的均匀燃油-空气混合气（分层充气或均质充气）如图2-30所示。由于燃油分配管（轨）和燃烧室之间有压力差，所以在高压喷油器动作时燃油就被直接送入燃烧室。河南电机职业学院相关知识

通电时电磁线圈产生电磁力，将衔铁及针阀吸起，打开喷孔燃油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高速喷出；断电时电磁力消失，衔铁及针阀在回位弹簧的作用下将喷孔封闭，喷油器停止喷油如图2-31所示。（3）喷束准备混合气制备受喷束准备即喷束形状、喷束角度和油滴大小的影响。为此喷射阀装备有一个有许多定径小孔的喷油孔圆盘。但是混合气制备也受进气管和气缸盖几何形状的影响。有以下几种喷射阀可供使用：·锥形喷束喷油器河南电机职业学院相关知识

从定径小孔喷射出来的各燃油喷束共同构成了一个喷束锥。锥形喷束进入进气门与进气管壁之间的开口内。锥形喷束阀应用于单进气门发动机如图2-32所示。·双喷束喷油器双喷束喷油器应用于带有双进气门的发动机。在双喷束喷油器中喷油孔圆盘小孔的设计是双喷束喷油器喷出两个燃油喷束，分别供给两个进气门如图2-33所示。河南电机职业学院相关知识·空气环流式喷油器另一种改善混合气制备的方法是采用空气环流式喷油器如图2-34所示。空气通过一个附加进气口输入到喷油孔圆盘的出口位置。窄小的间隙使空气流速很高，从而使燃油与空气的混合更均匀，雾化效果更好。河南电机职业学院相关知识（三）电子燃油喷射系统零部件1.空气流量计

空气流量计用于测量发动机进气量，进气量是用来确定基本喷油量的主要依据之一。它一般设置在空气滤清器与节气门体之间，也有的安装在空气滤清器上，还有的将空气流量计与节气门体制成一体安装在发动机上。目前常用的是热线式空气流量计与热膜式空气流量计如图2-35所示。河南电机职业学院相关知识

热膜式空气流量计的结构如图2-36所示，热膜式空气流量传感器采用热平衡原理来检测空气流量。根据热平衡原理：当热膜表面温度与空气温度差值恒定时，空气的质量流量与热膜电流大小成单值关系，因此，只要测出热膜电流的大小，便可以计算出空气流量。当空气流量变化时，控制电路通过惠斯通电桥平衡原理，控制热膜电流大小来保待恒定温差。空气质量流量传感器中有两个热敏电阻器。一个测量空气流量（Rs），另一个测量空气温度（Rt）。电阻器Rs和Rt与R1和R2一起构成了一个桥接电路。设计电桥时，通过控制电桥电流，对照Rt所测量的进气温度，使Rs受热至130ºC的恒定过热温度。河南电机职业学院相关知识

电阻器Rs通过空气质量流量计进行冷却。因此必须增大加热电流，以保持温差。因而，通过Rs的电流就是空气质量流量率的量度标准。通过测量该电流获得的输出信号反映出空气质量流量的非线性特性。由于Rt受温度影响，因此该特性基本上由空气温度决定。空气流量传感器安装在空气滤清器和节气门之间如图2-37所示。河南电机职业学院相关知识2.燃油压力传感器

在整个系统中，燃油压力传感器的任务是测量燃油分配管（轨）内的燃油压力。燃油压力作为电压值送往发动机控制单元，用于调节燃油压力。传感器内集成有分析用的电子装置，这个电子装置的供电电压为5V。压力增大时电阻值变小，于是信号电压升高如图2-38所示。河南电机职业学院相关知识

大众EA8881.8/2.0T发动机采用双喷射系统，在高低压燃油油轨上分别安装有高压燃油压力传感器和低压燃油压力传感器，发动机控制单元根据这两个传感器信号分别调节高低压燃油系统的压力。高低压燃油压力传感器安装位置如图2-39所示。河南电机职业学院相关知识(1)低压燃油压力传感器低压燃油压力传感器安装在通向两个高压燃油泵的进油管路中。它测量低压燃油系统的燃油压力，并将信号发送到发动机控制单元，发动机控制单元利用这个信号控制低压燃油系统。发动机控制单元按照传感器信号向燃油泵控制单元发送信号，使其根据这个信号按需调节电子燃油泵。(2)高压燃油压力传感器高压燃油压力传感器应用于直喷式发动机，它测量高压燃油系统的燃油压力，并将信号发送到发动机控制单元。发动机控制单元对这个信号进行分析，并通过两个燃油计量阀调节燃油分配器管路内的压力。如果燃油压力传感器失灵，则无法建立燃油高压。发动机以燃油低压状态紧急运行，导致功率和转矩下降。河南电机职业学院相关知识3.进气歧管绝对压力传感器

进气压力传感器简称MAP。它以真空管连接进气歧管，随着发动机不同的转速负荷，感应进气歧管内的真空变化，再从感知器内部电阻的改变，转换成电压信号，供ECM电脑修正喷油量和点火正时角度如图2-40所示。河南电机职业学院相关知识

进气歧管绝对压力传感器测量因发动机负荷和转速变化而导致的进气歧管压力变化。它将这些变化转换为电压输出。例如，发动机减速滑行时节气门关闭，将产生一个相对较低的进气歧管绝对压力输出。这些信号是发动机ECU计算喷油时间和点火时间的主要依据。进气歧管绝对压力与真空度相反。当进气歧管压力高时，真空度就低。进气歧管绝对压力传感器安装位置如图2-41所示。河南电机职业学院图2-41进气歧管绝对压力传感器安装位置相关知识4.节气门位置传感器

节气门位置传感器通常装在节气门体上如图2-42所示。将节气门的位置信号传给ECU，然后将它转变为节气门的角度如图2-43所示，计算机根据此参数进行如下控制。决定发动机的开环和闭环运行。在怠速时，ECU控制怠速的速度，并且控制碳罐和EGR阀的开闭。气门全开的时候，ECU会使发动机在开环的情况下运行，传递最大的燃油。加速的时候，ECU监视节气门位置的变化（确定混合气的情况），额外的供给燃油。减速的时候，ECU监视节气门位置的变化（确定混合气的情况），切断燃油的供给，减少HC和CO的排放，提高燃油的经济性。河南电机职业学院相关知识（1）节气门位置传感器安装位置电子节气门体总成安装在进气总管上如图2-44所示。它包含一个节气门执行器电机和两个节气门体位置传感器：节气门位置传感器1（TPS1）和节气门位置传感器2（TPS2）。河南电机职业学院图2-44节气门位置传感器安装位置相关知识5.冷却液温度传感器

冷却液温度传感器（缩写为CTS）主要功用为检测发动机冷却水出水口之温度，此处的冷却液温度就是发动机温度。发动机温度和发动机点火正时控制、喷射浓度修正、怠速控制及冷却系统风扇控制等关系都极为密切。CTS便是将水温信号转换成电压信号送ECU工作如图2-45所示。汽车使用的冷却液温度传感器通常是一个热敏电阻，会随着温度的变化电阻值发生改变。随着温度的升高电阻值降低的热敏电阻我们叫NTC热敏电阻。目前汽车上使用最多的就是NTC热敏电阻，它随着温度的升高电阻值降低，使得当温度升高时，流过电阻的电压下降，消耗的能量减少如图2-46所示。河南电机职业学院图2-45冷却液温度传感器相关知识

当发动机冷却液温度改变时，传感器向电控单元输送的信号电压发生改变。冷却液温度传感器安装在冷却水套中，如图2-47所示。河南电机职业学院相关知识6.曲轴位置传感器

发动机转速传感器（曲轴位置传感器）是发动机控制系统中最重要的传感器之一。可提供发动机的曲轴转角位置、气缸行程的位置信号及转速信号，以此确定发动机的基本喷油量、喷油正时、点火提前角及点火顺序如图2-48所示。（1）电磁式传感器（可变磁阻传感器）电磁感应发动机转速传感器也被称为电磁式传感器（可变磁阻传感器），它由磁感应收集器和磁阻轮组成如图2-49所示。磁感应收集器中心处有块永久磁铁，磁铁末端有线圈围绕。磁阻轮的四周有轮齿和特定间隙的沟槽。河南电机职业学院相关知识（2）霍尔式传感器曲轴传感器向电子控制装置（ECU）发送曲轴位置信号。曲轴上装有一个60齿大小的铁磁增量轮。去掉了两个轮齿,扫描58个轮齿的轮齿顺序。曲轴传感器设计为依据霍尔原理工作的主动式传感器。电子控制装置（ECU）为传感器提供5V—12V供电和接地连接。传感器通过信号导线向电子控制装置（ECU）发送一个数字信号。转速达到大约20rpm后就会发送一个可进行分析的有效信号。如果控制单元测量到某个齿间距离是前后齿间距离的两倍以上，就会将其识别为齿隙。该齿隙被分配给气缸1的某个特定曲轴位置。ECU此时使曲轴位置同步化。之后每接收一个低电平信号，曲轴就会继续转动6°。为使电子控制装置（ECU）能够根据需要调节点火系统和燃油喷射系统，必须进行准确分配。因此将两次电平变化（例如高电平变为低电平）之间的时间间隔分为较小的时间单位如图2-50所示。河南电机职业学院相关知识

曲轴位置传感器一般安装于曲轴前端、中部或变速器壳体靠近飞轮的位置如图2-51所示。大众曲轴位置传感器安装在发动机缸体4缸位置上如图2-52所示。河南电机职业学院图2－52大众曲轴位置传感器安装位置相关知识7.凸轮轴位置传感器

采集配气凸轮轴的位置信号，并输入电子控制装置（ECU），以便电子控制装置（ECU）识别气缸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。此外，凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点，所以称为气缸识别传感器如图2-53所示。（1）凸轮轴位置传感器作用发动机控制模块使用凸轮轴位置传感器的信号来确定凸轮轴的角度位置如图2-54所示。凸轮轴为四齿齿轮，由凸轮轴位置传感器进行检测。由于铰齿的宽度不等，发动机控制模块可确定检测的是哪个铰齿，从而确定凸轮轴处于哪个操作周期。河南电机职业学院图2-54凸轮轴位置传感器作用相关知识

识别了凸轮轴的操作周期，发动机控制模块即可确定应由哪个气缸点火。如果发动机发生熄火或爆震，发动机控制模块还可确定是哪个气缸出现了问题。凸轮轴位置的信息也用于调整凸轮轴CVVT装置。（2）凸轮轴位置传感器安装位置双可变气门正时(DT)系统的进、排气凸轮轴各有一个凸轮轴位置传感器如图2-55所示。凸轮轴位置传感器通常是霍尔式，安装在气门室盖后部，传感器头部对应凸轮轴末端的信号转子。大众车凸轮轴位置传感器安装在凸轮轴正时皮带轮上如图2-56所示。河南电机职业学院相关知识8.爆震传感器

爆震传感器安装在发动机缸体上，对四缸直列式发动机，它装在1缸、2缸和3缸、4缸之间；对V型发动机，每侧至少有一个或二个爆震传感器。目前应用最多的是宽频带共振型压电式传感器如图2-57所示。爆震传感器安装在汽缸体上，发动机在工作中，一旦发生爆震或有爆震时，因发动机爆震本身为一高频振动波，如果此高频振动波与爆震传感器内部的压电组件产生共振效果（其共振频率为25kHz），爆震传感器内的压电组件遂送出一个高电压信号送ECU如图2-58所示。大众发动机爆震传感器安装在发动机缸体上如图2-59所示。河南电机职业学院图2-59众发动机爆震传感器安装位置相关知识任务二、点火系统

汽油发动机工作时，气缸内的可燃混合气是由电火花点燃的。点火系统的作用就是根据发动机的工作状态，按照发动机的工作顺序，在合适的时刻供给火花塞以足够能量的高压电，使其电极间产生火花，确保能点燃混合气，燃烧后产生强大能量，推动活塞运动，使发动机做功。点火系统如图2-60所示。河南电机职业学院相关知识（一）点火系统总体构成1.计算机点火控制系统

计算机点火控制系统主要由各类传感器、电子控制单元（发动机ECU)和点火执行器3部分组成如图2-61所示。计算机点火控制系统是由发动机控制单元根据各传感器提供的信号，确定点火时刻，并发出点火控制信号，点火器根据发动机控制单元指令，控制点火线圈初级回路的导通和截止。河南电机职业学院相关知识

无分电器计算机控制点火系统具有电子配电功能，根据高压配电方式的不同分为独立点火方式和同时点火方式两种，其工作原理也各不相同。2.同时点火控制系统

同时点火一般采用一个点火线圈同时对两个气缸进行点火，即双缸点火方式。这种点火方式利用一个点火线圈对活塞接近压缩行程上止点和排气行程上止点的两个气缸同时点火如图2-62所示。这种方式可减少点火线圈的数量，但如果一个气缸的火花塞或高压线出现故障，则会同时影响两个气缸的工作。河南电机职业学院相关知识3.独立点火控制系统

独立点火方式是一个缸的火花塞配一个点火线圈，各个独立的点火线圈直接安装在火花塞上，独立向火花塞提供高压电，各缸直接点火如图2-63所示。此结构去掉了高压线，可以使高压电能的传递损失和对无线电的干扰降低到最低水平。发动机ECU可单独对每一个气缸的点火正时进行调整，提高燃烧效率。例如，如果爆燃传感器检测到第3缸点火后产生爆燃，则ECU会单独减小第3缸的点火提前角。河南电机职业学院图2-63独立点火相关知识（二）点火系统主要零部件1.点火线圈

点火线圈是点火系统的心脏。它的目的是建立近似12.6伏的低蓄电池电压到一个足够高到跳过火花塞间隙并点燃油气混合的电压。该线圈能产生近似30,000到60,000伏的电压，用此高压电来点燃气缸中的混合气如图2-64所示。（1）点火线圈工作原理初级和次级线圈都环绕在铁芯上。次级线圈的匝数大约是初级线圈的100倍。初级线圈的一端连接在点火器上，次级线圈的一端连接在火花塞上。两个线圈各自的另一端则连接在蓄电池上如图2-65所示。河南电机职业学院相关知识

流往初级线圈的电流：当发动机运转时，根据发动机ECU输出的点火正时信号,蓄电池的电流通过点火器流到初级线圈。结果，在线圈周围产生磁力线，此线圈在中心包含一个磁芯如图2-66所示。电流停止流往初级线圈：当发动机继续运转时，点火器按发动机电子控制单元(ECU)输出的点火正时信号(IGT)快速地停止流往初级线圈的电流。其结果是初级线圈的磁通量开始减小。河南电机职业学院相关知识

因此，通过初级线圈的自感和次级线圈的互感，在阻止现存磁通量衰减的方向上产生的电动势(EMF)。自感效应产生约为500V的电动势，而与其相伴的次级线圈互感效应产生约为30KV高压电电动势。这样火花塞就产生火花放电。初级电流切断越迅速，及初级电流值越大，则相应的次级电压也愈高如图2-67所示。河南电机职业学院相关知识(2)点火线圈的检查1)电阻检查。使用万用表的欧姆档测量点火线圈初级线圈和次级线圈的电阻，并与标准值比较，以此来判断点火线圈是否短路或断路。为使测量更准确，测量前断开点火线圈线束插接器，具体操作步骤如下：测量初级线圈电阻：将万用表置于"O"档，测量初级线圈的电阻。大多数初级线圈的电阻值为1～30,有些初级线圈电阻值可能低千1Ω。标准电阻值应参见相应车型维修手册。测量次级线圈电阻：将万用表置于"kΩ"档，测量点火线圈的两个高压输出端子或初级线圈正极与次级线圈输出端子之间的电阻，多数次级线圈的电阻值为6～300。标准电阻值应参见相应车型维修手册。2)绝缘检查。使用万用表的欧姆档测量点火线圈任一接柱与外壳之间的电阻，电阻值应不小千5OMΩ,否则说明点火线圈绝缘不良，应更换点火线圈。河南电机职业学院相关知识2.火花塞

火花塞的作用是将点火线圈产生的高压电引入发动机的燃烧室内，在其电极间隙中形成电火花，点燃混合气如图2-68所示。火花塞由金属壳体、中心电极、接地电极、中心电极导体、绝缘体等组成，如图所示。火花塞分热型和冷型两种。与气缸盖的接触面积大的火花塞，称热型火花塞，与气缸盖的接触面积小的火花塞，称冷型火花塞如图2-69所示。河南电机职业学院图2-69火花塞相关知识（1）火花塞的作用是把点火线圈产生的高压电（1万伏特以上）引入发动机气缸，在火花塞电极的间隙之间产生火花点燃混合气。火花塞的工作环境极为恶劣，以一台普通四冲程汽油机的火花塞为例，在进气冲程时温度只有60℃，压力90KPa；而在点火燃烧时，温度会瞬间上升至3000℃，压力达到4000KPa；这种急冷急热的交替频率很高，不是一般材料所能应付得了，还要保证绝缘性能，因此对火花塞的材料要求也就很苛刻了如图2-70所示。河南电机职业学院图2-70火花塞的作用相关知识（2）火花塞类型普通火花塞。火花可产生电磁干扰使电子设备失灵。这一类型的火花塞含有陶瓷电阻器来防止这一现象发生。在白金火花塞和铱金火花塞上，中心电极和与其相对的接地电极都覆盖着白金和铱的薄层。所以，这样的火花塞，起使用寿命较常规火花塞更长。由于白金和铱金都耐磨，所以这些火花塞的中心电极可以制作得很小，仍能具有优良的引燃火花性能如图2-71所示。白金火花塞上，白金是焊在中心电极和接地电极的顶端的。中心电极的直径较常规火花塞的要小。铱金火花塞上，铱（较铂有更高的耐磨能力）是焊在中心电极顶端的，但焊在接地电极上的仍是白金。中心电极的直径较白金火花塞的更小。此类火花塞中有些并未在其接地电极焊上白金。河南电机职业学院相关知识（3）花塞热值火花塞热值实际上是指受热和散热能力的一个指标，其自身所受热量的散发量，称为热值如图2-72所示。能够大量散热的称为冷型火花塞，也就是高热值火花塞。冷型火花塞（高热值）的绝缘体裙部相对较短，由于散热途径比较短，散热相对较多，所以不易造成中心电极温度的上升。相对散热量较小的叫做热型火花塞，也就是低热值火花塞。热型火花塞（低热值）的绝缘体裙部较长，当气缸内温度布置均匀时，火花塞裙部越长，受热面积就越大，传导热量的距离就越长，所以散热少，中心电极温度上升较高。河南电机职业学院图2-72花塞热值相关知识

选择火花塞考虑的因素较多，如发动机型号、冷却方式、冲程数、燃油标号和使用环境温度及常用工况等。一般汽车出厂时已将火花塞型号确定，在安装尺寸相符的情况下，用户可根据环境温度、道路条件、机器新旧对火花塞的热值作选择。如国产火花塞标准条件下一般采用的热值型号为6，当气温低于5℃时，就应选用热值再低一级的火花塞以保证火花塞裙部的工作温度。对于旧发动机而言，选用热值低一级的火花塞，可抵制因机件磨损窜油对火花塞的污染。很多时候汽车会出现发动机冷、热机启动都较困难，有时要启动多次，发动机才能着车。着车后，怠速不稳、抖动、加速不良、动力不足，频繁出现怠速自行熄火现象，油、气消耗量增大。这是由于火花塞的损坏导致的。河南电机职业学院相关知识任务三、电子油门操纵机构

在电子油门操纵机构中，节气门只由电机来操纵，因此就取消了油门踏板和节气门之的波顿拉索。这就是说：司机意愿经油门踏板传送到发动机控制单元，该控制单元再发出命令来调整节气门的位置如图2-73所示。因此发动机控制的单元就可以通过调整节气门的位置来改变发动机的输出扭矩，即使司机没有踏动油门踏板也可调节发动机扭矩。这样可使得发动机管理系统之间和内部更好地协调工作。河南电机职业学院相关知识（一）节气门调节

1.机械式节气门调节

这种结构是由司机踏动油门踏板，通过一根拉索以机械方式直接来调节节气门位置。司机踏动油门踏板时，发动机管理系统就无法控制节气门的位置了如图2-74所示。如果想调节发动机扭矩的话，就必须借助于其它的调节参数了，比如点火正时和喷油正时。只有在怠速范围内以及定速巡航（GRA）工作才能对节气门位置进行电子调节。河南电机职业学院相关知识2.电子式节气门调节

这种结构是由电机来在整个调节范围内来调节节气门位置，司机按功率需求来踏动油门踏板，油门踏板位置传感器接收到油门踏板位置信号，并将该信号传送给发发动机控制单元，发动机控制单元将司机意愿转化成节气门相应的开启角度如图2-75所示。如果因安全和油耗方面的原因必须要调节发动机扭矩的话，那么发动机控制单元可以调节节气门位置（不需要司机踏动油门踏板）。优点：发动机控制的单元可以根据司机意愿、尾气排放状况、油耗以及安全要求来确定节气门应处的位置。河南电机职业学院相关知识3.电子式节气门的作用发动机管理系统用于影响发动机扭矩的“工具”有：节气门、增压压力、喷油时间、关闭某缸以及点火角。（1）电子式节气门调节机构时的发动机扭矩调节这个系统可以实现按扭矩来管理发动机。这是什么意思呢?发动机控制单元首先收集内部和外部的扭矩请求信息，然后计算出所需要控制动作。这个系统比以前的更精确、更有效率如图2-76所示。河南电机职业学院相关知识内部扭矩请求如下：·起动·催化净化器加热·怠速调节·功率限制·转速限制·λ-调节外部扭矩请求来自：·自动变速器(换档时刻)·制动系统(驱动防滑调节,发动机牵引力矩调节)·空调系统(压缩机接通/关闭)·定速巡航装置（GRA）河南电机职业学院相关知识（2）调节过程发动机管理系统根据外部和内部的扭矩请求来产生一个额定扭矩值，实际的扭矩值式根据发动机转速、负荷信号以及点火角这些量计算出来的。调节时，发动机控制单元首先将实际扭矩值与额定扭矩值进行对比，如果这两个值之间有偏差，那么系统会对此进行调节，使得这两个值相等。系统分成两路来同时进行控制如图2-77所示：第一路管理的是影响充气的调节量，人们把这些调节量也称为“长期有效的扭矩请求”。这些量有：·节气门开启角度·增压压力（涡轮增压发动机）第二路管理的是短时影响扭矩而又不依赖于充气的调节量，这些量有：·点火时刻·喷油时间·关闭某缸河南电机职业学院相关知识4.电子式节气门的结构电子油门操纵机构由下述部件组成如图2-78所示：·油门踏板位置传感器的油门踏板模块·发动机控制单元·节气门单元·电子油门系统故障指示灯河南电机职业学院相关知识（1）油门踏板模块该模块通过传感器来确定油门踏板的瞬时位置，并将该信号发送给发动机控制单元。（2）发动机控制单元发动机控制单元根据这个信号计算出司机所希望达到的功率，并将该功率转化成发动机扭矩值。发动机控制单元是通过激活节气门驱动机构来打开或关闭节气门实现这个过程的，在这个过程中会考虑到额外的发动机扭矩要求，比如空调装置。另外，发动机控制单元还监控“电子油门操纵”（EPC）的功能。（3）节气门单元节气门单元负责提供所需要的空气量，节气门驱动机构按照发动机控制单元发出的指令来操纵节气门。节气门当前位置值由节气门角度传感器反馈给发动机控制单元。（4）电子油门系统故障指示灯该灯用于提醒司机：电子油门机构有故障。河南电机职业学院相关知识（二）电子式节气门的工作过程1.怠速时

发动机控制单元从油门踏板位置传感器的信号电压中得知：没有踏动油门踏板。怠速调节过程开始工作如图2-79所示。发动机控制单元激活节气门驱动装置，于是电机就带动节气门转动，根据实际怠速转速值与规定怠速转速值之间的偏差的大小，节气门会再打开一些或再关闭一些如图2-80所示。河南电机职业学院相关知识

这两个节气门角度传感器将节气门瞬时位置信息传送给发动机控制单元，这两个节气门角度传感器在节气门单元内如图2-81所示。2.踏动油门踏板

发动机控制单元根据油门踏板位置传感器所传来的信号，就可以判断出油门踏板被踏下到什么程度。于是发动机控制单元就计算出司机所需要的状态，并通过节气门电机来将节气门转到需要的位置处。另外，发动机控制单元还会调节点火正时、喷油时间以及增压压力（如果有的话）如图2-82所示。河南电机职业学院相关知识

两个节气门角度传感器会判定节气门的位置，并将这个信息发送给发动机控制单元如图2-83所示。在计算节气门应处的位置时，发动机控制单元会考虑到额外的发动机扭矩需求如图2-84所示。这些额外的因素包括：·转速限制·定速巡航（GRA）·驱动防滑调节(ASR)·发动机牵引力矩调节(MSR)在遇到有发动机扭矩需求时，即使司机并没有踏动油门踏板，系统也会调节节气门的位置的。河南电机职业学院相关知识3.电子式节气门系统一览

系统一览如图2-85所示河南电机职业学院图2-85系统一览相关知识4.发动机控制单元

发动机控制的单元根据油门踏板位置传感器提供的信号，计算出司机所要求的功率，并通过执行元件将所需功率转换成所需发动机扭矩如图2-86所示。在计算过程中，发动机控制单元会考虑到发动机管理系统的其它功能（例如转速限制、车速限制和功率限制）以及其它车辆系统（例如制动系统或者自动变速器）。另外，发动机控制单元还监控“电子油门”系统，以防出现故障。河南电机职业学院相关知识（1）结构简单说：发动机控制单元由两个处理器构成，一个是功能处理器，一个是监控处理器如图2-87所示。·功能处理器该处理器接收并处理来自传感器的信号，随后操纵执行元件来工作。另外功能处理器还要校验监控处理器。·监控处理器该处理器只监控功能处理器。河南电机职业学院相关知识（2）监控功能监控处理器不断地校验着功能处理器的功能。监控处理器将自己计算的结果与功能传感器的输出信号进行对比如图2-88所示。另外这两个处理器采用问-答的形式相互校验。如果发现故障，这两个处理器均可独立地命令节气门单元、点火系统和喷油系统进行相应操作，以便关闭发动机。河南电机职业学院图2-88处理器将自己计算的结果与功能传感器的输出信号进行对比相关知识（3）监控处理器采用问---答方式来校验功能处理器监控处理器给功能处理器提一个问题，例如转速或者点火角方面的内容。监控处理器随后会检查返回的回答的正确性，回答错误一次，监控处理器的故障计数器内就记录下一个故障如图2-89所示。5次回答错误后，发动机就被关闭了，5次错误回答的识别时间不超过半秒钟。河南电机职业学院相关知识（4）功能处理器检查监控处理器功能处理器故意发送一个错误的回答，用以检查监控处理器。如果监控处理器识别出了这个错误的回答，那么故障计数器就会记录一次故障，并把这个故障反馈给功能处理器。如果监控处理器没有识别出这个错误的回答，那么功能处理器的故障计数器的计数就增加1。如果5次没有识别出错误的回答，发动机就被关闭如图2-90所示。（5）功能处理器没有回答或者在错误的时刻回答出现这种情况时，发动机立即关闭如图2-91所示。河南电机职业学院图2-91功能处理器没有回答相关知识5.油门踏板模块该模块由下述部件组成：·油门踏板·油门踏板位置传感器1-G79·油门踏板位置传感器2-G185为了尽可能保证安全，使用了两个传感器，因此人们也称之为“冗余系统”。“冗余”字面意思就是“过多了”。在技术上，一条信息出现的次数超过了功能所要求的次数，就叫“冗余”。（1）信号的应用发动机控制单元利用这两个传感器的信号来判断油门踏板的瞬时位置，这两个传感器是滑动电位计，它们固定在同一根轴上。油门踏板位置的变动会引起滑动电位计电阻的变化，于是发送到发动机控制单元的电压也跟着改变如图2-92所示。河南电机职业学院相关知识（2）电路图这两个滑动式电位计上加载有5V的电压，为保险起见，每个传感器都有自己的供电线（红色的）、接地线（棕色的）和信号线（绿色的）。传感器G185上装有一个串联电阻，因此这两个传感器就有两条不同的特性曲线。这对于安全功能和检查功能来说是必需的如图2-93所示。在相应的测量数据块中，传感器的信号是以百分比来显示的。也就是说：100%=5V。河南电机职业学院相关知识（3）一个传感器失效，信号中断的影响·故障存储器内记录下一个故障，电子油门故障指示灯接通。·系统先进入怠速状态。如果在规定的检测时间内识别出第二个传感器处于怠速位置，那么车辆就可以继续运行。·如果需要全负荷工作，转速只能缓慢提高。·怠速工况还可以通过制动灯开关F或制动踏板开关F47来识别。·舒适功能（例如定速巡航或者发动机牵引力矩调节）就被关闭了。（4）两个传感器都失效，信号中断的影响故障存储器内记录下一个故障，电子油门故障指示灯接通。·发动机只能以较高的怠速转速（最高1500转/分）来工作，且不再对油门踏板做出反应。发动机管理系统也可能没有能清楚地识别出这两个传感器同时失效。·故障灯不接通。·发动机以较高的怠速转速工作，且不再对油门踏板做出反应。河南电机职业学院相关知识6.节气门单元J338节气门单元在进气歧管上，它的作用是保证发动机获得所需的空气量。节气门单元由下面的部件构成如图2-94所示：·节气门壳体·节气门·节气门驱动器G186,·节气门驱动器角度传感器1-G187·节气门驱动器角度传感器2-G188节气门单元既不可以打开，也不可以修理，在更换了节气门单元后，必须进行基本设定。河南电机职业学院相关知识（1）节气门单元功能发动机控制单元操纵节气门驱动器电机来打开或关闭节气门，两个角度传感器将节气门最新位置反馈给发动机控制单元，出于安全考虑，使用了两个角度传感器如图2-95所示。（2）电路图这两个角度传感器共用一根供电线（红色）和一根地线（棕色），每个传感器有自己单独的信号线（绿色），节气门驱动器根据运动方向来控制（蓝色）如图2-96所示。河南电机职业学院相关知识（3）节气门驱动器G186节气门驱动器就是一个电机，它由发动机控制单元来操纵，该电机通过一套小齿轮机构来带动节气门运动。可实现从怠速到全负荷位置的无级调节如图2-97所示。（4）节气门位置·机械下止点在这个位置上，节气门是关闭的，该位置用于对节气门单元进行基本设定如图2-98所示。河南电机职业学院相关知识·电动下止点：预存在发动机控制单元内，它比机械下止点稍高一点。节气门在工作时最多可运动（关闭）到电动下止点。这样可防止节气门与壳体发生干涉如图2-99所示。·应急运行位置：在节气门驱动器每通电时，弹簧会位系统将节气门拉至应急运行位置。在这个位置时，只能以较高的怠速转速来完成某些行驶工况（受到限制）如图2-100所示。·电动上止点：该点由发动机控制单元来确定，它就是车辆行驶时节气门打开最大角度的点如图2-101所示。河南电机职业学院相关知识·机械上止点：该点在电动上止点的上方。它不会影响发动机功率，因为它在节气门轴的“阴影”内如图2-102所示。（5）出现故障时的影响如果节气门驱动器失效了，那么节气门被自动拉到应急运行位置。·故障存储器内就记录一个故障，电子油门故障指示灯就被接通了·驾驶员只能使用应急功能了。·舒适功能被关闭。(比如定速巡航GRA)河南电机职业学院相关知识7.节气门驱动器角度传感器1-G187和节气门驱动器角度传感器2-G188

这两个传感器都是滑动接触式电位计。滑动触点在齿轮上，齿轮装在节气门轴上。传感器扫描壳体盖上的轨道如图2-103所示。节气门位置不同，电位计轨道上的电阻也不同，因此发送到发动机控制单元上的电压信号也不同。这两个电位计的特性曲线是相反的。因此发动机控制单元可以区分出这两个电位计，并执行检查功能。在测量数据块中，节气门角度是用百分比给出的，也就是说：0%相当于电动下止点，100%相当于电动上止点。河南电机职业学院相关知识出现故障时的影响：（1）发动机控制单元从某个角度传感器接收到不可靠的信号，或根本接收不到信号：·故障存储器内存储一个故障，电子油门故障指示灯被接通。·影响扭矩的子系统（例如GRA和发动机牵引力矩调节）就被关闭了。·使用负荷信号来校验剩余的那个角度传感器。·油门踏板的反应与正常一样。（2）发动机控制单元从两个角度传感器都接收到不可靠的信号，或根本接收不到信号：·两个传感器都会在故障存储器中记录故障，电子油门故障指示灯被接通。·节气门驱动器被关闭了。·发动机以1500转/分的高转速怠速运行，对油门踏板不再做出反应。河南电机职业学院相关知识9.制动灯开关F和制动踏板开关F47

这两个传感器集成在制动踏板上的一个部件内，“制动踏板已踏下”这个信号由电子油门使用2次。制动踏板开关F47是起安全作用的，用作发动机控制单元的第二个信息传感器如图2-106所示。“制动踏板已踏下”这个信号：-导致定速巡航（GRA）装置被关闭-被用做怠速默认值（如果某个油门踏板位置传感器失灵的话）（1）电路图制动灯开关F在静止位置时是断开的，它从30号线获得供电。制动踏板开关F47在静止位置时是接合的。它从15号线获得供电如图2-107所示。河南电机职业学院相关知识（2）信号中断的影响如果这两个传感器中的一个失效的话，或者识别出输入信号不可靠的话，发动机控制单元就会执行下述内容：·舒适功能（例如定速巡航）被关闭。·如果再加上一个油门踏板位置传感器也损坏的话，那么发动机转速就被限制为较高的怠速转速。10.离合器踏板开关F36

发动机控制单元根据离合器踏板开关的信号来判定离合器踏板是否已踏下，如果离合器踏板已踏下，那么定速巡航和负荷变换功能就被关闭了如图2-108所示。（1）电路图：该开关在静止位置时是接合的，它从15号线获得供电如图2-109所示。（2）信号中断的影响离合器踏板开关不能通过自诊断来检查，该开关也没有替代功能。河南电机职业学院相关知识11.电子式节气门电路图电子式节气门电路图如图2-110所示河南电机职业学院图2-110电子式节气门电路图相关知识任务四、电子调节冷却系统

电子调节冷却系统根据负荷状况来确定温度规定值、对冷却液进行节温控制和控制风扇的接通，这是新型冷却系统的特点如图2-111所示。将冷却液温度与当前的工作状态相匹配，其优点是：·在部分负荷时燃油消耗降低了·降低了未处理就排放掉的CO和HC量河南电机职业学院图2-111电子调节冷却系统相关知识（一）电子调节式的冷却系统

电子调节式的冷却系统的开发目的，就是要能按负荷状态将发动机的工作温度调节到某个规定值。根据存储在发动机控制单元内的特性曲线，电加热的节温器和散热器风扇不同工作级就能设定出最佳的工作温度如图2-112所示。因此在发动机的各个功率和负荷状态，冷却状态均能符合实际需要。冷却液温度与实时的发动机工作温度相匹配，其好处是：·在部分负荷工况降低燃油消耗·减少未处理的CO和HC排放与传统冷却循环相比的改动之处：·通过极小的结构改动就可容入到冷却环路中·冷却液分配器壳体和节温器合成一体·发动机缸体上的冷却液调节器（节温器）省去了·发动机控制单元内还包含有电子调节冷却系统用的特性曲线河南电机职业学院图2-112电子调节冷却系统作用相关知识1.冷却液分配器壳体

冷却液分配器壳体(取代了连接管）直接安装在缸盖上。应从两个平面来考虑：各个部件都是从上平面获得冷却液供应的，但给水泵供液是个例外。冷却液分配器壳体下平面连接的是各个部件的冷却液回流管。上平面和下平面之间是通过一个真立的通道相连的，节稳器通过一个小阀盘来打开或关闭这个垂直通道。冷却液分配器壳体实际就是冷却液大循环和小循环分配站如图2-113所示。河南电机职业学院图2-113冷却液分配器壳体相关知识2.冷却液调节元件(特性曲线控制发动机冷却节温器）（1）功能部件组成·膨胀式节温器（充蜡）·充蜡元件内的电阻加热器·压缩弹簧（用于机械封闭冷却液通道）·一个大阀盘和一个小阀盘（2）冷却液调节元件功能冷却液分配器壳体的膨胀式节温器始终是处于冷却液的包围中，充蜡元件在不加热情况下来调节温度（这与以前一样），但是它是按另一种温度设计的。由于冷却液温度的作用，蜡溶化成液体并膨胀。这个膨胀作用使得行程销产生一个行程。在不通电流的正常情况下，这个膨胀过程按照发动机出口处110℃冷却液温度的新温度曲线来进行，充蜡元件内嵌入了一个加热电阻。如果这个加热电阻被通上了电的话，它就会对充蜡元件加热，于是行程（也就是调整情况）就不只是取决于冷却液温度了，而是按照发动机控制单元内存储的特性曲线来进行了如图2-114所示。河南电机职业学院图2-114冷却液调节元件相关知识（二）冷却液循环1.冷却液小循环（1）发动机-冷起动和部分负荷冷却液小循环用于快速预热发动机，特性曲线控制的发动机冷却过程并未工作如图2-115所示。冷却液分配器壳体内的节温器阻止了来自散热器的回流冷却液。通向水泵的较短的通路被打开了，散热器不参与此时的冷却液循环。在小循环中，用于部分负荷下限和上限的冷却液温度范围为95℃～110℃。河南电机职业学院相关知识（2）小循环的功能位置（起始位置：发动机起动并运行）水泵使冷却液开始循环起来，冷却液从缸盖（在分配壳体的上平面中）经一条通道流入下平面中。节温器的位置只允许直接通往水泵的路径是开通的，冷却液很快就能热起来了，所以小循环就是快热用的。暖风热交换器和机油冷却器是连接在小循管路上的如图2-116所示。如果暖风调节钮处于“关闭”位置的话，热交换器关闭阀就会切断通向热交换器的供液，于是就不会对车内进行加热了。河南电机职业学院相关知识2.冷却液大循环（1）全负荷时冷却液大循环或者是冷却液达到110℃时由节温器打开，或者是根据负荷情况由特性曲线打开，散热器现在就参与此时的冷却液循环了如图2-117所示。在全负荷时，大循环中冷却液温度为85℃～95℃，为了增强行车风或者怠速时的冷却效果，电动风扇会根据需要接通。河南电机职业学院相关知识（2）大循环的功能位置（发动机–全负荷）发动机在全负荷工作时需要很大的冷却能力来配合，于是冷却液分配器壳体内的节温器就通上了电，于是散热器的回流管就被打开了。与此同时，通向水泵的小循环管路就被小阀盖关闭了，因为这是机械相联的。水泵将从缸盖流出的冷却液直接经上平面输送到散热器了如图2-118所示。从散热器出来的已冷却下来的冷却液流回到下平面，再由水泵来抽取。也可能出现中间情况，这时一部分冷却液走大循环，一部分冷却液走小循环。河南电机职业学院相关知识（三）系统一览系统一览如图2-119所示河南电机职业学院图2-119系统一览相关知识（四）系统元件功能1.Simos3.3控制单元Simos3.3控制单元内集成了专门用于电子调节冷却系统的功能。重要的是这几条特性曲线：·冷却液规定温度1(取决于转速和负荷)·冷却液规定温度2(取决于车速和进气温度）·预控制占空比(取决于规定温度和转速）·散热器风扇1档温差（取决于空气流量、负荷和转速）·风扇2档温差（取决于空气流量、负荷和转速）该控制单元的功能得到了扩充，其上有用于电子调节冷却系统传感器和执行元件的接口：·节温器通电(输出)·散热器回流温度(输入)·散热器风扇控制（2个输出）·暖风调节电位计(输入)所有需要的其它信息就使用发动机控制系统传感器来获取。河南电机职业学院相关知识（1）控制单元功能特性曲线温度功能每秒钟计算一次，根据这个计算结果来进行系统调节：·激活特性曲线控制发动机冷却系统节温器内的加热电阻（就是通上电），这样就可打开冷却液大循环（调节冷却液温度）。·启动散热器风扇，使得冷却液温度快速下降。（2）自诊断电子调节冷却系统集成在自诊断中了（3）暖风工作时冷却液温度的调节车辆在部分负荷和全负荷之间行驶时，冷却液温度在110℃～85℃之间波动。如果温差达到25℃，那么在接通暖风时就会感到车内不舒服，司机就会不断地进行调整如图2-120所示。河南电机职业学院相关知识

冷却系统的电子装置通过电位计G267就可识别司机所需要的暖风量并调节冷却液的温度，比如，例如旋钮在70%以上位置=冷却液温度95℃如图2-121所示。一旦离开了“暖风关闭”这个位置，温度选择旋钮上的微开关就打开了。于是就启动了气动双通阀N147，该阀又通过真空作用将热交换器的冷却液切断阀打开了如图2-122所示。河南电机职业学院相关知识（4）冷却液温度规定值特性曲线控制的发动机冷却系统节温器（大循环和小循环）是通过特性曲线来控制的，这些特性曲线就存储了温度规定值，最重要的是发动机负荷，从负荷（空气流量）和转速就可得出需要调节到的冷却液温度。特性曲线---规定温度1，取决于转速和负荷（空气流量）如图2-123所示。另一组特性曲线也存储有温度规定值，这些值取决于车速和进气温度。从这些变量中可得出想要调节到的冷却液温度。对比特性曲线1和2，将较低的那个温度作为规定值来使用，按该温度来调节节温器。只有当超过了温度界限值且冷却液温度马上就到规定值时，节温器才开始工作。特性曲线----规定温度2，取决于车速和进器温度如图2-124所示。河南电机职业学院相关知识2.冷却液温度传感器

温度传感器G62和G83是负温度系数（NTC）传感器。冷却液温度规定值存储在发动机控制单元内的特性曲线中。实际的冷却液温度值是在两个不同点处获取的，并作为电压信号传给控制单元如图2-125所示。（1）冷却液实际温度值1直接在发动机上的冷却液分配器上的出口处获取。（2）冷却液实际温度值2在散热器上的冷却液出口前获取。（3）信号应用特性曲线上存储的冷却液规定温度值与冷却液实际温度值1进行对比，就可得出节温器内加热电阻通电得占空比。将冷却液实际温度值1和冷却液实际温度值2进行对比，是控制散热器风扇的基础。河南电机职业学院相关知识（4）替代功能如果冷却液温度传感器G62损坏，那么就用固定的替代值95℃来继续进行冷却液温度调节，且风扇总以1档来工作。如果冷却液温度传感器G83损坏，温度调节会继续保持有效，且风扇总以1档来工作。在超过一定的温度极限值时，风扇就开始以2档来工作了。如果这两个传感器都损坏了，那么加热电阻上作用的是最大电压，且风扇总以2档来工作。（5）冷却液温度传感器电路图如图2-126所示。河南电机职业学院相关知识3.特性曲线控制发动机冷却系统节温器F265

膨胀式节温器的蜡质元件中嵌入了一个加热电阻，这个加热电阻会加热蜡，蜡就开始膨胀，于行程销就按特性曲线产生一个行程“x“，这个行程x就对节温器进行了机械调整如图2-127所示。这个加热过程由发动机控制单元通过脉冲宽度调制信号（PWM-信号）按特性曲线来激活，不同的加热程度取决于脉冲宽度和时间。节温器加热元件并不加热冷却液，它只按规定来加热节温器，以便打开冷却液大循环。不同的加热程度取决于脉冲宽度和时间，发动机停机或者起动时，没有电压作用在加热电阻上。河南电机职业学院相关知识（1）规则：PWM低(无电压)=冷却液温度高PWM高(有电压)=冷却液温度低（2）无工作电压只通过调节元件来进行调节，风扇1档始终处于工作状态。（3）膨胀式节温器的电路图如图2-128所示。D/15点火锁接线柱15D/30点火锁接线柱30F265特性曲线控制发动机冷却系统节温器F265J363Simos-控制单元供电继电器J361Simos-控制单元河南电机职业学院相关知识（4）