第2章汽油机燃油喷射系统.ppt

1、第2章 汽油机燃油喷射系统,2.1 汽油机燃油喷射系统概述 2.1.1 汽油机燃油喷射系统的分类 1按汽油喷射部位分类 （1）缸内喷射。该喷射方式是将汽油直接喷射到汽缸内，故又称缸内直喷式。 （2）进气管喷射。该喷射方式是目前普遍采用的喷射方式。 单点喷射（SPI）：在进气总管的节气门上方装有12个喷油器的喷射方式。 多点喷射：是在各缸的进气岐管上分别装有一个喷油器的喷射方式（MPI）。,1节气门上带有喷油器；2混合气；3喷油器；4节气门；5空气；6对进气门喷油 喷油器安装位置示意图,2按喷射控制装置的形式不同分类 （1）机械式。燃油的计量是通过机械传动与液体传动来实现的，即K型系统。 （2）

2、电子控制式。燃油的计量是由电控单元及电磁喷油器实现的，即EFI。 （3）机电一体混合控制式，即KE型系统。 3按喷射方式不同分类 （1）间歇喷射或脉冲喷射式。对每一个汽缸的喷射都有一经计算确定的喷射持续期，喷射多数是在进气过程中的某段时间内进行的，喷射持续时间对应所控制的喷油量。 （2）连续喷射或稳定喷射方式。燃油喷射的时间占有全工作循环的时间，连续喷射都是喷在进气管道内，而且大部分的燃油是在进气门关闭后喷射的，因此大部分燃油也是在进气道内蒸发的，K型、KE型和大部分SPI系统采用这种喷射方式。,4电子控制汽油喷射系统，按空气流量的测量方式分类 （1）速度密度控制型（D型EFI系统）。它是通过

3、检测进气岐管的压力（真空度）和发动机的转速，推算发动机吸入的空气量，并计算燃油流量的速度密度控制方式。,1喷油器；2冷起动阀；3燃油压力调节器；4电控单元（ECU）；5节气门位置传感器；6怠速空气调整器；7进气压力传感器；8燃油泵；9过滤器；10水温传感器；11热限时开关 进气岐管压力计量式电控汽油机燃油喷射系统,（2）质量流量控制型（L型EFI系统）。这种方式是用空气流量传感器直接测量发动机吸入的空气量。 叶片式电控汽油机燃油喷射系统。采用叶片式空气流量传感器和卡门旋涡式空气流量传感器的电控汽油机燃油喷射系统，其空气流量的计算方式均属体积流量型，即计量进入汽缸的空气的体积量，以控制混合气空燃

4、比的最佳值。,叶片式电控汽油机燃油喷射系统, 热线式和热膜式电控汽油机燃油喷射系统。热线式和热膜式空气流量传感器直接测量进入汽缸内空气的质量，将该空气的质量转换成电信号，输送给ECU。由ECU根据空气的质量计算出与之相适应的喷油量，以控制最佳空燃比。,热线式电控汽油机燃油喷射系统,（1）同时喷射。,（3）节流速度控制型。节流速度控制型是利用节气门的开度和发动机的转速，推算每一循环吸入发动机的空气量，根据推算出的空气量，计算汽油喷射量。 5对于多点间歇喷射系统，可根据喷油器之间的喷油顺序分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射,同时喷射控制电路,某发动机喷油器的喷油正时波形,同时喷射正时图,（2）分组喷

5、射。分组喷射一般是把所有汽缸的喷油器分成24组。4缸发动机一般把喷油器分为两组，由微机分组控制喷油器，两组喷油器轮流交替喷射。,分组喷射的控制电路图,分组喷射的正时图,（3）顺序喷射。顺序喷射也称为独立喷射。曲轴每转两圈，各缸喷油器都按照特定的顺序依次进行喷射。,顺序喷射的控制电路,日本本田4缸发动机顺序喷射的正时图,2.1.2 汽油机电控燃油喷射系统的优点,（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、限速断油功能，能降低废气排放量、节省燃油。 （7）便于安装。,2.1.3 电控燃油喷射系统

6、的控制功能,1喷油量的控制 电子控制单元根据空气流量传感器或进气压力传感器、发动机转速传感器、进气温度传感器、冷却水温度传感器等提供的信号而计算出喷油持续时间，因喷油器针阀的行程是一定的，故喷油量的大小决定于喷油器喷油持续时间的长短。 （1）起动喷油控制。起动时的基本喷油时间是ECU根据起动信号和当时的冷却水温度，由内存的水温-喷油时间图找出相应的喷油时间TP，然后加上进气温度修正喷油时间TA和蓄电池电压修正喷油时间TB，计算出起动时的喷油持续时间 。,水温-喷油时间图,喷油时间的确定,喷油器的实际打开时刻较ECU控制其打开时刻存在一段滞后，从而造成喷油量不足，且蓄电池电压越低，滞后时间越长，

7、故需对电压进行修正。,喷油滞后,（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公式： 喷油信号持续时间=基本喷油持续时间喷油修正系数+电压修正值 式中，喷油修正系数是各种修正系数的总和 。, 基本喷油时间。D型EFI系统的基本喷油时间可由发动机转速信号（Ne）和进气管绝对压力信号（PIM）确定。用于D型EFI系统的ECU内存储了一个基本喷油时间三维图,它表明了与发动机各种转速和进气管压力对应的基本喷油时间。L型EFI系统的基本喷油时间由发动机转速和空气量信号（VS）确定。,a起动后加浓。 b暖机加浓。 c进气温度修正。 d大负荷加浓。 e过渡工况空燃比控制。

8、f怠速稳定性修正（只用于D型EFI系统）。, 起动后各工况下喷油量的修正。,暖机加浓修正曲线,进气温度修正曲线,2喷油正时控制 3减速断油控制 4限速断油控制 5溢油消除控制 6冷起动喷油器喷油时间控制 7燃油泵的控制 8汽油泵泵油量的控制,2.2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理2.2.1 电控燃油喷射系统的组成,电控燃油喷射系统一般由三个子系统组成，即空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统。 1空气供给系统 空气供给系统的作用是提供、测量和控制燃油燃烧时所需要的空气量 。,2燃油供给系统,燃油供给系统,3电子控制系统 电子控制系统的作用是根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油的最

9、佳喷射量。该系统由传感器、ECU和执行器三部分组成。,电子控制系统,2.2.2 EFI系统的工作原理,1D型EFI系统 （1）燃油压力的建立与燃油喷射方式。 （2）进气量的控制与测量。 （3）喷油量与喷油时刻。 （4）不同工况下的控制模式。 2L型EFI系统 3Mono系统 该系统是一种低压中央喷射系统。,1汽油箱；2电动汽油泵；3汽油过滤器；4油压调节器；5喷油器；6进气温度传感器；7ECU；8怠速控制阀；9节气门位置传感器；10氧传感器；11冷却液温度传感器；12曲轴位置传感器；13蓄电池；14点火开关；15燃油喷射继电器高尔夫、帕萨特轿车单点喷射系统,2.3 燃油供给系统的主要部件结构及

10、检测诊断2.3.1 电动汽油泵,1电动汽油泵的构造与工作原理 （1）滚柱式电动汽油泵。滚柱式电动汽油泵属外装泵，主要由驱动电动机、滚柱泵、安全阀、单向阀和阻尼减振器等组成。 装有滚柱的转子与泵体之间偏心安装。转子凹槽内的滚柱在旋转惯性力的作用下紧压在泵体的内表面。相邻两滚柱与泵体内表面形成一个油腔。在转子转动过程中，油腔的容积不断发生变化，在转向进油腔时容积增大，吸入汽油；在转向出油腔时，容积减小，压力升高并泵出汽油。,1安全阀；2滚柱泵；3驱动电动机；4单向阀 A进油口；B出油口 滚柱式电动汽油泵结构示意图,1泵体；2滚柱；3轴；4转子 滚柱式电动汽油泵的工作原理,（2）涡轮式电动汽油泵。涡

11、轮式电动汽油泵属内装泵，主要由驱动电动机、涡轮泵、单向阀和安全阀等组成。涡轮式电动汽油泵的驱动电动机、单向阀和安全阀等的工作过程与滚柱式电动汽油泵相似。汽油泵体部分主要由一个或两个叶轮、外壳和泵盖组成。当叶轮旋转时，叶轮边缘的叶片把汽油从进油口压向出油口。,1单向阀；2卸压阀；3电刷；4电枢；5磁极；6叶轮；7滤网；8泵盖；9壳体；10叶片 涡轮式电动汽油泵,（3）齿轮式和叶片式电动汽油泵。齿轮式电动汽油泵（又称为转子泵）工作原理与滚柱式十分类似，主要是利用内外齿啮合过程中腔室容积大小的变化，将汽油以一定的压力泵出。由于泵腔数目较多，因而出油压力的波动较滚柱式小。,电动汽油泵工作原理图,（4）

12、带引射泵的新式油箱。,1油泵；2压力调节器；3滤清器；4接发动机；5油箱；6回油滤清器；7引射泵 丰田RAV4带引射泵的新式油箱,2电动汽油泵的控制 电动汽油泵的控制主要包括油泵的开关控制和油泵的转速控制两方面。电动汽油泵的控制电路应具有下列功能。 在发动机起动及运转过程中，电动汽油泵应始终工作，以保证足够的燃油压力。 当点火开关由“OFF”位置转到“ON”位置而未起动发动机时，电动汽油泵应能运转35s，使油路中充满压力燃油，以利于起动。 当发动机熄火后，即使点火开关仍处于“ON”位置，电动汽油泵也应停止运转。 有的发动机为了控制泵油量，还根据发动机的负荷和转速等情况，对电动汽油泵的转速进行控

13、制。,（1）电动汽油泵开关的控制。, 由点火开关和空气流量传感器内的油泵开关控制的电动油泵控制电路。这种电路用于早期采用叶片式空气流量传感器的波许L型汽油喷射系统 。,1点火开关；2主继电器；3检查插座；4电动汽油泵继电器；5油泵开关；6油泵；7空气流量传感器；8油泵检查开关 波许L型汽油喷射系统的电动汽油泵控制电路, 由点火开关和ECU共同控制的电动汽油泵控制电路。D型EFI系统以及一些采用卡门涡轮式空气流量传感器的发动机采用这种控制电路。,1点火开关；2主继电器；3检查插座；4电动汽油泵继电器；5油泵；6分电器；7油泵检查开关 点火开关和ECU共同控制的电动汽油泵电路, 由ECU控制的电动

14、汽油泵控制电路。,1蓄电池；2起动机；3点火开关；4发动机转速传感器；5主继电器；6电动汽油泵继电器；7ECU；8检查插座；9电动汽油泵 ECU控制的电动汽油泵控制电路,（2）电动汽油泵转速的控制。 用电阻器控制的方式。,1点火开关；2主继电器；3检查插座；4电动汽油泵继电器；5电阻器旁路继电器；6电阻器；7油泵电动机；8油泵开关（空气流量传感器）；9ECU 油泵转速控制电路（电阻器式）, 由专用ECU控制的方式。,1检查连接器；2主继电器；3发动机ECU；4电动汽油泵ECU；5电动汽油泵 油泵转速控制电路（专设油泵ECU式）, 由发动机ECU直接控制油泵工作电压的控制方式。,1电动汽油泵；2

15、主继电器；3ECU 油泵工作电压控制电路（ECU直接控制式）,4电动汽油泵及控制电路的检测 （1）ECU及共同控制的电动汽油泵控制系统的检查。在检查这种控制系统时，首先应判别是油泵本身，还是控制电路故障。对控制电路而言，应判断是ECU内部故障，还是ECU外部的控制电路故障，最后进一步检测确认元件的故障。其方法如下。 打开油箱盖，将点火开关置于“ON”位置（但不要起动发动机），在油箱口处倾听有无电动汽油泵运转的声音。如果在打开点火开关后，能听到电动汽油泵运转35s后又停止，说明控制系统各个部分工作正常。 若打开点火开关后听不到电动汽油泵运转的声音，可用一根短导线将故障检测插座内两个检测电动汽油泵

16、的插孔（如丰田汽车故障检测插座内的Fp和+B两插孔）短接（若为一个检测插孔则将其搭铁）。此时打开点火开关，如果能听到电动汽油泵运转的声音，说明ECU外部的电动汽油泵控制电路工作基本正常，故障在ECU内部或继电器；若仍听不到电动汽油泵运转的声音，则为ECU外部的控制电路故障，应检查熔丝、继电器及油泵有无损坏，各电路有无断路或接触不良。 （2）不受ECU控制的电动汽油泵控制电路的检查。以波许L型汽油喷射系统为例，该系统的电动汽油泵不受ECU控制，则应按下述方法检查。 卸出燃油管路内的油压，拆下分配油管上的进油管接头，将油管插入容器内。, 将点火开关转至起动挡，在起动发动机的同时应有汽油从进油管内喷

17、出；若无油喷出，说明电路有故障，就应进一步检查熔丝、继电器、空气流量传感器内的汽油泵开关、点火开关和线路。 用一根导线将故障检测插座内检测电动汽油泵的两插孔短接，然后打开点火开关（不要起动发动机），打开油箱盖，并倾听有无汽油泵运转的声音。若有运转声，说明控制电路基本工作正常，故障在继电器及油泵开关，若无运转声，说明控制电路有故障，则应检查电路中的熔丝、油泵及线路有无接触不良或断路。 若上述检查中电动汽油泵控制电路正常，但起动发动机时汽油泵不工作，则应检查叶片式空气流量传感器内的汽油泵开关触点。,叶片式空气流量传感器内的油泵开关检查,1、2电磁线圈脚；3、4常开触点接脚 四脚电动汽油泵继电器的检

18、测,（3）电动汽油泵继电器的检测。 四脚电动汽油泵继电器的检测。, 五脚电动汽油泵继电器的检查。,五脚电动汽油泵继电器的检测,（4）电动汽油泵ECU的检测皇冠3.0轿车电动汽油泵ECU装在行李舱内的衬板下面。拆下蓄电池上负板搭铁线，拔下ECU的插头，用万用表电阻挡测量导线插头上E和D1端子的接地电阻时应导通。如不通，检测其连接线路。装上蓄电池负极搭铁线，插好电动汽油泵ECU的导线连接器，在各种条件下用万用表电压挡测量电动汽油泵ECU上+B、Fp、FPC端子的接地电压。,皇冠3.0轿车用电动汽油泵ECU连接器端子,（5）电动汽油泵的检测。拔下电动汽油泵的导线连接器，从车上拆下电动汽油泵进行检查。

19、 电动汽油泵电阻的检测。用万用表电阻挡测量电动汽油泵上两个接线端子间的电阻，其阻值应为23 欧（20时）。如电阻值不符，则须更换电动汽油泵。 电动汽油泵工作状态的检查。如电动汽油泵不转动，则应更换电动汽油泵。,电动汽油泵工作状态的检查,2.3.2 过滤器过滤器安装在燃油泵之后的油路中，其作用是过滤燃油中的氧化铁、粉尘等固体夹杂物，防止燃料系统堵塞，减小系统的机械磨损，确保发动机稳定运转，提高工作可靠性。,过滤器结构,滤芯元件的结构,2.3.3 燃油脉动阻尼器（阻尼减振器）燃油脉动阻尼器的作用是使压力脉动衰减，以减小这种波动和降低噪声。,1燃油接头；2固定螺钉；3膜片； 4压力弹簧；5壳体；6调

20、节螺钉 燃油脉动阻尼器的结构,1阀；2弹簧；3膜片；4供油总管 安装在电动燃油泵上的燃油脉动阻尼器,2.3.4 燃油压力调节器,1结构与工作原理 燃油压力调节器的作用是使燃油压力相对于大气压力或进气管负压保持一定，即保持喷油压力与喷油环境压力的差值一定（约为250kPa）。,2燃油压力调节器的检修 （1）燃油压力调节器的就车检查 燃油压力调节器工作情况的检查。检查时用油压表先测量发动机怠速运转时的燃油压力，随后拆下调节器上的真空软管。这时燃油压力应升高50kPa左右，否则应予以更换。 燃油压力调节器保持压力的检查。检查时将油压表接入燃油管路，用一根导线将电动燃油泵的两个检测接孔短接；打开点火开

21、关，让电动燃油泵运转10s，然后关闭点火开关，取下导线；接着将燃油压力调节器的回油管夹紧，5min后观察油压，该油压即为燃油压力调节器保持压力。 （2）燃油压力调节器的拆卸检查。,2.3.5 喷油器,1喷油器的结构及工作原理 （1）结构。喷油器它由滤网、电接头、电磁线圈、回位弹簧、衔铁和针阀等组成。 喷油器按用途不同它可分为SPI系统用和MPI系统用两种；按燃料的输送位置不同它可分为上部给油式和下部给油式两种；按喷口形式不同它可分为孔式和轴针式两种；按电磁线圈阻值不同它可分为低阻式和高阻式两种。 （2）工作原理。ECU的喷油控制信号将喷油器与电源回路接通时，电磁线圈通电并在周围产生磁场，吸引衔

22、铁移动，而衔铁与针阀一体，因此针阀克服弹簧张力而打开，燃油即开始喷射。当ECU将电路切断时，吸力消失，弹簧使针阀关闭，喷射停止。喷油量就取决于针阀的开启时间。,2驱动方式 喷油器的驱动方式分为电流驱动与电压驱动两种方式。电流驱动只适用于低阻喷油器，电压驱动既可用于低阻喷油器，又可用于高阻喷油器。 （1）电流驱动。如图所示，在电流驱动回路中无附加电阻，低阻喷油器直接与蓄电池连接。,电流驱动回路,（2）电压驱动。电压驱动方式的驱动能力较低，可直接驱动线圈电阻值高、线圈匝数多、工作电流小的高阻值喷油器。在电压驱动回路中使用低阻喷油器时，必须在回路中串入附加电阻。,附加电阻与喷油器的连接方式,（3）无

23、效喷射时间。电压驱动方式使驱动回路的构成较电流驱动简单，但加入附加电阻使回路阻抗加大，导致流过线圈的电流减少，喷油器上产生的电磁引力降低，针阀开启迟滞时间长。针阀开启与喷油信号导通有一段迟滞时间，称为无效喷射时间。在几种驱动方式中，电流驱动的迟滞时间（无效喷射）最短。其次为电压驱动低阻型，电压驱动高阻型最长。,无效喷射时间,3喷油器及其控制电路的检修 （1）喷油器的就车检查。 喷油器工作情况的检查。 a发动机运转时用手指接触喷油器，应有脉冲振动的感觉。 b用旋具或听诊器与喷油器接触，应能听到其有节奏的工作声；否则表明喷油器工作不正常，应对喷油器和控制电路做进一步检查。 c采用断油方法检查，当拔

24、下某缸喷油器线束插头时，该缸喷油器停止喷油，发动机转速立即下降，这表明该喷油器工作正常；否则表明不工作或工作不良，应做进一步检查。如果喷油器针阀完全被卡死，则应更换喷油器。 喷油器电磁线圈电阻的检查。检查时拔下喷油器线束插头，用万用表测量其接线柱间的电阻。在20时，对于高阻喷油器来说，其电阻值应为1217W；对于低阻喷油器来说，其电阻值应为25 W。否则，应予以更换。 （2）喷油器的检验。 喷油器泄漏情况的检查。将喷油器装在分配油管上，用一根油管将车上的过滤器出口与分配油管进口连接；另一根油管接回油管。然后用一根导线将燃油泵的两个检测插孔短接，并打开点火开关。这时，燃油泵开始运转，注意观察喷油

25、器有无漏油现象。如漏油，其漏油量在1min内应少于1滴，否则应予以更换。, 喷油器的喷油量的检验。准备工作时的喷油量与检查泄漏时的相同。检验时用导线分别将喷油器与蓄电池相连接，并用量杯测量一定时间内的喷油量。各个车型互不相同，一般为5070mL/15s。每个喷油器应重复测量23次，相互的喷油量差值应小于其喷油量的10%，否则应加以清洗或更换。 喷雾质量检查。在检查喷油量的同时观察燃油雾化情况。 检查时应注意：低电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（810 W）的降压电阻，以免烧毁电磁线圈。上述检测也可直接在喷油器检测清洗仪上进行。 （3）喷油器控制电路的检查。 拔下喷油器连接

26、器插头。 接通点火开关，不要起动发动机。 测量喷油器控制线连接插头上电源线的电压，应为12V（个别为5V）。若无电压，检查点火开关、熔断器或主继电器及线路。 检查ECU的喷油器控制搭铁线及ECU搭铁线，搭铁是否良好。 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，不亮或不闪烁则表明控制回路有故障，可检查喷油器至ECU的线路和ECU是否有故障，也可用示波器检测喷油器脉冲波形，来对控制电路进行检查。,2.3.6 冷起动喷油器与热限时开关 冷起动喷油器安装在进气总管上，其功用是发动机在低温起动时投入工作，以改善发动机的低温起动性能。冷起动喷油器主要由电磁线圈、弹簧、柱塞阀与阀座、

27、旋流式喷嘴、滤网和电接头等组成。,1旋流式喷嘴；2喷射管道；3柱塞阀；4电磁线圈；5电接头；6供油口与滤网；7弹簧；8阀座 冷起动喷油器,（1）热限时开关控制。,（2）ECU和热限时开关协同控制。,1点火开关；2冷起动喷油器；3热限时开关；4、5电热线圈 热限时开关控制电路,1热限时开关；2冷起动喷油器；3水温传感器 ECU与热限时开关协同控制电路,2.3.7 燃油供给系统的检测诊断,1油压表的安装 （1）先将燃油系统卸压。 （2）拆下蓄电池负极搭铁线。 （3）拆除冷起动喷油器油管接头螺栓（拆除螺栓时，要用一块棉布包住油管接头，以防汽油喷溅），将油压表和油管一起安装在冷起动喷油器油管接头上，如

28、图所示。油压表也可以安装在汽油滤清器油管接头 。 （4）擦干溅出的燃油。 （5）重新装上蓄电池负极搭铁线。,(a)安装在冷起动喷油器上 (b)安装在滤清器油管上 油压表的安装,2检测油压 检测油压项目包括燃油系统静态油压、燃油系统保持油压、油压调节器保持油压、发动机运转时燃油系统动态油压、电动汽油泵最大泵油压力和保持压力。 3油压表的拆卸 测量好燃油压力后，按下列步骤拆卸油压表。 （1）释放燃油系统的油压。 （2）拆下蓄电池搭铁线。 （3）拆下油压表。 （4）重新装好油管接头。 （5）接好蓄电池负极搭铁线。 （6）预置燃油系统的油压。 （7）检查油管各处有无漏油。,2.4 空气供给系统主要部件

29、的结构及检测诊断 进气系统为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气。空气经过滤清器、空气流量传感器（D型系统无此装置）、节气门体、进气总管和进气岐管进入各汽缸。,空气供给系统,2.4.1 空气供给系统的主要部件及工作原理1空气滤清器 空气滤清器的作用是净化空气。2空气流量传感器和进气压力传感器 L型EFI系统的空气流量传感器或D型EFI系统进气压力传感器的作用是把测得的空气流量压力转换为电压信号，并把此电压信号送至ECU，ECU根据此信号和转速等信号来决定基本喷油量。 3节气门体与怠速调整螺钉 节气门体装在空气流量传感器后方的进气管上，由节气门、节气门位置传感器、怠速旁通气道和怠速调整螺钉等组成

30、。节气门用来控制发动机正常运行工况下的进气量。发动机怠速运转时的节气门近乎关闭，因此需经节气门体上的旁通气道供应空气以控制怠速，怠速调整螺钉就是用来调整该空气流量的。在有怠速控制阀（ISCV）的发动机中，有些没有此螺钉，ECU完全通过控制ISCV来实现对怠速时转速的控制。 4怠速空气调整阀 怠速空气调整阀包括怠速空气阀（AAC）与怠速控制阀（ISCV）两类。 2.4.2 空气供给系统的检测及诊断 空气供给系统常见的故障主要是空气滤清器堵塞导致动力不足，进气管接头及衬垫处漏气导致混合气过稀，这都可以利用真空表测量进气管的真空度来判断；另外，节气门的脏污导致节气门开闭不灵活影响怠速和正常工作，可以

31、通过清洗消除 。,2.5 电子控制系统的主要部件的结构及检测诊断2.5.1 概述,传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器通常由敏感元件、转换元件及测量电路组成。敏感元件是指能直接感受（或响应）被测量的部分，转换元件是指能将非电量转换成电量的部分。按输出方式将传感器分为模拟式和数字式传感器，按输出特性将传感器分为线性和非线性传感器，按能量转换方式可将传感器分为能量转换型（有源型或发电型）和能量控制型（无源型或参数型）等。 传感器的特性参数有很多，主要有： 1灵敏度 灵敏度是指稳态时传感器输出量y和输入量x之比，或输出量y的增量和输入量x的增量之比。 2分

32、辨率 传感器在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量称为分辨率。 3测量范围和量程 4线性度（非线性误差） 5迟滞 6重复性 7零漂和温漂,2.5.2 空气流量传感器（MAF、AFS） 空气流量传感器（空气流量计）是测量发动机进气量的装置，它将吸入的空气量转换成电信号送至ECU，作为决定喷油量的基本信号之一。根据测量原理不同，空气流量传感器有叶片式、卡门旋涡式、热线式及热膜式几种类型。1叶片式空气流量传感器（1）结构及工作原理。,1进气温度传感器；2回位弹簧；3阻尼室；4电位计；5接线插头；6缓冲叶片；7怠速调整螺钉；8旁通气道；9测量叶片 叶片式空气流量传感器的构造,叶片部分的结构,

33、（2）波形测量,翼板式（叶片式）空气流量传感器波形,（3）波形分析,（4）叶片式空气流量传感器检修。 丰田汽车叶片式空气流量传感器的检测。a外部线路检查。检查各线路是否断路、短路，打开点火开关，检查Vc或Vb电压是否为12V。b内部电路检查。点火开关置于“OFF”位置，拔下该流量传感器导线连接器，用万用表电阻挡测量连接器内各端子之间的电阻。c机械部分检查。检查叶片有无卡滞、变形、裂纹、周围脏污等。,叶片式空气流量传感器电路图,日产式空气流量传感器电路的检测, 日产汽车叶片式空气流量传感器的检测。如图所示为日产式空气流量传感器电路的检测（端子“标记”有新旧两种）。用万用表电阻挡测量各端子之间的电

34、阻。,1发光二极管；2光电管；3反光镜；4板簧； 5卡门旋涡；6导压孔；7涡流发生器；8全波段 卡门旋涡式空气流量传感器（反光镜检测方式）,1信号发生器；2涡流稳定器；3超声波发生器；4；涡流发生器；5与涡流数对应的疏密声波；6卡门旋涡；7接收器；8整形矩形波（脉冲）；9旁通通路 卡门旋涡式空气流量传感器（超声波检测方式）,2卡门旋涡式空气流量传感器（1）结构及工作原理。反光镜检测方式的空气流量传感器的检测部分由反光镜、发光二极管和光电管等组成。空气流经涡流发生器时，压力发生变化。这种压力变化经导压孔作用于薄金属制成的反光镜表面，使反光镜产生振动。反光镜振动时，将发光二极管投射的光反射给光电管

35、，对反射光信号进行检测，即可得到旋涡的频率。频率高对应于进气量大。使用超声波检测方式的卡门旋涡式空气流量传感器，是利用卡门旋涡引起的空气密度变化进行测量的。,（2）波形测量。（3）波形分析。大多数情况下，波形的振幅应为5V（凌志车为4V），同时也要按照判定性尺度一致原则看波形的正确形状、矩形脉冲的拐角及垂直下降是否一致。,卡门涡旋式空气流量传感器波形分析,（4）卡门旋涡式空气流量传感器的检修。反光镜检测方式的卡门旋涡空气流量传感器电路图如图所示，其中THA为进气温度传感器。,卡门旋涡式空气流量传感器电路图, 外部线路及内部电路检测。 a在线检测。 先找出ECU，测量ECU连接器Ks与E1端子之

36、间的电压；其次接通点火开关，但不起动发动机，此时Ks与E1端子之间的电压应为4.55.5V；然后发动机运转时Ks与E1端子之间的电压应为24V，进气量越大，电压越高；最后检测ECU连接器Vc与E1端子之间的电压，若在正常值4.55.5V之间，则应检查ECU与空气流量传感器之间的导线或空气流量传感器；若电压不正常则应更换ECU。 b元件检测。 机械部分检测。,3热线式空气流量传感器（1）结构及工作原理。热线式空气流量传感器结构和工作原理如图所示。,1防护网；2取样管；3白金热线；4温度补偿电阻；5控制电路板；6电接头 热线式空气流量传感器结构和工作原理,热线式空气流量传感器的工作原理是，在空气通

37、路中放置一根直径很小的铂丝，工作时经通电后发热，所以这铂丝也称为热线或热丝。空气流经铂丝周围时带走其热量，使其温度下降，热线电阻变化导致电桥失去平衡，与铂丝相连的桥式电路将改变电流，以保持铂丝温度恒定。当空气流量变化时，流过铂丝的电流也随之发生变化。将这种变化的信号输入ECU，即可测得空气流量。,（2）波形测量。关闭所有附属电气设备，起动发动机，并使其怠速运转。怠速稳定后，检查怠速时空气流量传感器输出电压信号，如图所示的左侧波形。做加速和减速试验，应有类似图中的波形出现。（3）波形分析,热线式空气流量传感器波形,（4）热线式空气流量传感器的检修。热线式空气流量传感器连接器有四端子、五端子和六端

38、子三种。 日产MAXIMA轿车VG30E发动机热线式空气流量传感器的检测。如图所示为日产VG30E发动机热线式空气流量传感器的电路图。,日产VG30E发动机热线式空气流量传感器的电路图,a检查空气流量传感器输出信号。拔下此空气流量传感器的导线连接器，拆下空气流量传感器；将蓄电池的电压施加于空气流量传感器的端子D和E之间（电源极性应正确）。然后用万用表电压挡测量端子B和D之间的电压。其标准电压值为（1.60.5）V。如其电压值不符，则须更换空气流量传感器。,热线式空气流量传感器输出信号的检查,b检查自清洁功能。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

39、到2 500r/min以上。当发动机停转后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1 000）约1s。若无此现象发生，则须检查自清洁信号或更换空气流量传感器。, 日产CA18型发动机热线式空气流量传感器的检测。 a外部线路检测。先拆下空气流量传感器的导线连接器，如图所示，检查线束一侧B端子与搭铁间的电压，其基准电压为12V。其次，按单件检查方法检查端子31与搭铁端之间的电压。,热线空气流量传感器就车检查,b内部电路检测。如图所示，在B、C两端子之间加上12V电压，然后检查D、C端子间的输出电压。B端子与蓄电池的正接线柱相连，C端子与蓄电池的负接线柱相连。在吹入空气的情况下，

40、测量空气流量传感器输出电压的变化，其标准为：当没有空气吹入时，电压约为0.8V；当有空气吹入时，电压约为2.0V。c机械部分检查。检查防护网、热线、冷线表面状况及损坏情况。,热线式空气流量传感器的单件检查,4热膜式空气流量传感器 热膜式空气流量传感器结构结构和工作原理与热线式空气流量传感器基本相同，只是把发热体由热线改为热膜。,1控制电路；2热膜；3进气温度传感器；4金属网 热膜式空气流量传感器结构,2.5.3 进气压力传感器1半导体压敏电阻式进气压力传感器,（1）结构及工作原理。,1滤清器；2塑料外壳；3MFI过滤器；4混合集成电路；5压力转换元件 半导体压敏电阻式进气岐管绝对压力传感器,（

41、2）波形测量。,模拟量输出进气压力传感器波形,（3）波形分析。,（4）半导体压敏电阻式进气压力传感器的检测。, 皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机用半导体压敏电阻式进气岐管绝对压力传感器检测。,压力传感器与ECU的连接电路（皇冠3.0轿车）,a传感器外部线路检测。,传感器电源电压的检测,b传感器输出信号电压的检测。,测量传感器输出的信号,c机械部分检查。检查真空管堵塞、裂纹、连接不良及膜片损坏等。, 北京切诺基汽车用半导体压敏电阻式进气岐管绝对压力传感器的检测。传感器与ECU有三根导线相连：ECU向传感器供电的电源线（输入传感器的电压为4.85.1V）、传感器的信号输出线和传感器的接地线。在发动

42、机怠速运转时，传感器输出1.52.1V的低电压信号；当节气门全开时，进气岐管真空度低（绝对压力高），传感器电阻小，传感器输出3.94.8V的高电压信号；静态时输出电压为45V。,压力传感器与ECU的连接电路,2表面弹性波式进气压力传感器 这种进气压力传感器产生的是频率调制式数字信号，它的频率随进气真空度的变化而变化。,压力传感器的工作示意图,（1）波形测量。,数字量输出进气压力传感器波形,（2）波形分析。,2.5.4 节气门位置传感器 节气门位置传感器（TPS）安装在节气门体上，用以检测节气门的开度，它通过杠杆机构与节气门联动，反映发动机节气门的开度及怠速、加速、减速和全负荷等不同工况。1开关

43、触点式节气门位置传感器,1导向凸轮；2节气门轴；3控制杆；4活动触点；5怠速触点；6功率触点；7导线插头；8导向凸轮槽；9调整螺钉槽 开关触点式节气门位置传感器,2线性可变电阻式节气门位置传感器,线性可变电阻式节气门位置传感器,3综合型节气门位置传感器,1怠速开关滑动触点；2线性电阻器滑动触点；3电阻体；A基准电压；B节气门开度信号；C怠速信号；D接地 综合型节气门位置传感器,（1）波形测量。,模拟式节气门位置传感器（好）波形,（2）波形分析。 （3）传感器的检测。 常见故障及影响。 传感器端子电压检测。 传感器的电阻检测。,节气门位置传感器原理图（皇冠3.0轿车）, 传感器的调整。,节气门位

44、置传感器的调整, 传感器的更换。,节气门位置传感器的更换,4.自动变速器电控系统的节气门位置传感器,节气门位置传感器的电路原理图（装自动变速器车用）,2.5.5 曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器,1曲轴位置传感器（CPS）和凸轮轴位置传感器（CIS）的功用与型式 曲轴位置传感器（CPS）又称为发动机转速与曲轴转角传感器，安装在曲轴的前部、中部或飞轮上，其作用是采集曲轴转动角度信号、曲轴位置信号和发动机转速信号，并输入控制单元，以便确定点火时刻和喷油时刻。 凸轮轴位置传感器又称为判缸传感器（CIS）。凸轮轴位置传感器安装在凸轮轴的前部、后部或分电器内，其作用是采集进气凸轮轴的位置信号，并输入控制

45、单元ECU，以便控制单元ECU识别1缸压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆震选择控制。,2磁感应式曲轴位置传感器 （1）结构。,1缸体；2齿缺（基准标记）；3传感器磁头；4信号转子 曲轴位置传感器CPS的结构,（2）磁感应式传感器的工作原理。,（3）磁感应式曲轴位置传感器的检修。 信号及线路检测。 首先用交流电压表2V挡测量其输出电压：起动时电压应高于0.1V，运转时电压应为0.40.8V；也可用起子接近和离开传感器探头，测量信号电压。 其次用频率表测其工作频率。 然后用示波器检测其输出信号的波形。 最后，如果在传感器上能检测到电压信号，而ECU连接器上检测不到信号，则应检查传感

46、器至ECU之间的导线及插头。 内部电路检测。检测线圈电阻，其阻值约为1501 000W。 机械部分检测。检查磁性、脏物及气隙大小约为0.20.4mm。,磁感应式传感器的突出优点是不需要外加电源。当发动机转速变化时，转子凸齿转动的速度将发生变化，铁心中的磁通变化率也将随之发生变化。转速越高，磁通变化率就越大，传感线圈中的感应电动势也就越高。,曲轴位置传感器输出信号,3霍尔式曲轴位置传感器（1）霍尔式曲轴位置传感器的结构。,切诺基吉普车曲轴位置传感器的安装位置,切诺基吉普车曲轴位置传感器的结构,（2）霍尔式曲轴位置传感器的工作原理。根据差动霍尔式传感器的工作原理可知，当发动机飞轮上的凹槽转过霍尔传

47、感器头部时，凹槽与磁头之间的气隙就会发生变化，在传感器的信号电路中就会产生霍尔电压。传感器输出的信号电压高电平为5V，低电平为0.3V。,（3）霍尔式曲轴位置传感器的检修。 电源、线路及机械部分检查。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之间的电压，应为8V、 12V或5V（视车型而异）。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；若ECU相应端子有电压，则为传感器至ECU之间线路断路，否则为ECU故障。另外，还需检查磁性、气隙等。 信号检测。,切诺基吉普车CPS信号与正时关系,4光电式凸轮轴位置传感器（1）光电式凸轮轴位置传感器的结构和工作原理。 日产

48、公司光电式凸轮轴位置传感器的结构和工作原理。,1曲轴转角传感器；2信号盘 光电式凸轮轴位置传感器,1120信号孔（第1缸）；21信号缝隙；3120信号孔 信号盘的结构,1光敏二极管；2发光二极管；3分火头；4密封盖；5转盘；6电子电路 信号发生器的布置,光电式信号发生器作用原理, 现代SONATA汽车用光电式凸轮轴位置传感器的结构和工作原理。,1感测曲轴转角的光孔；2感测第1缸上止点的光孔 凸轮轴位置传感器信号盘,上止点位置输出信号,凸轮轴位置传感器的线路连接,（2）光电式凸轮轴位置传感器的检修。 凸轮轴位置传感器的线路检查。, 机械部分检查。检查光电盘损伤及表面情况。 光电式凸轮轴位置传感器

49、输出信号的检测。用万用表电压挡接在传感器侧3号端子和1号端子上，在起动发动机时，电压应为0.21.2V。在起动发动机后的怠速运转周期，用万用表电压挡检测2号端子和1号端子之间的电压，其值应为1.82.5V。否则，应更换凸轮轴位置传感器。,凸轮轴位置传感器接头,凸轮轴位置传感器线束的测量,2.5.6 温度传感器,1水温传感器结构及工作原理（CTS、ECT）,热敏电阻水温传感器,2进气温度传感器结构及工作原理（ATS、IAT） 进气温度传感器的结构与工作原理与水温传感器相同，也是采用热敏电阻检测进气的温度。,进气温度传感器电压波形,3水温传感器、进气温度传感器的检修,水温传感器电路图,进气温度传感

50、器电路图,（1）线路及信号检测。 拔下传感器插头，打开点火开关，测量插头上THW、HTA端子与E2之间的电压，其值应为5V。若无电压，则应检查ECU连接器上THW、THA端子与E2间电压，若电压值为5V，则说明ECU与传感器之间的线路发生故障，否则为ECU故障。 插回插头，起动发动机，测量传感器THA、THW端子与E2之间在不同温度下的电压，其值应该在0.54V之间变化，温度越低电压越高，温度越高电压越低。 （2）内部电路检测。拆下传感器，测量传感器THW、THA端子与E2端子间在不同温度下的电阻值，其应符合其特性曲线相应温度下的电阻值。 （3）机械部分检查。,2.5.7 爆震传感器,1磁滞伸

51、缩式爆震传感器,1绕组；2铁心；3外壳；4永久磁铁 磁滞伸缩式爆震传感器的结构和输出特性,2压电式爆震传感器,（1）共振型压电式爆震传感器。,1压电元件；2振荡片；3基座；4O形环；5连接器；6接头；7密封剂；8外壳；9引线 共振型压电式爆震传感器结构,（2）非共振型压电式爆震传感器。,1配重块；2压电元件；3引线 非共振型压电式爆震传感器结构,3火花塞金属垫型爆震传感器 4波形测量及分析,爆震传感器敲击测试波形,5爆震传感器检修,爆震传感器的电路,2.5.8 氧传感器1氧传感器的分类氧传感器是排气氧传感器（Exhaust Gas Oxygen Sensor，EGO）的简称。氧传感器有氧化钛（

52、TiO2）式和氧化锆（ZrO2）式两种氧传感器。,2氧化钛式氧传感器（1）氧化钛式氧传感器的结构。,1加热元件正极（白色导线）；2加热元件负极（白色导线）；3氧传感器信号负极（黑色导线）；4氧传感器信号正极（灰色导线） 氧化钛式氧传感器外形,捷达轿车氧传感器安装位置,1二氧化钛管；2钢质壳体；3护套；4接线端子；5加热元件；6传感器护管 氧传感器的内部结构,（2）氧化钛式氧传感器的工作原理。,氧化钛式EGO输出特性,（3）氧化钛式氧传感器的工作电路。,氧化钛式EGO原理电路,3氧化锆式氧传感器（1）氧化锆式氧传感器的结构。,1排气；2锆管；3电极；4弹簧；5绝缘座；6电极引线；7大气；8钢质护

53、管；9加热元件；10加热元件引线端子；11、12信号输出引线端子 氧化锆式氧传感器的结构,（2）氧化锆式氧传感器的工作原理。,氧传感器工作原理,氧传感器输出特性,4波形测量,燃油反馈控制系统进入闭环时氧传感器的信号电压波形,5氧传感器的检修 检修氧传感器，主要是检查加热元件和信号电压的变化频率是否正常。检测氧传感器信号电压变化的频率时，其值应不低于每分钟10次。 （1）桑塔纳2000GLi轿车氧传感器的检修。 （2）桑塔纳2000GSi、捷达GT、GTX型轿车氧传感器的检修。 检测加热元件电阻。 检测加热电压和传感器信号电压。,1加热元件正极；2加热元件负极；3信号电压负极；4信号电压正极 捷

54、达轿车氧传感器插头与插座,氧传感器检测程序,2.5.9 起动信号,1蓄电池；2主易熔线；3点火开关；4起动机继电器熔丝；5空挡起动开关（自动变速器）；6发动机（含自动变速器）ECU；7起动机；8起动机继电器 皇冠3.0轿车的起动电路图,检查起动信号,2.5.10 燃油流量传感器1光电式燃油流量传感器的结构,1发光二极管；2水车式转动叶片；3光线；4转动叶片；5光敏三极管；6出口；7转动沟槽；8球；9流量侧的沟槽；10进口 光电式燃油流量传感器的结构,1遮光板；2叶轮；3主化油器；4光耦合元件；5燃油箱 光电式燃油流量传感器的基本构成,光电式燃油流量传感器的电路原理图,2光电式燃油流量传感器的检测,2.5.11 其他型式的发动机转速传感器,1点火线圈；2至分电器；3蓄电池；4点火器；5基准电压；6波形整形回路；7测量脉冲时间；8脉冲间隔 点火信号及其处理回路,2.5.12 油压开关传感器,油压开关传感器的结构,油压报警电路,2.5.13 可变电阻器型传感器2.5.14 电控系统的基本检查程序,发动机电控系统的基本检查程序,2.6 缸内汽油直接喷射系统 2.6.1 缸