《汽车发动机电控技术》讲座.ppt

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1、汽车发动机电控技术讲座,汽车机电控燃油喷射系统一、汽油喷射系统在汽车上的应用 二、电控燃油喷射系统的基本组成三、电控燃油喷射系统的功能四、电控燃油喷射系统主要元件五、燃油系统检修六、汽油机电控系统传感器七、ECU,一、汽油喷射系统在汽车上的应用 1.发展历程汽油喷射系统在20世纪30年代始用于军用飞机发动机上最早装用汽油喷射系统的汽车出现在1954年的汽车展览会上，是奔驰公司生产的奔驰300SL汽车汽油喷射系统的发展： K系统KE系统EFI系统电控燃油喷射系统简称为“EFI”，是由该系统的英文“Electronic Fuel Injection”简化而来的。,2.汽油机电控燃油喷射系统的类型按

2、空气量的计量方式分类D型：“D”是德语“压力”的第一个字母。L型：“L”是德文“空气”的第一个字母D型。,L型又可分为质量流量测量方式和体积流量测量方式两种。,按喷油器喷射方式分类,连续喷射方式,间歇喷射方式,分组喷射方式,同时喷射方式,顺序喷射方式,按喷射位置分类,缸外喷射,缸内喷射,单点喷射（节气门体喷射）,多点喷射（进气管喷射）,按电控系统的控制模式分类开环控制：对空燃比不进行反馈控制。闭环控制：对空燃比进行反馈控制。空燃比混合气：空气与燃料蒸汽的混合气体。混合气浓度的表示：空燃比、过量空气系数。汽油机理论空燃比：14.7：1,混合气中空气质量,混合气中燃料质量,一、汽油喷射系统在汽车上

3、的应用 2.电控燃油喷射系统的优点精确控制喷油量，动力性、经济性、排放性好。进气阻力小，不需进气预热，充气效率高。多点喷射使各缸混合气分配均匀，排放降低。喷油雾化好，冷起动性好。电子控制系统响应迅速，加、减速灵敏性好。对空燃比反馈控制，排放更低。,二、电控燃油喷射系统的基本组成三个子系统：进气系统、燃油系统、电控系统。1.进气系统,1空气滤清器2稳压室3节气门体4进气控制阀5进气总管6真空罐7真空控制电磁阀8真空气室9怠速控制阀,D型,1空气滤清器2空气流量计3进气软管4节气门体5进气总管,L型,1.进气系统,进气系统组成框图,进气系统短片,2.燃油系统,1燃油压力调节器2燃油分配管3电动燃油

4、泵4燃油滤清器5脉动阻尼器6喷油器,燃油系统组成框图,燃油系统短片,3.控制系统,传感器电子控制单元执行器,电控燃油喷射系统组成及基本原理,三、电控燃油喷射系统的功能喷油量控制：控制喷油器的喷油时间。喷油定时控制：控制喷油器喷油时刻。减速断油控制：减速工况切断燃油喷射。限速断油控制：超速时切断燃油喷射。燃油泵控制：控制电动汽油泵工作。,1.喷油量控制目的在各种工况下，对空燃比进行最优化控制。控制方式通过控制喷油器喷油时间来实现。 控制模式分同步喷油量控制和异步喷油量控制。同步喷油量控制又分起动时的喷油量控制和起动后的喷油量控制。,1.喷油量控制起动时的同步喷油量控制ECU根据冷却水的温度来确定

5、基本喷油时间，再根据进气温度和蓄电池电压进行修正。,起动喷油持续时间 = 基本喷油时间进气温度修正值电压修正值,1.喷油量控制起动后的同步喷油量控制起动后转速超过预定值时，ECU确定的喷油时间为：喷油持续时间 = 基本喷油时间喷油修正系数电压修正值喷油持续时间 = 基本喷油时间各修正值基本喷油时间是实现既定空燃比（即理论空燃比）的喷射时间。在D型系统中，ECU根据转速信号和进气管绝对压力信号，确定基本喷油时间。在L型系统中，ECU根据发动机转速信号和空气流量信号确定基本喷油时间。各工况基本喷油时间和各修正系数（或值）均贮存在ECU中。,基本喷油时间,D系统,L系统,喷油修正水温修正（随冷却水温

6、度提高减少喷油量）暖机修正（暖机过程中，随发动机温度提高减少喷油量）进气温度修正（随进气温度提高减少喷油量）负荷修正（根据不同负荷工况对混合气浓度的要求修正）过渡工况修正 （加速或减速时修正）,水温修正,进气温度修正,1.喷油量控制异步喷油量控制发动机起动或加速时的异步喷油量一般是固定的，即各缸喷油器以一个固定的喷油持续时间，同时向各缸增加一次喷油。,2.喷油正时控制最佳的喷油正时一般是使各缸进气行程的开始时刻与喷油结束时刻同步。 （1）同步喷油正时控制顺序喷射系统喷油正时控制,顺序喷射喷油器控制电路,（1）同步喷油正时控制顺序喷射系统喷油正时控制,顺序喷射正时图,（1）同步喷油正时控制分组喷

7、射系统喷油正时控制,分组喷射喷油器控制电路,（1）同步喷油正时控制分组喷射系统喷油正时控制,分组喷射正时图,（1）同步喷油正时控制同时喷射系统喷油正时控制,同时喷射喷油器控制电路,（1）同步喷油正时控制同时喷射系统喷油正时控制,同时喷射正时图,（2）异步喷油正时控制起动时异步喷油正时控制 在起动开关接通时，ECU接收到第一个凸轮轴位置传感器信号后，接收到第一个曲轴位置传感器信号时，开始起动时的异步喷油。加速时异步喷油正时控制起步加速时，ECU根据IDL信号从接通到断开时，增加一次固定量的喷油。在有些系统中，ECU接收到的IDL信号从接通到断开后，检测到第一个Ne信号时，开始喷油。有些系统，当节

8、气门迅速开启或进气量突然增加（急加速）时，在同步喷射的基础上再增加异步喷射。,3.减速断油控制汽车行驶中，驾驶员快收加速踏板使汽车减速时，ECU将会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，以降低碳氢化合物及一氧化碳的排放量。当发动机转速降至设定转速时又恢复正常喷油。4限速断油控制发动机加速时，发动机转速超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时，ECU将切断燃油喷射控制电路，停止喷油，防止超速。,5.燃油泵控制当点火开关打开或发动机熄火后，燃油泵一般预先或迟后工作23s，以保证燃油系统必须的油压。在发动机起动过程和运转过程中，燃油泵应保持正常工作。打开点火开关但不起动发动机，或关闭点火开关后，应适时切

9、断燃油泵控制电路，使燃油泵停止工作。有高、低两个转速挡的，根据发动机的转速和负荷来控制燃油泵以高速或低速运转。,5.燃油泵控制当点火开关打开或发动机熄火后，燃油泵一般预先或迟后工作23s，以保证燃油系统必须的油压。在发动机起动过程和运转过程中，燃油泵应保持正常工作。打开点火开关但不起动发动机，或关闭点火开关后，应适时切断燃油泵控制电路，使燃油泵停止工作。有高、低两个转速挡的，根据发动机的转速和负荷来控制燃油泵以高速或低速运转。,四、电控燃油喷射系统主要元件1.进气系统主要元件包括：空气滤清器、节气门体和进气管。怠速阀和进气温度传感器、节气门位置传感器、进气管绝对压力传感器（D型）或空气流量计（

10、L型）也安装在进气系统中。在部分电控燃油喷射发动机的进气系统中，还装有进气控制系统和增压控制系统的执行机构元件。,空气滤清器短片,进气系统组成短片,进气系统相关元件1,进气系统相关元件2,进气系统主要元件节气门体安装位置：进气管中。功用：控制进气量。组成：节气门、主空气通道、怠速空气道等。,1-节气门体衬垫 2-节气门限位螺钉 3-螺钉孔护套 4-节气门体 5-加热水管 6-节气门位置传感器 7-螺钉 8-怠速控制阀 9-O形密封圈 10-螺钉,常见D系统节门体,进气系统主要元件节气门体,常见L系统节门体,1-空气流量计 2-怠速控制阀 3-节气门位置传感器,进气系统主要元件节气门体,常见单点

11、系统节门体,1-进油管接头 2-喷油器 3-燃油压力调节器 4-回油管接头 5-怠速控制阀 6-节气门位置传感器 7-真空管接头 8-通活性炭罐管接头,进气系统维护检查空滤器滤芯，必要时用压缩空气吹净或更换。检查各连接部位，应连接可靠，密封垫应完好。检查节气门体内腔，必要时用化油器清洗剂进行清洗积垢和结胶。注意：节气门体的密封部位，绝对不允许用砂纸或刮刀等清理积垢和结胶，以免损伤内腔，导致节气门关闭不严或改变怠速空气道尺寸，影响发动机正常工作,四、电控燃油喷射系统主要元件2.燃油系统主要元件燃油系统主要元件电动燃油泵安装位置：外置和内置两种，内置式电动燃油泵噪声小、不易产生气阻、不易泄漏，应用

12、广泛。组成：主要由油泵电机、燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。类型：按燃油泵结构分为涡轮式、滚柱式、齿轮式和侧槽式等。,燃油系统主要元件电动燃油泵涡轮式,1前轴承 2油泵电机定子 3后轴承 4出油阀 5出油口 6卸压阀 7油泵电机转子 8叶轮 9进油口 10泵壳体 11叶片,燃油系统主要元件电动燃油泵滚柱式,1-卸压阀 2-滚柱泵 3-油泵电机 4-出油阀 5-进油口 6-出油口,1-泵壳体 2-滚柱 3-转子轴 4-转子,电动燃油泵短片,燃油系统主要元件电动燃油泵控制电路,ECU控制的燃油泵电路,燃油系统主要元件电动燃油泵控制电路,油泵开关控制的燃油泵电路,燃油系统主要元件电动燃油泵控制电路,油

13、泵继电器控制的燃油泵电路,燃油系统主要元件电动燃油泵检修燃油泵通电后不工作，应先检查油泵线路、易熔线、保险丝有无断路。油泵控制电路正常但油泵不工作，应检修或更换燃油泵。拆卸燃油泵时应释放燃油系统压力，并关闭用电设备。燃油泵两端子之间电阻，应为23。用蓄电池直接给燃油泵通电，应能听到油泵电机高速旋转的声音，注意：通电时间不能过长。,燃油系统主要元件燃油滤清器,1入口2出口3滤芯,一般汽车每行驶2000040000km或12年，应更换燃油滤清器。更换滤清器时，注意释放燃油系统压力和滤清器壳体上的箭头标记。,燃油滤清器短片,燃油系统主要元件燃油压力调节器功用：就是调节燃油压力，使喷油压差保持恒定。

14、构造：主要由膜片、弹簧和回油阀等组成。,1弹簧室 2弹簧 3膜片 4燃油室 5回油阀 6壳体 7真空管接头,压力调节器短片,燃油系统主要元件燃油压力控制阀功用：热起动时，防止高温时油路产生“气阻”和起动时混合气过稀。用一个由ECU控制的真空开关阀（VSV阀）控制压力调节器的真空通道。,1燃油压力调节器 2VSV阀 3发动机ECU 4接真空软管 5接冷起动喷油器6接输油管 7接进油管 8接回油管,燃油系统主要元件脉动阻尼器功用：衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动。,1膜片弹簧 2膜片 3出油口 4进油口,四、电控燃油喷射系统主要元件3.喷油器功用:执行ECU的指令，控制燃油喷射量。安装位置：单点

15、系统在节气门体主空气通道处，多点系统在各缸进气歧管或进气道处。电磁式喷油器类型：,按进油位置分,上部进油式,底部进油式,按结构分,轴针式,孔式,球阀式,片阀式,按电阻值分,低阻式（0.63 ）,高阻式（1217 ）,电控燃油喷射系统主要元件喷油器,1进油滤网 2线束连接器 3电磁线圈 4回位弹簧 5衔铁 6针阀 7轴针,轴针式喷油器,孔式喷油器,喷油器短片,电控燃油喷射系统主要元件喷油器,喷油器控制电路,电控燃油喷射系统主要元件喷油器驱动回路电压驱动回路：通过控制喷油器线圈两端的电压来控制喷油器工作，适用低阻或高阻喷油器，但用于低阻喷油器时必须串联附加电阻。电流驱动回路：通过控制流过喷油器线圈

16、的电流来控制喷油器工作，只能适用低阻喷油器。,a)电流驱动低阻喷油器b)电压驱动低阻喷油器c)电压驱动高阻喷油器,电控燃油喷射系统主要元件喷油器检修简单检查方法：发动机工作时，用手触试或用听诊器检查喷油器，应感觉有振动或能听到声响。电路检查：检查电源线路和控制线路有无断路或短路。喷油器电阻检查：拆开喷油器线束连接器，测量两端子间的电阻。标准电阻值：低阻喷油器应为0.63高阻值喷油器应为1217,五、燃油系统检修燃油系统的压力释放（1）起动发动机，并维持怠速运转；（2）拔下油继电器或线束连接器，使发动机自行熄火；（3）再起动发动机23次，直到不能起动着火为止；（4）关闭点火开关，接上油泵继电器或

17、线束连接器。燃油系统压力预置 （1）检查各元件是否安装完好；（2）在诊断座上短接燃油泵端子和电源端子；（3）将点火开关ON的，使油泵工作约10；（4）关闭点火开关，拆下专用短接线。,燃油系统主要元件燃油压力测试目的：诊断燃油系统是否有故障，进而根据测试结果确定故障性质和部位。检查前准备：检查油箱内燃油量，释放燃油系统压力，检查蓄电池电压正常，拆开蓄电池负极电缆。连接专用压力表：常见的有两种连接方法。,燃油系统主要元件燃油压力测试连接专用压力表：常见的有两种连接方法。,1压力表 2接头螺栓 3、5、7垫片 4油压表接头 6油管 8燃油分配管,连接方法一,燃油系统主要元件燃油压力测试连接专用压力表

18、：常见的有两种连接方法。,连接方法二,1真空软管 2燃油压力调节器 3回油管 4软管 5压力油管 6燃油泵 7油泵滤网 8燃油滤清器 9管接头 10三通管接头 11油压表接头,燃油系统主要元件燃油压力测试将溅出的汽油擦净，接好蓄电池负极线。起动发动机并维持怠速。 拆开压力调节器上的真空管，并用手指堵住进气管一侧的管口。检查油压表指示压力。标准：多点喷射系统一般为0.250.35MPa，单点喷射系统一般为0.070.10MPa。,燃油系统主要元件燃油压力测试若压力过低：夹住回油软管，再检查压力，若恢复正常，说明压力调节器有故障；若压力仍过低，应检查燃油系统有无泄漏，燃油泵滤网、燃油滤清器和油管路

19、是否堵塞，若无泄漏和堵塞故障，应更换燃油泵。若压力过高：应检查回油管路是否堵塞；若回油管路正常，说明燃油压力调节器有故障，应更换。若压力符合标准：使发动机运转至正常工作温度后，重新接上压力调节器上的真空软管，油压应略有下降（约0.05MPa），否则应检查真空管路是否堵塞或漏气；若正常，说明压力调节器有故障。,燃油系统主要元件燃油压力测试使发动机熄火，等待10min后，观察油压表压力（燃油系统残余压力）。标准：多点喷射系统压力应不低于0.20MPa，单点喷射系统压力应不低于0.05MPa。若压力过低：检查燃油系统是否有泄漏，若无泄漏，说明燃油泵出油阀、燃油压力调节器回油阀或喷油器密封不良。检查完

20、毕后，释放燃油系统压力，并拆下油压表，装复燃油系统。然后，预置燃油系统压力，并起动发动机检查有无泄漏,六、汽油机电控系统传感器1空气流量计（MAF）功用：在L型系统中，测量发动机的进气量，并将信号输入ECU。类型：叶片式、热式和卡门旋涡式三种。,叶片式空气流量计结构,1电位计 2线束连接器 3缓冲室 4缓冲叶片 5调整螺钉 6旁通空气道 7测量叶片 8进气温度传感器 9回位弹簧,叶片式空气流量计原理,1电位计滑臂 2可变电阻 3接进气管 4测量叶片 5旁通空气道 6接空气滤清器,叶片式空气流量计短片,内部电路图,叶片式空气流量计电路,外部电路图,叶片式空气流量计检修在使用中，拆开线束连接器，在

21、空气流量计一侧测量相应端子之间（VC与E2、VS与E2、THA与E2）的电阻应符合原车标准，否则应更换空气流量计。也可在发动机工作时，检查电源电压和信号电压，以确定空气流量计是否正常。,热式空气流量计类型,按测量元件分,按测量元件位置分,主流测量式：测量元件安装在主进气道中旁通测量式：测量元件安装在旁通气道中,热线式：测量元件为缠绕在陶瓷管上铂丝热线热模式：测量元件为镀在陶瓷片上的热膜,热式空气流量计结构,热线式空气流量计1防护网 2采样管 3热线电阻 4温度补偿电阻 5控制电路板 6线束连接器,热膜式空气流量计1控制电路 2热膜 3温度补偿电阻 4防护网,热式空气流量计原理,RA精密电阻器R

22、B精密电阻器RH热线电阻器RK温度补偿电阻器,检测原理：利用惠斯通电桥电路原理自洁功能：发动机转速超过1500r/min，关闭点火开关使发动机熄火后，控制系统自动将热线加热到1000以上并保持约1s，以烧掉附在热线电阻器上的粉尘。,热式空气流量计短片,检查相应端子之间的电压：点火开关接通时，电源端子与搭铁端子之间电压应为蓄电池电压。信号端子与搭铁端子之间的电压，发动机不工作时为24V，发动机工作时为1.01.5V。,热式空气流量计电路及检修,卡门旋涡式空气流量计结构原理,光学式,超声波式,光学式卡门旋涡空气流量计1反光镜 2发光二极管 3钢板弹簧 4光电管 5导压孔 6涡流发生器,类型,卡门旋

23、涡式空气流量计结构原理,光学式,超声波式,类型,超声波式卡门旋涡空气流量计1超声波信号发生器 2超声波发射探头 3涡流稳定板 4涡流发生器 5整流器 6旁通空气道 7超声波接收探头 8转换电路,卡门旋涡式空气流量计电路及检修,点火开关ON，检查VC与E2之间电源电压，应为5V；盘转发动机，测量KS与E2之间信号电压，应为24V。,卡门旋涡式空气流量计,2进气管绝对压力传感器（IMAPS）功用：D型系统中，测量进气管压力，并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。种类：压敏电阻式、电容式、膜盒式、表面弹性波式等，应用最多的是压敏电阻式。安装位置：发动机罩内的车身上。,进气管绝对压力

24、传感器结构原理,压敏电阻式进气管压力传感器1绝对真空室 2硅片 3IC放大电路,电容式进气管压力传感器1弹性膜片 2凹玻璃 3金属涂层 4输出端子 5空腔 6滤网 7壳体,进气管压力传感器短片,进气管绝对压力传感器结构原理,膜盒式进气管压力传感器1-膜盒 2-感应线圈 3-接进气管 4-铁心 5-回位弹簧,进气管绝对压力传感器结构原理,进气管绝对压力传感器电路及检修,点火开关 “ON”测量：VCC与E2之间的电源电压应约为5V；PIM与E2之间的信号电压，应随真空度增加而下降。可通过手动真空泵施加真空度。,3节气门位置传感器（TPS）功用：检测节气门的开度及开度变化，此信号输入ECU，用于控制

25、燃油喷射及其它辅助控制（如EGR、开闭环控制等）。安装位置：节气门体上，由节气门轴驱动。类型：电位计式、触点式和综合式三种。,电位计式节气门位置传感器,1节气门 2ECU 3节气门位置传感器,检查输出信号电压：节气门全关时为0.5V随节气门开大信号电压增加节气门全开时应约为5V,触点式节气门位置传感器,1节气门位置传感器 2怠速触点 3全开触点 4滑动触点 5节气门轴,检查各端子之间的通断情况：滑动触点与怠速触点在节气门全关时导通，其它位置不导通；滑动触点与全开触点节气门全开时导通，节气门中小开度不导通。,综合式节气门位置传感器,综合前述两种传感器检查方法进行检查,节气门位置传感器短片,4进气

26、温度传感器（IATS）功用:给ECU提供进气温度信号，作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号。安装位置：D系统在空气滤清器内或进气总管内，L系统在空气流量计内。采用热式空气流量计时可不用进气温度传感器。,进气温度传感器（IATS）电路及检修,拆开线束连接器，测量两个端子之间应无断路；将拆下的传感器放入水中进行冷却或加热，检查其特性应符合标准。随温度升高，阻值减小 。,5冷却水温传感器（ECTS）功用：给ECU提供发动机冷却水温度信号，作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号。水温传感器信号也是其它控制系统（如EGR等）的控制信号。安装位置：一般在气缸体水道上或冷却水出口处。,冷却水温传感器电路及检修

27、,特性及检修方法与进气温度传感器相同,温度传感器短片,6凸轮轴/曲轴位置传感器（CPS）功用凸轮轴位置传感器（CMPS）：给ECU提供曲轴转角基准位置（第一缸压缩上止点）信号。曲轴位置位置传感器（CKPS）：又称转速传感器，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号。 安装位置与曲轴有精确传动关系的位置，如曲轴、凸轮轴、飞轮或分电器处。 类型：电磁式、霍尔式和光电式三种。,电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器结构原理利用电磁感应原理产生脉冲信号,1G转子 2G1感应线圈 3G2感应线圈 4Ne转子 5、9Ne感应线圈 6G和Ne转子 7G1和G2感应线圈 8分电器壳体,电磁式传感器短片,电磁式凸轮轴/曲

28、轴位置传感器电路及检修,检查转子齿有无损伤检查线圈的电阻工作时测量传感器的输出信号电压,霍尔式凸轮轴/曲轴位置传感器结构原理利用霍尔效应产生脉冲信号。,1转子 2永久磁铁 3霍尔晶体管 4放大器,霍尔传感器短片,霍尔式凸轮轴/曲轴位置传感器电路及检修,拆开线束连接器，点火开关ON，检查A与C之间电源电压，应为8V；发动机转动时，检查B与C之间信号电压，应为5V和0V交替变化。,霍尔式凸轮轴/曲轴位置传感器结构原理利用光电原理产生脉冲信号。,1密封盖 2分火头 3发光二极管 4-光敏晶体管 5放大电路 6转子,光电传感器短片,检测2：给传感器侧的1与2端子间施加12V电压，分别在端子3和4与1之

29、间接上电流表，转子转一圈，电流表摆动次数应与透光孔数量相等，电流表指示电流应约为1mA。,光电式凸轮轴/曲轴位置传感器电路及检修,检测1：拆开线束连接器，点火开关ON，测量电脑侧1与2间电压应为12V；,7.氧传感器功用：检测排气中的氧浓度，向ECU输送空燃比信号。类型：氧化锆（ZrO2）式和氧化钛（TiO2）式两种。,7.氧传感器,8.信号开关起动开关起动时，给ECU提供起动信号；空调开关空调工作时，向ECU输入空调工作信号；档位开关 由P/N档挂入其它档时，向ECU输人挂档信号；挂入P或N档时，空档位置开关提供P/N档位置信号；制动灯开关制动时，向ECU提供制动信号；动力转向开关方向盘转动时，向ECU输入转向信号；巡航控制开关进入巡航控制状态时，向ECU输入巡航控制状态信号。,七、ECU 基本功能给传感器提供标准电压；储存该车型基本特征参数和运算中的有关数据；确定所需程序，计算输出信号值；识别故障信息；向执行机构输出指令，或根据指令输出内存信息。,ECU组成输入回路：对各传感器输入的信号进行处理。A/D转换器：将部分传感器输入的模拟信号转换成数字信号。微型计算机：根据需要，利用其内存程序和数据对送来的信号进行运算处理，并将处理结果送往输出回路。输出回路：将微机的处理结果放大，生成能控制执行元件工作的执令信号。,ECU短片,