课件项目四汽油机燃油喷射电子控制系统检修.pptx
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1、【项目描述】在电控燃油喷射系统中,喷油量控制是最基本的也是最重要的控制内容,ECU根据空气流量信号和发动机转速信号确定基本的喷油时间(喷油量),再根据其他传感器(如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等)对喷油时间进行修正,并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令,使喷油器喷油(通电)或断油(断电)。(1)掌握电子控制系统功用 与组成;(2)掌握电子控制系统传感器 和执行器的作用、安装位 置、工作原理、分类、测 量方法及常见故障;知识目标知识目标 学会使用万用表、示波器、故障诊断仪等检测装置技能技能目标目标任任务务内内容容电子控制系统主要元件检修电子控制系统主要元件检修2认知认知燃油喷射电子控制
2、系统燃油喷射电子控制系统12【任务目标】【任务导入】1.掌握电子控制系统功用与组成;2.掌握电子控制系统传感器、执行器作用、安装位置、工作原理、分类。电子控制系统的功用主要是根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油的最佳喷射量。主要是ECU根据空气流量计信号和发动机转速信号确定基本喷油时间,在根据其他传感器对喷油时间进行修正,并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令,使喷油器喷油或断油。【必备知识】空气流量计或进气空气流量计或进气管绝对压力传感器管绝对压力传感器发动机转速传感器发动机转速传感器其他传感器其他传感器基本喷油量基本喷油量修正喷油量修正喷油量喷油器喷油器一、电子控制系统功用与组成1.
3、功用2.组成 喷油控制就是对喷油控制就是对喷射正时和喷油持续时间的控制过程。包括喷油正时控制、喷油持喷射正时和喷油持续时间的控制过程。包括喷油正时控制、喷油持续时间续时间控制、断油控制。控制、断油控制。即控制喷油器开始喷油时刻,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;分同步喷射和异步喷射两种方式。1 1)同步)同步喷射:喷射:定义:是指汽油的喷射与发动机运转同步,ECU根据曲轴的转角位置来控制开始喷 射的时刻。又分有同时喷射、分组喷射和顺序喷射。适用范围:发动机稳定工况的大部分运转时间里以同步方式工作。2 2)异步)异步喷射:喷射:定义:是指ECU只根据传感器的输入信号
4、控制开始喷油时刻,与曲轴转角位置无关。它是一种临时的补偿性的喷射。适用范围:发动机处于起动、加速等非稳定工况。3.喷油正时和喷油量控制(1)喷射射正正时控制控制同时喷射正时控制 特点:所有各缸喷油器由ECU控制同时喷油和停油。工作原理:喷油正时控制是以发动机最先进入作功行程的缸为准,在该缸排气行程上止点前某一位置,ECU输出指令信号,接通该组喷油器电磁线圈电路,该组喷油器开始喷油。1 1)同步喷油正时控制)同步喷油正时控制:分组喷射正时控制 特点:把所有喷油器分成24组,由ECU分组控制喷油器。工作原理:以各组最先进入作功的缸为基准,在该气缸排气行程上止点前某一位置,ECU输出指令信号,接通该
5、组喷油器电磁线圈电路,该组喷油器开始喷油。1 1)同步喷油正时控制:)同步喷油正时控制:顺序喷射正时控制 工作原理:ECU根据凸轮轴位置传感器(G信号)、曲轴位置传感器(Ne信号)和发动机的作功顺序,确定各气缸工作位置。当确定各缸活塞运行至排气行程上止点前某一位置时,ECU输出喷油控制信号,接通喷油器电磁线圈电路,该缸开始喷油。特点:喷油器驱动回路数与气缸数目相等。1 1)同步喷油正时控制:)同步喷油正时控制:顺序喷射正时控制在同步喷油基础上,为改善发动机的起动性能,在增加一次异步喷油。在起动开关处于接通状态时,ECU接受到第一个凸轮轴位置传感器信号(Ne信号)后,接收到第一个曲轴位置传感器信
6、号(G信号)时,开始进行起动时的异步喷油。起动时异步喷油正时控制:2)2)异步喷油正时控制异步喷油正时控制:加速异步喷油控制:发动机从怠速工况向起步工况过渡时,由于燃油惯性等原因,会出现混合气稀的现象。为了改善起步加速性能,在普通电控燃油喷射系统中,ECU根据IDL信号从接通到断开时,增加一次固定喷油持续时间的喷油。在综合控制的系统中,ECU在IDL信号从接通到断开后检测到第一个Ne信号时,增加一次固定喷油持续时间的喷油。在有些发动机中,当节气门急速开启或进气量突然变大时(急加速),为了提高加速响应特性,仅在加速期间,在同步喷射的基础上再加上异步喷射。使发动机在各种运行工况下,都能获得最佳的喷
7、油量,以提高发动机的经济性和降低排放污染。起动时的同步喷油量控制起动后的同步喷油量控制异步喷油量控制(2)喷射量的控制射量的控制 在发动机转速低于规定值或点火开关接通位于STA(起动)档时,喷油时间的确定见左图,ECU根据冷却液传感器信号(THW信号)和冷却液温度喷油时间确定基本喷油时间,根据进气温度传感器(THA信号)对喷油时间作修正(延长或缩短)。然后在根据蓄电池电压适当延长喷油时间,以实现喷油量的进一步的修正,即电压修正。1)1)起动时的同步喷油量控制起动时的同步喷油量控制基本喷油持续时间:D型根据发动机转速信号和进气管绝对压力信号确定基本喷油时间;L型根据发动机转速信号和空气流量计信号
8、确定基本喷油时间。同时,还必须根据各种传感器输送来的各种运行工况信息,对基本喷油量时间进行修正。喷油持续时间喷油持续时间=基本喷油持续时间基本喷油持续时间喷油修正系数喷油修正系数+电压修正电压修正下一页2)2)起动起动后后的的同步喷油量控制同步喷油量控制喷油修正:起动后加浓修正暖机加浓修正进气温度修正大负荷工况喷油量修正过渡工况喷油量修正怠速稳定性修正发动机起动和加速时的异步喷油量是固定,各气缸喷油器以一个固定的喷油持续时间,同时向各气缸增加一次喷油。3 3)异步喷油量控制)异步喷油量控制 概念:是指ECU停止向喷油器驱动电路发送喷油信号,喷油器暂停工作。目的:一是以降低燃油消耗,改善排气污染
9、为目的的减速断油控制;减速断油控制;二是以防止发动机超速运转为目的的超速断油控制。超速断油控制。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。超速断油控制 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。(3)断油控制)断油控制 传感器是信号转换装置,安装在发动机的各个部位,其功用是检测发动机运行状态的电量参数、物理参数和化学参数等,并将这些参数转换成计算机能够识别的电信号输入ECU。1空气流量
10、计(MAF)2进气管绝对压力传感器(IMAPS)3节气门位置传感器(TPS)4进气温度传感器(IATS)5冷却水温度传感器(ECTS)6氧传感器7曲轴位置传感器(CPS)8.凸轮轴位置传感器 二、传感器20世纪80年代后生产的日本日产公爵轿车和美国福特车系轿车多数采用热式空气流量计,热式空气流量计的主要元件是热线电阻,可分为热线式和热膜式两种类型,其结构和工作原理基本相同。下一页控制电路热膜温度传感器防护网1.空气流量计:(MAF)(1)热线式空气流量计热线式空气流量计热线式空气流量计的构造简单、构造紧凑、质量轻。它由感知空气流量的铂金热线、根据进气温度进行修正的补偿电阻(又称为冷线)和控制热
11、线电流并产生输出信号的控制线路板,以及空气流量计的壳体。根据白金热线在壳体内安装的部位不同,可分为主流量测量方式和旁通测量方式两种热线式空气流量计。传感器内部套装有一个取样管,取样管中设有一根直径约70微米的铂金属丝作为发热元件,并制成“”形张紧在取样管内。工作时,铂金属丝将被控制电路提供的电流加热到高于进气温度120(称为热丝)。热线式内部结构RK-温度补偿电阻,负温度系数的电阻(冷线)。RA-精密电阻,该电阻上的电压降即为传感器的输出信号电压。RB-电桥电阻,安装在控制线路板上。以上电阻和热丝电阻RH共同构成惠斯顿电桥的四个臂。当空气流经热丝使其冷却时,热丝温度降低,阻值减小,电桥电压失去
12、平衡,控制电路将增大供给发热元件的电流,使其温度保持高于温度补偿电阻温度120。电流增量的大小,取决于发热元件受到冷却的程度,即取决于流过传感器的空气量。当电桥电流增大时,精密电阻RA上的电压就会升高,从而将空气流量的变化转换为电压信号Us的变化。信号电压输入ECU后,ECU便可根据信号电压的高低计算出空气质量流量的大小。下一页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a)旁通测量方式 b)主流测量方式 大排量的发动机采用主流量检测方式,排量小的发动机则采用旁通测量方式。类型与安装位置(2)热膜式空气流量膜式空气流量计热膜式空气流量计与热线式空气流量计的工作原
13、理类似,不同的是将发热体由热线式改为热膜式,把金属铂做成的热膜固定在薄的树脂膜上构成发热体,增加了发热体的强度。(3)叶片式)叶片式(翼片式翼片式)空气流量空气流量计组成:测量翼片、缓冲翼片、复位弹簧、电位计、旁通气道、怠速混合气调节螺钉等组成。A、旋转叶片:在进气通道内有一个可绕轴摆动的旋转叶片(测量片)。发动机工作时,进气量愈大,测量 片的开启角度也就愈大。B、缓冲翼片:在缓冲室内的摆动对测量翼片产生 一定的阻力,以避免测量翼片的不正常摆动,防止进气管内出现气流脉动 现象。C、旁通气道:经此气道进入发动机的空气不经流 量计计算。叶片式空气流量计的电位计 电位计工作原理 A、在测量片轴上连着
14、一个电位 计,其滑动臂与测量片同轴同步转 动,把测量片开启角度的变化(即进 气量的变化)转换为电阻值的变化。B、进气量越大,叶片偏转角度 也就越大。C、信号电压上升型(随着进气 量的增大信号电压升高),丰田皇冠 2.85M-E、丰田大霸王2TZ-FE发动机。D、信号电压下降型(随着进气 量的增大信号电压降低),如丰田凌 志ES300。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、接空气滤清器翼片式空气流量计工作原理如右图,来自空气滤清器的空气通过空气流量计时,空气推力使测量板打开一个角度,当吸入空气推开测量板的力与弹簧变形后的回位力相平衡时,叶片停止转动。与测量扳同轴转动
15、的电位计检测出叶片转动的角度,将进气量转换成电压信号VS送给ECU。特点:体积小、质量轻、进气道结构简单、进气阻力小;因输出的是数字信号,发动机ECU易与处理;属空气体积流量型,需要根据进气压力和进气温度对空气密度进行修正。(4)卡卡门旋旋涡式空气流量式空气流量计卡门旋涡理论:在进气管道正中间设有一流线形或三角形的涡流发生器,当空气流经该涡流发生器时,在其后部的气流中会不断产生一列不对称却十分规则的空气涡流(卡门涡流)。旋涡移动的速度(旋涡数量)与空气流速成正比,因此,通过测量单位时间内涡流的数量就可计算出空气流速和流量。反光镜检测法检测部分结构:如右图,镜片、发光二级管和光电晶体管组成。原理
16、:空气流经过发生器时,压力发生变化,经压力导向孔作用在反光镜上,使反光镜发生振动,从而将发光二极管投射的的光发射给光电管,对反射光进行检测。结构:由超声波信号发生器、超声波发射探头、涡流稳定板、涡流发生器、整流器、超声波接受探头和转换电路组成。原理:卡门旋涡造成空气密度变化,受其影响,信号发生器发出的超声波到达接受器的时机或变早或变晚,测出其相位差,利用放大器使之形成矩形波,矩形的脉冲频率为卡门涡旋的频率。超声波检测法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、转换电路热线式空气流量计电路检测热线式空气流量计电路检测:接通点火
17、开关,不起动发动机,测E与D、E与C之间的电压为蓄电池电压。B与C间的信号电压发动机不工作时为24V,发动机工作为1.01.5V,F与D间电压,关闭点火开关时,电压应回零并在5s后有跳跃上升,1s后在回零,说明自洁信号良好。热线式空气流量计电路桑塔纳桑塔纳2000GSi AJR型发动机空气流量传感器(型发动机空气流量传感器(G70)的检测)的检测 奥迪奥迪A8发动机空气流量传感器(发动机空气流量传感器(G70)的检测)的检测 图2-5 奥迪A8热膜式空气流量传感器 是一种间接检测空气流量的传感器,它根据信号产生的原理不同可分为半导体压敏电阻式、膜盒传动的可变电感式、电容膜盒式以及表面弹性波式。
18、1铁心;2弹片;3真空膜盒;4传感线圈;5接进气歧管图2-6 电磁式进气压力传感器的结构(1)电磁式)电磁式进气压力传感器进气压力传感器2.进气管绝对压力传感器压阻效应:单晶硅材料在受到应力作用后,其电阻率发生明显变化的现象,这种效应称为压阻效应。压电效应式进气歧管绝对压力传感器就是利用这种效应制成的。进气歧管绝对压力传感器用于D型汽油喷射系统,桑塔纳2000GLI AFE发动机、丰田佳美Camry 2.2 5S-FE发动机、本田雅阁等均采用之。(2)压电效应)压电效应式进气压力传感器式进气压力传感器安装位置:、通过软管安装;、直接安装在进气管上。组成:主要由硅膜片、真空室、混合集成电路、线束
19、连接插头和壳体组成。功能部件是硅膜片和应变电阻。工作原理 输出特性:进歧管内绝对压力越高,硅膜片的变形越大,其变形量与压力成正比。当传感器结构和输入电压一定时,作用在圆形硅片上的压力越高,输出电压越高。传感器与ECU的连接电路皇冠皇冠3.0 2JZ-GE进气压力传感器的检测进气压力传感器的检测如有异常,应检查进气歧管绝对压力传感器与ECU之间的线路是否导通。若断路,应更换或修理线束。传感器电源电压的检测传感器电源电压的检测:点火开关置于“OFF”位置,拔下进气歧管绝对压力传感器的导线连接器,然后将点火开关置于“ON”位置(不起动发动机),用万用表电压档测量导线连接器中电源端VC和接地端E2之间
20、的电压,其电压值应为4.5-5.5V。传感器输出电压的检测:传感器输出电压的检测:将点火开关置于“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。用真空泵向进气歧管绝对压力传感器内施加真空,从13.3kPa起,每次递增13.3kPa,一直增加到66.7kpa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。该电压应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,如不符,应更换进气歧管压力传
21、感器。进气歧管压力传感器的标准输出电压值真空度(kpa)13.326.740.053.566.7电压下降值(V)0.3-0.50.7-0.91.1-1.31.5-1.71.9-2.1连接电路桑塔纳桑塔纳2000GLi进气歧管压力传感器的检修进气歧管压力传感器的检修电阻的检测:断开点火开关,拔下控制器线束插头和传感器线束插头,检测两插头上各端子之间导线电阻应当符合规定(如下表)。如阻值过大或为无穷大说明线束与端子接触不良或断路,应予修理。电源电压的检测:当用万用表直流电压档就车检测电压时,接通点火开关,检测传感器端子3与传感器端子1之间的电源电压应为5V左右。检测部位标准值控制器12端子至传感器
22、插头3端子0.5控制器7端子至传感器插头4端子控制器30端子至传感器插头1端子控制器44端子至传感器插头2端子当点火开关接通,发动机不起动时,检测传感器输出端导线(传感器端子4连接的导线)与搭铁端导线(传感器端子1连接的导线)之间的信号电压应为3.8-4.2V。当发动机怠速运转时,信号电压应为0.8-1.3V。当加大油门时,信号电压应随油门加大而升高。如信号电压不符合上述规定,说明传感器失效,应更换。传感器输出电压的检测:功用功用:安装在节气门体上节气门轴的一端,其功用是将节气门开度(发动机负荷大小)转变为电信号输入ECU,ECU根据节气门位置信号判别发动机的工况,如怠速工况、部分负荷工况和大
23、负荷工况等,并根据发动机不同工况对混合气浓度的需求来控制喷油时间。可与空气流量计的信号对照互检,提供后者发生损坏的信息,并代替后者与转速配合,作为ECU控制喷油量的条件参数。3.节气门位置传感器安装安装位置位置类型类型 按总体结构分为节气门位置传感器有触点开关式、线性可变电阻式、触点与可变电阻组合式三种。桑塔纳2000GLi AFE发动机采用的是触点开关式,桑塔纳2000GSi AJR发动机采用的是线性可变电阻式,丰田皇冠3.0 2JZ-GE型发动机采用的是触点与可变电阻组合式。按输出信号的类型分为开关量输出型和线性量(可变电阻)输出型两种。触点开关式线性可变电阻式(1 1)线性)线性可变电阻
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