中职 汽车发动机构造与维修（第2版）第6章教学课件.ppt

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1、中职 汽车发动机构造与维修（第2版）第6章教学课件 高教版 第6章 电控汽油喷射系的结构与维修2023/5/152汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修6.1 电控汽油喷射系的分类与功能2023/5/153汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l6.1.1 电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的分类l1按喷射控制方式分类 l（1）机械喷射系统:l欧洲汽车在20世纪曾广泛采用波许K型燃油喷射系统,该型喷射系统采用进气喉管中的空气计量板作为空气流量计，它输出的是与进气量成比例的位移信号而不是电信号，所以称之为机械喷射系统。2023/5/154汽车发

2、动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l 电控汽油喷射系统分类电控汽油喷射系统分类l在K型喷射系统的基础上又发展形成KE型喷射系统，称为机械电控燃油喷射系统。KE型喷射系统保留了K型系统的基本部件，加装了一个电子液压调整器，以控制燃油分配柱塞上、下室的不同压力，使原有系统增加了暖车加浓、加速加浓、全负荷加浓及减速断油等功能。因为最主要的控制功能与K型一致，所以也可以认为KE型电控燃油喷射系统仍属于机械控制范畴。2023/5/155汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修电控汽油喷射系统分类电控汽油喷射系统分类l（2）电控喷射系统l电控燃油喷射系统由电脑根

3、据发动机的不同工况计算出喷油量，向喷油器发出电信号来控制燃油喷射量，其控制性能较好，近十几年生产的喷射发动机均采用这种系统。l2按燃油喷射部位分类l（1）进气管喷射l进气管喷射系统喷油器安装在进气管上。2023/5/156汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修电控汽油喷射系统分类电控汽油喷射系统分类l（2）缸内喷射l缸内喷射系统类似于柴油机的燃油缸内喷射。由于对喷油器有耐高温、高压的要求，以及存在发动机设计上喷油器的安装空间等一系列困难，所以很少采用。l3按喷嘴安装位置分类2023/5/157汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（1）单点喷射

4、系统l单点喷射系统简称SPI，也称为节气门体喷射系统（TBI）。它是将喷油器安装在进气总管内，这个部位就是化油器式发动机装置化油器的部位。单点喷射系统一般设有一个喷油器，对于缸数较多的机型设两个喷油器交替工作，这样能减小喷油器的开启次数，延长喷油器使用寿命。单点喷射系统同样存在着各种工况下各缸混合气分配不均匀的问题。因其存在着前述的缺点，所以已逐渐被多点喷射系统替代，现今车型中已不采用。2023/5/158汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（2）多点喷射系统l多点喷射系统简称MPI，它是指在每一个气缸的进气门前均安装一只喷油器，空气和燃油在进气门附近形成燃油混合气

5、，因而能较好地保证各缸混合气均匀。由于该系统进气管道仅仅通过空气，而空气的流动性要比燃油颗粒的流动性好，因而进气管可以自由设计，满足发动机最大负荷的要求，以求得较大的转矩和功率。由于多点喷射系统的性能比单点系统性能好，因此近年的车型都采用此系统。2023/5/159汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l电控汽油喷射系统分类电控汽油喷射系统分类l4按进气量检测方式分类l电控燃油喷射系统主要是检测发动机进气管内的空气流量，因而人们常用喷射系统所采用的检测空气流量的不同结构形式来分类。现有的电控燃油喷射系统可分为D型和L型。2023/5/1510汽车发动机构造与维修电子教案

6、第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l电控汽油喷射系统分类电控汽油喷射系统分类l（1）D型喷射lD型电控燃油喷射系统是用进气压力传感器来检测进气管的负压变化，即检测空气的密度。由于D型控制系统不是直接检测空气的流量，所以检测的准确性不如L型控制方式精确。l（2）L型喷射lL型电控燃油喷射系统是用空气流量计检测进入发动机的空气量，即检测空气的质量，这种类型的喷射系统近年来被大量采用。2023/5/1511汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l6.1.2 电控喷射系统的功能电控喷射系统的功能l1燃油喷射控制l（1）喷油量控制l发动机工况不同，对混合气的要求也不相同。特别是冷

7、起动、怠速、急加减速等特殊工况，对混合气浓度都有特殊要求。因此，喷油量的控制大致可分为起动控制、基本喷油量控制、加减速控制、怠速控制、空燃比控制等。要实现以上的各种工况控制，发动机ECU需根据转速和负荷信号来计算发动机的基本喷油量，并根据温度传感器、大气压力传感器、氧传感器信号加以修正，来确定发动机的最佳喷油量。2023/5/1512汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（2）喷油正时控制l顺序喷射系统中，发动机工作一个循环，即曲轴转两转720，各缸喷油器轮流喷油一次，它像点火系统点火一样，按照一定的顺序依次进行喷射。实现顺序喷射的一个关键的问题是需要知道活塞即将到达

8、排气上止点的是哪一个气缸。为此，在顺序喷射系统中，ECU需要一个气缸判别信号。ECU根据曲轴位置（转角）信号和判别信号，确定出是哪一个气缸的活塞运行至排气上止点前某一角度（四缸机一般在上止点前60左右），然后ECU发出喷油控制指令，使控制该缸喷油器的电磁线圈接地，喷油器开始喷油，从而可以把喷油时间控制在最佳状态。2023/5/1513汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（3）限速断油与减速断油控制 l限速断油就是当发动机转速超过允许转速时，ECU控制喷油器中断燃油喷射，防止发动机超速运转而损坏机件。在发动机运行过程中，ECU随时都将曲轴位置传感器测得的发动机实际转速

9、与存储器中存储的极限转速进行比较。当实际转速达到或超过极限转速80100r/min时，ECU就会切断喷油器接地线路，使喷油器停止喷油，限制发动机转速进一步升高。喷油器停止喷油后，发动机转速将降低，当发动机转速下降至低于极限转速80100r/min时，ECU将控制喷油器恢复喷油。2023/5/1514汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l减速断油控制就是当汽车在高速行驶中突然松开节气门踏板减速时，发动机将在汽车惯性力的作用下高速旋转，此时节气门已经关闭，进入气缸的空气很少，如不停止喷油，混合气将会很浓而导致燃烧不完全，排气中的有害气体成分将急剧增加。发动机在高转速运转过

10、程中突然减速时，ECU根据怠速开关、发动机转速和冷却液温度传感器信号，发出停止喷油指令，控制喷油器停止喷油。当发动机转速降低到1500rmin左右时，ECU立即发出指令，控制喷油器恢复供油。2023/5/1515汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l2点火控制l（1）点火提前角控制l发动机不同工况时，所需要的点火提前角不同，电控发动机则由ECU根据相关信号控制点火提前角。l（2）初级线圈通电闭合角控制l要想使点火线圈的次级产生很强的高压电，初级线圈必须有较大的电流通过，产生较强的磁场。发动机系统一般由点火功率放大器根据转速自动控制初级线圈通电闭合角。2023/5/15

11、16汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（3）爆震控制l发动机产生爆震时，内部伴有敲击声。发动机点火过早以及发动机负荷过大时容易产生爆燃，导致发动机功率输出下降、燃料消耗过多，发动机控制单元根据爆燃传感器信号对爆燃进行闭环控制。2023/5/1517汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（4）点火中断控制l要使发动机正常运转必须满足：高压输出正常；燃油压力正常；点火正时准确；气缸压缩比正常等四个条件。当其中一个条件不满足时，发动机就无法正常工作，此时若喷油器还在继续喷油就会造成燃油浪费，没有燃烧的燃油排入大气还会造成排放污染。所以发动机控制

12、单元会强行停止喷油和点火。2023/5/1518汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l3怠速控制l发动机无负荷，一般在800r/min左右稳定地运转。在发动机不同工况时，所需要的发动机怠速高低不同，如起动、暖机、转向、挂入D挡或其他挡、开启制冷等各种工况都需要发动机配合不同的怠速转速。2023/5/1519汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l4排放控制l发动机运转时，理想的空燃比为14.7（即14.7kg的燃油与1kg空气混合），由于空气中的主要成分为氧（O2）和氮（N2），燃油中的主要成分为碳（C）和氢（H），所以最理想的燃烧结果是发动机

13、排放出的是二氧化碳（CO2）、水（H2O）和氮（N2）。由于发动机无法达到100%的燃烧效率，因此会产生一些有害气体和不平衡燃烧气体，其中包括：一氧化碳（CO），碳氢化合物（HC），氮氧化合物（NOX），氧（O2）。发动机控制系统就是将以上的排放气体控制到最低限值。2023/5/1520汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l5失效保护l电控燃油喷射系统中，各种工况的控制是由ECU根据传感器的输入信号来控制实现的，当传感器一旦出现故障，必然会影响发动机的正常运转，甚至发动机无法运转。为了减轻传感器出现故障时对发动机的影响，发动机控制单元设计了传感器的保护功能。2023/

14、5/1521汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l6发动机故障报警灯与自诊断l当电控系统出现故障时，ECU控制发动机故障警告灯（CHECK ENGINE）点亮，提醒驾驶员注意发动机出现故障。此时ECU的存储器记忆故障代码，在维修中对于早期电控发动机可以激活故障码存储器使其以警告灯闪烁的形式读出故障码。近年生产的汽车大部分使用数据流查询故障码和阅读数据块，称为自诊断。由于控制单元的应急替代功能越来越强大，有一些车取消了故障报警灯。2023/5/1522汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修6.2 电控汽油喷射系结构电控汽油喷射系结构2023/5/

15、1523汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l燃油供给系统主要由燃油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、汽油分配管、喷油器、压力调节器、回油管等组成。6.2.1 电控汽油喷射系的组成电控汽油喷射系的组成2023/5/1524汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l燃油系统组成示意图燃油系统组成示意图2023/5/1525汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修 1、电动燃油泵 电动燃油泵由小型直流电动机驱动，其作用是提供燃油喷射所需的压力燃油。现在所有的电喷车都采用内装式叶片泵，有些老式电喷车也采用外装式滚柱泵。l（1）叶片泵l叶

16、片泵由电动机和泵体两大部分组成。它包括有：滤清器、叶轮、单向阀、减压阀等主要零部件。叶轮被电动机驱动运转时，转子周围小槽内的燃油跟随转子一同高速旋转。由于离心力的作用，使燃油出口处油压增高，同时在进口处产生一定的真空，从而使燃油从进口吸入并被泵向出口 。2023/5/1526汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l叶片泵结构及工作原理示意图2023/5/1527汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l叶片泵的最大泵油压力可达到0.6MPa，当压力达到0.4MPa0.6MPa时，减压阀打开，高压燃油直接流回油箱，减压阀可防止燃油压力升高，以致超过上

17、述压力。当叶片燃油泵停转时，燃油泵出口的单向阀关闭，以保持燃油管路中的燃油压力，这样有助于重新起动。如果没有残余压力，在高温下很容易产生气阻使发动机重新起动困难。有时在油箱内还设有一个小油箱，并将燃油泵置于小油箱中，这样可防止在油箱燃油不足时，因汽车转向或倾斜引起燃油泵周围燃油的移动，使燃油泵吸入空气而产生气阻。2023/5/1528汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修 （2）滚柱泵 滚柱泵安装在燃油箱外部的燃油管路中，泵壳的一端是进油口，另一端是出油口，电源插头在出油口一侧。进油口一侧的滚柱式燃油泵由壳体中间的直流电动机高速驱动，当燃油泵旋转时，由于离心力的作用，转

18、子槽内的滚柱向外移动，紧靠在偏心的泵体壁面上，如图6.13所示。滚柱随转子一同旋转时泵腔容积发生变化，燃油进口处容积越来越大，出口处容积越来越小，使燃油经过入口的滤网被吸入燃油泵，加压后经过电动机周围的空隙，推开单向阀，通过消音器然后自泵内排出。消音器吸收泵所产生的压力波动并减小噪音，减压阀和单向阀的作用同叶片泵中。2023/5/1529汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l滚柱泵结构及工作原理示意图2023/5/1530汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l 以上两种形式的油泵虽然燃油流过电动机，但是泵内全部充满燃油，无氧气存在，即使油箱中

19、燃油用尽，因为管路中充满汽油蒸气，所以电刷如有火花也不会有爆炸危险。注意：由于电动燃油泵中的燃油泵和电动机都浸在燃油中，燃油不断穿过燃油泵和电动机，燃油泵本身及电动机中的线圈、电刷、轴承等部位都靠燃油来冷却或润滑，因此电动燃油泵要绝对禁止在无油的情况下运转，以免烧坏。2023/5/1531汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l2、燃油滤清器l燃油滤清器的作用是滤去燃油中的杂质，以防止污物堵塞喷油器针阀等精密机件。燃油滤清器装在电动燃油泵之后的输油管路中，由纸质滤芯再串联一个棉纤维过滤网制成。滤网有很好的滤清效果，能滤去直径大于0.01mm的杂质，其外壳为密封式铝壳或铁

20、壳，有一定的耐压能力。在正常使用情况下，这种燃油滤清器的使用寿命较长，视燃油清洁情况，汽车每行驶3万km以上时需要更换。2023/5/1532汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l3、燃油压力调节器l燃油压力调节器的作用是根据进气歧管压力的变化来调节进入喷油器的燃油压力，使两者保持恒定的压力差，这样，从喷油器喷出的燃油量便只取决于喷油器的开启时间，使ECU能通过控制喷油时间的长短来精确地控制喷油量。燃油压力调节器的膜片把金属壳体组成的内腔分为弹簧室和燃油室，弹簧室内有一根通气管与进气歧管相连，使供油系统中的油压不仅取决于弹簧力，而且还取决于进气歧管内的气体压力。当怠速

21、时进气歧管压力低，输入的燃油压力高于弹簧力与进气歧管压力之和，燃油向左推动膜片压缩弹簧，回油阀开度较大，使部分燃油流回油箱，油路中的油压降低。全负荷时进气歧管压力升高，输入的燃油压力与弹簧力和进气管压力达成平衡位置，膜片向右退回一些，回油阀开度减小，油压升高。这样，喷油压力随进气歧管的压力而变化，从而使喷油压力与进气歧管压力之差值保持不变。2023/5/1533汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l4、喷油器l喷油器的作用是根据ECU提供的电信号，控制燃油喷射。近年生产的电喷发动机大多采用多点喷射系统，喷油器安装在进气歧管上。l按分类方式不同，喷油器的的类别也不同。l

22、（1）按结构分类l喷油器可分为轴针式、球阀式和片阀式三种。2023/5/1534汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l轴针式喷油器l轴针式喷油器主要由喷油器外壳、滤网、插座、电磁线圈、衔铁、阀针、轴针、上下密封圈组成。当喷油器的电磁线圈没有电流通过时，针阀在弹簧的作用下将喷油器的阀口关闭，喷油器不喷油。当电磁线圈通电时，线圈产生磁场，电磁吸力将衔铁吸起上移，与衔铁一体的阀针同时上移，喷油器的阀口被打开，燃油从精密的环形喷口以雾状喷出。喷油器用专门的O形密封圈安装，该密封圈为橡胶成型件，具有隔热作用能防止喷油器中的燃油产生气泡，有助于提高发动机的高温起动性能。喷油器经燃

23、油管，或使用带保险夹头的联接插座与燃油分配管连接。2023/5/1535汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l轴针式喷油器结构示意图2023/5/1536汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l球阀式喷油器l球阀式喷油器的阀针是由钢球、导杆和衔铁，用激光束焊接成整体制成的。为了保证燃油密封，轴针式阀针必须有较长而空心的导向杆，而球阀具有自动定心作用，无须较长的导向杆，因此，球阀式的阀针质量轻，且具有较高的燃油密封能力，明显优于轴针式针阀。当喷油脉冲输入电磁线圈时，产生电磁吸力，固定在阀针上的衔铁向上吸起，阀针抬离阀座，燃油开始通过计量孔喷出。当

24、喷油脉冲终止时，吸力消失，阀针在弹簧力作用下返回阀座，于是喷油结束。因此，每次的喷油量取决于输入电磁线圈的电流脉冲宽度。2023/5/1537汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l球阀式喷油器结构示意图2023/5/1538汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l片阀式电磁喷油器l片阀式电磁喷油器内部结构的主要特点是轻质量的阀片和孔式阀座，它们与磁性优化的喷油器总成结合起来，使喷油器不仅具有较大的动态流量范围，而且抗堵塞能力较强。电磁线圈可按任何特性值绕制，但典型的一种是低电阻型喷油器，阻值为23，用于电流驱动型系统；另一种是高电阻型喷油器，阻

25、值为1317，用于电压驱动型系统，燃油从喷油器顶部注入。2023/5/1539汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l片阀式喷油器结构示意图2023/5/1540汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l片阀式喷油器阀片工作状态为：l喷油器处于未通电状态（阀关闭）时，阀片被螺旋弹簧力和液压力压紧在阀座上。当来自ECU的喷油脉冲通过喷油器线圈时，即产生磁场，在电磁力足以克服弹簧力和液压力的合力之前，阀片仍压紧在阀座上，一旦电磁力超过两者的合力，阀片即开始脱离阀座上的密封环，被铁心吸住，于是具有压力的燃油进入阀座密封环中的计量孔。反之，一旦来自ECU的

26、喷油脉冲结束，电磁力开始衰减，但是阀片仍短时保持阀开启状态，直到喷油器弹簧力克服衰减的电磁力为止。当弹簧力大于衰减的电磁力时，阀片将脱离挡圈返回到阀座上，切断燃油喷射。2023/5/1541汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（2）按电阻值分类l高阻值喷油器。电磁线圈电阻值为1317。l低阻值喷油器。电磁线圈电阻值为23。）。2023/5/1542汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（3）按电磁线圈的驱动方式分类l电压驱动式 l电压驱动式是指ECU利用恒定的脉冲电压驱动喷油器喷油。l电流驱动式喷油器驱动脉冲信号开始时是用一个较大的电流，使

27、电磁线圈产生较大的吸力，以迅速打开喷口。随后用较小电流保持喷口的开启状态，从而防止电磁线圈过热，因此其驱动效果较好。电流驱动式只适用于低阻值的喷油器，因其对ECU设计要求高，故采用较少。2023/5/1543汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l6.2.2 怠速控制系统怠速控制系统l怠速是指发动机在无负荷（对外无功率输出）情况下的稳定运转状态。l怠速转速过高，会增加燃油消耗量，汽车在交通密度大的道路上行驶时，约有30%的燃油消耗在怠速阶段，因此怠速转速应尽可能降低。但考虑到减少有害物的排放，怠速转速又不能过低。另外，怠速控制还应考虑怠速使用条件，如冷车运转、电器负荷、

28、空调装置、自动变速器、动力转向情况等，它们都会引起怠速转速变化，使发动机运转不稳甚至引起熄火现象。2023/5/1544汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l 怠速控制是由微机对发动机的怠速进行控制。其内容包括：起动后的控制、暖机过程的控制、负荷变化的控制、减速时的控制等。l 怠速转速控制的实质是对怠速时进气量、喷油量、点火提前角的控制，通过对这三者的增减，以达到适合各工况的稳定转速。对怠速进气量控制的对策、方式随车型的不同有所不同，目前可分为节气门直动式、空气旁通式两种基本类型。这两种型式都是通过调节空气通路截面来控制气缸进气流量。2023/5/1545汽车发动机构

29、造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l调节怠速空气通路的两种型式2023/5/1546汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l1.节气门直动式l节气门直动式怠速进气量调节，通过调节怠速时的节气门开启度来控制怠速进气量，又可分为怠速节气门电动机调节式和电子节气门两种类型。l（1）怠速节气门电动机l怠速节气门驱动电动机调节式的作用是：在怠速工况下，通过控制节气门开启角度，调节空气通路的截面，达到控制充气量，实现怠速控制的目的。节气门直动式怠速控制机构具有较强的工作能力，控制位置稳定性好，目前应用较多。2023/5/1547汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电

30、控汽油喷射系的结构与维修l（2）电子节气门l电子节气门 则取消了节气门拉线，节气门在整个开启范围内均依靠直流电机驱动，它不仅负责怠速控制，还可以作为牵引防滑系统、电子稳定系统、巡航控制的执行元件。下图为电子节气门结构图。2023/5/1548汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l2.空气旁通式l空气旁通式怠速控制系统可分为怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀等型式。l（1）怠速步进电机l微机控制步进电机式进气量调节：微机根据节气门开关信号（怠速开关）、车速信号判断发动机是否处于怠速状态。再由冷却液温度传感器、空调信号、动力转向信号、自动变速器挡位信号等负荷情况，通过

31、存储器存储参考数据，确定相应的目标转速。将发动机实际转速和目标转速相比较，根据比较得出的差值确定相应目标转速控制量，去驱动步进电机。使步进电机转子旋转改变阀门与阀座之间的距离，调节旁通空气道的空气流量，使发动机怠速转速达到所要求的目标转速。2023/5/1549汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修（2）占空比电磁阀占空比电磁阀结构如右图所示。它主要由电磁线圈、复位弹簧、阀芯、阀座、固定铁心、活动铁心、进气口和出气口等组成。阀芯固定在阀杆上，阀杆一端与固定铁心连接，另一端设置有复位弹簧。2023/5/1550汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修

32、l占空比电磁阀式怠速控制原理：电磁线圈接通电流时就会产生电磁吸力。当线圈产生的电磁吸力超过复位弹簧的弹力时，活动铁心在电磁吸力的作用下就会向固定铁心方向移动，同时通过阀杆带动阀芯向右移动，使阀芯离开阀座将旁通空气道开启。当电磁线圈断电时，活动铁心与阀芯在复位弹簧弹力的作用下左移复位，将旁通空气道关闭。2023/5/1551汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l电磁阀占空比进气量调节：所谓占空比，是指一个脉冲循环中，电磁线圈通电时间（即阀口打开时间）所占的比值。在日产ECCS系统中，加在电磁线圈上的脉冲电压频率为20Hz，即一秒钟里，电磁阀阀口开闭20次，如果脉冲“ON

33、”的时间占一个周期的60%，即占空比等于60%。占空比越大，阀口打开的时间相对增加，空气充气量越多。因此，微机只要控制电磁阀线圈的脉冲占空比，就能控制旁通空气道中的空气流量，也就能控制怠速转速。由上可知占空比越大，怠速转速越高；反之，怠速转速越低。2023/5/1552汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（3）旋转电磁阀l旋转电磁阀式典型结构：l旋转滑阀式（ISCV）怠速控制阀的结构见右图所示，它主要由旁通空气阀和电动机组成。旁通空气阀固定在电动机的电枢轴上，l在电动机的驱动下，可以在限定l的90转角范围内转动，通过改l变旁通空气开启面积的大小来增l减进气量。电动机

34、的磁极用永久l磁铁制成，电枢由电枢铁心、两l个线圈、换向器和电枢轴组成。2023/5/1553汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l旋转电磁阀控制电路2023/5/1554汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l旋转电磁阀控制电路如前图所示，其中，线圈L1与ECU内部的三极管VTl连接，脉冲控制信号加到VT1的基极；线圈L2与ECU内部的三极管VT2连接，脉冲控制信号直接加到VT2的基极。当三极管VT1截止，VT2导通，线圈L1断电、L2通电时，电动机将顺时针转动；反之，当脉冲信号的低电平到来时，三极管VT1导通，VT2截止，线圈L1通电、L2

35、断电，电动机将逆时针转动。线圈L1称为逆转线圈，当其接通电流时，电枢带动滑阀沿逆时针方向旋转，旁通空气道开启面积减小；线圈L2称为顺转线圈，当其接通电流时，电枢带动滑阀沿顺时针方向旋转，旁通空气道开启面积增大。2023/5/1555汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修6.2.3 各种传感器各种传感器l电控喷射发动机使用的主要传感器有：空气流量传感器、进气压力传感器、节气门位置传感器、曲轴转角传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、爆震传感器、氧传感器、车速传感器等。2023/5/1556汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l1.空气流量传感

36、器l空气流量传感器（MAF）又称空气流量计，作用是测量进入发动机的空气流量，将此信号输送给ECU，ECU根据此信号决定将要喷射的油量。空气流量计必须准确地测量每一瞬间吸人发动机的空气量，如果空气流量计出现问题，ECU收不到准确的进气量信号，此时，喷油量就不能准确控制，将会造成混合比过浓或过稀，使发动机不能正常工作。空气流量传感器分为质量流量和体积流量两种类型，热线式、热膜式属于前者，翼片式、卡门涡旋式属于后者。2023/5/1557汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（1）热线式空气流量计l1)结构 热线式空气流量计的基本构成是感知空气流量的白金热线，根据进气温度进

37、行修正的温度补偿电阻（冷线）和控制热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。而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。2023/5/1558汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l热线式空气流量计结构图2023/5/1559汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（2）热膜式空气流量计l热膜式空气流量传感器是热线式传感器的改进产品，其发热元件采用平面形铂金属膜电阻器，故称为热膜电阻。热膜式空气流量计的结构见图6-3-41，在传感器内部的进气通道上设有一个矩形护套（相当于取样管），

38、热膜电阻装在护套中。为了防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度，在护套的空气人口一侧设有防护网，用以过滤空气中的污物。为了防止进气温度变化使测量精度受到影响，在热膜电阻附近的气流上游设有铂金属膜式温度补偿电阻（冷丝）。2023/5/1560汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l热膜式空气流量计结构图2023/5/1561汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l2.进气压力传感器l进气压力传感器(MAP)是以检测进气歧管的负压变化来感知发动机的进气量大小，ECU以此信号和其它传感器信号控制喷油器的喷油量。l进气压力传感器最常用的是半导体压敏电阻式，

39、该种型式利用半导体的压阻效应，因其具有尺寸小、精度高、成本低、响应性、再现性和抗振性较好等优点，现今得到了广泛的应用。2023/5/1562汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l进气压力传感器2023/5/1563汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l3.发动机转速、凸轮轴位置传感器l发动机转速（有些公司称曲轴转角）、凸轮轴位置传感器是发动机集中控制系统中最主要的传感器，是测量发动机转速和确认曲轴位置的信号。这两种传感器可分为磁感应式、霍尔式和光电式三种型式。因厂家设计不同，安装部位有：分电器内部，曲轴前端或后端，凸轮轴前端或后端，曲轴平衡重

40、附近。2023/5/1564汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（1）磁感应式曲轴位置传感器l下图是丰田TCCS系统磁感应式曲轴位置传感器2023/5/1565汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（2）霍尔式曲轴位置传感器l霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应原理，产生与曲轴转角相对应的电压脉冲信号的。在磁场中，l运动电荷的偏移l称为霍尔效应，l霍尔效应的原理l如图所示：2023/5/1566汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（3）光电式曲轴位置传感器l以日产公司光电式曲轴位置传感器为例。该传感器设置在分电器内

41、，它由信号发生器和带光孔的信号盘组成。2023/5/1567汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l4.节气门位置传感器l节气门位置传感器（TPS）安装在节气门体上，它包括线性节气门电位计、怠速开关。前者供CEU控制喷油量和点火提前角，后者供ECU感知节气门处于怠速状态。l（1）线性式节气门位置计l线性节气门电位计如下图6-2-52所示，原理见图6-2-53。发动机以怠速转动时，2号信号端子与1号电源端子间电阻较大，传感器信号电压较低，在0.40.8V之间。当加速时，信号电压上升，全负荷时在3.84.5V之间，电位计的变化可检测出节气门所在的准确位置，ECU根据此信号控

42、制发动机的基本喷油量。2023/5/1568汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l线性节气门电位计2023/5/1569汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（2）怠速开关l节气门位置传感器内有一对怠速开关触点，发动机在怠速或突然减速时，怠速触点闭合，ECU根据此信号对怠速时的混合气进行控制，并修正点火提前角，切断废气再循环系统。减速断油时，暂时切断供油。2023/5/1570汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l5.冷却液温度传感器l在电控系统中装有冷却液温度传感器，用于喷油量修正信号。冷却液温度传感器安装在发动机

43、缸体或缸盖的水套上，与冷却液直接接触，用于测量发动机的冷却液温度。其内部装有负温度特性的热敏电阻（NTC），利用半导体的电阻随温度变化而变化的特性，温度愈低，电阻愈大；温度愈高，电阻愈小；如图6-2-57所示。ECU根据这一变化便可测得发动机冷却液的温度，进行喷油量修正，当冷车起动和暖机阶段供给较浓的混合气，冷却液升高后供给稍稀的混合气。2023/5/1571汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l冷却液温度传感器2023/5/1572汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l6.进气温度传感器l空气质量大小与进气温度和大气压力的高低有关。当进气温

44、度低时，空气密度大，相同体积气体的质量增大；反之，当进气温度升高时，相同体积的气体质量将减小。ECU根据发动机的进气温度和大气压力信号修正喷油量，使发动机自动适应外部环境温度（寒冷、高温）和大气压力（高原、平原）的变化。当进气温度低时（空气密度大），热敏电阻的阻值大，传感器输入ECU的信号电压高，ECU控制喷油器增加喷油量；反之，当进气温度高时（空气密度小），热敏电阻阻值小，传感器输入ECU的信号电压低，ECU将控制喷油器减少喷油量。进气温度传感器安装在空气流量计内或空气滤清器之后的进气管上，其结构和工作原理与冷却液温度传感器相同，见下页图，进气温度传感器的温度与电阻值关系，与冷却液温度传感器

45、一样。2023/5/1573汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l进气温度传感器2023/5/1574汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l7.爆震传感器l发动机电子控制系统应用点火时刻闭环控制的方法，有效地抑制了发动机爆震现象的发生，爆震传感器是这一控制系统中必不可少的重要部件，它的功用是检测发动机有无爆震现象，并将信号送入发动机微机控制装置。常用的爆震传感器是共振型压电式，此种型式的爆震传感器是利用产生爆震时的发动机振动频率，与传感器本身的固有频率相符合，而产生共振现象，用以检测爆震是否发生。2023/5/1575汽车发动机构造与维修电子

46、教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l爆震传感器2023/5/1576汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l8.氧传感器l汽车安装了三元催化转换器，空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力急剧下降。故在排气管中插入氧传感器，根据排气中的氧浓度测定空燃比，向微机控制装置发出反馈信号，控制空燃比接近于理论值。目前已实际应用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种氧传感器，前者的六方为22mm，后者的六方为17mm，因二者的材料不同，特性不同，不能互换使用。l另外近几年还有一种宽量程空然比的氧传感器，使用在一些车型上，随着空然比12至20变化，它的电压

47、值变化范围是2.4V4.8V。2023/5/1577汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（1）氧化锆式氧传感器l氧化锆式氧传感器的基本元件是专用陶瓷体，即氧化锆（Zr02）固体电解质，如图6-2-61所示。陶瓷体制成试管式的管状，亦称锆管。锆管固定在带有安装螺丝的固定套中，其内表面与大气相通，外表面与废气相通。锆管内外表面都覆盖着一层多孔性的铂膜作为电极。氧传感器安装于排气管上，为了防止废气中的杂质腐蚀铂膜，在锆管外表的铂膜上覆盖有一层多孔的陶瓷层，并且还加装一个防护套管，套管上开有槽口。氧传感器的接线端有一个金属护套，其上开有一孔，用于锆管内表面与大气相通，电线将

48、锆管内表面铂电极经绝缘套从传感器引出。2023/5/1578汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l氧化锆式氧传感器2023/5/1579汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（2）氧化钛式氧传感器l氧化钛式氧传感器的优点是结构简单，造价便宜，抗腐蚀抗污染能力强，经久耐用，可靠性高。l氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛（Ti02）材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性构成，故又称电阻型氧传感器。二氧化钛是在室温下具有很高电阻的半导体。但当排气中氧含量少（混合气浓）时，氧分子将脱离，使其晶体出现缺陷，便有更多的电子可用来传送电流，材料的电阻亦随

49、之降低。此种现象与温度和氧含量有关，因此，欲将二氧化钛在300900的排气温度中连续使用，必须做温度补偿。2023/5/1580汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l氧化钛式氧传感器2023/5/1581汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l9.车速传感器l车速传感器用来测量汽车的行驶速度。车速感器信号主要用于发动机怠速和汽车加减速间的空燃比控制，以及减速断油。l（1）舌簧开关型l舌簧开关型传感器装在变速箱输出轴或组合仪表内。结构如图6-2-66所示。磁铁由转速表的软轴驱动，相对于固定的舌簧开关，软轴转一圈，磁铁的极性变换四次，由于极性变换，

50、使舌簧开关的触点打开或闭合。2023/5/1582汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l舌簧开关型车速传感器2023/5/1583汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与维修l（2）电磁感应型l电磁感应型车速传感器由永久磁铁和电磁感应线圈组成，安装在变速器输出轴附近的壳体上。当输出轴转动时，信号转子的凸齿不断地靠近或离开车速传感器，使感应线圈内的磁通量发生变化，从而产生交流感应电压。车速越高，输出轴的转速也越高，感应电压的频率也越大。电脑根据感应电压频率的大小计算出车速。2023/5/1584汽车发动机构造与维修电子教案第六章 电控汽油喷射系的结构与