《汽车发动机构造与维修》第五章电控汽油电控系统.ppt

第5章 电控汽油电控系统,5.1 电控汽油喷射系统概述5.1.1 电控汽油喷射系统的特点 提高了发动机的燃油经济性（可降低5%-10%的燃油消耗）；提高了发动机的动力性能（功率可提高10%左右）；提高了发动机的启动及冷启动性能；降低了发动机的排放污染；空燃比控制系统动态响应快；适合汽车全车电子控制的要求。5.1.2 汽油喷射系统的类型1）按喷油器的喷射位置分类2）按汽油喷射方式分类3）按喷射装置的控制方式分类44）按空气量的检测方式分,5.1.3 电控汽油喷射系统的基本组成 由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三大部分。5.1.4 电控汽油喷射系统的工作原理 发动机电控单元根据进气流量或进气管绝对压力、发动机转速、冷却液温度、进气温度、节气门位置等传感器输人的信号，与存储在ROM中的参考数据进行比较，从而确定在该状态下发动机所需的喷油量、喷油正时和最佳点火提前角。存储在ROM中的参考数据是通过大量的发动机及整车实验所获得的优化数据。,5.2 电控汽油机空气供给系统,空气供给系统主要由空气滤清器、空气流量计（或进气管绝对压力传感器）、节气门、进气总管、进气支管和怠速空气控制阀等部件组成。,图5-6 空气供给系统l一节气门；2一空气流量计；3一进气温度传感器；4空气滤清器,5.2.1 空气计量 1.空气流量传感器式直接测量按照测量原理的不同，空气流量传感器常见的有翼片式、卡门旋涡式、热线式、热膜式。1）翼片式空气流量传感器,a）结构 b）工作原理l一电位计 2一接线插头 3一缓冲室 4一缓冲叶片 5一怠速调整螺钉 6一怠速旁通通道 7一测量叶片 8一进气温度传感器 9一回位弹黄,2）卡门旋涡式空气流量传感器,l一进气支管 2一压力感应板 3一发光二极管 4一光敏晶体管 5一板簧6一反光镜 7一涡流发生器 8一导压孔,3）热线式空气流量传感器结构与原理,1一防护网 2一取样管 3一白金热线 4一温度补偿电阻 5一控制电路 6一连接器,A一接制电路 RB热线电阻 RK一温度补偿电阻 RA一精密电阻 RB一电桥电阻,4）热膜式空气流量传感器,1一控制回路 2一热膜 3一温度传感器 4一金属网,2.进气管绝对压力传感器 进气管绝对压力传感器根据其信号产生原理虽可以分为半导体压敏电阻式或电阻应变片式、电容式、可变电感式、表面弹性波式等多种类型，但都是利用膜片把气室分隔成两部分，一部分通大气或抽成真空，另一部分与进气管相连通，当进气管绝对压力发生变化时，膜片产生变形。,5.2.2 怠速控制系统,1.节气门直动式怠速控制,（a）结构（b）工作原理图5-13 节气门直动式怠速控制,2.旁通空气式怠速控制1）双金属片式,图5-14 双金属片旁通空气式怠速控制1一节气门；2一翼片式空气流量计；3一怠速空气控制阀；4一怠速调节螺钉；5一插头；6一电热丝；7一双金属片；8一空气通道遮门,2）石蜡式,图5-15 石蜡式怠速调节器l节气门 2一软管 3一水套 4一石蜡体 5一控制活塞 6一平衡弹簧,3）电磁阀式,（a）一旋转阀（b）旋转型 图5-16 电磁阀式怠速控制器 1阀 2阀杆 3一线圈 4一弹簧 5一旋转阀杆 6一旋转阀 7一永久磁铁 8一电枢 9一弹簧 10一插头 11一壳体,4）步进电动机式,图5-17 步进电动机式怠速控制器1阀座 2阀轴 3定子绕组 4轴承 5进给丝杆 6转子 7阀心,5.3 电控汽油机燃油供给系统 燃油供给系统主要由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力脉动阻尼器、燃油压力调节器、喷油器和燃油管路等组成。,1.电动燃油泵,1）滚柱泵,图5-18 滚珠泵l一出油口 2一单向阀 3一永磁直流电动机 4一进油口 5一减压阀 6一油泵 7一壳体 8一滚柱 9一转子,2）齿轮泵 3）涡轮泵,图5-19 齿轮泵1一壳体 2一泵套 3一从动齿轮 4一主动齿轮,图5-20 蜗轮泵l一单向阀 2一限压阀 3一轴承 4一电刷 5一电枢 6一永久磁铁7一轴承 8一涡轮 9一滤清器 10一橡胶缓冲垫 11一壳体,4）双级泵,图5-21 双级电动燃油泵1一低压锅轮泵 2一高压齿轮泵 3一电动机 4一限压阀 5一单向阀,2.燃油压力调节器 结构 原理,图5-22 燃油压力调节器1一弹簧 2一膜片 3一阀门 4一回油口 5进油口,3.燃油压力脉动阻尼器 结构 原理,图5-24 燃油压力脉动阻尼器l一燃油接头 2一固定螺纹 3一膜片 4弹簧 5壳体 6一调节螺钉,4.电磁喷油器 电磁喷油器是电控汽油喷射系统的一个重要的执行器，它根据ECU发来的喷油脉冲信号，精确地计量汽油喷射量。影响喷油量的因素主要有喷油孔尺寸、喷油压力、喷油持续时间和喷油器动态响应特性等。对于一定形式的喷油器，其喷油孔尺寸和喷油器动态响应特性是确定的，喷油压力由燃油压力调节器调节为恒定值。因此，喷油量取决于喷油持续时间。喷油器分类方法很多，按喷油器结构形式可分为轴针式、球阀式和片阀式三种。,5.4 电控汽油机电子控制系统,电子控制装置主要传感器、电控单元（ECU）和执行元件（执行器）组成。,5.4.1 传感器,1.发动机转速与曲轴位置传感器,图5-25 电磁感应式曲轴位置传感器 1一永久磁铁 2一插头 3一发动机壳体 4一铁心 5一感应线圈 6一信号齿盘,2）霍尔效应式,图5-26 霍尔效应工作原理I电流强度；B一磁场强度；UH一霍尔电压,霍尔效应式曲轴位置传感器输出信号,3）光电效应式,图5-27 光电效应式发动机转速和曲轴位置传感器1一控制电路 2一光敏晶体管 3一发光二极管 4一分火头 5一密封盖 6一信号盘,2.冷却液温度传感器,图5-28 冷却液温度传感器l一电插头 2一壳体 3一热敏电阻,3.进气温度传感器,图5-29 进气温度传感器外形与安装位置l一进气温度传感器 2O形密封圈 3一进气支管,4.氧传感器l）氧化锆式氧传感器,图5-30 氧化锆式氧传感器的结构1一导入排气孔罩 2一锆管 3一排气管 4一电极 5一弹簧 6一绝缘套 7一导线,2）氧化钛式氧传感器,l一二氧化钛元件 2一金属保护管 3一导线 4一金属外壳 5陶瓷绝缘材料 6一陶瓷元件 7一接线头,5.爆燃传感器,图5-32 磁致伸缩式爆燃传感器的结构1一外壳 2一感应线圈 3一磁心 4一内盖 5一永久磁铁 6一弹簧 7一绝缘体,6.节气门位置传感器电位计式节气门位置传感器,a）结构 b）原理图5-35 电位计式节气门位置传感器l一电阻膜 2一节气门开度信号动触头 3一绝缘部分 4一怠速信号动触头,5.4.2 电子控制器,图5-36 发动机电子控制器的基本组成,1）输入回路 2）AD转换器 3）微机 4）喷油器驱动信号输出电路 右图控制汽油喷射器的输出电路,图5-37 喷油器驱动信号输出电路,5.4.3 故障自诊断系统现代汽车发动机电控系统中，一般都设有故障自诊断功能，该系统还可监测诊断发动机控制系统工作情况及工作中出现的故障。它一般具有如下功能：（1）及时地检测出电控系统出现的故障。（2）将故障信息以代码形式存储在ECU的存储器内。（3）发出故障指示或警告信息、如点亮仪表板上的“故障指示灯”。（4）维修人员可以读取故障码，为诊断故障原因提供参考。一般在仪表板下方或发动机舱内设有一个专用接口，即故障诊断接口，该接口直接与ECU相连。将解码器或检测设备插入此专用接口，便可将故障码或诊断的传感器、执行器等信号的数据流由此读出，以便在控制系统出现故障时，能及时、快速地查找和排除。目前，汽车电控系统都具有故障自诊断功能，但是各汽车制造厂生产出来的汽车上的自诊断系统的故障码形式、读取和显示方法、故障诊断接口等各不相同，这些给使用和维修带来不便。20世纪8090年代，美国汽车工程师协会倡导提出了第二代车载自诊断系统（OnBoard DiagonosticsI，简称OBD11），旨在使诊断测试模式、故障码、诊断接口、诊断工具等有关诊断系统的内容标准化。,5.5 主要检测仪器的性能和使用方法,5.5.1 数字式多功能电表,在发动机电控系统故障诊断时，经常需要检测电压、电阻等参数，对于微机控制系统来说，不能采用一般普通指针式万用表进行，否则在测量过程中将有可能造成微机及传感器的损坏，故只能采用高阻抗数字式电表进行测量。,图5-38 OTC电表1一四位数显示屏 2一功能符号指示 3一示波点显示 4一功能钮 5一旋转选择开6一温度接头 7一黑色测试线接头 8一红色测试线,5.5.2 OTC解码器,图5-39 OTC解码器,5.5.3 燃油压力表,图5-40 燃油压力表,5.5.5 故障诊断仪和是目前奥迪和桑塔纳轿车的主要外围诊断设备。这些仪器的内部程序卡和外部接口都能很好地与奥迪和桑塔纳轿车相匹配，具有操作简单、方便、能很快地起动轿车内的自诊断系统，读出其中的故障码和数据等特点。并且具有数据双向传递功能，即不但能把控制单元内的数据调出来，而且能通过阅读仪的键盘将各种指令和数据供给控制单元，对控制单元参数进行调整。,图故障阅读仪1-诊断线插孔 2a、2b、2c、2d-诊断线 3-打印机 4-键盘 5-显示屏 6-安装槽,图5-42 故障诊断仪1-显示屏 2-测试导线插座 3-程序卡及RS422插口的盖板 4-测试导线 5-键盘,5.6 电控汽油喷射系统的检修,5.6.1 燃油泵系统的检查,图5-43 AFE发动机燃油泵系统电路图,1.燃油泵工作情况的检查2.燃油泵的检查对燃油泵的检查除采用上述燃油压力的检查方法来判断外，还可用VAG13483A和VAG134832等专用仪器检查。检查时，蓄电池接线应远离油盒，电压不低于12 V，正负板性不可接反，通电时间不超过10 s。燃油泵喷油扬程高于120 mm以上视为可用，低于这个高度应视作泵油能力不足或失效。,图5-44 AFE发动机汽油箱的结构 1回油软管 2进油软管 3、28油管夹头 4、7、9、21、26夹箍 5汽油滤清器罩壳 6汽油滤清器(中地板下)8油管夹头 10、22固定螺钉 11回油管 12通气细孔 13进油管 14锁紧螺母 15凸缘16密封圈 17油位传感器 18燃油泵 19油箱 20固定环 23卡环 24支承座 25防护林尘罩 27橡胶连接管,3.燃油泵系统检修后有无漏油的检查燃油泵系统经过维修后，应检查管路系统有无漏油现象，可按下述步骤进行：（1）点火开关断开，拔下燃油泵继电器。用跨接线将燃油泵继电器插脚的30号和87号脚短接，燃油泵开始工作。（2）用钳子夹住油压调节器的回油软管(不可弯曲软管，否则会使软管破裂)，高压油管内的燃油压力会上升到较高值，在这一状态下，仔细查看燃油系统各个部位是否有漏油现象。,5.6.2 喷油器的检查,1.喷油器电阻的检查2.喷油器在车上的检查3.诊断提示4.喷油器的清洗,图5-46 AFE发动机喷油器控制电路,5.6.3 燃油供给系统的检修注意事项（1）除需要测试蓄电池的电压外，在进行燃料系的任何维修工作之前都应拆下蓄电池的负极导线。（2）在需拆卸油管时，为防止大量汽油漏出，应对燃料系统内的压力进行释压，同时注意用毛巾等将汽油引入油盆中。（3）在维修中，所用过的密封圈、衬垫、管道夹箍、垫圈等，都应换用新的，以保证维修后的燃油系统的密封、不参漏。（4）拆装喷油器时，O形密封圈切勿重复使用。新圈在安装前应用汽油润滑，切勿采用润滑油、齿轮油或制动油。（5）喷油器等安装好后，应检查有无漏油。（6）在工作场地禁止明火和吸烟，确保通风性能良好，同时应备有干式化学灭火器。,5.7 电控汽油喷射系统常见故障的诊断与排除,5.7.1 故障诊断的基本原则诊断排除一个发动机故障，首先应判断该故障是否与电子控制系统有关。如果发动机有故障，而警告灯并未点亮，大多数情况下，该故障可能与电子控制系统无关，此时，就应该按照常用的基本诊断方法进行检查。否则，可能遇到一个本来与电子控制系统无关的简单故障，却去检查传感器、执行器和电路等，花费了很多时间，而真正的故障反而没有找到。5.7.2 故障诊断的一般程序诊断故障应按6个步骤进行，即向用户询问相关情况、直观检查、基本检查、自诊断测试、疑难故障诊断和部件检修等。5.7.3 故障诊断的基本检查程序在进行电控汽车的故障诊断时，为了确定故障的性质和部位，少走弯路，在对汽车进行直观检查后，可按教材表5-2所示的程序进行基本检查。,5.7.4 常见故障的诊断方法1.不能起动2.起动困难3.发动机怠速不良4.发动机动力不足、加速不良5.发动机减速或停车熄火6.发动机油耗大,