发动机电控辅助系统课件.ppt
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1、2023/3/30,汽车发动机电控技术,第 5 章 发动机电控辅助系统,2023/3/30,第5章 发动机电控辅助系统,教学目标,了解各种可变进气与增压控制系统的进气工作原理;,了解三元催化转换器、空燃比反馈控制系统的工作原理;,了解排放控制系统的工作控制原理;,了解自诊断系统工作原理法;,掌握怠速控制系统的控制原理;,了解巡航控制系统、应急备用系统、失效保护系统、发电机控制系统与冷却风扇控制系统的工作原理。,2023/3/30,教学内容,辅助进气控制系统;,排放控制系统;,自诊断系统;,怠速控制系统;,巡航控制系统;,应急备用系统;,失效保护系统;,其他辅助控制系统;,电控辅助系统的故障案例
2、。,2023/3/30,教学重点,动力阀可变进气系统、进气谐波增压控制系统、废气涡轮增压控制系统、可变配气相位控制系统的进气工作原理;三元催化转换器、空燃比反馈控制系统的工作原理;废气再循环控制系统、汽油蒸发回收控制系统、二次空气供给控制系统的工作控制原理;怠速控制系统的控制原理。,2023/3/30,教学难点,VTEC系统的检修;各排放控制控制系统的检修;步进电动机式怠速控制阀的检修;旋转电磁阀式怠速控制阀的检修;占空比控制式怠速控制阀的检修;巡航控制系统的检修。,2023/3/30,教学方法,讲授、课件、视频与实物,教学时数,22学时,2023/3/30,5.1 辅助进气控制系统,5.1.
3、1 动力阀可变进气控制系统,(a)发动机在低速、中、小负荷工况下工作时,(b)发动机在高转速、大负荷工况下工作时,2023/3/30,(a)发动机在低速、中、小负荷工况下工作时(b)发动机在高转速、大负荷工况下工作时1-膜片式执行器 2-至进气管(负压)3-真空罐 4-三通电磁阀 5-空气滤清器 6-ECU,丰田双气道动力阀可变进气控制系统,2023/3/30,5.1.2 进气谐波增压控制系统,1-喷油器 2-进气道 3-空气滤清器 4-大容量进气室 5-真空驱动器 6-进气增压控制阀 7-涡流控制气门 8-节气门,2023/3/30,进气谐波增压控制系统控制原理,2023/3/30,皇冠3.
4、0轿车进气谐波增压控制系统控制电路,2023/3/30,5.1.3 废气涡轮增压控制系统废气涡轮增压的基本原理,1-空气流量计 2-空气滤清器3-增压涡轮 4-涡轮增压器 5-动力涡轮 6-放气阀 7、8-增压压力控制电磁阀9-节气门 10-中间冷却器,2023/3/30,废气涡轮增压的优点(1)能提高进气密度,增加充气量。能使发动机在各种转速下达到最佳充气效果,可增加功率40%左右,而且还可提高扭矩、降低油耗。(2)能消除因大气压力(平原-山区)的不同引起的实际充气量的变化对发动机的影响。一般发动机在海拔高度升高1000m后,功率约下降8%10%,油耗增加4%5%。(3)增压器所消耗的功率是
5、由排出的废气提供,并不消耗发动输出的有效功率。在废气涡轮增压系统中,一般都带有中间冷却器进行中冷,它对增加充气量、降低热负荷、消除爆震等都是十分有利的。,2023/3/30,废气涡轮增压控制系统的控制原理,1-空气滤清器 2-空气流量计 3-增压涡轮 4-涡轮增压器 5-动力涡轮 6-放气控制阀 7-爆震传感器 8-冷却液温度传感器 9-增压压力传感器 10-节气门位置传感器 11-冷却器 12-点火器 13-曲轴位置传感器 14-增压压力控制电磁阀 15-火花塞 16-点火线圈 17-喷油器,2023/3/30,5.1.4 可变配气相位控制系统可变配气相位控制系统的功能 根据发动机转速、负荷
6、等变化来控制VTEC机构工作,改变驱动同一汽缸两进气门工作的凸轮,以调整进气门的配气相位及升程,并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。,2023/3/30,VTEC机构的组成,1-正时板 2-中间摇臂 3-辅助摇臂 4-同步活塞B 5-同步活塞A 6-正时活塞 7-进气门 8-主摇臂 9-凸轮轴,1-同步活塞B 2-同步活塞A 3-弹簧 4-正时活塞 5-主摇臂 6-中间摇臂 7-辅助摇臂,2023/3/30,VTEC机构的工作原理,(a)VTEC机构低速工作状态(b)VTEC机构高速工作状态1-主凸轮 2-辅助凸轮 3-中间凸轮 4-中间摇臂 5-辅助摇臂 6-阻挡活塞 7-同步活塞B 8
7、-同步活塞A 9-正时活塞 10-主摇臂,2023/3/30,VTEC系统的控制电路,2023/3/30,VTEC系统的检修清除并重新调取故障码测量电磁阀线圈电阻检查连接线路机油压力的检查电磁阀的检查摇臂的检查 用换件法检查ECM,2023/3/30,(1)清除故障码,并重新起动发动机,必要时进行路试,再次调取故障码,若不再有故障码21,说明VTEC系统存在间歇性故障,应检查VTEC电磁阀连接线路是否连接不良。(2)关闭点火开关,拆开VTEC电磁阀线束插接器,测量电磁阀线圈电阻(1号端子与搭铁间)。标准电阻应为1430,否则应更换电磁阀。(3)若电磁阀电阻符合标准,检查VTEC电磁阀与ECM之
8、间的连接线路是否有断路或短路故障。,2023/3/30,(4)若上述检查均正常,接好VTEC电磁阀线束插接器,拆下电磁阀上的M10螺栓,将专用低压压力表和接头连接到电磁阀上,连接转速表。然后起动发动机,当达到正常工作温度后(冷却风扇转动),检查发动机转速分别为1000r/min、2000r/min和4000r/min时的机油压力,若机油压力均高于49kPa,则应检查VTEC电磁阀是否有故障,必要时应更换电磁阀。若上述检查机油压力均低于49kPa,则关闭点火开关,拆开VTEC电磁阀插头,用蓄电池直接给电磁阀通电。然后起动发动机,测量转速为3000r/min时的机油压力。机油压力应达到250kPa
9、以上,否则说明机油泵工作不良或润滑系统有泄漏。,2023/3/30,(5)VTEC电磁阀的检查。从汽缸盖上拆下VTEC电磁阀总成后,应检查电磁阀滤清器。若滤清器有堵塞现象,则应更换机油滤清器和发动机润滑油;同时必须更换电磁阀密封垫(一经拆下,必须更换新件)。若滤清器未堵塞,则拆开VTEC电磁阀,用手指检查阀的运动是否自如,若有发卡现象,应更换电磁阀。,2023/3/30,第5章 汽油机电控辅助系统,(6)VTEC摇臂的检查。发动机不工作时,拆下气门室罩盖,转动曲轴分别使各缸处于压缩上止点位置,用手按压中间摇臂,应能与主摇臂和辅助摇臂分离单独运动。用专用堵塞堵住油道减压孔,拆下油压检查孔处的密封
10、螺栓,通入压力为400kPa的压缩空气,用手推动正时板端部使其向上移动23mm。当转动曲轴使汽缸内活塞处于压缩上止点位置,三个摇臂并列平行时,从三个摇臂的缝隙中观察同步活塞的结合情况,同步活塞应将三个摇臂连接为一体,用手按压中间摇臂应不能单独运动;当停止输入压缩空气时,再推动正时板使其向上移动,摇臂内的同步活塞应迅速回位。进气摇臂总成的工作情况若不符合上述要求,应分解检查摇臂总成,必要时成组更换进气摇臂。,2023/3/30,5.2 排放控制系统,5.2.1 三元催化转换器、氧传感器与空燃比反馈控制系统三元催化转化器(TWC),2023/3/30,空燃比反馈控制系统,实际空燃比精确地控制在理论
11、空燃比14.7附近一个极小的范围内,以保证三元催化器以较高的转换效率工作。,2023/3/30,氧传感器氧传感器的类型氧化锆式氧化钛式宽带型氧传感器,2023/3/30,氧化锆式氧传感器,(a)氧化锆(ZrO2)管(b)工作原理图(c)结构图1-安装法兰 2-隔热陶瓷管 3-连接电缆 4-护套 5-氧化锆管 6-信号电压引出套 7-外壳 8-加热元件 9-加热元件接电片,2023/3/30,氧化锆式氧传感器,由于氧化锆只能在400以上的高温时才能正常工作,为保证发动机在进气量少、排气温度低时也能正常工作,有的氧化锆式氧传感器内还装有加热器,加热器也由发动机ECU控制。不带加热器的氧传感器称为普
12、通型氧传感器,带加热器的氧传感器称为热型氧传感器。,2023/3/30,氧化钛式氧传感器,当废气中的氧浓度高时,二氧化钛的电阻值增大;反之,当废气中的氧浓度较低时,二氧化钛的电阻值减小,利用适当的电路对电阻变量进行处理,即可转换成电压信号输送给ECU,用来确定实际的空燃比。,2023/3/30,宽带型氧传感器,1-ECU 2-感应室电压 3-电极 4-大气 5-测试腔 6-扩散孔 7-泵氧元 8-排气 9-泵氧元电流,日本丰田凌志LS400轿车氧传感器控制电路,2023/3/30,三元催化转换器(TWC)及氧传感器的检修注意事项 热型氧传感器加热器的检查 氧传感器信号检查,2023/3/30,
13、三元催化转换器及氧传感器的检修,(1)装有氧传感器和TWC的汽车,禁止使用含铅汽油,以防止催化剂“铅中毒”而失效。(2)TWC固定不牢或汽车在不平路面上行驶时的颠簸,容易导致转换器中的催化剂载体损坏。(3)装用蜂巢型TWC的汽车一般每行驶80000Km应更换转换器芯体。装用颗粒型TWC的汽车,其颗粒形催化剂的重量低于规定值时,应全部更换。(4)如果发动机的排气温度过高(815以上),TWC的转换效率将明显下降。有些TWC中装有排气温度报警装置,当报警装置发出报警信号时,应停机熄火,查明排气温度过高的原因,予以排除。在实际使用中,排气温度过高一般是由于发动机长时间在大负荷下工作或因故障而燃烧不完
14、全所致。,2023/3/30,主要是测量其加热器线圈电阻,如:丰田凌志LS400轿车氧传感器加热器线圈,在20时阻值应为5.16.3。若不符合规定,应更换氧传感器。,2023/3/30,(1)连接好氧传感器线束插接器,使发动机以较高转速运转,直到氧传感器工作温度达到400以上。(2)维持怠速运转。(3)反复踩动加速踏板,并测量氧传感器输出信号电压,加速时应输出高电压信号(0.750.90V),减速时应输出低电压信号(0.10.4V)。(4)若不符合上述要求,应更换氧传感器。,2023/3/30,5.2.2 废气再循环控制系统 废气再循环简称为EGR 其功能是在发动机工作过程中,将一部分废气引入
15、进气管,与新鲜空气(或混合气)混合后返回汽缸进行再循环。EGR率=EGR气体流量/(吸入空气量EGR气体流量)100电控式EGR控制系统主要有两种类型开环控制EGR系统闭环控制EGR系统,2023/3/30,开环控制EGR系统,1-EGR真空电磁阀 2-节气门 3-EGR阀 4-冷却液温度传感器 5-曲轴位置传感器 6-ECU 7-起动信号,2023/3/30,闭环控制EGR系统,ECU根据EGR率传感器信号对EGR控制阀实行反馈控制。,2023/3/30,EGR控制系统的检修一般检查EGR真空电磁阀的检查EGR阀的检查,2023/3/30,一般检查(1)在冷机起动后,立即拆下EGR阀上的真空
16、软管,发动机转速应无变化,用手触试真空软管口应无真空吸力。(2)当发动机温度达到正常工作温度后,怠速时按上述方法检查,其结果应与冷机时相同。(3)当发动机温度达到正常工作温度后,若将转速提高到2500r/min左右,折弯真空软管后并从EGR阀上拆下软管,发动机转速应有明显提高(因中断废气再循环)。若不符合上述要求,说明EGR系统工作不正常,应查明故障原因,进行维修。,2023/3/30,EGR真空电磁阀的检查 检查的方法与步骤,见图所示。(1)在冷态下测量EGR真空电磁阀电阻,阻值一般应为3339。(2)当不给EGR真空电磁阀通电时,从通进气管侧接头吹入空气,应畅通;从通大气的滤网处吹入空气,
17、应不通。(3)当给EGR真空电磁阀接通蓄电池电源电压时,吹气通畅情况应与上述相反。若不符合上述要求,应更换电磁阀。,2023/3/30,EGR阀的检查 检查的方法与步骤,见图所示。(1)用手动真空泵给EGR阀膜片上方施加约15kPa的真空度时,EGR阀应能开启。(2)不施加真空度时,EGR阀应能完全关闭。若不符合上述要求,应更换EGR阀。,2023/3/30,5.2.3 汽油蒸发回收控制系统 汽油蒸发回收控制系统的功能:阻止燃油箱内蒸发的汽油蒸气泄漏到大气中,以免污染环境;将燃油箱的汽油蒸气进行收集后,适时的送入进气管与空气混合,然后进入发动机燃烧,使汽油得到充分利用,提高了燃油的经济性。,2
18、023/3/30,汽油蒸发回收控制系统的组成与工作原理,油箱内的汽油蒸气超过一定压力时,单向阀开启,汽油蒸气经蒸气回收管进入活性炭罐,活性炭罐内的活性炭利用物理原理将燃油蒸气吸附在炭罐内。发动机工作时,活性炭罐内的汽油蒸气经定量排放孔、吸气管被吸入进气管。,2023/3/30,汽油蒸发回收控制系统的检修一般维护真空控制阀的检查电磁阀的检查,2023/3/30,一般维护(1)在使用中,应经常检查各连接管路有无破损或漏气,必要时更换连接软管。(2)检查活性炭罐壳体有无裂纹、底部进气滤芯是否脏污,必要时更换炭罐或滤芯。(3)一般汽车每行驶20000km,应更换活性炭罐底部的进气滤芯。,2023/3/
19、30,真空控制阀的检查 从活性炭罐上拆下真空控制阀,用手动真空泵由真空管插头给真空控制阀施加约5kPa真空度时,从活性炭罐侧孔吹入空气,应畅通;不施加真空度时,吹入空气则不通。若不符合上述要求,应更换真空控制阀。,2023/3/30,电磁阀的检查(1)发动机不工作时,拆开电磁阀进气管一侧的软管,用手动真空泵由软管插头给电磁阀施加一定的真空度,电磁阀不通电时应能保持真空度;若给电磁阀接通蓄电池电压,真空度应释放。(2)拆开电磁阀线束插接器,测量电磁阀两端子间的电阻,阻值一般应为3644。若不符合上述要求,应更换控制电磁阀。,2023/3/30,5.2.4 二次空气供给控制系统二次空气供给控制系统
20、的功能 在一定工况下,将新鲜空气送入排气管,促使废气中的CO和HC进一步氧化,从而降低CO和HC的排放量。二次空气供给控制系统与发动机正常进气系统是有区别的,区别在于二次空气供给系统是向排气系统供给空气的。,2023/3/30,二次空气供给控制系统的组成与原理,2023/3/30,二次空气供给控制系统的检修二次空气控制阀的检查 二次空气电磁阀的检查,2023/3/30,二次空气控制阀的检查(1)发动机低温起动后,拆下空气滤清器盖,应能听到舌簧阀发出的“嗡、嗡”声。(2)从空气滤清器上拆下二次空气供给软管,用手指盖住软管口检查,应符合下列要求:发动机温度在1863范围内怠速运转时,有真空吸力;发
21、动机温度在63以上,起动后70s内应有真空吸力,起动70s后应无真空吸力;发动机转速从4000r/min急减速时,应有真空吸力。(3)拆下二次空气控制阀,从空气滤清器侧软管接头吹入空气应不漏气;用手动真空泵从真空管接头施加20kPa真空度,从空气滤清器侧软管接头吹入空气应通畅;若不符合上述要求,说明膜片阀工作不良,应检修或更换。用手动真空泵从真空管接头施加20kPa真空度,从排气管接头吹入空气应不漏气,否则说明舌簧阀密封不良,应更换。,2023/3/30,二次空气电磁阀的检查(1)拆开电磁阀线束插接器,测量电磁阀两端子间的电阻,阻值一般应为3644。(2)拆开电磁阀上的软管,电磁阀不通电时,从
22、进气管侧软管插头吹入空气应不通。当给电磁阀接通蓄电池电源电压时,从进气管侧软管插头吹入空气应通畅。若不符合上述要求,应更换电磁阀。,2023/3/30,5.3 自诊断系统,5.3.1 自诊断系统概述及时地检测出电子控制系统出现的故障,点亮故障指示灯向驾驶员和维修人员发出报警信号,并将诊断结果以代码(故障码)的形式进行存储。通过特定的操作程序将存储在存储器中的代码(故障码)调出,以便维修人员迅速地、准确地确定故障的性质和部位。自动启动失效保护系统。自动启动应急备用系统。,2023/3/30,5.3.2 自诊断系统工作原理传感器故障自诊断原理 传感器是向ECU输送信号的电控系统元件,不需专门的线路
23、,自诊断系统即可对各种传感器进行故障自诊断。冷却液温度传感器氧传感器,2023/3/30,当冷却液温度传感器向ECU输入的信号电压为0.1V时,相当于发动机水温139;当冷却液温度传感器向ECU输入的信号电压为4.8V时,相当于发动机水温-30。如果冷却液温度传感器输入的信号电压低于0.1V或高于4.8V,ECU监测到电压值超出规定范围时,即判定冷却液温度传感器有故障,并设定一故障码。,冷却液温度传感器与ECU之间的导线断路或短路时,入的信号电压就会高于4.8V 或低于0.1V。,2023/3/30,氧传感器自诊断,当发动机在正常工作温度下运转时,ECU在1min以上检测不到氧传感器的输入信号
24、或氧传感器的输入信号电压在0.30.6V间1min以上没有变化,ECU即判断氧传感器有故障,并设定一故障码。,2023/3/30,执行元件故障自诊断原理,如果由于某种原因,偶尔出现一次没有点火确认信号(IGf),ECU不会判定为故障。一般,需点火器六次没有点火确认信号(IGf)反馈给ECU,才判定点火系统发生故障。,当点火系出现故障、三极管不能正常地导通和截止时,点火监控回路就收不到正常工作时的自感电动势,ECU也得不到反馈的点火确认信号(IGf),ECU就会判定点火系出现故障。此时,ECU会使喷油器停止喷油。,2023/3/30,ECU自身故障自诊断原理,在ECU内,为了实现对自身的监测,也
25、设有相应的监控回路,用以监视自身是否按正常的控制程序工作。在监控回路内设有监视时钟,按时对ECU电控单元进行复位。当ECU内部发生故障时,程序不能正常执行,时钟就不能使电控单元复位,ECU据此判定自身有故障。,2023/3/30,5.3.3 故障指示灯功能(1)故障报警功能。(2)报警显示功能。(3)显示故障码功能。(4)发动机定期维修、养护提示功能。,2023/3/30,5.3.4 故障码的读取与清除利用随车自诊断系统读取与清除故障码使用故障诊断仪读取与清除故障码,丰田轿车读取故障码的方法,故障码的清除,2023/3/30,丰田轿车读取故障码的方法与步骤,(1)将点火开关置于ON位置,但不要
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