电控汽油喷射系统

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1、熟悉电控汽油喷射系统的分类、组成和工作原理。2、掌握电控汽油喷射系统主要零部件的构造和工作原理。学习目标： 汽油喷射技术的发展历史起源于20世纪初期，由德国Wright兄弟首先在飞机发动机上采用了向进气管连续喷射汽油的混合气配制方法。第二次世界大战以后，汽油喷射技术才逐渐应用于汽车发动机上。60年代以前，车用汽油喷射装置大多采用机械式柱塞喷射泵，其控制功能借助于机械装置来实现，结构复杂、价格昂贵，因此发展缓慢，技术上无重大突破，应用范围也仅限于赛车和为数不多的追求高速和大功率的豪华型轿车上，在车用汽油发动机领域内化油器仍占有绝对的优势。60年代，在一些发达国家中随着汽车数量与日俱增，汽车排气对大气的污染日趋严重，欧、美、日各国相继制订了严格汽车排放法规，限制排气中CO、HC和NOX等有害物质的排放。70年代初，由于受能源危机影响各国又制定了汽车燃油经济性法规。两种法规的要求逐年提高，愈来愈严格，已达到传统的机械式化油器和分电器式点火系统难以胜任的地步，迫使世界汽车工业寻求各种技术途径来降低燃油牦和减少排放污染。1967年，德国Bosch公司研制成功K．Jetronic机械式汽油喷射系统，后来经改进发展为机电结合式KE-Jetronic汽油喷射系统。由于该系统的主要功能仍由机械装置完成，控制精度偏低，至90年代初已趋于淘汰。同样是1967年，德国Bosch公司开发出用进气歧管真空度控制空燃比的D．Jetronic模拟电子控制汽油喷射系统，后经改进发展为采用翼板式空气流量计直接测量进气空气体积流量来控制空燃比的L-Jetronic电子控制汽油喷射系统，开创了汽油电控喷射新时代。1概述1.1电控汽油喷射系统的发展与应用 70年代后期，全球电子技术有了长足的进步，特别是集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的发展，迅速推动了计算机控制技术在汽车技术上的应用并快速发展。发动机电子控制技术从单一的点火时刻控制和单一的燃油喷射空燃比控制开始，逐步扩展到发动机怠速控制、排气再循环(EGR)控制、燃油蒸发控制(EVAP)、可变进气控制、涡轮增压控制等多项内容的发动机综合控制系统，称为发动机集中控制系统。90年代中后期，伴随着计算机网络技术的发展，发动机电子控制系统已成为车载局域网络的重要组成部分。1997年以后，内燃式汽油机已开始采用汽油直喷技术进行稀薄燃烧，进一步降低了油耗和排放。国产汽车电子控制技术的开发和应用相对较晚，90年代初期只有少数汽车厂家，如一汽奥迪、北汽切诺基汽车上开始装备电控燃油喷射发动机，并且基本上是对国外生产的部件进行组装，与国外先进的汽车制造技术相比差距较大。随着形势的发展，如城市汽车数量的增多，汽车尾气污染日趋严重等，国家出台了新的安全、油耗、排放法规并逐渐与国际标准接轨，我国汽车工业，特别是轿车工业大大加快了电控化、信息化的步伐，电控汽油喷射系统在我国许多车型上得到了广泛的应用和迅猛的发展。1概述1.1电控汽油喷射系统的发展与应用 电控汽油喷射尽管形式多样，但它们都具有相同的控制原则，即以电子控制单元(ECU)为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器为控制对象，保证发动机在各种工况下获得最佳的混合气浓度，以满足发动机动力性、经济性和排放要求。相同的控制原则决定了各类电控汽油喷射系统具有相同的组成和类似的结构，如图5.1所示。电控汽油喷射系统都由以下三个子系统组成：空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统。1概述1.2电控汽油喷射系统的组成 1、空气供给系统空气供给系统的作用是向发动机提供与负荷相适应的清洁的空气，同时测量和控制进入发动机气缸的空气量，使它们在系统中与喷油器喷出的汽油形成空燃比符合要求的可燃混合气。空气供给系统的组成和流程如图所示。1概述1.2电控汽油喷射系统的组成节气门体空气滤清器空气流量计怠速控制阀电子控制单元空气阀 2、燃油供给系统燃油供给系统的功用是用电动汽油泵向喷油器提供足够压力的汽油，喷油器根据来自ECU的控制信号，向进气歧管内进气门上方喷射定量的汽油。燃油供给系统的组成和流程如图所示。1概述1.2电控汽油喷射系统的组成汽油泵回油管汽油滤清器油压调节器输油管路喷油器 3、电子控制系统电子控制系统的主要作用是根据发动机和汽车不同的运行工况，对喷油时刻、喷油量以及点火时刻等进行确定和修正，检测各传感器的工作，并将工作参数储存和输出。电子控制系统的工作示意图，如图所示。将发动机的运行工况(如进气量、节气门位置、曲轴位置及转速、冷却液温度、进气温度、排气成分信息等)和车辆运行状况(如车速等)信息，通过传感器转换成为相应的电信号并输送给电控单元，电控单元对这些电信号进行分析、判断、比较、计算等实时处理后，得出最佳控制方案并向各有关执行元件发出控制指令，控制最佳的空燃比和点火时刻，使得发动机在各种工况下都处于最佳工作状态。电控单元还具有故障自诊断功能。1概述1.2电控汽油喷射系统的组成 1、按进入气缸空气量的检测方式分按进入气缸空气量的检测方式分，有直接检测型和间接检测型。（1）直接检测型（L型）直接检测空气流量的汽油喷射系统采用空气流量计直接测量单位时间发动机吸入的空气量。然后，电控单元根据发动机的转速计算每一循环的空气量，并由此计算出循环基本喷油量。直接检测型包括体积流量方式和质量流量方式两种。1概述1.3电控汽油喷射系统的分类 ①体积流量方式：如图所示，利用翼片式空气流量计或卡门涡旋式空气流量计，直接测量单位时间发动机吸入的空气体积流量。电控单元根据已测出的空气体积和发动机转速，然后计算出每一循环的进气空气体积流量，并进行大气压力和温度修正，再计算出循环基本喷油量。这种测量方式测量精度较高，有利于提高混合气空燃比的控制精度。但存在需要进行大气压力和温度修正等缺点。1概述1.3电控汽油喷射系统的分类 ②质量流量方式：如图所示，利用热线式空气流量计或热膜式空气流量计，直接测量单位时间发动机吸入的空气质量流量。电控单元根据已测出的空气质量和发动机转速，然后计算出每一循环的进气空气质量流量，计算出循环基本喷油量。这种测量方式除测量精度高，响应速度快，结构紧凑外，由于其测出的是空气的质量，因此，不需要进行大气压力和温度修正。1概述1.3电控汽油喷射系统的分类 （2）间接检测型（D型）在间接检测空气流量方式的汽油喷射系统中，电控单元通过对节气门开度或进气歧管压力、发动机转速的测量，计算出发动机吸入的空气量。间接测量型有节流——速度方式和速度——密度方式两种。①节流——速度方式：电控单元根据节气门开度和发动机转速计算出每一循环的进气空气量，并由此计算出循环基本喷油量。这种方式由于直接检测节气门的开度，因此，发动机过渡工况响应特性较好，被用在一些赛车上。但是空气量与节气门开度和发动机转速之间的函数关系相当复杂，因此，要精确测量空气量存在一定的困难。②速度——密度方式：电控单元根据进气歧管压力和发动机转速计算出每一循环的进气空气量，并由此计算出循环基本喷油量。这种方式测量方法简单，喷油量调整精度容易控制。但是由于进气歧管压力和进气量之间函数关系比较复杂，在过渡工况和采用废再循环时，由于进气歧管内压力波动较大，因此，这些工况空气量测量的精度较低，需进行流量修正，对这些工况混合气空燃比精确控制造成不利影响。1概述1.3电控汽油喷射系统的分类 2、按喷油器与气缸的数量关系分按喷油器与气缸的数量关系分类，有单点燃油喷射(SPI)系统和多点燃油喷射(MPI)系统。（1）单点燃油喷射系统单点燃油喷射系统是在节气门体上安装一个或两个喷油器，向进气歧管中喷射燃油形成可燃混合气。如图所示，这种喷射系统又被称为节气门体燃油喷射系统(TBI)或集中燃油喷射系统。这种燃油喷射系统对混合气的控制精度比较低，各个气缸混合气的均匀性也较差，现已很少使用。1概述1.3电控汽油喷射系统的分类调压器喷油器节气门体位置传感器节气门 （2）多点燃油喷射系统多点燃油喷射系统根据喷油器的安装位置又可分为进气道喷射(PFI)和缸内喷射(GDI)。①进气道喷射（PFI）：在每一个气缸的进气门前安装一个喷油器，如图所示。喷油器喷射出燃油后，在进气门附近与空气混合形成可燃混合气，这种喷射系统能较好地保证各缸混合气总量和浓度的均匀性。目前大多数车型如奥迪．A6、本田雅阁、捷达、桑塔纳以及GM公司的MFI系统、日产公司的EGI系统、．ECCS系统、丰田公司的TCCS系统等都采用这种多点燃油喷射系统。1概述1.3电控汽油喷射系统的分类气门喷油器输油管进气支管 ②缸内喷射（GDI）：如图所示，将高压燃油直接喷到气缸内。这种喷射技术使用特殊的喷油器，燃油喷雾效果更好，并可在缸内产生浓度渐变的分层混合气(从火花塞往外逐渐变稀)。因此可以用超稀的混合气(急速时可达40：1)工作，油耗和排放也远远低于普通汽油发动机。此外这种喷射方式使混合气体积和温度降低，爆震燃烧的倾向减小，发动机的压缩比可比进气道喷射时大大提高。但喷油器直接安装在缸盖上，必须能够承受燃气产生的高温、高压，且受发动机结构限制，采用较少。比较典型的缸内喷射系统有福特PROCO缸内喷射系统，丰田D—4缸内喷射系统和三菱4G缸内喷射系统。1概述1.3电控汽油喷射系统的分类 3、按喷油器的喷射方式分按喷油的持续性进行分类，电控燃油喷射系统分为连续喷射性和间歇喷射性两类。①连续喷射性燃油喷射系统：在每个气缸口均安装一个机械喷油器，只要系统给它提供一定的压力，喷油器就会持续不断的喷射出燃油，其喷油量的多少不是取决于喷油器，而是取决于燃油分配器中燃油计量槽孔的开度及计量槽孔内外两端的压差。②间歇喷射性燃油喷射系统：在发动机运转期间间歇性地向进气歧管中喷油，其喷油量多少取决于喷油器的开启时间，即发动机控制模块(ECU)发出的喷油脉冲宽度。这种燃油喷射方式广泛地应用于现代电控燃油喷射系统中。1概述1.3电控汽油喷射系统的分类 间歇性燃油喷射系统按喷油器控制方式又可以分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射，如图所示。1概述1.3电控汽油喷射系统的分类 （1）能提供发动机在各种运行工况下最合适的混合气浓度，使发动机在各种工况条件下保持最佳的动力性、经济性和排放性能。（2）电控燃油喷射系统配用排放物控制系统后，大大降低了HC、C0和N0X三种有害气体的排放。（3）增大了燃油的喷射压力，因此雾化比较好；由于每个气缸均安装一个喷油器(多点喷射系统)，所以各缸的燃油分配比较均匀，有利于提高发动机运转的稳定性。（4）当汽车在不同地区行驶时，对大气压力或外界环境温度变化引起的空气密度的变化，发动机控制电脑(ECU)能及时准确地作出补偿。（5）在汽车加减速行驶的过渡运转阶段，燃油控制系统能够迅速的作出反应，使汽车加速、减速性能更加良好。1概述1.4电控汽油喷射系统的优点 （6）具有减速断油功能，既能降低排放，也能节省燃油。减速时，节气门关闭，发动机仍以高速运转，进入气缸的空气量减少，进气歧管内的真空度增大。在化油器系统中，此时会使粘附于进气歧管壁面的燃油由于进气歧管内真空度骤升而蒸发后进入气缸．他混合气变浓，燃烧不完全，排气中HC和CO的含量增加。而在电控燃油喷射发动机中，当节气门关闭而发动机转速超过预定转速时，喷油就会减少或停止，使排气中HC和CO的含量减少，降低燃油消耗。（7）在进气系统中，由于没有像化油器那样的喉管部位，因而进气阻力减小。再加上进气管道的合理设计，就能充分利用吸入空气惯性的增压作用，增大充气量，提高发动机的输出功率，增加动力性。（8）在发动机起动时，可以用发动机控制模块(ECU)计算出起动时所需的供油量，使发动机起动容易，暖机更快，暖机性能提高。1概述1.4电控汽油喷射系统的优点 1、电动燃油泵电动燃油泵是电控燃油喷射发动机的基本部件之一。它一般由小型直流电动机驱动，其作用是把燃油从油箱中吸出、加压后输送到管路中，和燃油压力调节器配合建立合适的系统压力。（1）电动燃油泵的结构与原理电动燃油泵按安装形式可分为两种：油箱外置型和油箱内置型。油箱外置型电动燃油泵安装在油箱外，串连在输油管上；油箱内置型电动燃油泵安在油箱内部，浸泡在燃油里，这样可以防止产生气阻和燃油泄露，且噪声小。此外内置式还在油箱中设一个小油箱，将燃油泵放在小油箱中，这样可以防止在燃油不足而汽车转弯或倾斜时，燃油泵吸入空气而产生气阻，如图所示。目前大多数电控燃油喷射系统均采用油箱内置型电动燃油泵。油箱外置式主要采用滚柱式燃油泵，油箱内置式主要采用涡轮式燃油泵，也可以采用滚柱式燃油泵。无论是油箱内置式还是油箱外置式电动燃油泵，其结构基本上是相同的，都是由泵体、电动机和外壳等部分组成，如图所示。2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 电动机通电即带动泵体旋转，将燃油从进油口吸入，流经电动燃油泵内部，再从出油口压出，给燃油系统供油。在泵油过程中，燃油不断穿过油泵和电动机，油泵本身及电动机中的线圈、炭刷、轴承等部位都靠燃油来润滑和冷却。由此，绝对禁止在无油的情况下运转电动汽油泵，以免烧坏电动汽油泵。电动燃油泵的电动机部分包括固定在外壳上的永久磁铁和产生电磁力矩的电枢以及安装在外壳上的电刷装置。电刷与电枢上的换向器相接触，其引线连接到外壳的接柱上，将控制电动燃油泵的电压引到电枢绕组上。电动燃油泵的外壳两端卷边铆紧，使各部件组装成一个不可拆卸的总成。燃油进入燃油泵前要先经过燃油滤网，以过滤燃油中的杂质。燃油滤网最好定期清洗，若滤网太脏会使燃油系统压力降低，喷油器喷油量不足，导致汽车高速行驶或急加速时动力不足、加速困难。此外，如果燃油在滤网处堵塞，说明油箱中的沉积物或水分过多，最好拆下整个油箱进行彻底的清洗。燃油泵的附加功能由安全阀和单向阀完成。安全阀可以避免燃油管路出现阻塞时压力过高而造成油管破裂或燃油泵损坏；单向阀的设置是为了发动机熄火后密封油路，使燃油管路中保持一定的压力，以便发动机下次起动(特别是热起动)更加容易。2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 （2）常见的几种电动燃油泵电动燃油泵根据泵体的结构不同可分为：滚柱泵、齿轮泵、涡轮泵。1）滚柱泵如图所示，滚柱泵由转子、滚柱和泵套组成。转子偏心地置于泵套内，燃油泵的电动机带动转子运转时，由于离心力的作用使滚柱向外侧移动而与泵套内壁接触，这样，由转子、滚柱和泵套围成的腔室将随转子的转动而产生容积大小变化，在容积由小变大一侧燃油被吸入，在容积由大变小的一侧燃油被压出。图滚柱式电动燃油泵2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 2）齿轮泵齿轮泵的工作原理与滚柱泵相似。它由带外齿的主动齿轮、带内齿的从动齿轮和泵套组成，如图所示，后者与主动齿轮偏心。主动齿轮被燃油泵电动机带动旋转，由于齿轮啮合，主动齿轮带动从动齿轮一起旋转。在从动齿轮和主动齿轮的内外齿啮合的过程中，由内外齿所围合的腔室将发生容积大小的变化，这样，若合理地设置进出油口的位置，即可利用这种容积的变化将燃油以一定的压力泵出。齿轮泵与滚柱泵相比较，在相同的外形尺寸下，泵油腔室的数目较多，因此，齿轮泵输油的流量和压力波动都比较均匀。2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 3）涡轮泵。涡轮泵以完全不同于前两种泵的方式工作，泵的燃油输送和压力升高完全是由液体分子之间动量转换实现的。涡轮泵的特点是燃油输出脉动小，其结构非常简单，如图所示。当叶轮与电动机一起转动时，由于转子的外圆有很多齿槽，在其前后利用摩擦而产生压力差，重复运转则泵内产生涡流而使压力上升，由泵室输出。这种泵由于使用薄型叶轮，所需转矩较小，可靠性高。此外由于不需消声器，故可小型化，因此这种燃油泵被广泛用于多种车型上。由于燃油泵工作时温度升高，使燃油更容易气化，这必将使泵油量减少，导致输油压力不足和压力波动。为此，现在有些车型采用双级泵的形式，即将初级泵和主输油泵组合成一个组件，由二只电动机分别驱动。初级泵一般采用涡轮泵，用以改善输送性能；主输油泵一般采用齿轮泵或涡轮泵，起主导作用。2燃油供给系统的构造与检修2.1燃油供给系统主要元件的构造 （3）燃油泵的控制燃油泵的控制分为：燃油泵转动的控制和燃油泵转速控制。1）燃油泵转动控制现代轿车燃油泵的工作是由发动机控制模块ECU来控制的：如图所示。电动燃油泵只有在发动机起动和运转时才工作。有些车型在打开点火开关时，为建立系统油压，电动燃油泵会先运行2～6s后停止，以便发动机能顺利起动。而在其他情况下，即使点火开关接通，只要发动机没有转动，油泵就不工作。油泵工作的控制，通常是指对油泵电路开路继电器的控制。即继电器触点闭合，油泵通电工作；继电器触点断开，油泵停止工作。发动机起动时，点火开关的ST(起动)端接通，开路继电器线圈L2通电，其触点闭合，油泵通电工作。发动机运转时，发动机转速信号(Ne)输入，ECU使晶体管VT导通，开路继电器线圈L1通电。因此，只要发动机运转，开路继电器触点总是闭合的。ECU通过发动机转速信号，来检测发动机运转状态。如发动机停止转动，此时没有转速信号(Ne)输入ECU，晶体管VT截止，开路继电器线圈L1断电，其触点断开，燃油泵停止工作。2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 2燃油供给系统的构造与检修2.1燃油供给系统主要元件的构造 2）燃油泵转速的控制燃油泵在发动机低速或中小负荷下工作时，需要的供油量相对较小，此时油泵也应低速运转，这样可减少油泵的磨损、噪声以及不必要的电能消耗；而在发动机高转速或大负荷下工作时，需要供油量相对较大，此时油泵应高速运转，以增加油泵的泵油量。一般油泵转速控制分低速和高速两级。目前常见到的油泵转速控制方式有以下两种：利用串联电阻器控制油泵的转速；利用油泵控制模块(油泵ECU)控制油泵的转速。2燃油供给系统的构造与检修2.1燃油供给系统主要元件的构造 ①利用串联电阻器控制油泵的转速如图所示为电阻器式油泵转速控制电路。它在油泵控制电路中，增设一个电阻器(降压电阻)和“油泵控制继电器”(或叫电阻器旁路继电器)对油泵转速进行二级控制(高速，低速)。发动机工作时，发动机控制模块(ECU)根据发动机转速和负荷，对油泵控制继电器进行控制，油泵控制继电器则控制电阻器是否串入油泵电路中，使加载在油泵电动机上的电压不同，进而实现油泵转速变化。发动机在低速或中小负荷下工作时，油泵控制继电器触点B闭合，电阻器串入油泵电路中，油泵以低速运转。当发动机处于高转速、大负荷下工作时，发动机控制模块(ECU)输出信号，切断“油泵控制继电器”线圈电路，使继电器触点A闭合，此时电阻器被旁路，油泵电动机直接与电源相通，油泵处于高速运转。2燃油供给系统的构造与检修2.1燃油供给系统主要元件的构造 2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 ②利用油泵控制模块(ECU)控制油泵的转速该种方式为了对油泵进行控制，特别是油泵转速的控制，专设一个控制油泵工作的油泵控制模块(ECU)，如图所示，油泵控制模块(ECU)对油泵转速的控制，是通过控制加到油泵电动机上的电压来实现的。当发动机在起动阶段或高转速、大负荷下工作时，发动机控制模块向油泵控制模块的FPC(油泵控制)端子输入一个高电位信号，此时油泵控制模块(ECU)的FP端子向油泵电动机供应较高的电压(相当于蓄电池电压)，使油泵高速运转。发动机起动后，在怠速或小负荷下工作时，发动机控制模块(ECU)向油泵控制模块的FPC端输入一个低电位信号，此时油泵控制模块的FP端子向油泵电动机供应低于蓄电池的电压(约9V)，使油泵低速运转。当发动机的转速低于最低转速(120r／min)时，油泵控制模块断开油泵电路，使油泵停止工作，所以此时尽管点火开关处于接通状态，油泵也不工作。图中发动机控制模块与油泵控制模块间的DI电路，为油泵控制模块的故障诊断信号线路。2燃油供给系统的构造与检修2.1燃油供给系统主要元件的构造 2燃油供给系统的构造与检修2.1燃油供给系统主要元件的构造 2、燃油管汽车一般有三条燃油管。（1）供油管：其作用是将燃油从燃油箱输送到发动机；（2）回油管：其作用是使多余的燃油返回燃油箱；（3）燃油蒸气排放管(仅某些车型有)：其作用是将HC气体(即挥发的燃油蒸气)从燃油排出。燃油管有的是钢质的硬管，也有的是尼龙的软管。这三条燃油管通常装在车身地板下或车架下。为防止路面飞起的石子损坏管道，一般安装有防护板。由于发动机的振动，在燃油管与其他部件的连接处要用橡胶软管。2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 此外一些新型轿车采用了无回油管燃油系统，这套系统使燃油不从发动机部位回流燃油，燃油滤清器和喷油器之间只有一条燃油管，这样，可以降低发动机对燃油的加热效应从而防止油箱内温度升高，降低了燃油蒸发排放。天津一汽丰田生产的花冠、威驰，东风标致307等车型采用这类无回油管燃油系统供油。2燃油供给系统的构造与检修2.1燃油供给系统主要元件的构造 3、燃油滤清器燃油滤清器串联在供油管路上。它的作用是在燃油进入燃油导轨之前把含在油中的水分和氧化铁、粉尘等杂物除去，防止燃油系统堵塞(特别是喷油器处)，确保发动机稳定运行，提高可靠性。燃油滤清器的具体结构见图燃油滤清器为一次性使用零件，燃油滤清器阻塞会导致供油压力和供油不足，影响发动机的动力性。一般每行驶3-4万km，或每两个二级维护作业周期更换一次燃油滤清器。若使用的燃油含杂质较多时应缩短更换周期。2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 4、燃油压力调节器燃油压力调节器的主要功用是使系统油压(即供油总管内油压)与进气歧管内压力之差保持为恒定值，一般为250kPa-300kPa。这样，从喷油器喷出的燃油量便唯一地取决于喷油器的开启时间。因为发动机所要求的燃油喷射量，是根据ECU加给喷油器的通电时间长短来控制的，随着节气门开度和发动机转速的变化，进气歧管内压力即喷射环境压力肯定发生变化，如果不控制燃油压力，即使加给喷油器的通电时间相同，当进气歧管内压力高时，燃油喷射量也会减少；进气歧管内压力低时，燃油喷射量会增加。为了使系统油压与进气歧管压力差保持稳定，燃油压力调节器所控制的系统油压应能随进气歧管压力的变化而变化。2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 燃油压力调节器位于燃油分配管的一端，其结构如图所示。膜片将金属壳体内部分成弹簧室和燃料室两部分。弹簧室一侧通过管路与进气歧管相通，膜片下方承受油压，膜片上方为歧管负压与弹簧压力之和。由于电动汽油泵泵送的油量远大于喷射所需的油量，故在油压作用下膜片移向弹簧室一侧，阀门打开，部分燃油流回油箱，燃油分配管内保持一定的油压。当歧管真空度增大时，膜片进一步上移，使阀门开度增大，回油量增加，从而使燃油分配管内油压略降，保持与变化了的歧管压力差值恒定；反之亦然，如图5.23所示。油泵停止工作时，油泵单向阀关闭，在弹簧力作用下，调压器阀门关闭，使油泵单向阀与调压器阀门之间的油路内保持一定的残余压力。燃油压力调节器是不可调节器件，它的主要故障是弹簧张力疲劳后变小或膜片破裂。由于燃油压力调节器的作用是调节喷油压力，所以出现故障时会直接影响喷油压力的高低和发动机的供油量，使发动机供油不稳、怠速不稳、起动困难、加速无力、耗油、冒黑烟等故障。2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 5、燃油分配管燃油分配管安装在进气歧管或气缸盖上，它的作用是安装喷油器并将高压燃油输送给各个喷油器。燃油分配管与喷油器之间用0形圈和卡环密封，0形圈可防止燃油渗漏，并具有隔热和隔振的作用。卡环将喷油器固定在燃油分配管上，如图所示。大多数燃油分配管上都有燃油压力测试口，可用于检查和释放油压。另外，燃油压力调节器一般也安装在燃油分配管上。2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 6、喷油器喷油器是电控燃油喷射系统中一个重要的执行元件，在ECU的控制下，将汽油呈雾状喷入进气歧管内。（1）喷油器的结构电控喷射系统的喷油器结构如图所示。它的一端为进油口，与燃油分配管连接；另一端为喷油口，插入进气歧管中，两端分別用0形密封圈密封。喷油器内部有一个电磁线圈，经线束与电脑连接。喷油器头部的针阀与衔铁连接为一体。当电磁线圈通电时，便产生吸力，将衔铁和针阀吸起，打开喷孔，燃油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高速喷出，并被粉碎成雾状。电磁线圈不通电时，磁力消失，弹簧将衔铁和针阀下压，关闭喷孔，停止喷油。2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 （2）喷油器的驱动方式喷油器按电磁线圈的控制方式不同，可分为电压驱动式和电流驱动式两种，如图5.27所示。电压驱动是指正ECU驱动喷油器喷油电脉冲的电压是恒定的。这种喷油器又可分为高阻型和低阻型两种。低阻型喷油器是用5-6V的电压驱动；其电磁线圈的电阻较小，约3-4Ω；不能直接和12V电源连接，否则，会烧坏电磁线圈，因此需串联附加电阻。高阻抗型喷油器是用12V电压驱动；其电磁线圈电阻较大，约为12-16Ω；在检修时，可直接和12V电源连接。在电流驱动回路中无附加电阻，低阻喷油器直接与蓄电池连接，通过ECU中的晶体管对流过喷油器电磁线圈的电流进行控制。电流驱动脉冲开始时是一个较大的电流，使电磁线圈产生较大的吸力，以打开针阀，然后再用较小的电流保持针阀的开启。2燃油供给系统的构造2.1燃油供给系统主要元件的构造 1、空气计量装置空气计量装置的作用是对进入气缸的空气质量进行直接或间接地计量，并把空气流量的信息输送到ECU。作为电控燃油供给系统的主控信号,在电控汽油喷射系统中用空气流量计或进气歧管绝对压力传感器两种方式测量进入气缸的空气量。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 （1）空气流量计（MAF）1）热线式空气流量计热线式空气流量计进气道内布置有冷丝(前)和热丝(后)，如图所示。冷丝是一个温度电阻，用于检测进气温度；热丝用铂制成，直径约70µm。冷丝和热丝为惠斯通电桥的两个臂。在传感器工作时，热丝被控制电路提供的电流加热到高于冷丝温度100℃，此时惠斯通电桥处于平衡状态；进气时气流带走了热丝上的热量使热丝变冷，破坏了电桥的平衡；控制电路加大通过热丝的电流使热丝升温以保持始终比冷丝温度高100℃，维持电桥的平衡，进气量越大热丝被带走的热量也就越多，控制电路的补偿电流也就越大，即空气流量与控制电路的补偿电流成正比，控制电路把这一根据空气质量流量变化的电流在输出端转换成电压信号并输入ECU。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 根据热丝的安装部位有主流测量式（如图所示）和旁通测量式（如图所示）热丝长时间暴露在进气中，会因空气中灰尘附着在热丝上而影响测量精度，需增加自洁净功能：关闭点火开关时ECU向空气流量计发出一个信号，控制电路立即给热丝提供较大电流，使热丝瞬时升温至1000℃左右，把附着在热丝上的杂质烧掉。自洁净功能持续时问约1-2s。热线式空气流量计空气入口和出口处都设有防止传感器受到机械损伤的防护网，入口防护网兼具将进气紊流变为层流以提高测量精度的功能，出口防护网兼具防止回火火焰损伤热丝的功能。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 2）热膜式空气流量计热膜式空气流量计采用板式热电阻，结构如图所示。被电流加热的热电阻放在进气通道中，由于进气气流的冷却作用，使热电阻温度下降。其温度下降的程度与进气流量、空气温度、空气密度有关。当热电阻温度下降时，电阻值变小，流过热电阻的电流随之增大，直至热电阻恢复原来的温度和电阻值为止。这一电流由流量计的控制电路来控制。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造控制电路热膜温度传感器防护网 控制电路还将电流的变化转换成电压的变化输入电脑，电脑根据电压的大小计算出进气量。热膜式空气流量计工作原理如图所示，加热电阻和环境补偿电阻组成惠斯登电桥，控制电路使加热电阻的温度始终保持比空气流的温度高出一定值，例如，保持100℃的温度差，当空气流量增大时，对加热电阻吹拂使其冷却，电阻值减小，从而改变了电桥的电压平衡，控制电路立即增大通过加热电阻的电流量给予修正。并将其修正量通过晶体管控制电路进行控制、放大、整形，输出信号给ECU。所以加热电流大小就反映了空气质量流量数。热膜式空气流量计的特点是测量精度高、响应速度快、进气阻力小，而且可靠、耐用，不会因粘附污物而影响测量精度。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 （2）进气歧管绝对压力传感器（MAP）进气歧管绝对压力传感器是一种间接检测空气流量的传感器。进气歧管绝对压力传感器种类很多，根据信号产生的原理有半导体压敏电阻式、电容式、膜盒传动的可变电感式等。常见的半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器主要由硅片，IC电路和绝对真空室组成，结构如图所示。其工作原理是：封装在真空室内的硅片，由于一侧受进气压力的作用，另一侧是真空，所以在进气歧管压力发生变化时，硅片产生变形，使扩散在硅片上的电阻的阻值改变，导致输出电压发生变化，如图。集成电路将这一电压放大处理，作为进气歧管压力信号送给ECU。ECU根据发动机转速、节气门开度、进气歧管绝对压力与进入发动机气缸的空气流量的对应关系，由进气歧管内的绝对压力计算出进气量，从而计算出基本喷油量。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 2、节气门体和节气门位置传感器（1）节气门体节气门体位于空气流量计之后的进气管上，它包括节气门、怠速旁通气道、怠速调整螺钉、怠速控制阀以及节气门位置传感器等，如图所示。节气门俗称“油门”，是整个发动机上唯一由驾驶人所控制的机构，通过改变节气门开度控制发动机的进气量从而控制发动机的转速。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 （2）节气门位置传感器(TPS)节气门由驾驶员通过加速踏板操纵，通过改变发动机的进气量来控制发动机的运转，不同的节气门开度标志着发动机不同的运转工况。为了使喷油量满足不同工况的要求，电控发动机在节气门上装有节气门位置传感器，它可以把节气门开度转换成电压信号并输送给ECU，作为判定发动机运转工况的依据。节气门位置传感器安装在节气门轴的一端，常见有开关式、滑动电阻式、综合式等几种结构形式。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 1）开关式节气门位置传感器开关式节气门位置传感器如图所示，其内部有两副触点——怠速开关触点IDL和全负荷开关触点PSW，一个和节气门轴联动的凸轮控制触点的开启和闭合。当节气门处于全关闭位置时怠速触点闭合，ECU判定发动机处于怠速工况，从而按怠速工况的要求控制喷油和点火；当节气门打开至一定角度时全负荷触点闭合，ECU进行全负荷加浓控制。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 2）滑动电阻式节气门位置传感器滑动电阻式节气门位置传感器的设计避免了开关式节气门传感器只能检测发动机怠速工况和全负荷工况的弊端，这种传感器采用滑动电阻，可以获得节气门开关从全闭到全开连续变化的信号，从而更精确地判断发动机的运行工况，控制电路，如图5.43所示。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 3）综合式节气门位置传感器综合式节气门位置传感器是在滑动式节气门传感器的基础上加装了一个怠速开关。怠速时怠速触点闭合，输出怠速工况信号，其他工况节气门位置传感器信号电压随节气门开度的增大而随之升高，控制电路如图5.44所示3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 3、怠速控制装置怠速控制是指对发动机怠速运转的转速进行控制，控制的实质是对发动机怠速时的进气量进行控制。发动机怠速工作的质量直接影响其工作的稳定性、经济性及排放性能。电控发动机可在各种怠速使用条件下由ECU控制怠速控制装置，控制怠速时的进气量，同时ECU还修正喷油量和点火正时，保证发动机在最佳怠速转速下稳定运转。在怠速状态下，ECU依据发动机转速信号，通过怠速控制装置对发动机实施怠速转速反馈控制，使怠速保持在目标转速上稳定运转。按进气量调节方式分，怠速控制装置可分为旁通空气式和节气门直动式两种结构形式，如图所示。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 （1）旁通空气式怠速控制装置1）步进电动机式怠速怠速控制阀步进电动机式怠速控制阀螺旋机构中的螺母与步进电动机的转子制成一体，螺杆与控制旁通空气道的锥阀制成一体并与步进电动机壳体之间花键连接。步进电动机转动时，螺母驱动轴杆作轴向移动，步进电动机转子每转动l圈螺杆移动1个螺距。螺杆向前或向后移动带动这锥阀关小或开大旁通空气道的流通截面，。ECU通过控制步进电动机的转动方向和转动角度(步级)来控制螺杆的移动方向和移动距离，从而达到控制怠速进气量的目的，如图所示。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 步进电动机控制电路，如图5.47所示。当ECU控制4个线圈按S1→S2→S3→S4的顺序依次通电，步进电动机顺时针旋转一步步伸出阀芯；当ECU控制4个线圈按S4→S3→S2→S1的顺序依次通电，步进电动机逆时针旋转一步步缩回阀芯。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 2）旋转滑阀式怠速电控阀旋转滑阀式怠速电控阀结构如图所示，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转子轴上，在电动机的驱动下可以在限定在90º转角范围内转动，通过改变旁通空气道截面大小控制怠速转速。ECU使用占空比脉冲信号控制旋转滑阀。占空比是指一个电脉冲内高电位时间与脉冲周期的比值，如图5.49所示。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 旋转滑阀式内部有两个晶体管，在晶体管V1基极占空比信号之间接有反向器，反向器使同一占空比信号输入时晶体管Vl和V2集电极的输出正好反向。举例来说：当线圈L2(顺转线圈)占空比为75％时，线圈L1(逆转线圈)占空比为25％；当线圈L2占空比为30％时，线圈L1占空比为70％。当线圈k占空比为50％时两个线圈的平均通电时间相等，产生的磁场强度相同。阀轴静止不转动；当线圈L2占空比超过50％时线圈L2的磁场强度大于线圈L1的磁场强度，阀轴顺时针转过一定角度，旁通空气道截面变小，怠速转速下降，线圈L2的占空比越大阀轴顺时针转角角度越大；当线圈L2的占空比小于50％时线圈L2的磁场强度小于线圈L1的磁场强度，阀轴逆时针转过一定角度，旁通空气道截面变大，怠速转速升高，线圈L2的占空比越小阀轴逆时针转角角度越大。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 （2）节气门直动式怠速控制装置节气门直动式怠速控制装置在发动机怠速运转时利用直流电动机和减速机构来直接驱动节气门的开闭来控制怠速转速在目标转速范围内，如图5.50所示。它由节气门电位计（即节气门位置传感器）、节气门定位电位计（即怠速节气门位置传感器）、节气门定位器（即怠速电动机）和怠速开关（即怠速触点）四个部分组成。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 4、电子节气门节气门的作用是控制发动机的进气流量，决定发动机的运行工况。驾驶员通过操作加速踏板来操纵节气门开度。操纵节气门开度就能控制可燃混合气的流量，改变发动机的转速和功率，以适应汽车行驶的需要。传统节气门采用刚性连接，如图所示。即通过拉杆或拉索传动连接加速踏板和节气门的机械连接方式，因此节气门开度完全取决于加速踏板的位置，即驾驶员的操作意图，但从动力性和经济性角度来看，发动机并不总是完全处于最佳运行工况，而且驾驶员的误操作也给安全性带来隐患。电子节气门（EGAS）与传统节气门比较，采用柔性连接，即用电缆线来代替拉索或者拉杆，通过电控单元控制节气门快速精确地定位，如图所示。它的优点在于能根据驾驶员的需求愿望以及整车各种行驶状况确定节气门的最佳开度，保证车辆最佳的动力性和燃油经济性，并具有牵引力控制、巡航控制等控制功能，提高安全性和乘坐舒适性。3空气供给系统的构造与检修3.1空气供给系统主要元件的构造 3空气供给系统的构造与检修3.1空气供给系统主要元件的构造 （1）电子节气门系统的基本结构主要包括：①加速踏板位置传感器加速踏板位置传感器由两个无触点线性电位器传感器组成，如图所示。在同一基准电压下工作，基准电压由ECU提供。随着加速踏板位置的改变，电位器阻值也发生线性的变化，由此产生反应加速踏板下踏量大小和变化速率的电压信号输入ECU，如图所示。3空气供给系统的构造与检修3.1空气供给系统主要元件的构造 ②节气门位置传感器和踏板位置传感器类似，节气门位置传感器也是由两个无触点线性电位器传感器组成，如图5.55所示。且由ECU提供相同的基准电压。当节气门位置发生变化时，电位器阻值也随之线性地改变，由此产生相应的电压信号输入ECU，该电压信号反映节气门开度大小和变化速率，如图所示。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 ③节气门控制电动机节气门控制电动机一般选用步进电动机或直流电动机，经过两级齿轮减速来调节节气门开度。早期以使用步进电动机为主，步进电动机精度较高、能耗低、位置保持特性较好，但其高速性能较差，不能满足节气门较高的动态响应性能的要求，所以现在比较多地采用直流电动机，直流电动机精度高、反应灵敏、便于伺服控制，如图所示。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 ④控制单元（ECU）控制单元（ECU）是整个系统的核心，包括两部分：信息处理模块和电动机驱动电路模块。信息处理模块接受来自加速踏板位置传感器的电压信号，经过处理后得到节气门的最佳开度，并把相应的电压信号发送到电动机驱动电路模块。电动机驱动电路模块接受来自信息处理模块的信号，控制电动机转动相应的角度，使节气门达到或保持相应的开度。电动机驱动电路应保证电动机能双向转动。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 （2）电子节气门系统的工作原理电子节气门系统的工作原理如下：驾驶员操纵加速踏板，加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入节气门控制单元，控制单元首先对输入的信号进行滤波，以消除环境电磁波的影响，然后根据当前的工作模式、踏板移动量和变化率解析驾驶员意图，计算出对发动机转矩的基本需求，得到相应的节气门转角的基本期望值。然后再经过CAN总线和整车控制单元进行通讯，获取其他工况信息以及各种传感器信号如发动机转速、档位、节气门位置、空调能耗等等，由此计算出整车所需求的全部转矩，通过对节气门转角期望值进行补偿，得到节气门的最佳开度，并把相应的电压信号发送到驱动电路模块，驱动控制电动机使节气门达到最佳的开度位置。节气门位置传感器则把节气门的开度信号反馈给节气门控制单元，形成闭环的位置控制。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 节气门驱动电动机一般为步进电动机或直流电动机，两者的控制方式也有所不同。驱动步进电动机常采用H桥电路结构，控制单元通过发出的脉冲个数、频率和方向控制电平对步进电动机进行控制。电平的高低控制步进电动机转动的方向，脉冲个数控制电动机转动的角度，即发出一个脉冲信号，步进电动机就转动一个步进角，脉冲频率控制电动机转速，转速与脉冲频率成正比。因此，通过对上述三个参数的调节可以实现电动机精确定位与调速。控制直流电动机采用脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是频率高，效率高，功率密度高，可靠性高。控制单元通过调节脉宽调制信号的占空比来控制直流电动机转角的大小，电动机方向则是由和节气门相连的复位弹簧控制的。电动机输出转矩和脉宽调制信号的占空比成正比。当占空比一定，电动机输出转矩与回位弹簧阻力矩保持平衡时，节气门开度不变；当占空比增大时，电动机驱动力矩克服回位弹簧阻力矩，节气门开度增大；反之，当占空比减小时，电动机输出转矩和节气门开度也随之减小。ECU对系统的功能进行监控，如果发现故障，将点亮系统故障指示灯，提示驾驶员系统有故障。同时电磁离合器被分离，节气门不再受电动机控制。节气门在回位弹簧的作用下返回到一个小开度的位置，使车辆慢速开到维修地点。3空气供给系统的构造3.1空气供给系统主要元件的构造 电控发动机燃油喷射系统不论是流量型还是压力型，只要进气系统不密封就会影响喷油量，其影响程度要比化油器式发动机更大，所以对空气供给系统检修应注意：（1）发动机量油尺，机油加油口盖必须安装好，否则，会影响发动机运行。（2）进气软管不能有破裂，箍固要安装紧固，因为漏气会影响空气流量计或进气压力传感器的信号，从而影响喷油量，使发动机怠速不稳，易熄火、动力性和加速性能差。（3）真空管不能破裂、扭结。也不能插错，真空管插错会使发动机怠速不稳，甚至使各缸无规律地交替工作不良。（4）喷油器应安装舒贴，密封圈完好，如果安装不舒贴或密封圈损坏，上部安装密封不良会漏油造成严重事故，下部密封不良会造成漏气使发动机真空度下降，运行不良，还会使进气压力传感器信号增加，喷油量增加使混合气偏浓。5.3空气供给系统的构造与检修5.3.2空气供给系统主要元件的检修 1、冷却液温度传感器（1）结构和电路冷却液温度传感器安装在发动机缸体或缸盖的水套上，与冷却液接触，用来检测发动机的冷却液温度。冷却液温度传感器的内部是一个半导体热敏电阻，如图5.71a）所示。它具有负的温度电阻系数。冷却液温度越低，电阻越大;反之，冷却液温度越高，电阻越小如图5.71b）所示。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 冷却液温度传感器的两根导线都和电控单元相连接。其中一根为地线，另一根的对地电压随热敏电阻阻值的变化而变化。电控单元根据这一电压的变化测得发动机冷却液的温度，和其他传感器产生的信号一起，用来确定喷油脉冲宽度、点火时刻等。冷却液温度传感器与电控单元的连接如图5.72所示。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 （2）冷却液温度传感器的检测如果冷却液温度传感器本身或其线路故障，将导致发动机冷车或热车起动困难、怠速不稳、耗油量和废气排放量增加。因此当混合气过浓或过稀时应检测冷却液温度传感器及其控制电路。1）冷却液温度传感器的电阻检测①就车检查点火开关置于OFF位置，拆卸冷却液温度传感器导线连接器，用数字式高阻抗万用表Ω档，按图5.73所示测试传感器两端子间的电阻值。其电阻值与温度的高低成反比，在热机时应小于1kΩ。②车下检查拔下冷却液温度传感器导线连接器，然后从发动机上拆下传感器,将该传感器置于烧杯内的水中，加热杯中的水，同时用万用表Ω档测量在不同冷却液温度条件下冷却液温度传感器两接线端子间的电阻值，如图5.74所示。将测得的值与标准值相比较。如果不符合标准，则应更换冷却液温度传感器。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 2）冷却液温度传感器输出信号电压的检测装好冷却液温度传感器，将此传感器的导线连接器插好，当点火开关置于“ON”位置时，从冷却液温度传感器导线连接器“THW”端子(如图5.72a)所示丰田车）或从ECU连接器“THW”端子与E2间测试传感器输出电压信号（对北京切诺基如图5.72b)所示是从传感器导线连接器“B”端子或从ECU导线连接器“2”端子上测量与接地端子间电压）。丰田车THW与E2端子间电压在80℃时应为0.25-1.OV。所测得的电压值应随冷却液温成反比变化。当冷却液温度传感器线束断开时，如从ECU导线连接器端子“2”（北京切诺基）上测试电压值，当点火开关打开时，应为5V左右。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 2、进气温度传感器（1）结构和电路进气温度传感器通常安装在空气滤清器之后的进气软管上或空气流量计上，还有的在空气流量计和谐振腔上各装一个，以提高喷油量的控制精度。如图5.75a)所示，进气温度传感器内部也是一个具有负温度电阻系数的热敏电阻，外部用环氧树脂密封。它和ECU的连接方式与冷却液温度传感器相同。如图5.76所示,为进气温度传感器与ECU的连接电路。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 （2）进气温度传感器的检测如果进气温度传感器本身或其线路故障，将导致发动机起动困难、怠速不稳、废气污染物排放量增加，其检测方法与冷却液温度传感器基本相同。1）进气温度传感器的电阻检测车下检查：点火开关置于“OFF”，拔下进气温度传感器导线连接器，并将传感器拆下，用电热吹风器、红外线灯或热水加热进气温度传感器；万用表Ω档测量在不同温度下两端子间的电阻值，将测得的电阻值与标准数值进行比较。如果与标准值不符，则应更换。2）进气温度传感器的输出信号电压值检测当点火开关置于“ON”位置时，ECU的THA端子与E2端子间或进气温度传感器连接器THA与E2端子间的电压值在20℃时应为0.5-3.4V,如图5.76a)所示。图5-76b)为北京切诺基进气温度传感器连接电路图。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 3、曲轴位置及发动机转速传感器曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一，它提供点火时刻（点火提前角）、确认曲轴位置的信号，用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速。曲轴位置传感器所采用的结构随车型不同而不同，可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三大类。它通常安装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 （1）磁脉冲式曲轴位置及发动机转速传感器1）磁脉冲式曲轴位置及发动机转速传感器的结构和工作原理①日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器该曲轴位置传感器安装在曲轴前端的V带轮之后，如图5.77所示。在V带轮后端设置一个带有细齿的薄圆齿盘（用以产生信号，称为信号盘），它和曲轴V带轮一起装在曲轴上，随曲轴一起旋转。在信号盘的外缘，沿着圆周每隔4°有个齿。共有90个齿，并且每隔120°布置1个凸缘，共3个。安装在信号盘边沿的传感器盒是产生电信号信号发生器。信号发生器内有3个在永久磁铁上绕有感应线圈的磁头，其中磁头②产生120°信号，磁头①和磁头③共同产生曲轴1°转角信号。磁头②对着信号盘的120°凸缘，磁头①和磁头③对着信号盘的齿圈，彼此相隔了曲轴转角安装。信号发生器内有信号放大和整形电路，外部有四孔连接器，孔“1”为120°信号输出线，孔“2”为信号放大与整形电路的电源线，孔“3”为1°信号输出线，孔“4”为接地线。通过该连接器将曲轴位置传感器中产生的信号输送到ECU。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 发动机转动时，信号盘的齿和凸缘引起通过感应线圈的磁场发生变化，从而在感应线圈里产图5.78交变的电动势与脉冲信号产生交变的电动势，经滤波整形后，即变成脉冲信号，如图5.78所示。发动机旋转一圈，产生3个120°脉冲信号，磁头①和③各产生90个脉冲信号（交替产生）。由于磁头①和磁头③相隔3°曲轴转角安装，而它们又都是每隔4°产生一个脉冲信号，所以磁头①和磁头③所产生的脉冲信号相位差正好为90°。将这两个脉冲信号送入信号放大与整形电路中合成后，即产生曲轴1°转角的信号，如图5.79所示。产生120°信号的磁头②安装在上止点前70°的位置（如图5.80所示），故其信号亦可称为上止点前70°信号，即发动机在运转过程中，磁头②在各缸上止点前70°位置均产生一个脉冲信号。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 ②丰田公司磁脉冲式曲轴位置传感器丰田公司TCCS系统用磁脉冲式曲轴位置传感器安装在分电器内，其结构如图5.81所示。该传感器分成上、下两部分，上部分产生G信号，下部分产生Ne信号，都是利用带有轮齿的转子旋转时，使信号发生器感应线圈内的磁通变化，从而在感应线圈里产生交变的感应电动势，再将它放大后，送入ECU。Ne信号是检测曲轴转角及发动机转速的信号，相当于日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器的1°信号。该信号由固定在下半部具有等间隔24个轮齿的转子（N0.2正时转子）及固定于其对面的感应线圈产生，如图5.81a）所示。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 当转子旋转时，轮齿与感应线圈凸缘部（磁头）的空气间隙发生变化，导致通过感应线圈的磁场发生变化而产生感应电动势。轮齿靠近及远离磁头时，将产生一次增减磁通的变化，所以，每一个轮齿通过磁头时，都将在感应线圈中产生一个完整的交流电压信号。N0.2正时转子上有24个齿，故转子旋转1圈，即曲轴旋转720°时，感应线圈产生24个交流电压信号。Ne信号如图5.81b）所示，其一个周期的脉冲相当于30°曲轴转角（720°÷24=30°）。更精确的转角检测，是利用30°转角的时间由ECU再均分30等份，即产生1°曲轴转角的信号。同理，发动机的转速由ECU依照Ne信号的两个脉冲（60°曲轴转角）所经过的时间为基准进行计测。图5.82G信号发生器的结构及波形G信号用于判别气缸及检测活塞上止点位置，相当于日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器120°信号。G信号是由位于Ne发生器上方的凸缘转轮（No.1正时转子）及其对面对称的两个感应线圈（G1感应线圈和G2感应线圈）产生的。其构造如图5.82所示。其产生信号的原理与Ne信号相同。G信号也用作计算曲轴转角时的基准信号。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 G1、G2信号分别检测第6缸及第1缸的上止点。由于G1、G2信号发生器设置位置的关系，当产生G1、G2信号时，实际上活塞并不是正好达到上止点（BTDC），而是在上止点前10°的位置。图5.83所示为曲轴位置传感器G1、G2、Ne信号与曲轴转角的关系。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 2）磁脉冲式曲轴位置传感器的检测①电阻检查点火开关OFF，拔开曲轴位置传感器的导线连接器，用万用表的电阻档测量曲轴位置传感器上各端子间的电阻值（如表5.4所示）。如电阻值不在规定的范围内，必须更换曲轴位置传感器。图5-84为曲轴位置传感器电路图。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 ②曲轴位置传感器输出信号的检查拔下曲轴位置传感器的导线连接器，当发动机转动时，用万用表的电压档检测曲轴位置传感器上G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子间是否有脉冲电压信号输出。如没有脉冲电压信号输出，则须更换曲轴位置传感器。③感应线圈与正时转子的间隙检查用厚薄规测量正时转子与感应线圈凸出部分的空气间隙，如图5.85所示。其间隙应为0.2-0.4mm。若间隙不合要求，则须更换分电器壳体总成。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 （2）光电式曲轴位置传感器图5.87信号盘的结构1）光电式曲轴位置传感器的结构和工作原理日产公司光电式曲轴位置传感器设置在分电器内，它由信号发生器和带缝隙和光孔的信号盘组成，如图5.86所示。信号盘安装在分电器轴上，其外围有360条缝隙，产生1°（曲轴转角）信号；外围稍靠内侧分布着6个光孔（间隔60°），产生120°信号，其中有一个较宽的光孔是产生对应第1缸上止点的120°信号的，如图5.87所示。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 信号发生器固装在分电器壳体上，主要由两只发光二极管、两只光敏二极管和电子电路组成,如图5.88所示。两只发光二极管分别正对着光敏二极管，发光二极管以光敏二极管为照射目标。信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间，当信号盘随发动机曲轴运转时，因信号盘上有光孔，产生透光和遮光的交替变化，造成信号发生器输出表征曲轴位置和转角的脉冲信号。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 当发光二极管的光束照射到光敏二极管上时，光敏二极管感光而导通；当发光二极管的光束被遮挡时，光敏二极管截止。信号发生器输出的脉冲电压信号送至电子电路放大整形后，即向电控单元输送曲轴转角1°信号和120°信号。因信号发生器安装位置的关系，120°信号在活塞上止点前70°输出。发动机曲轴每转2圈，分电器轴转1圈，则1°信号发生器输出360个脉冲，每个脉冲周期高电位对应1°，低电位亦对应1°，共表征曲轴转角720°。与此同时，120°信号发生器共产生6个脉冲信号。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 2）光电式曲轴位置传感器的检测①曲轴位置传感器的线束检查检查时，脱开曲轴位置传感器的导线连接器，把点火开关置于“ON”，用万用表的电压档测量线束侧4#端子与地间的电压应为12V，线束侧2#端子和3#端子与地间电压应为4.8-5.2V，用万用表的电阻档测量线束侧1#端子与地间应为0Ω（导通）,如图5.91所示。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 ②光电式曲轴位置传感器输出信号检测用万用表电压档接在传感器侧3#端子和1#端子上，在起动发动机时，电压应为0.2-1.2V。在起动发动机后的怠速运转期间，用万用表电压档检测2#端子和1#端子电压应为1.8-2.5V。否则应更换曲轴位置传感器。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 （3）霍尔式曲轴位置传感器霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应的原理，产生与曲轴转角相对应的电压脉冲信号的传感器。它是利用触发叶片或轮齿改变通过霍尔元件的磁场强度，从而使霍尔元件产生脉冲的霍尔电压信号，经放大整形后即为曲轴位置传感器的输出信号。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 1）霍尔式曲轴位置传感器的结构和工作原理①触发叶片霍尔式曲轴位置传感器美国GM公司的霍尔式曲轴位置传感器安装在曲轴前端，采用触发叶片的结构型式，如图5.92所示。在发动机的曲轴V带轮前端固装着内外两个带触发叶片的信号轮，与曲轴一起旋转。外信号轮外缘上均匀分布着18个触发叶片和18个窗口，每个触发叶片和窗口的宽度为10°弧长；内信号轮外缘上设有3个触发叶片和3个窗口，3个触发叶片的宽度不同，分别为100°、90°和110°弧长，3个窗口的宽度亦不相同，分别为20°、30°和10°弧长。由于内信号轮的安装位置关系，宽度为100°弧长的触发叶片前沿位于第1缸和第4缸上止点（TDC）前75°，90°弧长的触发叶片前沿在第6缸和第3缸上止点前75°，110°弧长的触发叶片前沿在第5缸和第2缸上止点前75°。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 霍尔信号发生器由永久磁铁、导磁板和霍尔集成电路等组成,如图5.93所示。内外信号轮侧面各设置一个霍尔信号发生器。信号轮转动时，每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，霍尔集成电路中的磁场即被触发叶片所旁路（或称隔磁），如图5.93a）所示,这时不产生霍尔电压；当触发叶片离开空气隙时，永久磁铁2的磁通便通过导磁板3穿过霍尔元件，如图5.93b）所示，这时产生霍尔电压。将霍尔元件间歇产生的霍尔电压信号经霍尔集成电路放大整形后，即向ECU输送电压脉冲信号，如图5.94所示。外信号轮每旋转1周产生18个脉冲信号（称为18X信号），1个脉冲周期相当于曲轴旋转20°转角的时间，ECU再将1个脉冲周期均分为20等份，即可求得曲轴旋转1°所对应的时间，并根据这一信号，控制点火时刻。该信号的功用相当于光电式曲轴位置传感器产生1°信号的功能。内信号轮每旋转1周产生3个不同宽度的电压脉冲信号（称为3X信号），脉冲周期均为120°曲轴转角的时间，脉冲上升沿分别产生于第1、4缸、第3、6缸和第2、5缸上止点前75°作为ECU判别气缸和计算点火时刻的基准信号，此信号相当于前述光电式曲轴位置传感器产生的120°信号。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 ②触发轮齿霍尔式曲轴位置传感器克莱斯勒公司的霍尔式曲轴位置传感器安装在飞轮壳上，采用触发轮齿的结构。同时在分电器内设置同步信号发生器，用以协助曲轴位置传感器判别缸号。北京切诺基车的霍尔式曲轴位置传感器，如图5.95所示。在2.5L四缸发动机的飞轮上有8个槽，分成两组，每4个槽为一组，两组相隔180°，每组中的相邻两槽相隔20°图5.96a）所示。在4.OL六缸发动机的飞轮上有12个槽，4个槽为一组，分成三组，每组相隔120°，相邻两槽也间隔20°图5.96b）所示。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 当飞轮齿槽通过传感器的信号发生器时，霍尔传感器输出高电位（5V）；当飞轮齿槽间的金属与传感器成一直线时，传感器输出低电位（0.3V）。因此，每当1个飞轮齿槽通过传感器时，传感器便产生1个高、低电位脉冲信号。当飞轮上的每一组槽通过传感器时，传感器将产生4个脉冲信号。其中四缸发动机每1转产生2组脉冲信号，六缸发动机每1转产生3组脉冲信号。传感器提供的每组信号，可被发动机ECU用来确定两缸活塞的位置，如在四缸发动机上，利用一组信号，可知活塞1和活塞4接近上止点；利用另一组信号，可知活塞2和活塞3接近上止点。故利用曲轴位置传感器，ECU可知道有两个气缸的活塞在接近上止点。由于第4个槽的脉冲下降沿对应活塞上止点（TDC）前4°，故ECU根据脉冲情况很容易确定活塞上止点前的运行位置。另外，ECU还可以根据各脉冲间通过的时间，计算出发动机的转速。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 2）霍尔式曲轴位置传感器的检测霍尔式曲轴位置传感器的检测方法有一个共同点，即主要通过测量有无输出电脉冲信号来判断其是否良好。下面以北京切诺基的霍尔式曲轴位置传感器为例来说明其检测方法。曲轴位置传感器与ECU有三条引线相连，如图5.97所示。其中一条是ECU向传感器加电压的电源线，输入传感器的电压为8V；另一条是传感器的输出信号线，当飞轮齿槽通过传感器时，霍尔传感器输出脉冲信号，高电位为5V，低电位为0.3V；第三条是通往传感器的接地线。曲轴位置传感器接头如图5.98所示。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 ①传感器电源电压的测试点火开关置于“ON”，用万用表电压档测量ECU侧7#端子的电压应为8V，在传感器导线连接器“A”端子处测量电压也应为8V，否则为电源、线断路或接头接触不良。②端子间电压的检测用万用表的电压档，对传感器的ABC三个端子间进行测试，当点火开关置于“ON”时，A-C端子间的电压值约为8V；B-C端子间的电压值在发动机转动时，在0.3～5V之间变化，且数值显示呈脉冲性变化，最高电压5v，最低电压0.3V。如不符合以上结果，应更换曲轴位置传感器。③电阻检测点火开关置于“OFF”位置，拔下曲轴位置传感器导线连接器，用万用表Ω档跨接在传感器侧的端子A-B或A-C间，此时万用表显示读数为∞（开路），如果指示有电阻，则应更换曲轴位置传感器。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 4、氧传感器氧传感器安装在排气管上，如图5.99所示。其作用是检测燃烧废气中的氧分子的浓度并转换为电信号输送给发动机电脑ECU。燃烧废气中氧气分子的浓度取决于混合气的空燃比：当A／F<14．7：1时混合气偏浓，在燃烧过程中氧分子几乎被全部耗尽，排气中氧分子浓度较低；当A／F>14．7：1时混合气偏稀，在燃烧过程中氧分子未能全部耗尽，排气中氧分子浓度较高。因此氧传感器信号间接反映了混合气空燃比的高低，ECU根据氧传感器的信号反馈修正喷油量，使混合气的空燃比维持在理论空燃比(A／F=14．7：1)附近。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 （1）结构和工作原理目前使用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种，其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。按接线数分一线、二线、三线、四线，后两种是装有加热元件的加热式氧传感器。1）氧化锆式氧传感器氧化锆式氧传感器的基本元件是氧化锆陶瓷管（固体电解质），亦称锆管，如图5.100所示。锆管固定在带有安装螺纹的固定套中，内外表面均覆盖着一层多孔性的铂膜，其内表面与大气接触，外表面与废气接触。氧传感器的接线端有一个金属护套，其上开有一个用于锆管内腔与大气相通的孔；电线将锆管内表面铂极经绝缘套从此接线端引出。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 氧化锆在温度超过300℃后，才能进行正常工作。早期使用的氧传感器靠排气加热，这种传感器必须在发动机起动运转数分钟后才能开始工作，它只有一根接线与ECU相连，如图5.100a）所示。现在，大部分汽车使用带加热器的氧传感器,如图5.100b)所示。这种传感器内有一个电加热元件，可在发动机起动后的20～30Ss内迅速将氧传感器加热至工作温度。它有三根或四根接线，一根接ECU，另外两根分别接地和电源。锆管的陶瓷体是多孔的，渗入其中的氧气，在温度较高时发生电离。由于锆管内、外侧氧含量不一致，存在浓差，因而氧离子从大气侧向排气一侧扩散，从而使锆管成为一个微电池，在两铂极间产生电压，如图5.101所示。当混合气的实际空燃比小于理论空燃比，即发动机以较浓的混合气运转时，排气中氧含量少，但CO、HC、H2等较多。这些气体在锆管外表面的铅催化作用下与氧发生反应，将耗尽排气中残余的氧，使锆管外表面氧气浓度变为零，这就使得锆管内、外侧氧浓差加大，两铅极间电压陡增。因此，锆管氧传感器产生的电压将在理论空燃比时发生突变：稀混合气时，输出电压几乎为零；浓混合气时，输出电压接近1V，氧传感器的电压特性如图5.102所示。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 要准确地保持混合气浓度为理论空燃比是不可能的。实际上的反馈控制只能使混合气在理论空燃比附近一个狭小的范围内波动，故氧传感器的输出电压在0.1-0.9V之间不断变化（通常每10s内变化8次以上）。如果氧传感器输出电压变化过缓（每10s少于8次）或电压保持不变（不论保持在高电位或低电位），则表明氧传感器有故障，需检修。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 2）氧化钛式氧传感器氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻型氧传感器。二氧化钛式氧传感器的外形和氧化锆式氧传感器相似，在传感器前端的护罩内是一个二氧化钛厚膜元件，如图5.103所示。纯二氧化钛在常温下是一种高电阻的半导体，但表面一旦缺氧，其品格便出现缺陷，电阻随之减小。由于二氧化钛的电阻也随温度不同而变化，因此，在二氧化钛式氧传感器内部也有一个电加热器，以保持氧化钛式氧传感器在发动机工作过程中的温度恒定不变。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 如图5.104所示，ECU2#端子将一个恒定的1V电压加在氧化钛式氧传感器的一端上，传感器的另一端与ECU4#端子相接。当排出的废气中氧浓度随发动机混合气浓度变化而变化时，氧传感器的电阻随之改变，ECU4#端子上的电压降也随着变化。当4#端子上的电压高于参考电压时，ECU判定混合气过浓；当4#端子上的电压低于参考电压时，ECU判定混合气过稀。通过ECU的反馈控制，可保持混合气的浓度在理论空燃比附近。在实际的反馈控制过程中，二氧化钛式氧传感器与ECU连接的4#端子上的电压也是在0.1-0.9V之间不断变化，这一点与氧化锆式氧传感器是相似的5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 氧传感器最常见的故障是失效，主要由以下几个原因：①铅中毒、硫中毒或磷中毒，主要是燃烧废气中的铅化物、硫化物或磷化物在氧传感器二氧化锆元件或二氧化钛元件表面沉积，形成致密的氧化层，阻碍了氧传感器与废气的接触。因此车辆每行驶8—10万km应结合二级维护更换氧传感器；装备氧传感器或三元催化转化器的车辆必须使用无铅汽油，另外为了减少硫、磷的含量，一般装有氧传感器的车辆应使用SG级以上机油。②积炭中毒，主要是燃烧废气中的积炭附着在氧传感器表面，阻堵了二氧化锆或二氧化钛与废气的接触。③尘土堵塞，主要是氧传感器外部的大气通孔被外界的尘土和泄漏的机油堵塞。④内部断裂，氧传感器内部的二氧化锆或二氧化钛元件脆性较大易折断，一般其外部都设计有金属套管保护这些元件，因此严禁敲击、摔打氧传感器，氧传感器表面也不得有明显的凹陷变形。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 (2)氧传感器的检测方法1）测量氧传感器加热器电阻对于加热型氧传感器首先应检测加热器的电阻值。点火开关置于“OFF”，拔下氧传感器的导线连接器，用万用表Ω档测量氧传感器接线端中加热器端子A与自搭铁端子B间的电阻，如图5.106所示。电路图如5.105，其电阻值应符合标准值一般为4～40Ω；具体数值参见具体车型说明书。如不符合标准，应更换氧传感器。测量后，接好氧传感器线束连接器，以便作进一步的检测。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 2）测量氧传感器反馈电压①发动机起动后以2500r／min的转速连续运转2-3min，使发动机和氧传感器达到正常工作温度。②把电压表的正极棒接故障诊断座内的OXl或OX2插孔，也可直接插入氧传感器的线束插头上。负极捧接故障诊断座的E1插孔或蓄电池负极。③发动机以2500r／min左右的转速保持运转，同时检查电压表指针能否在0-1v之间来回摆动，记下10s内电压表指针摆动的次数。若电压表指针在10s内的摆动次数等于或多于8次，则说明氧传感器及反馈控制系统工作正常。④若电压表指针在10s内的摆动次数少于8次，说明氧传感器或反馈控制系统工作不正常，其可能原因是氧传感器表面有积炭而使灵敏度下降。对此，应再让发动机以2500r／min的转速运转约2min，以清除氧传感器表面的积炭，然后再检查反馈电压。若电压表指针变化依旧缓慢，则说明氧传感器损坏或电控单元反馈控制电路有故障。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 ⑤检查氧传感器有无损坏。脱开氧传感器插头，发动机运转，使反馈控制系统进入开环控制状态，同时用电压表检测反馈电压。脱开节气门体上真空软管，使进气管漏气，以人为形成稀混合气，同时观察电压表，其指针读数应下降；接上脱开的真空软管，然后拔下冷却液温度传感器接头，用4～8kΩ的电阻代替冷却液温度传感器，以人为形成浓混合气，同时观察电压表，其指针读数应上升。也可以用突然踩下或松开加速踏板的方法来改变混合气浓度，在突然踩下加速踏板时，混合气变浓，反馈信号电压应上升；突然松开加速踏板时，混合气变稀，反馈电压应下降。如果氧传感器的信号电压无上述变化，表明氧传感器已损坏。如果氧传感器反馈电压能按上述规律变化，说明氧传感器良好，反馈控制系统工作不正常是其他原因造成的。如氧传感器线路故障或发动机进气系统、燃油系统故障而造成混合气过浓或过稀，影响反馈控制系统的正常工作。此时应先检查空气供给系统和燃油供给系统有无导致混合气过稀或过浓的故障(如燃油压力过高、喷油器雾化状况及各缸喷油器喷油量是否均匀、空气流量计信号、节气门位置传感器信号等)。若混合气浓度正常，则故障在电控单元ECU，应更换发动机ECU。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 3）氧传感器的拆卸检查从排气管上拆下氧传感器，检查氧传感器外壳上的通气孔有无堵塞、陶瓷心有无破损。如有损坏，应更换氧传感器。4）检查氧传感器的颜色拆下氧传感器，检查传感器的颜色，氧传感器正常颜色为淡灰色。若为白色，说明有硅污染，此时必须更换氧传感器；若为棕色，则为铅污染，此时必须更换氧传感器，并换用无铅汽油；若为黑色，则是由积炭造成，在排除发动机积炭故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积炭。5）氧传感器的更换若氧传感器损坏，应更换新件，不可采用拔下氧传感器线束插头或将插头短路的方法来消除故障。因为这样做会使发动机ECU得不到正常的反馈信息，使反馈控制系统转入开环控制状态，同样会使发动机故障警告灯亮。更换氧传感器时，应在氧传感器上安装新的密封垫片，按30～50N·m的转矩拧紧氧传感器。不要使用含硅的密封胶，以免氧传感器发生硅中毒而失效5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 （3）氧传感器波形分析起动后，传感器输出电压逐渐达到450mv时，开始进入浓、稀转换的闭环控制，带加热器的氧传感器从冷车到进入闭环需23s。图5.107b)是良好的氧传感器信号波形，图5.107c)是损坏的氧传感器信号波形。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 利用波形一般可从三个方面检查氧传感器的好坏：最高电压、最低电压和响应时间。良好的氧传感器信号最高电压应大于850mV，最低电压应为75-175n、V，从浓到稀的响应时间应小于100ms。任何一个方面不满足要求，均应更换氧传感器。也可用急加速方法对氧传感器进行测试。首先将发动机运转至正常温度并怠速运转。在2s内从怠速加速至节气门完全打开(发动机转速一般不要超过4000r／min)，再立即放开加速踏板使节气门全关，连续5-6次，即可得到如图5.108所示的波形。其中上升波形是急加速造成的，下降波形是急减速造成的。本图中氧传感器波形的最大幅值达到800mV以上，最小幅值小于200mv，从浓到稀的响应时间小于ms，故该传感器良好。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 如果汽车上安装有主、副两个氧传感器，则它们分别提供了催化转化之前和之后的氧含量输出电压，主氧传感器用作混合比控制的反馈信号，副氧传感器用于测试催化转化的效率。图5.109是催化转化器前后主副氧传感器波形，当催化转化效率降低时，副氧传感器信号的幅值降低。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 氧化钛式氧传感器中包含一个可变电阻，可变电阻值根据周围的空燃比变化而改变电阻值，由发动机控制电脑读取电阻两端的电压降。通常发动机控制电脑提供给氧化钛传感器一个工作电压。有些传感器工作电压为5V，因此传感器信号在0-5v间变化；而有些用1V工作电压，传感器信号在0-1V间变化。氧化钛式氧传感器信号波形如图5.110所示。其输出信号电压与氧化锆式氧传感器相反，浓时输出电压低，稀时输出电压高。氧化钛式与氧化锆式氧传感器的响应时间一般是一样的。5.4控制系统的构造与检修5.4.1传感器的构造与检修 1、结构与基本原理发动机电子控制器的最基本构成包括输入通路、A／D转换器、微型计算机和输出通路四部分，如图5.111所示，其中主要部件是微型计算机。5.4控制系统的构造与检修5.4.2电子控制器简介 （1）输入回路从传感器来的信号首先进入输入回路进行预处理，如图5.112所示。（2）A／D转换器(模拟／数字转换器)从传感器送来的信号有模拟信号和数字信号两种，如图5.113所示，而微机只能处理数字信号，模拟信号须经过A／D转换器转换为数字信号后才能输入微机。（3）微型计算机微型计算机把各种传感器送来的信号用内存程序和数据进行运算处理，并把处理结果(如喷油器喷射信号、点火正时信号)送往输出回路。微型计算机主要由中央处理器(CPU)、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）和总线组成。（4）输出回路微机输出的是数字信号且输出的电流很小，一般不能驱动执行器工作，因此需要输出回路将其转换成可以驱动执行器工作的控制信号。输出回路一般起着控制信号生成和放大作用。5.4控制系统的构造与检修5.4.2电子控制器简介 2、电子控制系统简单工作过程发动机起动时，某些程序从ROM中取出并进入CPU，这些程序可以是控制点火时刻、控制燃油喷射、控制怠速等，通过CPU的处理，一个个指令逐个地进行运算。执行程序过程中所需的发动机信息来自各个传感器。从传感器来的信号首先进入输入回路，对其信号进行处理：数字信号根据CPU的安排，经I／O接口直接进入微机；模拟信号还要经过A／D转换成数字信号后，才能经I／O接口进人微机。大多数信息暂时存储在RAM内，根据指令再从RAM送至CPU。下一步是将存储在ROM及PROM中参考数据引入CPU，使传感器输入信息与之进行比较。CPU对这些信息比较运算后，作出决定并发出输出指令信号，经I／O接口(有些信号还经D／A转换器转为模拟信号)，最后经输出回路控制执行器的动作。5.4控制系统的构造与检修5.4.2电子控制器简介 CAN-BUS总线是一种现场总线（区别于办公室总线），是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控模块(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通信协议，利用CAN-BUS数据总线将各个控制单元连接形成车载网络系统，是计算机网络技术在汽车技术上的应用。CAN-BUS总线的设计充分考虑了汽车上恶劣工作环境，可靠性高。因此CAN-BUS总线在诸多现场总线中独占鳌头，成为汽车总线的代名词。5.4控制系统的构造与检修5.4.3公共数据线控制技术简介 CAN-BUS数据总线由一个控制器、一个收发器、两个数据传输终端和两条数据传输线组成。除数据传输线外其他元件都置于控制单元内部，如图5.115所示。5.4控制系统的构造与检修5.4.3公共数据线控制技术简介 为了防止外界电磁波干扰和向外辐射电磁波，CAN-BUS数据传输线采用两条线缠绕在一起的“双线式”传输数据。两条线分别被称为CAN-BUS高线和CAN-BUS低线，如图5.116所示。这两条线的电位相反，如果一条线上信号电压是5V，另一条线上信号电压就是0V，即高线传输信息为“10110100"时，低线传输信息为“01001011”。通过这种方法CAN-BUS数据总线可免受外界电磁场干扰，且自身无电磁波辐射。CAN-BUS数据总线的数据传输原理在很大程度上类似电话会议的方式。一个用户(ECU)向网络中“说出”数据，而其他用户“收听”到这些数据。一些控制单元认为这些数据它有用，它就接收并使用这些数据，而其他控制单元也许不会理会这些数据。目前CAN-BUS数据总线安全传输速率可达1000千比特／秒以上，大众和奥迪汽车上最高传输速率规定为。500千比特／秒。由于信号重复率和大量数据量的要求，CAN-BUS数据总线系统常被划分为三个子系统：驱动系统CAN-BUS数据总线、舒适系统CAN-BUS数据总线和文娱系统CAN-BUS数据总线。5.4控制系统的构造与检修5.4.3公共数据线控制技术简介