1、电控汽油发动机原理与维修 课题一 汽油发动机电控系统简述 任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍 任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类 任务三 发动机电控系统的组成下一页返回课题二 空气供给系统原理与维修 任务一 空气供给系统的组成 任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修 任务三 进气系统其它部件结构原理与检修上一页 下一页返回课题三 燃油供给系统原理与维修 任务一 燃油供给系统组成 任务二 燃油供给系主要部件上一页 下一页返回课题四 喷射控制系统原理与维修 任务一 EFI控制系统组成 任务二 主要传感器及开关信号单元 任务三 电子控制单元（ECU）任务四 EFI控制系统原理上一页 下
2、一页返回课题五 电子点火系统原理与维修 任务一 电控点火系统的组成和类型 任务二 电控点火系统的控制原型 任务三 爆震控制上一页 下一页返回课题六 怠速控制系统原理与维修 任务一 怠速控制系统的功用与组成 任务二 怠速控制系统的类型、怠速控制过程及电路 任务三 节气门直动式怠速控制系统 任务四 怠速控制系统的检修上一页 下一页返回课题七 进排气控制系统原理与维修 任务一 进气控制系统 任务二 排放净化控制介绍 任务三 燃油蒸汽与窜缸废气排放控制（闭环控制）任务四 尾气排放净化控制上一页 下一页返回课题八 故障自诊系统原理与维修 任务一 失效保护欲应急备用系统 任务二 故障自诊断系统上一页返回课
3、题一 汽油发动机电控系统简述 任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍 任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类 任务三 发动机电控系统的组成返回任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍 1967，由BOSCH公司开发的D-Jetronic电控燃油喷射系统投入使用，在此后的几十年间，汽油发动机电子控制系统经历了由模拟电路到数字电路，由简单控制到电脑控制，由单一控制到综合控制的发展历程。1973年，美国通用汽车公司开始采用IC电子点火装置，并逐渐普及使用。1974，通用汽车公司开始装备火花塞电极间隙的加大、点火能量增强的高能点火系统，并且力图将分电器、点火线圈和电子控制电路制成一体。1976，美国克莱斯
4、勒公司首先采用模拟计算机来控制发动机点火时刻。当时这些新技术的应用，存在的共同问题是价格昂贵、可靠性差，复杂的电路使它们的维修费用也很高，因而没有得到推广应用。1966年，美国加利福尼亚州首先颁布了世界上第一部汽车排放法规。下一页返回任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍 1971年美国清洁空气法规要求必须大幅度降低汽车废气中有害污染物的限值，当时在世界范围内又出现了能源危机，从而推动了汽车电子技术的快速发展。1977年，通用汽车公司采用中央处理器(CPU)控制的数字点火系统，这是一种真正的计算机控制系统。它能够精确地控制发动机点火时刻，用来提高发动机的燃烧效率和输出功率，同时还可以大幅度地降
5、低排气中的有害成分。同年，美国福特汽车公司开发了同时控制点火、排气再循环和二次空气喷射的发动机电子控制系统 电控汽油喷射系统在各方面显示出来的优越性，使之在2U世纪70年代末及80年代得到了迅速发展(从2O世纪洲年代后，发动机电子控制技术逐渐成熟，电子技术逐渐向汽车的其他组成部分扩展。上一页 下一页返回任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍 到目前为止。发动机电控技术主要发展为以下几个方面的控制。电控燃油喷射控制:最佳空燃比控制(主要控制喷油量、喷油定时)电子点火控制:最佳点火提前角控制(主要控制点火提前角、闭合角)。怠速控制:主要对怠速转速进行控制。排放控制:废气再循环(EGR)，催化反应器
6、、二次空气喷射、热反应器、活性炭罐清污(汽油蒸汽回收)等。可变气门配气正时控制(VTEC,VVTi等)。废气涡轮增压控制。上一页 下一页返回任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍 电子节气门控制(ETC)自诊断系统(OBT)通常将电控燃油喷射控制和电子点火控制以外的其他控制系统称为辅助控制，所以电控发动机主要由电控燃油喷射系统、电子点火系统和辅助控制系统组成。下面让我们简单了解一下电控汽油发动机各控制系统的功能。电控燃油喷射(EFI)电控燃油喷射主要包括喷油量、喷射正时、减速断油与限速断油及燃油泵的控制。上一页 下一页返回任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍 1)喷，由量控制 电子控制单元(
7、ECU)将发动机转速和负荷信号作为主控信号，确定基本喷油量(喷油电磁阀开启的时间长短)，并根据其他有关输入信号加以修正，最后确定总喷油量 2，喷油正时控制 在电控间歇喷射系统中，当采用与发动机转动同步的顺序独立喷射方式时，ECU不仅要控制喷油量，还要根据发动机各缸的点火顺序，将喷射时刻控制在一个最佳的时刻上一页 下一页返回任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍(3)减速断油与限速断油控制 减速断油控制 汽车行驶中，驾驶员快收加速踏板时，ECU将会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，以降低减速时HC及CO的排放量。当发动机转速降至一特定转速时，又恢复供油 限速断油控制 汽车加速时，发动机转速超过安全
8、转速或汽车车速超过设定的最高车速，ECU将会在临界转速时切断燃油喷射控制电路，停止喷油，防止超速上一页 下一页返回任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍(4)燃油泵控制 当接通点火开关后，ECU将控制燃油泵工作23S，以建立必需的油压，此时若不启动发动机，ECU将切断燃油泵控制电路，燃油泵停止工作。在发动机启动过程和运转过程中，ECU控制燃油泵保持正常运转。2电控点火装置(ESA)电控点火装置的控制主要包括点火提前角、闭合角与恒流及爆震控制等方面(1)点火提前角控制 在Ecu中，首先存储记忆发动机在各种工况及运行条件下最理想的点火提前角。发动机运转时，ECU根据发动机的转速和负荷信号，确定基本
9、点火提前角，并根据其他有关信号进行修正，最后确定点火提前角，并向电子点火控制器输出点火指示信号，以控制点火系的工作。上一页 下一页返回任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍(2)闭合角与恒流控制 为保证点火线圈初级电路有足够大的断开电流，以产生足够高的次级电压，同时也要防止通电时间过长使点火线圈过热而损坏，ECU可根据蓄电池电压及转速等信号，控制点火线圈初级电路的通电时间。在高能点火装置中，还增加了恒流控制电路，以使初级电流在极短时间内迅速增长到额定值，减少转速对次级电压的影响，改善点火特性。(3)爆震控制 当ECU根据爆震传感器愉出的信号检测到爆震现象时，立即修正点火提前角，以免爆震的发生。
10、3.怠速控制(isc)发动机在怠速运转时，如果空调压缩机工作、变速器挂入档位、发电机负荷加大等怠速运转工况发生变化，由ECU控制怠速控制阀，以便发动机都能处在最佳怠速转速下运转。上一页 下一页返回任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍 4.排放控制(1)EGR废气再循环控制 当发动机温度达到一定温度时，根据发动机的负荷和转速，ECU控制 EGR阀，使废气进行再循环，以降低NO,的排放量。(2)开环与闭环控制 在装有氧传感器及三元催化器的发动机中，ECU根据发动机的工况及氧传感器反馈的空燃比信号，确定开环控制与闭环控制方式。(3)二次空气喷射控制 ECU根据发动机的工作温度，控制新鲜空气喷入排气
11、歧管或三元催化转化器中，以减少排气污染。上一页 下一页返回任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍(4)活性炭罐电磁阀控制 ECU根据发动机的工作温度、转速、负荷等信号，控制活性炭罐电磁阀的工作，以降低燃油蒸气蒸发污染 5进气控制(1)动力阀控制 发动机在不同负荷下，ECU控制真空电磁阀，通过控制动力阀的开闭来改变进气流量，从而改善发动机的输出功率与转矩上一页 下一页返回任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍(2).涡流控制阀 ECU根据发动机的负荷和转速信号，控制真空电磁阀，通过控制涡流控制阀的开闭，来改善发动机大负荷工作下的充气效率，提高输出功率和转矩。6增压控制 ECU根据进气压力传感器(
12、MAP)检测的进气压力信号去控制释压电磁 阀，通过控制排气通路切换阀，改变排气通路的走向，从而控制废气涡轮增压器开始或停止工作。上一页 下一页返回任务一 发动机电控系统的发展及功能介绍 7.警告提示 ECU控制各种指示和警告装置，显示有关控制系统的工作状况，当控制系统出现故障时能及时发出警告信号，如氧气传感器失效、催化剂过热、油箱油温过高等。8.自我诊断与报警系统 当控制系统出现故障时，ECU将会点亮仪表板上的“检查发动机”(CHECK ENGINE)灯，提醒驾驶员注意，发动机已出现故障，并将故障信息储存到ECU中，通过一定程序，能将故障码及有关信息资料调出，供检修使用上一页 下一页返回任务一
13、 发动机电控系统的发展及功能介绍 9.传感器故障预诊参考系统(失效保护)当ECU检测到传感器或线路故障时，即会自动按ECU预设的程序提供预设定值，以便发动机仍能保持运转，但性能将有所下降 10.ECU故障备用控制系统 当ECU发生故障时，则会自动启动备用系统，使发动机转入强制运转状态，以便驾驶员将车辆开到修理厂进行修理上一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类 一、按控制方式分类 单点燃油喷射系统 该系统在进气歧管原来安装化油器的部位安装了一个大功率电磁喷油器，集中进行燃油喷射，又称节气门体喷射(TBI)或中央喷射(CFI)。与多点燃油喷射相比，TBI系统用节气门的开启角度和发动机转速来控
14、制空燃比，结构和控制方式更加简单。结构图如图1-1所示。下一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类 2.D-Jetronic电控燃油喷射系统 该系统是速度密度型电子燃油喷射系统，它将进气歧管绝对压力信号和转速信号输送到发动机控制模块(ECU)，由发动机控制模块根据该信号计算出进气量，再发生与之相对应的喷油脉冲宽度信号，控制电磁喷油器喷射出适量的燃油。国产桑塔纳2000GLi、切诺基、富康、威驰以及丰田皇冠采用此系统。结构图如图1-2所示。上一页 下一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类 3.L-Jetronic电控燃油喷射系统 该系统由翼板式空气流量传感器(MAF)代替进气歧管绝对压
15、力传感器(MAP)检测进气量来控制喷油器的喷油量。丰田佳美、丰田大霸王以及马自达MPV多用途汽车采用此系统。结构图如图1-3所示。4.LH-Jetronic电控燃油喷射系统 该系统用热线式或热膜式空气流量传感器(MAF)代替翼板式空气流量传感器来检测发动机的进气量。因为它可直接检测进气质量，所以无需对进气温度和大气压力进行修正，并且进气阻力小桑塔纳2000GSi、捷达、别克等采用此系统。结构图如图1-4所示。上一页 下一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类 二、按喷射部位不同 1.缸内直接喷射 缸内直接喷射是将喷油器安装在汽缸盖上，把燃油直接喷入汽缸内，配合缸内组织的气体流动形成可燃混合
16、气，容易实现分层燃烧和稀混合气燃烧，可进一步提高汽油发动机的经济性和排放性。如图1-5所示。2.进气管喷射 目前汽车上应用的电控燃油喷射系统一般都是进气管喷射式，按喷油器的数量不同，又可分为单点喷射(SPl)系统和多点喷射(MPI)系统。如图1-6所示。上一页 下一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类(1)单点喷射 在节气门上方装一个中央喷射装置，用12只喷油器集中喷射。汽油喷入进气流中，形成的可燃混合气由进气歧管分配到各汽缸中。单点喷射又称为节气门体喷射(TBI)或中央喷射(CFI)。单点电控燃油喷射系统在每个汽缸进气行程开始的时候喷油，采用的是顺序喷射方式，又称独立喷射方式。独立喷射
17、可使燃油在进气管中滞留的时间最短，各缸得到燃油量尽可能一致。单点喷射系统与多点燃油喷射系统的控制原理相似，空气量可采用空气流量计直接计量，也可采用绝对压力传感器间接测量。如图1-7所示。上一页 下一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类(2)多点喷射 在每缸进气门处装有1只喷油器，由电子控制单元(ECU)控制喷油，因此多点喷射又称为多气门喷射。多点喷射系统的燃油分配均匀性好，进气管可按最大进气量来设计，而且无论发动机处于冷态或热态，其过渡的响应及燃油经济性都是最佳的如图1-8所示。上一页 下一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类 三、按喷射控制方式 1.开环控制系统 开环控制系统按预
18、先设定在电脑中的控制规律工作，只受发动机运行工况参数变化的控制，简单易行。但其精度直接依赖于所设定的基准数据和喷油器调整标定的精度。喷油器及发动机的产品性能存在差异，或由于磨损等引起性能参数变化时，就不能使混合气准确地保持在预定的浓度(空燃比)上。因此，开环控制系统对发动机及控制系统各组成部分的精度要求高，抗干扰能力差，当使用工况超出预定范围时，不能实现最佳控制。如图1-9所示上一页 下一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类 2.闭环控制系统 闭环控制系统可达到较高的空燃比控制精度，并可消除因产品差异和磨损等引起的性能变化，工作稳定性好，抗干扰能力强。但是，为了使排气净化达到最佳效果，只
19、能运行在理论空燃比(14.7)附近。对启动、暖机、加速、怠速、满负荷等特殊工况，仍需采用开环控制，使喷油器按预先设定的加浓混合气配比工作，以满足发动机特殊工况的工作要求。所以，目前普遍采用开环和闭环相结合的控制方案如图1-10所示上一页 下一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类 四、按喷油方式 1.连续喷身寸方式 指在发动机运转期间，汽油连续不断地喷射入进气道内，且大部分是汽油在进气门关闭时喷射的，因此大部分汽油在进气道内蒸发。除K型机械式、KE型机电组合式汽油喷射系统外，电控燃油喷射系统一般不采用此种喷射方式。2间歇喷射方式 指在发动机运转期间，将汽油间歇地喷入进气道内。目前应用广泛的
20、是采用间歇喷射方式的多点电控燃油喷射系统。按各缸喷油器的喷射顺序又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射。上一页 下一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类(1)同时喷射 将各缸的喷油器并联，在发动机运转期间，所有喷油器由电脑的同一个喷油指令控制，同时喷油、同时断油。采用同时喷射方式的电控燃油喷射系统，一般都是曲轴每转一圈各缸同时喷油一次，对每个汽缸来说，每一次燃烧所需的供油量需要喷射两次，即曲轴每转一圈喷射1/2的油量)如图1-11所示 采用此种喷射方式，对各缸而言，喷油时刻不可能都是最佳的，其性能较差，一般用在部分缸数较少的汽油发动机上，如韩国大宇轿车上装用的四缸发动机电控多点燃油喷射系统
21、等。上一页 下一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类(2)分组喷射 指将各缸的喷油器分成几组，同一组的喷油器同时喷油或断油。如图1-12所示。(3)顺序喷射 指各喷油器由电脑分别控制，按发动机各缸的工作顺序喷油。多缸发动机电控燃油喷射系统采用分组喷射或顺序喷射方式较多。如图1-13所示。上一页 下一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类 五、按进气量检测方式 电控燃油喷射系统必须对进人汽缸的空气量进行精确的计量，才能通过对喷油量的控制、实现混合气浓度的高精度控制。按对进气量的计量方式不同，电控燃油喷射系统可分为D型和L型。D型电控燃油喷射系统“D”是德语Druck(压力)的第一个字母
22、。D型电控燃油喷射系统利用绝对压力传感器检测进气管内的绝对压力，电脑根据进气管内的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进气量，再根据进气量和发动机转速确定基本喷油量。其工作原理如图1-14所示。上一页 下一页返回任务二 发动机电控汽油喷射系统的分类 2.L型电控燃油喷射系统 L型电控燃油喷射系统利用空气流量计直接测量发动机的进气量，电脑不必进行推算，即可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的喷油量。由于消除了推算进气量的误差影响，其测量的准确程度高于D型，故对混合气浓度的控制更精确,其工作原理如图1-15所示。上一页返回任务三 发动机电控系统的组成 汽油发动机控制系统主要由核心部件ECU(电子控
23、制单元，俗称“汽车电脑”)及传感器如空气流量计，开关单元如空调开关，执行器如点火器与喷油器等组成。图1-16为桑塔纳发动机电控系统组成图 一、电子控制单元(ECU)电子控制单元，简称ECU(Electronic Control Unit)。ECU是一种电子综合控制装置，包括硬件和软件两部分。硬件处理速度快，在系统中采用的硬件功能越强、硬件数量越多，则可大幅改善系统的性能，但也会使系统复杂化。软件能代替一部分硬件功能，但会使系统响应速度降低。通常硬件设置要按控制系统的需要进行选择，以提高控制系统的性价比下一页返回任务三 发动机电控系统的组成 ECU主要由带有微处理器和程序及数据存储器的微计算机、
24、数字电路(包括A/D,D/A转换器)、功率输出级电路(喷油、点火和怠速等)、及外部通信电路和电源管理电路等组成，并通过总插头将ECU与蓄电池、各种传感器和执行器连接在一起，系统框图如图1-17所示。ECLJ的作用是根据电子控制单元内存储的程序对发动机传感器输入的各种信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，控制有关执行器动作，以达到快速、准确、自动控制发动机工作的目的。电子控制单元各组成部分简介如下。上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成 1输入回路 由于从传感器输出的信号往往不能满足微计算机(或单片机)的要求，因此一般输入信号都要经过输入回路进行处理。输入回路的作用是将传感器的信号转换
25、为单片机可以接收处理的信号，经 I/O接口送给微机，完成发动机工况的实时检测。即对输入信号进行预处理，一般是在去除杂波和把正弦波变为矩形波后，再转换成输入电平。上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成 2.微计算机 微计算机也叫微处理器，它是发动机电子控制系统的神经中枢。它能根据需要，把各种传感器送来的信号，用内存程序(微计算机运行处理顺序)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。微计算机包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、只读存储器(Read Only Memory,ROM)随机存储器(Random Acc
26、ess Memory,RAM)、时钟脉冲发生器、输入/输出接口和总线等，如图1-18所示。上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成(1)加中央处理器(CPU)CPU是整个控制系统的核心，包括算术逻辑运算器和控制器两部分。CPU的特性决定计算机指令系统、处理速度、控制能力以及内部寄存器、算术逻辑运算部件的特性。CPU的功能是通过接口向系统的各邵分发出指令，并可对系统所需的各参数进行检测、数据处理、控制决策运算和逻辑判断等、只读存储器(ROM)ROM的数据是固定的、CPU只能向ROM读取已存的数据，不能修改ROM中的信息、通常在ROM中存放所有程序(软件)、所有的特性曲线和特性数据。例如，喷
27、油和点火等控制程序、喷油和点欠三维图和各种标定数据等。这些数据在制造ECU时就由制造厂固化在ROM中，在使用过程中，即使断电，存储的信息也不会丢失当通电后这些数据仍可被CPU调用。上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成 可编程只读存储器 可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory,PROM)、为了便于用户根据需要对ROM进行编程写入，便生产了PROMO PROM和ROM一样，只能由CPU从PROM读出信息，不能对PROM写入信息。ROM和PROM之间的最大区别是制造方法和生产成本费用不同，这种芯片适用于小批量生产。汽车计算机使用PROM存储一些只适用少
28、数汽车类型的信息。为了使存储的信息可多次修改，还可使用可擦除可编程只读存储器(Erase Programmable Read Only Memory,EPROM).其存储内容可用紫外线照射芯片的方法消除全部信息。用电擦除全部信息的芯片被称为电可擦除可编程只读存储器(Electrical Erase Programmable Read Only Memory,EEPROM)。上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成(4)随机数据存储器(RAM)RAM又称读/写存储器或随机存储器、RAM是将各个传感器输入的数据存储起来，直到CPU调用，或被随后输入的运行数据置换。RAM数据在运行过程中可不断
29、地更新，也可将运算中间结果暂存，作为以后进一步处理用。时钟脉冲发生器 时钟脉冲发生器有一个频率稳定的晶体振荡电路。当微机系统通电时，它就产生一连串具有一定频率和宽度的脉冲，并将此脉冲送入CPU，其功能就是对计算机工作过程进行随时间的控制。该节拍脉冲是计算机各操作的最小单位，系统中各部分元件都按此节拍统一操作，从而保证在同一时间内完成一定的操作。CPU的时钟频率通常在624MHz范围内上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成 输入/输出接口 输入/输出接口(Input/Output,I/O)是指CPU与外界通信和进行信息交换。偷入微机的信号是以所需的频率通过输入接口接收的，微机输出信号则按
30、发出的控制信号的形式与要求，通过偷出接口以最佳的处理速度输出或传送给中间存储器。I/O是微机与输入信息、被控对象进行信息交换的纽带，是微机中不可缺少的部分 对于每一个设备都需要一个专门的接口电路。电控发动机最主要的输入接口是传感器接口(例如转速、负荷、温度、压力等)，最主要的输出接口是控制接口，它控制外部执行机构的动作(例如喷油器、点火模块、喷油泵、怠速执行器等)。上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成 总线 C1U、存储器和I/O装置均都通过总线传递信息。总线是指传递信息的一组信号线，包括数据总线(Data Bus,DB)、地址总线(Address Bus,AB)和控制总线(Cont
31、rol Bus,CB)。由上可知，微机主要由中央处理器(CPU)、存储器(RAM,ROM、输入/输出口(I/O)等组成。随着半导体集成工艺的发展，目前的微机，多把CPU、一定容量的RAM和ROM，以及I/O口集成在一个芯片上，就是所谓的单片机，如图1-19所示上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成 3.输出回路 输出回路为微机与执行器之间建立联系的一部分装置。它将微机发出的决策指令，转变成控制信号来驱动执行器工作)输出回路一般起着控制信号的生成和放大等功能。微机输出的是数字信号，输出的电流很小，一般不能驱动执行器工作，需要输出电路将其转换成可以驱动执行器工作的控制信号，如喷油器驱动信号
32、、点火控制信号、燃油泵控制信号等，图1-20为喷油器驱动信号示意图。控制愉出回路中，采用功率管的导通和截止来为喷油器提供一定宽度的脉冲驱动信号。在顺序喷射的驱动回路中，还应有缸序判别与喷油定时两个定量功能，以达到喷油正时和精确地控制喷油量的目的。上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成 现在的发动机E(:U除上述基本装置外，还把电源装置、电磁干扰保护装置、自检装置、后备系统等组装在一起，装在一个盒子里，结构十分紧凑，使得控制器的工作相当可靠。随着发动机性能的不断提高，要求控制的对象不断增多，微机芯片的功能不断增强，发动机电子控制单元的性能会更加先进，控制功能会更加强大。4.ECU的软件
33、ECU中的软件起着控制决策的作用，还可完成部分硬件的功能，它是控制系统中必不可少的部分。软件包括控制程序和数据两部分控制软件大多数采用模块化结构，将整个控制系统的程序分成若干个功能相对独立的程序模块，每个模块分别进行设计、编程和调试，最后将调试好的程序模块连接起来。这种结构方式可使程序设计和调试容易，修改变动方便和可按需要进行取舍上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成 软件中最主要的是主控程序。主控程序可根据使用和控制要求设定内容。主控程序的主要任务是使整个系统初始化、实现系统的工作时序、控制模式的设定，常用工况及其他各工况模式下喷油信号和点火信号输出程序。软件中还有转速和负荷的处理程
34、序、中断处理程序、查表及插值程序等。为了能对发动机进行最优控制，应在发动机台架、排放转鼓试验台和道路上进行匹配试验，得到基本喷油量和基本点火提前角的三维图，以及其他为匹配各种运行工况而确定的修正系数、修正函数和常数等，都以离散数据的形式存在存储器中，作为控制的依据。二、传感器 电控汽油喷射系统用到的传感器如表1-1所示。上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成 传感器输入ECU的信号有数字量和模拟量两种，如图1-21所示。输出数字量信号的传感器通常有车速传感器、发动机转速和曲轴位置传感器等，这些传感器输出的信号是脉冲信号，需要经过放大和整形处理后才能输入微计算机。例如，磁电式转速传感器和
35、曲轴位置传感器输出信号的幅值是随转速而变的。转速高时，幅值大;转速低时，幅值小，信号就需要放大或缩小并将信号调理成整齐的矩形波，为此在输入回路中要设有信号整形电路上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成 在发动机电子控制系统中，有相当一部分传感器输入的信号都是模拟信号，如空气流量传感器、冷却液温度传感器、节气门位置传感器等向微机输入的都是变化缓慢的连续信号，它们经传感器及输入回路处理后，都已变成相应的电压信号，但这些信号微机不能直接处理，需经过相应的A/D转换器，将模拟信号转换成数字信号后才能输入微机。如从空气流量传感器输入的为0 5V的模拟电压信号，当输入电平与A/D转换器设定的量程相
36、同时，则模拟信号经A/D转换器转换成数字量后，如图1-22所示，才能输入微机。上一页 下一页返回任务三 发动机电控系统的组成 三、执行器 执行器是将ECU输出的电信号转换成机械运动的机构或装置，是典型的机电液一体化装置。执行器涉及汽车的具体结构，工作环境很恶劣，要求有较高的可靠性，是汽车电子设计的重要环节。汽车上的执行器按照工作原理可分为磁执行器、电执行器和热执行器三大类。其中磁执行器应用最多，如发动机喷油器、怠速步进电机等，如图1-23所示。发动机电控燃油喷射系统中的执行器的控制主要包括以下几类。(1)喷油器控制。(2)冷启动喷油器控制。(3)燃油泵控制:包括燃油泵开关控制和燃油泵转速控制。
37、(4)怠速控制机构。上一页返回图1-1 单点燃油喷射系统返回图1-2 D-Jetronic电控燃油喷射系统返回图1-3 L-Jetronic电控燃油喷射系统返回图1-4 LH-L-Jetronic电控燃油喷射系统返回图1-5 缸内直接喷射 返回图1-6 进气管喷射返回图1-7 单点喷射返回图1-8 多点喷射返回图1-9 开环控制示意图 工作原理:它是将通过实验确定的发动机各工况的最佳供油参数预先存入电脑，在发动机工作时，电脑根据系统中各传感器的输入信号，判断自身所处的运行工况，并计算出最佳喷油量，通过对喷油器喷射时间的控制，来控制混合气的浓度，使发动机优化运行。返回图1-10 闭环控制示意图
38、工作原理：上在该系统中，发动机排气管上加装了氧传感器，根据排气中含氧量的变化，判断实际进入汽缸的混合气空燃比，再通过电脑与设定的目标空燃比值进行比较，并根据误差修正喷油器喷油量，使空燃比保持在设定的目标值附近返回图1-11 同时喷射返回图1-12 分组喷射返回图1-13 顺序喷射返回图1-14 D型(检测进气绝对压力)返回图1-15 L型(检测进气量)返回图1-16 电子控制燃油喷射系统组成结构返回图1-17 电子控制单元(ECU)的基本构成返回图1-18 微计算机基本构造返回图1-19 单片机的外观返回图1-20 喷油器驱动信号示意图返回表1-1 汽油喷射系统用的传感器返回图1-21 传感器
39、输入信号的种类返回图1-22 A/D转换器的工作过程示意图返回图1-23 执行器的分类返回课题二 空气供给系统原理与维修 任务一 空气供给系统的组成 任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修 任务三 进气系统其它部件结构原理与检修下一页返回任务一 空气供给系统的组成 进气系统的作用 进气系统的作用是为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气，并且能够通过电控单元对进气量进行测量和控制。进气系统的组成包括空气滤清器、空气流量计、进气温度传感器、节气门、节气门位置传感器、怠速调整机构和进气管(进气总管和进气歧管)等，如图2-1所示。返回任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修 空气流量计一
40、般安装于空气滤清器后的进气管道中，如图2-2所示。在电子控制汽油喷射发动机中使用的空气流量计主要有翼片式空气流量计、卡门旋涡式空气流量计、热线式空气流量计和热膜式空气流量计。一、翼片式空气流量计 1.翼片部分 翼片部分的构造如图2-3所示。其由两者铸成一体的测量翼片和缓冲翼片，安装在空气流量计壳体上的翼片转轴，安装在转轴一端的螺旋复位弹簧(安装在电位计部分内)，空气旁通通道等构成。下一页返回任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修 测量翼片随空气流量的变化，在主空气通道内偏转，同时缓冲翼片在缓冲室内偏转。缓冲室内的空气阻力对缓冲翼片起阻尼作用，当发动机吸入的空气量急剧变化和气流脉动时，能
41、够减小测量翼片的脉动，以保证输出信号的平稳。当复位弹簧的弹力与吸入的空气气流对测量翼片的推力平衡时，翼片即处于某一稳定位置 空气流量计主空气道下方，设置有空气旁通通道，在旁通通道的一侧设有可改变旁通空气量的CO调整螺打，以便在小空气流量时，对空气流量计的输出特性进行调节。上一页 下一页返回任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修(2)电位计部分 电位计部分布置在空气流量计壳体上方，由平衡配重、滑臂、螺旋复位弹簧、调整齿圈和印刷电路板组成，如图2-4所示。螺旋复位弹簧的一端固定在翼片转轴上，另一端固定在调整齿圈上，调整齿圈由一卡簧锁止调整齿圈上有刻度标记，改变调整齿圈的固定位置，可以调整弹
42、簧的预紧力，以便在使用中调整空气流量计的输出特性。翼片转轴上端固装着平衡配重和滑臂，随测量翼片一起转动，滑臂与印刷电路上的镀膜电阻接触，并在其上滑动。印刷电路板采用陶瓷基镀膜工艺制成。上一页 下一页返回任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修(3)工作原理 当吸入发动机的空气流过传感器主进气道时，传感器翼片就会受到空气气流压力产生的推力力矩和复位弹簧弹力力矩的作用。当空气流量增大时，气流压力对翼片产生的推力力矩增大，推力力矩克服弹力力矩使翼片偏转角度增大，直到推力力矩与复位弹簧力矩平衡为止进气量越大，翼片偏转角度也就越大。因为冀片总成和电位计的滑臂均固定在转轴上，所以在冀片偏转的同时，滑
43、臂也随之偏转。当空气流量增大时，端子V c与Vs之间的电阻值减小，两端子之间输出的信号电压Us降低 当空气流量减小时，气流压力对翼片产生的推力力矩减小，推力力矩克服弹力力矩使翼片偏转的角度，端子Vs与V、之间的电阻值增大，两端子之间输出的信号电压Vs升高。工作原理如图2-5所示。上一页 下一页返回任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修(4)检测 冀片式空气流量计的检测如图2-3、图2-5所示。检查叶片工作状态及回位弹簧弹力，如果弹力减小，应拨动电位计内调整齿圈的齿来增大回位弹簧弹力，每次只能调一到两个齿。检查翼片初始位置，即进气量与翼片位置是否匹配;如发动机加速响应时间长、动力不足、不
44、能启动等，即应调整弹簧预紧力。检测ECU侧Vb.V c.Vs和THA与端子E2间的电压。使点火开关置于“ON”，测量V b与E2端子间的电压应为13.5V,V b与E2端子间电压应为10V,测量时轻推计量板，它的值几乎不变。测量Vs与E2端子间的电压时，不但要读取流量计全关和全开的电压，而且要让计量板从全关状态慢慢开启，直到全开，检查电压上升情况全闭时为2.5V，全开时为8V。上一页 下一页返回任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修 检测空气流量计的电阻。点火开关置于“OFF”，拔下空气流量计插接器，测量V c与E2之间的电阻约为40052,Vs与E2间的电阻约为300;测量Vs与E2
45、之间电阻时，应将计量板从关闭位置缓慢打开，阻值应逐渐增大，50，全开时200为正常;测量THA与E1之间的电阻(即进气温度传感器的阻值)，其阻值随车型和温度的不同而不同;检查油泵开关，计量板(冀板)稍开，F c和E1之间的电阻应为。几，即触点处于“O N状态，当计量板全关闭时阻值为。丰田PREVIA翼片式传感器检测数据如表2-1所示。关闭时为上一页 下一页返回任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修 二、卡门旋涡式空气流量计 卡门旋涡式空气流量计的构造如图2-6所示。主要由设置在空气通道中央的锥状卡门旋涡发生器和相应的旋涡检测装置等组成、当空气流过卡门旋涡发生器时，在其后部将会不断产生卡
46、门旋涡、在单位时间内产生的卡门旋涡的个数(既发生频率)与气流的速度有关，只要测出卡门旋涡的发生频率，即可知道空气流量的大小。检测卡门旋涡频率有两种方法:令反光镜检测方式。.超声波检测。上一页 下一页返回任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修(1)反光镜检测法 反光镜检测方式的旋涡检测装置由反光镜、发光二极管和光敏晶体管、板弹簧等组成，如图2-7所示当空气流过卡门旋涡发生器时，受交替产生的卡门旋涡的影响，发生器两侧压力也交替发生变化。用导压孔把旋涡发生器两侧的压力引到薄金属制成的反光镜背面，受发生器两侧交替变化压力的作用，反光镜将产生与旋涡发生频率相同的偏转振动，如图2-8所示。在反光镜
47、产生偏转振动的同时，发光二极管投射到反光镜上的反射光束的方向也以相同的频率变化。当发射光束发射到光敏晶体管上时，光敏晶体管输出高电平，反之则为低电平。对应连续产生的卡门旋涡，光敏晶体管输出与之对应的脉冲数，通过对光敏晶体管发出的电脉冲计数，即可算出旋涡的发生频率，进而算出空气的流速和体积流量。上一页 下一页返回任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修（2）超声波检测法 超声波检测方式的检测装置由超声波信号发生器、超声波接收器等组成。它是利用卡门旋涡的存在，会使通道横截面空气密度发生变化这一现象来测量旋涡的发生频率超声波信号发生器安装在空气流动的垂直方向，在它的对面安装超声波接收器，如图2
48、-9所示。发动机运行时，超声波信号发生器不断地向接收器发出一定频率的超声波。当超声波通过发动机进气气流到达接收器时，因受卡门旋涡引起的空气密度变化的影响，超声波频率的相位将发生变化，接收器测出这一相位变化，利用放大器把它们整形为矩形波，根据矩形波的脉冲频率，即可计算出卡门旋涡的发生频率。上一页 下一页返回任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修(3)检测 以凌志LS400为例。卡门涡旋式空气流量的检测项目有电阻检则和波形检测。电阻检测如图2-10所示，其数据参数如表2-2所示。今波形检测如图2-11所示。三、热线式空气流量计 它主要由铂丝制成的热线(发热体)、温度补偿电阻、控制热线电流并
49、输出信号的控制电路、采样管和流量计壳体等组成。热线式空气流量计的基本构造如图2-12所示。根据铂丝热线在流量计中安装位置的不同，又分为主流测量方式和旁通测量方式两种结构形式。上一页 下一页返回任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修(1)工作原理 当温度较低的进气气流流过放置在空气通道中温度较高的热线时，热线与空气发生热量交换，使热线温度下降。通过热线的空气质量流量越大，被空气带走的热量也越多，热线温度下降也越多。由于热线是惠斯顿平衡电桥电路的一个组成部分(即电阻RZ,)，当热线温度下降、电阻值发生变化时，电桥出现不平衡为了使电桥平衡，必须加大流过热线的电流，使热线温度升高，阻值恢复到使
50、电桥平衡的值。由此可知，流过热线的空气质量越大，空气带走的热量也越多，为保持电桥平衡，维持热线温度所需的电流也越大，反之则越小。热线式空气流量计正是利用流过热线的空气质量与保持热线温度所需热线电流的对应关系测量空气的质量流量的。发动机工作时，热线所需的加热电流一般在50120mA之间。上一页 下一页返回任务二空气流量计与绝对压力传感器结构原理与检修 五、进气歧管绝对压力传感器 一般装于发动机机舱内，用一根真空管与进气歧管相接或直接装在节气门后方的进气歧管上，如图2-19所示。在D型电控燃油喷射系统中，由进气管绝对压力传感器测量进气管压力，并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。
