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《汽车发动机电控技术》电子教案.doc

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汽车发动机 技术 电子 教案
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显 示 桌 面 . s c f《汽车发动机电控技术》电子教案 模块一 概述 课题 一 发动机电子控制技术发 展史 一 、 汽 油 机 电 子控 制 技 术 发 展 史 为适应 降低 汽油 机燃 油消 耗和有 害物 排放 量的 要求 , 汽 油机 燃油 供给 技术 经 历了从 机械 控制 汽油 喷射 到现在 的发 动机 集中 管理 系统, 以及 目前 正在 迅猛 发展的 缸内 直喷 技术 。 1934 年, 德国 怀特 (Wright )兄弟 发明 了向 发动 机 进气管 内连 续喷 射汽 油来 配制混 合气 的技 术。 1952 年, 德国 Bosch 公 司 研制成 功 了 第一 台机 械控 制缸内 喷射 汽油 机。 1958 年,Bosch 公司 研制 成功了 机械 控制 进气 管喷 射汽油 机。 1953 年美国 本 迪克 斯公 司 (Bendix ) 开始 研制 由真 空 管电子 控制 系统 控制 的汽 油喷射 装置 , 并 在 1957 年 研制 成功 。 1967 年 ,德 国博 世 (Bosch )公 司根 据美 国本 迪克 斯 公司的 专利 技术 ,开 始批 量生产 利用 进气 歧管 绝 对压力 信号 和模 拟式 计算 机 来 控 制发 动机 空燃 比 A/F 的 D 型燃油 喷射 系统 (D-Jetronic ) 。 1973 年, 德国 Bosch 公司在 D 型燃 油喷 射系统 (D-Jetronic )的 基础 上, 改进 发展成 为 L 型燃油喷 射 系统 (L-Jetronic ) 。 1973~1974 年 ,美 国通 用 (General ) 汽车 公司 生产 的汽车 装上 了集 成电 路 IC 点火控 制器 。 1976 年 ,美 国克 莱斯 勒 (Chrysler ) 汽车公司 研制 成 功微机 控制 点火 系统 ,取 名为“ 电子 式稀 混合 气 燃烧系 统 ELBS”。 1977 年, 美国 通用 汽车 公 司研制 成功 了数 字式 点火 控制系 统。 1979 年, 德国 Bosch 公 司 开发出 了 M —Motronic 系 统,即 发动 机集 中管 理系 统。 1979 年, 日 本日 产 (Nissan ) 汽车 公司 研制 成功 了集 点火时 刻控 制、 空燃 比控 制、 废 气再 循环 控制 和 怠速转 速控 制与 一体 的发 动机集 中控 制系 统 ECCS 。 1980 年, 日 本丰 田 (TOYOTA ) 公司 开发 出了 具有 汽油喷 射控 制、 点火 控制 、 怠速 转速 和故 障自 诊断 功能的 丰田 计算 机控 制系 统 TCCS 。 显 示 桌 面 . s c f1981 年,Bosch 公 司开 发 出了 LH-Jetronic 系统 。1987~1989 年,Bosch 公司 开 发出电 控单 点汽 油喷 射 系统。 1995 年, 日 本三 菱 (MITSUBISHl ) 汽车 公司 公布 了 电控缸 内直 喷汽 油机 (即 GDI 系统) 。2001 年, Volkswagen/Audi 集团 研制 出独有 的 FSI (Fuel Stratified Injection )缸内直 喷系 统。 1994 年 上海 大众 推出 采用 D-Jetronic 电控 汽油 喷射 系 统的桑 塔纳 2000 型 轿车 。2000 年, 我 国政 府规 定:5 人座 以下 的化 油器 式发动 机汽 车 自 2001 年 1 月 1 日 起停 止生 产。 二 、 柴 油 机 电 子控 制 技 术 发 展 史 20 世纪 70 年代 典型 的产 品有德 国 Bosch 公司 电 控 VE 分配 泵, 日 本 Zexel 公 司的电 控系 统。 20 世纪 80 年 代基 于时 间 控制方 式的 新型 电控 喷油 泵和高 压喷 射系 统的 开发 取得了 巨大 成功 。典 型产 品有第 二代 电 控 VE 分配 泵的 ECD —Ⅱ ;德 国 Bosch 公司 可变 预行 程直 列柱 塞式电 控喷 油泵 。 三 、 发 动 机 电 控技 术 发 展 趋 势 ①喷油 规律 的控 制 ②混合 气浓 度分 布控 制 ③输出 扭矩 控制 ④可变 EGR 控制 课题 二 发动机电子控制系统 的组 成 就总体 结构 而言 ,发 动机 电子控 制系 统都 是由 传感 器、电 子控 制单 元(Electronic Control Unit ,简称 ECU ) 和执 行 器 3 部 分组 成。 桑塔 纳 2000GSi 、3000 型 轿车发 动机 电子 控制 系统 的传感 器有 空气 流量 传感 器、 曲 轴位 置传 感器、 凸 轮轴位 置传 感器 、 怠 速节 气门位 置传 感器 和节 气门 位置传 感器 (两 只传 感器 与节气 门控 制组 件 J338 制 作成 一体) 、冷 却液 温度 传感 器 、进气 温度 传感 器、 氧传 感器、 爆震 传感 器和 车速 传感器 。 发动机 电控 单元 (ECU ) 除了接收 上 述传 感器 输送 的 信号 外 , 还 要接收 点火启动 开 关 、 空 调开 关、 怠 速开 关 F60 、电源 电压 以 及空挡 安全 开关 (对 装有 自动变 速器 的汽 车而 言) 信号, 以便 判断 汽车 运行 状态 并采取 相应 的控 制措 施。 桑塔 纳 2000GSi 、3000 型 轿车发 动机 电子 控制 系统 的执行 器有 电动 燃油 泵、 电磁喷 油器 、 怠 速控 制电 动机( 在节 气门 控制 组 件 J338 内 ) , 活性 炭罐 电磁 阀 、点火 控制 器和 点火 线圈 。 显 示 桌 面 . s c f发动机 上不 同的 执行 器完 成不同 的控 制功 能。 一个 执行器 和若 干个 传感 器组 合起来 , 构 成了 发动 机电 子控制 系统 中一 个子 系统 , 有 的子 系统 同时具 有多 种控制 功能 。 这些子 系统 有燃油 喷射 控制 系统 、 微 机 控 制点火 系统 、 空 燃比 反馈 控制系 统、 怠速 控 制 系统 、 燃油 蒸 气 回收 系统 、 发 动机爆 震控 制系 统、 超速 断油 控制系 统、 减速 断油 控制 系统、 溢流 清除 控制 系统 、故障 自诊 断系 统等 。 课题 三 汽油机燃油喷射系统的 分类 一 、 按 喷油器的 喷射 部 位分类 按 喷 油 器 喷 射 燃 油 的 部 位 不 同 , 汽 油 机 燃 油 喷 射 系 统 可 分 为 进 气 管 喷 射 系 统 和 缸 内 喷 射 系 统 两 种 类 型。 其 中进 气管 喷射 又可 分为单 点喷 射(SPI 、TBI 或 CFI )和多点 喷射 (MPI )两种 类型 ,多 点喷 射 又 可 分为压 力型 ( 即 D 型) 和 流量型 ( 即 L 型)多点 喷 射系统 两种 类型 。 1.进 气管 喷射 系统 对于进 气管 喷射 系统 ,按 喷油器 的安 装部 位不 同, 又分为 单点 喷射 系统 和多 点喷射 系统 。 (1) 单点 喷射 系统 单点喷 射系 统 (Single Point Fuel Injection System , 缩写为 SPFI 或 SPI ) 也 称节 气门体 喷射 或集 中喷 射 系统 , 是 指在 多缸发 动机 节流阀 体 (即 节气门 体 ) 的节气 门上 方安 装一 只或 并列安 装两 只喷 油器 的燃 油喷 射系统 。 (2) 多点 喷射 系统 多点喷 射系 统 (Multi-Point Fuel Injection System ,缩写为 MPFI 或 MPI )是指 在发动 机每 个汽缸 进气 门前方 的进 气歧 管上 均设 计安装 一只 喷油 器的 燃油 喷射系 统。 发动 机工 作时 , 燃油 适时 喷在 进气 门附 近的 进气歧 管内 ,空 气与 燃油 在进气 门附 近混 合, 使各 个 汽缸 都能 得到 混合 均匀 的混合 气。 2.缸 内喷 射系统 缸内喷 射系统 又 称为 缸内 直接喷 射系 统 , 其 主要 特 点是 : 喷 油器 安装 在汽缸盖上 , 喷 油器 以较 高的 燃 油压力 ( 约 3~4MPa )把 汽 油直接 喷入 发动 机汽缸 内 ,并 与 空气 混合 形成 可燃 混合气 ,如 图 1-7 所 示。 目前 , 大众 (V AG ) 、 宝马 (BMW ) 、 奔驰 (Mercedes-Benz ) 、通 用(GM )以及 丰田 (Toyota Lexus ) 等公司 已经 开始 使用 缸内 喷射系 统。 二 、 按 喷油器喷射 方式分类 按 喷油 器喷射 方式 分 类, 汽 油机 燃油 喷射 系统 可以分 为连 续喷 射系统 和 间歇喷 射系统 两 种类 型。 显 示 桌 面 . s c f1 .连 续喷 射系统 连 续喷 射系统 是 指在 发动机 运行 期间 ,喷 油器 连续 不 断地 喷射 燃油 的 燃 油喷射 系统 。 2 .间 歇喷 射系统 间 歇喷 射系 统是 指在 发动机 运转 期间 , 喷 油器 间歇喷 射燃 油的 燃油 喷射 系统。 间歇 喷射 系统 按照 各缸 喷油器 的喷油 时序 不同 , 分为同 时喷 射、 分组 喷射 和顺序 喷射 三种 方式 。 (1) 同时 喷射 同时喷 射是指 各 缸喷 油器 开始喷 油和 停止 喷油 的时 刻完全 相同 。 一 般发 动机 曲轴每 转一 圈, 各缸 喷油 器同时 喷油 一次 ,发 动机 一个工 作循 环所 需的 油量 ,分二 次喷 入进 气管 。 (2) 分组 喷射 分组喷 射是指 把 发动 机所 有 汽缸 分成 2 组 (四 缸机 ) 或 3 组( 六缸 机) ,ECU 用两 个或 三个 控制 电路 控制各 组喷 油器 。 发 动机 工作期 间, 各组 喷油 器依 次交替 喷射 , 每 个工 作循 环各组 喷油 器都 喷射 一次( 或两 次) 。 (3) 顺序 喷射 顺序喷 射 又 称次 序喷 射, 是指在 发动 机运 行期 间, 喷油器 按各 缸的 工作 顺序 , 依 次把 汽油 喷入各 缸 的 进气歧 管 。 发动 机曲 轴每 转二圈 ,各 缸喷 油器 轮流 喷油一 次。 三 、 按 喷 射 系 统的 控 制 方 式 分 类 按 汽油 喷射 系统 的控 制方式 不同 , 汽 油机 燃油 喷射系 统 可 分成 机械 控制 式汽油 喷射 系统 、 机 电结 合式 汽油喷 射系 统和电 子 控制式 汽油 喷射 系统 。 1 .机 械控制 式 汽油 喷 射系统 机械控 制式 汽油 喷射 系统 是指利 用机 械机 构实 现燃 油连续 喷射 的汽 油喷 射系 统。 2.机电 结 合式 汽油 喷射 系 统 3.电 子控 制式 汽油 喷射 系 统 电子控 制式 汽油 喷射 系统 是指由 电控 单元 直接 控制 燃油喷 射的 系统 。 现代 电 喷汽油 机已 全部 采用 电子 控制式 汽油 喷射 系统 , 但 汽油机 电控 系统 发展 的初 期, 都是 仅具 有单一 电控 汽油喷 射控 制功 能, 现已 全 部 被发动 机集 中管 理系 统所 代替。 发动机 集中 管理 系统 由德 国 Bosch 公 司于 1979 年 首 先推出 ,称 为 Motronic 系 统,该 系统 是一 个集 汽 油喷射 控制 、点 火控 制和 空燃比 反馈 控制 等多 项控 制功能 于一 体的 电控 系统 。 现代汽 油机 发动 机集 中管 理系统 的基 本控 制除 了以 上三项 外 , 还 增加 了怠 速 控制 、 活 性炭 罐清 洗控 制、 显 示 桌 面 . s c f故障自 诊断 和带 故障 运行 等基本 控制 功能 。 此 外 , 根据需 要配 置相 关的 装置 和系统 , 还能 增加废 气再 循环 控制、 二次 空气 喷射 控制 、进气 谐振 增压 控制 、进 气涡流 控制 、配 气定 时控 制等控 制内 容和 功能 。 四 、 按 进 气 量 测量 方 式 分 类 按空气 量测 量方 式分 类, 可分为 间接 测量 方式 汽油 喷射 系 统和 直接 测量 方式 汽油喷 射 系 统两 类。 1.间 接测 量方 式 汽 油喷 射 系统 ECU 通过 测量 发动 机 转速 、 节 气门 开度 或进 气 歧管压 力 , 计 算出 发动 机 吸入的 空气 量 。 按 所需 测 量的 参数分 类, 可分 为节 流- 速度方式 和速 度- 密度方 式两 种。 (1) 节流- 速度 方式 节流- 速度方 式是 指 ECU 通过测 量节 气门 开度 和发 动机转 速, 根据 节气 门开 度、发 动机 转速 和发 动机 进气量 的关 系, 计算 出每 一循环 进 入 汽缸 的空 气量 ,从而 确定 循环 基本 喷油 量。 (2) 速度- 密度 方式 速度- 密度方 式是 指 ECU 通过测 量进 气歧 管压 力和 发动机 转速 , 根据 进气 歧 管压力 、 发动 机转 速和 发 动机进 气量 的关 系, 计 算 出 每一循 环进 入汽缸 的 空气 量, 从 而确 定循 环基 本 喷 油 量。 Bosch 公司的 D-Jetronic 系统。 2.直 接测 量方 式 汽 油喷 射 系统 直接测 量方 式采 用 空 气流 量传感 器 直 接测 量发 动机 单位时 间吸 入的 空气 量, ECU 根 据流 量 传 感器 测出 的空气 流量 和发 动机 的转 速, 计算 出每 一工作 循环 发动机 吸入 的空 气量 , 从 而确定 循环 基本 喷油 量。 对 于 直接测 量方 式, 按测 出的 是空气 的体 积流 量, 还是 质量流 量, 可分 为体 积流 量方式 和质 量流 量方 式。 (1) 体积 流量 方式 体积流 量方 式采 用翼 片式 空气流 量传 感器 或卡 门旋 涡式 空 气流 量传 感器 , 测 量发动 机单 位时 间吸 入的 空气体 积。 (2) 质量 流量 方式 质量流 量方 式利 用热 线式 或热膜 式 空 气流 量传 感器 ,测量 发动 机单 位时 间吸 入的空 气质 量。 。 显 示 桌 面 . s c f模块二 传感器及检测 课题一 空气流量传感器 根据检 测进 气量 的 方 式不 同, 空 气流 量 传 感器 分为 D 型 (即 压力 型) 和 L 型 (即空 气流 量型) 两种 类 型。 “D ”型 来源 于德文 “Druck (压 力) ”的 第一 个 字母, 是利 用压 力传 感器 检测进 气歧 管内 的绝 对压 力, 测 量方 法属于 间接测 量法。 装备 “D ”型 传感 器的系 统称 为“D ” 型燃 油喷射 系统 ,控制 系统利 用该绝 对 压 力和发 动机转 速来计 算吸 入 汽缸 的空气 量。 “L ”型 来源于 德文“Luftmengen (空 气流量 ) ”的 第一个字 母 ,是利用流量传 感器直接测量吸入进气管 的空气流量。汽车采用的 “L ”型传感器分为体积流量型 (如 翼片式 、涡 流式 ) 传 感器 和质量 流量 型 ( 如热 丝式 和热膜 式) 传 感 器。 一 、 翼 片 式 空 气流 量 传 感 器 翼片式 空气 流量 传感 器 是 一种体 积式 空气 流量 传感 器 。结 构简 单、 工作 可靠 、价格 便宜 ,但 体积 大 、 进气阻 力大 、急 加速 反应 迟缓。 1.翼片 式 空气 流量 传感 器 的结构 翼片 式 空气 流量 传感 器 ( 又称叶 片式 空气 流量 传感 器) 安装 在空 气滤 清器 与 节气门 之间 的进 气管 路上 。 翼片 式 空气 流量 传感 器 主 要由翼片 组件 和 电位 计组件 两部 分组 成。 翼片 组件 和电位 计组 件是 同轴 结构 , 轴 端有盘 形回 位弹 簧。 翼片 组 件主 要 由 计量 翼片 和缓冲 翼片 构成 。 调整齿 轮用 来调 整回 位弹 簧的预 紧力 矩, 对流 量 传 感器 的 输出 特性 进行 调整 。 旁通气 道的 流通 截面 积可 由一 个 CO 调整 螺钉 进行 调整。 汽油泵 开关 设置 在空 气流 量 传感 器 内 ,由 滑臂 控制 。 在空气 流量 传感 器 内 还设 有进气 温度 传感 器。 2.翼片 式 空气 流量 传感 器 的测量 原理 电阻转 变 成 ECU 接 收的 电 压信号 的方 法有 两种 (即 空气流 量信 号的 选择 方法 有两种 ) : 方法一 : 蓄 电池 通过 V B 端 子向传 感器 提供 电源 电压 ;V C 端子 是两 电阻 之间 的 一个电 压输 出端 , 在 两 电阻值 不变 时, 其电 压值 仅 与 V B 端子 的蓄 电池电 压 有关;V S 是滑 臂在 电阻 膜 片滑动 时得 到的 电 压 , 该 电 压随节 气门 开度 的增 大而 增大, 同时 当蓄 电池 电压 变化时 ,该 电压 值也 变化 。 在这种 电路 中, 一般 用(V C -V S )/V B 作为 传感 器 的输出 信号 ,该 信号 与空 气流量 成反 比而 且线 性下 显 示 桌 面 . s c f降。采 用(V C -V S )/V B 作为传 感器 的输 出信 号可 以消除 蓄电 池电 压 V B 的波 动对测 量结 果的 影响 。 方法二 : 在该 传感器 电路 中, 直接 用传 感器滑 臂上 的输出 电压 作为 传感 器的 输出信 号电 压 。 该电 路 中 的电源 电压 由 ECU 的稳 压 电路提 供。 3.翼片 式 空气 流量 传感 器 的工作 电路 4.翼片 式 空气 流量 传感 器 的检测 翼片 式 空气 流量 传感 器 的 常见故 障有 : 翼片 轴 卡滞 、 气道 脏污、 插接 器松 动、 导线断 开、 无工 作电 压、 油泵触 点接 触不 良、 电位 计滑臂 与电 阻片 接触 不良 等。 (1) 检查 空气 流量 传感 器 的工作 电压 (2) 检查 空气 流量 传感 器 二 、 卡 尔 曼 涡 流式 空 气 流 量 传 感器 1.涡 流式 空气 流量 传感 器 的测量 原理 在稳定 的流 体中 放置 一圆 柱状物 体后 , 在 其下 游的 流体就 会产 生相 互平 行的 两列涡 旋, 而且 涡旋 交替 出现, 这种 物理 现象 叫卡 尔曼涡 流 。 2.涡 流式 空气 流量 传感 器 的 结构 根据 涡 流频 率的 检测 方法 不同, 汽车 用 涡 流式 空气 流量传 感器 分为 光电 式和 超声波 式两 种类 型。 (1) 光电 式空 气流 量传 感 器 光电式 空气 流量 传感 器 主 要由 整 流栅 、 涡 流发 生器 、发光 二极 管、 光敏 晶体 管、反 射镜 等组 成。 (2) 超声 波式 空气 流量 传 感器 超声波 式 空 气流 量传 感器 主要由 涡流 发生 器 、 超 声 波发生 器 、 超 声波 接收 器 、 集 成电 路 、 进 气温 度传 感器、 大气 压力 传感 器等 组成。 当发动 机工 作时 , 超 声波 发生器 就不 断地 向超 声波 接收器 发出 一定 频率 的 (40Hz ) 的 超声 波。 与此同 时, 进气 流通 过涡 流发 生 器, 并在 其后 产生 涡流 , 涡流使 进气 流的 移动 速度 和压力 ( 其实 就 是 进气 流 的密 度) 发生 变化 。 当由 发射 器发射 的超 声波 通过 进气 流到达 到超 声波 接收 器时 , 由 于涡 流的 影响 , 使接 收器 接收到 超声 波信 号的 时间 (即单 个波 的相 位) 和时 间之差 (即 相邻 波之 间的 相位差 ) 发 生变 化, 而且 此时 间和时 间之 差的 变化 与涡 流频率 成正 比。 集成 电路 据此可 计算 出涡 流的 频率 。 整流栅 的作 用是 使吸 入空 气在涡 流发 生器 上游 形成 稳定的 气流 ,减 小外 界气 流的干 扰。 卡尔曼 涡流 式传 感器 输出 的信号 是与 涡流 频率 同步 的脉冲 数字 信号 , 其响 应 速度是 空气 流量 传感 器中 最快的 ,几 乎能 同步 反映 空气流 速的 变化 ,因 此特 别适用 于数 字式 计算 机处 理。 显 示 桌 面 . s c f3.涡 流式 空气 流量 传感 器 的工作 电路 图 2-11 所 示为 丰 田 凌志 轿 车 1UZ-FE 型发动机 采用 的光电 涡流 式 空 气流 量传 感器 与 ECU 的 连接 电路 图。 4. 涡 流式 空气 流量 传感 器 的检测 (1) 检查 空气 流量 传感 器 的电阻 (2) 检查 整流 栅( 蜂窝 状 零件) (3) 检查 空气 流量 传感 器 电压 三 、 热 线 及 热 膜式 空 气 流 量 传 感器 热线和 热膜 式 空 气流 量传 感器 属 质量 式流 量计 ,响 应速度 快、 进气 阻力 小, 但测量 精度 不够 稳定 。 1.热 线式 空气 流量 传感 器 的结构 热线式 空气流量传感器 主 要由 热线铂丝电阻 R H 、温度补偿电阻 R K (又叫冷线) 、控制电路板(包 括 R A 、R B 两个固 定电 阻) 、 防护网 以及 空气 流量 传感 器 外壳 等组 成 。 传感 器工 作时控 制电 路将 热线 铂丝 加热 到高于 进气 温 度 100~120 ℃, 这也 是 将 铂丝 称为 热 线的原 因。R A 为一精 密电 阻, 产生 热线 式空 气流 量 传感 器 输出 电压 信号 ;R B 为 电桥 调整 电阻 ,用 于调 整空 气流量 传感 器的 输出 特性 。 2.热 线式 空气 流量 传感 器 的工作 原理 铂丝热 线和 其他 几个 电阻 组成惠 斯通 桥形 电路 。 铂 丝热线 的电 阻值 与其 本身 的温度 成正 比。 在环 境温 度一定 时 , 给 惠斯 通桥 形 电路供 电 , 电 桥会 达到 平 衡。 当有 空气 流过 取样 管 中的铂 丝热 线时 , 进气 会 带走 热线的 热量 , 使 其温 度降 低, 热 线的 电阻 值随 即也 降低, 桥形 电路 的平 衡被 破坏。 为重 新达 到平 衡, 使热 线电阻 恢复 到原 来数 值, 就必须 增大 电流 , 使 热线 温度提 高。 当空 气流 量大 时, 带 走的 热量 就越 多, 热线 电阻的 变化 就越 大, 为重 新达到 平衡 所需 增加 的电 流值也 就越 大 。 这样 , 就 把空气 流量 的变 化转 换为 电流 的变化 。 电流 的变 化又 使 固定电 阻 R A 两端的 电 压 U o 发生 变化 , 此 变化 的电 压 就是热 线式 空气 流量 传感 器 的传感 信号 。这 就是 热线 式空气 流量 传感 器的 基本 工作原 理。 为消除 环境 温度 的影 响, 设置了 一根 温度 补偿 电 阻 R K (也叫 冷线) ,也 安装 在 取样管 内 ,其 电阻 值也 随进气 温度 的变 化而 变化 ,从而 抵消 了环 境温 度对 桥形电 路平 衡的 影响 。 3.热 线式 空气 流量 传感 器 的工作 电路 4.热 线式 空气 流量 传感 器 的自清 洁 两种方 法: 一种 方法 是提 高热线 的保 持温 度( 一般 使保持 温度 升高 到 200 ℃ 以上) ,以 防止 灰尘 沾附 ; 另一种 方法 是在 ECU 中 设有自 清洁 功能 ,通 过加 热热线 来清 除污 垢。 空气 流量传 感器 的自 清洁 功能 是指 显 示 桌 面 . s c f当发动 机停 转后,ECU 控制 自清 洁电 路接 通, 将热 线加热 到 约 1000 ℃ ,烧 掉 沾附在 热线 上的 灰尘 。 5.热 线式 空气 流量 传感 器 的检测 (1) 检查 工作 电路 (2) 检查 外观 (3) 检查 热线 式 空 气流 量 传感器 的输 出信 号 (4) 检查 热线 式 空 气流 量 传感器 内的 热线 自清 洁电 路 课题 二 进气歧管绝对 压 力 传 感器 进气歧 管绝 对压 力传 感器 的作用 是把 进气 歧管 内节 气门后 方的 进气 压力 转换 成电信 号。 进气歧 管绝 对压 力传 感器 按工作 原理 可分 为压 阻效 应式、 电容 式和 电感 式三 种。 一、 进 气 歧 管 绝对 压 力 传 感 器 的结 构 与 工 作 原 理 1.压 阻效 应式 进气 歧管 绝 对压力 传感 器 图 2-17 所示 为压 阻效 应式 进气歧 管绝 对压 力传 感器 ,主要 由 压 力转 换元 件 、 混合集 成电 路、 真空 室 、 壳体和 线束 插接 器组 成。 图 2-18 所示 为压 阻效 应式 进气歧 管压 力传 感器 的内 部结构 , 主 要由 硅膜 片、 真空室 、 硅 杯、 底 座、 真 空管接 头和 引线 电极 等组 成。 通过特 殊加 工, 使 4 个 电 阻应变 片处 于特 殊的 位置 ,即在 受到 膜片 拉应 力的 作用下 ,应 变电 阻 R 2 、 R 4 增 加 (即 产生 正向 增量 ΔR ) , 应变 电阻 R 1 、R 3 减 小 (即 产生 负向增 量- ΔR ) 。 如图 2-19 所示, 当惠 斯 通桥形 电路 的电 源电 压 为U CC 时, 电桥 的输 出电 压U 0 为: U 0 = (R+ ΔR )U CC /[ (R+ ΔR )+ (R -ΔR )] -(R -ΔR )U CC /[ (R+ ΔR )+ (R -ΔR )] = U CC (ΔR/R ) 式中:R —— 应变电 阻的 初 始值( 一般 为 100m Ω) ; ΔR —— 应变 电阻 R 的 阻 值变化 量。 2.电 容式 进气 歧管 绝对 压 力传感 器 通常 , 以 空气 为介 质 , 用 两个金 属平 板做 电极 组成 的平板 电容 器 , 就 构成 一 个电 容 式变 换器 ( 即传 感 器) 。 平板电 容器 的电 容量 为: 显 示 桌 面 . s c fd S d S C 0 ? ? ? ? ? ? 式中:S—— 两 平行 极板 的 工作面 积(cm 2 ); d—— 两 极板 间的 距离(cm); ε r —— 极板 间介 质的 介电 常数; ε 0 —— 真 空或 空气 的介 电 常数。 由上式 可以 看出 ,影 响电 容器电 容 量 的因 素 是 S 和 d 。改 变 S 和 d, 即可 改变 电容, 这是 电容 式变 换 器(传 感器 )的 基本 工作 原理。 将 电 容 变 换 器 与 传 感 器 混 合 集 成 电 路 的 振 荡 电 路 相 连 接 , 通 过 振 荡 电 路 输 出 与 电 容 变 化 一 致 的 电 信 号,从 而将 进气 歧管 的压 力转变 成电 信号 。 3.电 感式 进气 歧管 绝对 压 力传感器 电感式 进气 歧管 绝对 压力 传感器 的主 要由 膜盒 、铁 心、感 应线 圈、 电子 电路 等组成 ,如 图 2-22 所示。 二、 进 气 歧 管 绝对 压 力 传 感 器 的检 测 1.压 阻效 应式 进气 歧管 压 力传感 器的 检 测 ①检查 进气 歧管 压力 传感 器的电 源电 压 。 ②检查 进气 歧管 压力 传感 器的输 出信 号电 压。 2.电 感式 进气 歧管 压力 传 感器的 检 测 ①检查 传感 器的 输出 信号 。 ②检查 传感 器线 圈有 无断 路。 课题 三 曲轴与凸轮轴 位 置 传 感器 曲 轴 位 置 传 感 器 又 称 为 发 动 机 转 速 与 曲 轴 转 角 传 感 器 , 其 功 用 是 采 集 曲 轴 转 动 角 度 和 发 动 机 转 速 信 号。 曲 轴转 动角 度信 号用 于确定 点火 时刻 和喷 油时 刻, 发 动机 转速 信号 用于 确定喷 油量 和点 火提 前角 。 凸轮轴 位置 传感 器又 称为 汽缸判 别传 感 器 CIS(Cylinder Identification Sensor) 和 相位传 感器 。凸 轮轴 位 置传感 器的 功用 是采 集配 气凸轮 轴的 位置 信号 ,识 别 1 缸 压缩 上止 点 。 曲轴与 凸轮 轴位 置传 感器 常见的 安装 位置 有曲 轴前 端、凸 轮轴 前端 、飞 轮上 、分电 器内 部等 。 常见的 曲轴 与凸 轮轴 位置 传感器 根据 其工 作原 理的 不同可 分为 电磁 感应 式、 霍尔式 和光 电式 三种 。 显 示 桌 面 . s c f一、曲轴 与 凸 轮轴 位 置 传 感 器 的结 构 与 工 作 原 理 1.电 磁感 应式 曲轴 与凸 轮 轴 位置 传感 器 电磁感 应式 曲轴 与凸 轮轴 位置传 感器 主要 结构 有转 子 (即 触发 齿轮) 、 永久 磁 铁、 铁 心、 感 应线 圈 (如 图 2-25 所示 ) 。 2.霍 尔式 曲轴 与凸 轮轴 位 置传感 器 把一个 通有 电流 的霍 尔半 导体基 片 (即 霍尔元 件 ) 放置在 与电 流方 向垂 直的 磁场中 时 , 在 垂直于 电流 和磁场 的方 向上 就会 产生 一个微 量电 压, 我们 把该 电压称 为霍 尔电 压。 霍尔 电压 U H 与通 过的 电流 I 和外 加磁场 的强 度B 成 正比 。 B I U d R H H ? ?式中:R H ——霍 尔系 数; d—— 霍 尔基 片的 厚 度。 霍尔式 传感 器有 两个 突出 优点: 一是 输出 电压 信号 近似于 方波 信号 ; 二 是输 出电压 高低 与被 测物 体的 转速无 关。 霍尔 效应 式传 感器与 电磁 感应 式传 感器 不同的 是需 要外 加电 源。 部分汽车 (如切 诺基 (Cherokee )吉 普车等 ) 采用 差 动霍尔式 传感器 。差 动霍 尔式传感 器又称 双霍 尔 式传感 器, 其基 本工 作原 理与霍 尔式 传感 器相 同 , 传感器 的输 出电 压由 两个 霍尔信 号叠 加而 成 。 3.光 电式 曲轴 与凸 轮轴 位 置传感 器 光电式 传感 器主 要由 带有 叶片的 信号 转子 和包 括发 光二极 管 、 光 敏晶体 管 及 放大整 形电 路的 信号 发生 器所组 成。 光电式 传感 器具 有分 度精 度高、 输出 数字 脉冲 信号 的优点 ,但 也存 在对 使用 环境要 求较 高的 不足 。 二、典型 的 曲 轴与 凸 轮 轴 位 置 传 感器 1.丰 田轿 车电 磁感 应式 曲 轴与凸 轮轴 位置 传感 器 2.上 海桑 塔纳 轿车 电磁 感 应式曲 轴位 置传 感器 和霍 尔式凸轮 轴 位置 传感 器 (1) 上海 桑塔 纳轿 车 电 磁 感应式 曲轴 位置 传感 器 (2) 上海 桑塔 纳轿 车霍 尔 式凸轮 轴位 置传 感器 3.切 诺基 轿车 差动 霍尔 式 曲轴位 置传 感器 和霍 尔式 凸轮轴 位置 传感 器 切诺基 吉普 车采 用了 差动 霍尔式 曲轴 位置 传感 器, 凸轮轴 位置 传感 器为 普通 霍尔式 传感 器。 (1) 切诺 基吉 普车 差动 霍 尔式曲 轴位 置传 感器 显 示 桌 面 . s c f(2) 切诺 基吉 普车 霍尔 式 凸轮轴 位置 传感 器 4.日 产轿 车光 电式 曲轴 与 凸轮轴 位置 传感 器 三、曲轴 与 凸 轮轴 位置传感器的 工作电路 1. 电 磁感 应式 曲轴 与凸 轮轴 位 置传 感器 的工 作电 路 2.差动 霍 尔式 曲轴 位置 传 感器 与 霍尔 式同 步信 号传 感器 的 工作 电路 3.光 电式 曲轴 与凸 轮轴 位 置传感 器的 工作 电路 四、曲轴 与 凸 轮轴 位 置 传 感 器 的检 测 1.电 磁感 应式 曲轴 与凸 轮 轴 位置 传感 器及 其工 作电 路的检 测 ①检查 传感 器内 线圈 电阻 。 ②检查 传感 器的 输出 信号 。 ③检查 磁隙 。 ④检查 传感 器连 接导 线。 2.差动 霍 尔式 曲轴 位置 传 感器和 霍尔 式 同 步信 号传 感器及 其工 作电 路的 检测 ①检查 曲轴 位置 传感 器的 信号电 压。 ②检查 曲轴 位置 传感 器的 电源电 压。 ③检查 传感 器的 连接 导线 。 3.光 电式 曲轴 与凸 轮轴 位 置传感 器及 其工 作电 路的 检测 ①拆下 分电 器( 曲轴 与 凸 轮轴位 置传 感器 线束 插接 器应保 持连 接, 无需 拆开 ) 。 ②断开 点火 线, 然后 将点 火开关 置 于 ON 位置 。 ③用手 缓慢 地转 动分 电器 轴并用 万用 表检 查信 号输 出端子 与车 身搭 铁之 间的 电压, 数值 应在 5V ~0V 之间摆 动。 若不 符合 ,则 应更换 分电 器总 成( 连同 凸轮轴 位置 传感 器一 同更 换) 。 ④目视 检查 曲轴 与 凸 轮轴 位置传 感器 信号 转子 盘是 否积尘 或损 坏, 必要 时清 洗或更 换。 课题四 节气门位置传感器 节 气 门 位 置 传 感 器 的 作 用 是 把 汽 油 机 运 转 过 程 中 节 气 门 开 度 转 换 成 电 压 信 号 。 用 于 判别 发 动 机 工 况 (怠速 工况 、加 速工 况、 减速工 况、 小负 荷工 况、 大负荷 工况 等) 。 显 示 桌 面 . s c f一、 节 气 门 位 置传 感 器 的 结 构 与工 作 原 理 常见的 节气 门位 置传 感器 有触点 式、 可变 电阻 式、 触点与 可变 电阻 结合 式 三 种。 1.触 点式 节气 门位 置传 感 器 触点式 节气 门位 置传 感器 由转盘 、活 动触 点、 怠速 触点、 全开 触点 (功 率触 点 ) 等 组成 。 在某些 装备 自动 变速 器的 轿车上 ,采 用多 触点 式节 气门位 置传 感器 (如 图 2-49 所 示) , 触点 数目 多, 能更精 确地 反映 发动 机负 荷的变 化 , 以 便于 更加 准 确地控 制自 动变 速器 的换 挡时刻 和变 矩器 锁止 离合 器的 锁止时 刻。 2.可 变电 阻式 节气 门位 置 传 感器 可变电 阻式 节气 门位 置传 感器由 滑动 电刷 、电 阻片 组成。 3.触 点与 可变 电阻 结合 式 节气门 位置 传感 器 为使 ECU 更 准确 地得 到 节气门 怠速 位置 信号 ,在 可变电 阻 式 节气 门位 置传 感器的 基础 上增 设了 一个 怠速触点 , 形成 触点 与可 变电阻 结合 式 节 气门 位置 传感器 。 二、 节 气 门 位 置传 感 器 的 工 作 电路 节气门 位置 传感 器的 型式 不同, 其工 作电 路也 有所 不同。 三、 节 气 门 位 置传 感 器 的 检 测 1.触 点式 节气 门位 置传 感 器的检 测 ①检查 搭铁 电路 。 ②检查 工作 电压 。 ③检查 传感 器。 2.触 点与 可变 电阻 结合 式 节气门 位置 传感 器的 检测 ①检查 搭铁 电路 。 ②检查 工作 电压 。 ③检查 传感 器。 显 示 桌 面 . s c f课题 五 温度传感器 常见的 温度 传感 器 按 结构 与物理 性能 不同 可分 为 热 敏电阻 式、 双金 属片 式、 热敏铁 氧体 式、 蜡式 等 。 双金属 片式 和蜡 式温 度传 感器属 于结 构型 传感 器, 热敏电 阻式 和热 敏铁 氧体 式温度 传感 器属 于物 性 ( 物理 性能) 型传
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