《汽车电工》教学课件：8第八章 发动机电控系统（一）

随着环保组织对汽车尾气控制的严格化，以及人们对汽车舒适性要求的逐渐提高。下面简单的介绍一下ECU的构造与工作原理。一、单片机概述 单片机是将中央处理器CPU（Central Processing Unit）、存储器（Memory）、定时器/计数器、输入/输出（I/O）接口电路等主要计算机部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机，基本结构如图8-1所示。图图8-1 8-1 单片机结构框图单片机结构框图图图8-1 8-1 CUP结构框图结构框图二、ECU的组成 中央处理器（CPU）是具有译码指令和数据处理能力的电子部件，是汽车电子控制单元的核心，基本结构如图8-2所示，由运算器（Calculator）、寄存器（Register）和控制器（Controller）组成。第一节第一节 电控燃油喷射系统电控燃油喷射系统一、电子控制燃油喷射系统组成与工作原理 电子控制燃油喷射系统组成原框图如图8-3、8-4所示。图图8-3 8-3 汽车发动机电控燃油分配喷射系统方框图汽车发动机电控燃油分配喷射系统方框图图图8-4 8-4 现代发动机电控系统方框图现代发动机电控系统方框图 电控燃油分配系统可以分为开环控制和闭环控制两种，控制系统图如图8-5所示图图8-5 8-5 开闭环控制框图开闭环控制框图 发动机电控系统组成和典型的燃油喷射系统（博世LH型多点燃油喷射系统）如图8-6、8-7所示：图图8-6 8-6 博世博世LH型型MPI电控燃油喷射系统电控燃油喷射系统 工作时，电动燃油泵从油箱内将燃油吸起，加压后经燃油滤清器滤去杂质，压力调节器对压力进行调整并使过量的燃油仍返回汽油箱，然后经输油管配送到喷油器。图图8-7 8-7 发动机电控系统组成方框图发动机电控系统组成方框图1 1、燃油喷射控制：、燃油喷射控制： 燃油喷射控制是ECU的主要控制功能，它包括喷油时刻的控制和喷油量的控制。 （1 1）喷油时刻的控制：）喷油时刻的控制： 喷油时刻控制方式有同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种。图图8-88-8（a a） 同时喷射同时喷射图图8-88-8（b b） 分组喷射分组喷射图图8-88-8（b b） 分组喷射分组喷射图图8-88-8（c c） 顺序喷射顺序喷射 发动机在不同工况下运转时，对混合气浓度的要求也不同。喷油量的控制方式有启动控制、运转控制、断油控制和反馈控制等几种。图图8-9 8-9 启动控制启动控制 启动控制启动控制（如图8-9）图图8-10 8-10 运转控制运转控制 运转控制运转控制（如图8-10） 超速断油控制超速断油控制（如图8-11所示） 减速断油控制减速断油控制（如图8-11所示）图图8-11 8-11 超速断油与减速断油控制示意图超速断油与减速断油控制示意图 反馈控制（如图反馈控制（如图8-128-12） 又称为闭环控制，利用反映混合气浓度的传感器（氧传感器）对每一瞬间进入发动机的混合气浓度进行检测，并将检测结果输入ECU。ECU根据这一反馈信号，不断修正喷油量，使混合气浓度始终保持在理想范围内。图图8-12 8-12 反馈控制框图反馈控制框图2 2、怠速控制阀：、怠速控制阀： 怠速控制通过怠速控制阀来调节发动机进气量，达到调整怠速转速的目的。怠速控制阀有步进电机式和节气门直动式两种。二、相关传感器、执行器的原理与检修方法二、相关传感器、执行器的原理与检修方法1 1、传感器的工作原理与检测、传感器的工作原理与检测 （1 1）传感器工作原理）传感器工作原理 热膜式空气流量传感器热膜式空气流量传感器 ： 空气流量传感器是电控系统中重要的传感器，如图8-13所示为热膜式空气质量流量传感器，这是当前广泛应用的进气流量传感器。图图8-13 8-13 热膜式空气流量计热膜式空气流量计 进气歧管真空度进气歧管真空度/ /压力压力/ /温度传感器：温度传感器： 如图8-14所示为进气管压力/温度传感器。它安装在节气门与进气门之间的进气管上，实际测量的是进气管的真空度，通过计算换算成反映进气量的参数。图图8-14 8-14 进气压力传感器实物与结构图进气压力传感器实物与结构图 进气温度传感器：进气温度传感器：（图8-15所示） 进气的容积或压力不变，但进气的密度却随温度的变化而改变，ECU就是根据进气温度传感器输出的THA温度信号对喷油量进行修正，以获得最佳的空燃比。图图8-15 8-15 进气压力传感器与电路图进气压力传感器与电路图 发动机冷却液温度传感器：发动机冷却液温度传感器：（如图8-16所示） 发动机冷却液温度（ECT）传感器向ECU提供一个随冷却液温度变化的模拟信号。图图8-16 8-16 冷却液温度传感器与电路图冷却液温度传感器与电路图 节气门位置传感器：节气门位置传感器：（如图8-17所示） 节气门位置传感器（TPS）安装在节流阀体上，其输出的模拟电压随节气门的开度而变化。图图8-17 8-17 节气门位置传感器与原理图节气门位置传感器与原理图 发动机转速发动机转速/ /曲轴位置传感器：曲轴位置传感器：（如图8-18所示） 磁电式曲轴位置传感器主要由感应线圈、永久磁铁、软铁芯、信号盘、壳体和接线端等组成。图图8-18 8-18 曲轴位置曲轴位置/ /转角传感器转角传感器 霍尔式转速传感器：霍尔式转速传感器：是利用霍尔效应制成的传感器（如图8-19所示）图图8-19 8-19 霍尔传感器霍尔传感器 氧传感器：氧传感器：（如图8-20所示） 氧传感器根据空燃比和排气流中的含氧量向ECU输送一个模拟电压信号。图图8-20 8-20 氧传感器实物与工作示意图氧传感器实物与工作示意图（2 2）传感器的检测：）传感器的检测： 节气门位置传感器的检测，节气门位置传感器的检测，如图8-21所示：红表笔接A脚，黑表笔接B脚，打开点火开关应能检测到ECU送到的5V参考电压；而当红表笔接C脚，黑表笔接B脚时，点火开关打开电压为0V。图图8-21 8-21 节气门位置传感器的检测节气门位置传感器的检测 进气温度传感器的检测，进气温度传感器的检测，如图8-22所示 ：红表笔接信号线B脚，黑表笔接接地脚A脚，点火开关打开应能检测到ECU的5V参考电压，否则检查ECU到插口连线有无断线，ECU有无损坏。图图8-22 8-22 进气温度传感器的检测进气温度传感器的检测 冷却液温度传感器的检测，冷却液温度传感器的检测，如图8-23所示 ：红表笔接信号线B脚，黑表笔接接地脚A脚，点火开关打开应能检测到ECU的5V参考电压，否则检查ECU到插口连线有无断线，ECU有无损坏。图图8-23 8-23 冷却液温度传感器的检测冷却液温度传感器的检测 进气压力传感器的检测，进气压力传感器的检测，如图8-24所示 ：万用表红表笔接插口C脚，黑表笔接插口A脚，点火开关打开应可检测到ECU送到的5V参考电压，否则如上检测相关电路。图图8-24 8-24 进气压力温度传感器的检测进气压力温度传感器的检测 氧传感器加热器的检测，如图8-25所示 ：氧传感器的电阻值不容易测量，但可测量其加热丝电阻，如图万用表红表笔接1脚，黑表笔接4脚，万用表量程选择200k挡，电阻值如图中所示。图图8-25 8-25 氧传感器的检测氧传感器的检测 发动机转速发动机转速/ /曲轴位置传感器检测曲轴位置传感器检测，传感器输出信号波形如图8-26所示 ：图图8-26 8-26 发动机转速发动机转速/ /曲轴位置传感器的检测曲轴位置传感器的检测 2、执行器（1 1）燃油供给系统执行器）燃油供给系统执行器燃油供给系统原理：燃油供给系统原理： 燃油供给系统主要由燃油泵、燃油箱、燃油泵、燃油箱、燃油滤清器、燃油压燃油滤清器、燃油压力调节器、燃油喷嘴力调节器、燃油喷嘴（喷油器）（喷油器）组成，相关结构示意图如图8-27所示。图图8-27 8-27 电控燃油供给系统电控燃油供给系统 燃油压力调节器的安装与结构如图8-28所示。图图8-28 8-28 燃油压力调节器的安装示意图燃油压力调节器的安装示意图燃油供给系统供电：燃油供给系统供电： 在电控系统中装有汽油泵继电器，主要为电动燃油泵与多功能诊断连接器供电。燃油泵继电器安装位置如图8-29所示。图图8-29 8-29 燃油继电器实物（现代伊兰特轿车）燃油继电器实物（现代伊兰特轿车）喷油器喷油控制：喷油器喷油控制： 在四缸发动机的电控燃油喷射系统中装有四个喷油器（如图8-27所示）。喷油器用“O”形圈和固定夹与燃油分配器总管装成一体，下方再通过“O”形圈和螺栓压入并紧固在进气管下体的喷油器孔中，喷油器的喷孔正对着各缸进气门前方，如图8-30所示。图图8-30 8-30 喷油器的安装喷油器的安装燃油供给系统执行器原理：燃油供给系统执行器原理： 燃油泵：燃油泵： 电子燃油喷射系统通常在油箱中装有电动燃油泵，由小型直流电机驱动，电动机轴的一端固定一个叶轮。（如图8-31所示）图图8-31 8-31 电动燃油泵结构与原理图电动燃油泵结构与原理图 喷油器：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件，也是一种加工精度非常高的精密器件。有球阀式和钉阀式两种。 球阀式与针阀式的主要区别在于阀针的结构，球阀式的阀针是由钢球、导杆和衔铁用激光束焊接成整体制成的。如图8-32所示。图图8-32 8-32 球阀式与针阀式电磁喷油器结构图球阀式与针阀式电磁喷油器结构图喷油器的检测如图8-33所示：图图8-33 8-33 喷油器的检测（五菱喷油器的检测（五菱LJ465QFLJ465QF发动机）发动机）