汽车概念的巨大变化.doc

绪论一、 汽车概念的巨大变化 汽车普及程度是一个国家工业化的标志，汽车工业是国家支柱产业。汽车概念也发生了巨大变化，表现在如下几个方面：1、 用途变化：由传统的代步工具变为移动的空间，可以在车上生活、办公，更为环保。2、 特征变化：由传统的机械系统向机电一体化系统转变，由传统的劳动、技术密集型产业向技术、知识密集型产业过渡。3、 学科基础变化：在传统的力学、机械、材料等学科的基础上增加了电子、计算机、自动控制、信息技术等学科。二、 汽车电子技术的发展过程1、 50年代，汽车上出现了最初的电子仪器电子管收音机；2、 60年代中期至70年代末，是局部技术革新阶段。应用电子技术改善部分机械部件的性能，各部件间采用相对独立的自动控制功能。如硅整流交流发电机、发动机晶体管无触点点火、电控燃油喷射、电子时钟等。3、 70年代末期至90年代中期，是汽车电子技术雏形形成阶段。在汽车大部件乃至总成的设计和生产中重视“机电一体化”思想、技术，应用电子装置解决复杂的自动控制问题；4、8位微处理器得到广泛应用。如：发动机电子管理系统、动力传动总成控制系统、防抱死系统、主动悬架、电控转向系统、电子仪表群、音响等。4、 90年代中期至2010年，是汽车电子技术成熟阶段。出现了汽车电子技术群，诞生了“汽车电子学”这门学科；16、32位微处理器广泛应用，强调整体设计的机电一体化，广泛采用网络、信息技术，使汽车更自动化、智能化，解决汽车与社会联结问题，建立汽车、道路间通讯系统。三、 汽车电子技术应用现状1、 发动机控制：包括汽油机控制和柴油机控制。2、 传动系控制：包括自动变速器、防滑差速器、加速防滑系统、牵引力控制系统。3、 行驶系控制：主动悬架。4、 制动系控制：ABS系统。5、 转向系控制：动力转向装置。6、 安全保证及仪表警报：包括电子仪表、防撞雷达、安全气囊、防盗系统、安全带、照明系统监测装置。7、 电源系统：包括电压调节和过电压保护。8、 舒适性：包括自动空调、自动门窗、座椅调节、门锁控制。9、 娱乐通讯：包括音响、通讯、自动导航系统。四、 汽车电子技术的发展趋势当前，汽车电子技术进入了优化人-汽车-环境的整体关系的阶段，它向着超微型磁体、超高效电机以及集成电路的微型化方向发展，并为汽车上的集中控制提供了基础（例如制动、转向和悬架的集中控制以及发动机和变速器的集中控制）。汽车电子技术成就汽车工业的未来，未来汽车电子技术应在以下几方面进行突破。1、传感器技术由于汽车电子控制系统的多样化，使其所需要的传感器种类和数量不断增加。为此，研制新型、高精度、高可靠性和低成本的传感器是十分必要的。未来的智能化集成传感器，不仅要能提供用于模拟和处理的信号，而且还能对信号作放大和处理。同时，它还能自动进行时漂、温漂和非线性的自校正，具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力，保证传感器信号的质量不受影响，即使在特别严酷的使用条件下仍能保持较高的精度。它还具有结构紧凑、安装方便的优点，从而免受机械特性的影响。 2、微处理机技术 微处理机的出现给汽车仪表带来了革命性的变化，世界汽车工业的微处理机用量激增，由从前单一的仪器逐步发展为多用途、智能化仪表，不但可以很精确地把汽车上所有的待测量都检测出来，分别显示和打印需要的结果，而且还有运算、判断、预测和引导等功能。如可监视汽车各大部件的工作情况，还可以对蓄电池电压、轮胎气压、车速等检测量的高低限量进行报警。微处理机将更广泛地应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。3、软件新技术应用随着汽车电子技术应用的增加，对有关控制软件的需求也将会增加，并可能要求进一步计算机联网。因此，要求使用多种软件，并开发出通用的高水平语言，以满足多种硬件的要求。轿车上多通道传输网络将大大地依赖于软件，软件总数的增加及其功能的提高，将能够使计算机能完成越来越复杂的任务。4、智能汽车及智能交通系统（ITS）的研究及应用汽车智能化相关的技术问题已受到汽车制造商们的高度重视。其主要技术中“自动驾驶仪”的构想必将依赖于电子技术实现。智能交通系统（ITS）的开发将与电子、卫星定位等多个交叉学科相结合，它能根据驾驶员提供的目标资料，向驾驶员提供距离最短而且能绕开车辆密度相对集中处的最佳行驶路线。它装有电子地图，可以显示出前方道路、并采用卫星导航。从全球定位卫星获取沿途天气、车流量、交通事故、交通堵塞等各种情况，自动筛选 出最佳行车路线。未来的某天，路上行驶的都会是由计算机控制的智能汽车。5、多通道传输技术多通道传输技术由试验室将逐步进入实用阶段。采用这种技术后，使各个数据线成为一个网络，以便分离汽车中心计算机的信息。微处理机可通过网络接收其它单元的信号。传感器和执行机构之间要有一个新式接口，以便与多通道传输系统相联系。 6、数据传输载体方面的电子新技术应用汽车电子技术未来将实现整车控制系统。这一系统要求有一个庞大而复杂的信息交换与控制系统，车用计算机的容量要求更大，计算速度则要求更高。由于汽车用计算机控制系统的数量日益增多，采用高速数据传输网络日益显得必要。光导纤维可为此传输网络提供传输介质，以解决电子控制系统防电磁干扰的问题。7、汽车车载电子网络随着电控器件在汽车上越来越多的应用，车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。大量数据的快速交换、高可靠性及价廉是对汽车电子网络系统的要求。在该系统中，各从处理机独立运行，控制改善汽车某一方面的性能。同时在其它处理机需要时提供数据服务。主处理机收集整理各从处理机的数据，并生成车况显示。通信控制器保证数据的正常流动。 第一章 电控汽油发动机概述第一节 电控汽油喷射系统的优点及分类一、 化油器式供油系统的不足1、 不能满足各工况下发动机对混合气浓度的要求；2、 很难保证各气缸混合气浓度完全一样（末端浓）；3、 冷启动困难（燃油雾化蒸发性能较差）；4、 排放污染大。二、 电控汽油喷射的优点1、 动力增加（无喉管，进气阻力小，充气量大）；2、 各工况下混合气空燃比精确计算，提高经济性、动力性；3、 可保证各缸混合气浓度完全相同，且采用较稀混合气；4、 喷油雾化质量好，提高抗爆性；5、 环保经济。总之，功率提高5%10%，油耗下降5%10%，排放降低20%，加速、适应性增加。三、 分类1、 按控制原理分类：分为机械控制式、机电混合控制式、电子控制式。2、 按喷油器布置分类：单点式（节气门上方）、多点式（缸内或进气道）。3、 按喷油器喷射方式分类：连续喷射和间歇喷射（可分为异步喷射、同步喷射）。4、 按进气量的测量方式分类：间接测量方式（节气门开度和绝对压力）和直接测量方式（体积流量方式和质量流量方式）。第二节 电控汽油喷射系统的组成及工作原理一、 基本组成1、 信号输入装置及输入信号：1） 空气流量计2） 进气压力传感器3） 转速和曲轴位置传感器4） 凸轮轴位置传感器5） 上止点位置传感器6） 缸序判别传感器7） 水温传感器8） 进气温度传感器9） 节气门位置传感器10）氧传感器11）爆震传感器12）大气压力传感器13）车速传感器14）启动信号15）发电机负荷信号16）空调作用信号17）挡位开关信号18）蓄电池电压信号19）离合器开关信号20）刹车开关信号21）动力转向开关信号22）EGR阀位置传感器23）巡行控制开关信号2、 ECU1） 功能：接收信息、提供参考电压、转化输入信号存储、处理、运算输出命令自我修正2） 组成：输入回路A/D转换器微机输出回路3、 执行器 二、控制内容1、 电控燃油喷射1） 喷油量控制2） 喷油正时控制3） 减速、限速断油控制4） 燃油泵控制2、 电控点火装置1） 点火提前角控制2） 通电时间和恒定电流控制3） 爆震控制3、 怠速控制4、 排放控制1） EGR排气再循环2） 开闭环控制3） 二次空气喷射控制4） 活性碳罐电磁阀控制5、 进气控制6、 增压控制7、 警告提示8、 自诊断9、 失效保护10、主电脑故障备用控制系统三、工作过程电控系统工作过程如图1-1所示。 图1-1 电控系统工作过程图第二章 汽油机燃油喷射系统结构及检测第一节 燃油供给系统结构原理及检测一、 组成及功能（一） 组成：油箱、油泵、滤清器、调压器、喷油器、冷启动喷油器、油管（二） 功能：供给喷油器一定压力的燃油，喷油器则根据电脑指令喷油。二、 工作过程如图2-1所示，油泵抽吸油箱内燃油，经燃油滤清器过滤，由压力调节器调压，然后经输油管配送给各个喷油器和冷启动喷油器，喷油器根据ECU发送的指令将适量燃油喷入各进气歧管或进气总管。图2-1 供油系统工作过程图三、 燃油供给系统构成件结构原理检测（一） 燃油泵及其控制电路1、燃油泵组成及工作原理 1）内装泵将泵装在油箱内部，不易产生气阻及燃油泄露。结构：如图2-2所示，由电动机、涡轮泵、单向阀、卸压阀、滤网等组成。 图2-2 涡轮式电动燃油泵 1前轴承 2电动机定子 3后轴承 4出油阀 5出油口 6卸压阀7电动机转子 8叶轮 9进油口 10泵壳体 11叶片原理：电动机通电旋转时，带动涡轮泵的叶轮旋转，叶轮上有多个叶片，叶片间有缝隙，泵壳与叶片相对位置开有合适流道，叶轮高速旋转时，圆周槽内燃油也高速旋转，在离心力作用下甩入流道，使燃油出口处油压增高，同时在进口处形成一定真空，很多叶片在沟槽内产生的压力差循环往复，使速度能转化为压力能，燃油输送、油压升高完全是油液分子间动量能的转换实现的。为了减小电动机的体积，将电动机的碳刷纵置，注意与普通电动机区别开来。燃油流经电动机输出时起到了冷却电动机的作用。单向阀可以防止燃油倒流，保持管路残余压力，使燃油沸点升高，汽化困难，减少气阻，方便热启动。燃油泵输出油压达0.4MPa时卸压阀打开，高压油回流，在泵和电动机内部循环，防止损坏管路。电动机开关的时候会产生微弱的电火花，但不会引起油箱内燃油的燃烧，因为油箱内空气量太少不足以支持燃烧。2）外装泵结构：如图2-3所示，由电动机、滚柱泵、单向阀、卸压阀、滤网组成。 原理：泵由转子、泵隔板等组成，转子相对偏心，在电动机的带动下旋转，滚子在离心力作用下甩到外端紧贴隔板运动，从而形成五个工作腔，在运转过程中，入口处油腔容积慢慢增大，出口处容积则慢慢缩小，油就被压出。外装泵在泵油过程中油压有明显的脉动，所以在外装泵的油路上一般装有脉动阻尼器来吸收脉动，降低噪声。 图2-3 滚柱式电动燃油泵2、油泵的控制1）ECU控制：如图2-4所示，用于D型、L型的热式和卡门式。点火开关接通，主继电器中有电流，触点闭合，开始给电路供电。当启动时，ST端子接通，断路继电器中线圈L2接通，产生吸力使断路继电器触点闭合，电源向油泵供电，油泵工作。启动后，转速传感器将转速信号Ne送入ECU，此时ECU中晶体管Tr导通，断路继电器中线圈L1通电，触点继续闭合，油泵工作。发动机停止运转时，Tr断开，断路继电器触点打开，油泵供电线路中断，油泵停止工作。主继电器，断路继电器输出端有导图2-4 ECU控制的油泵电路 线与检查插座的相应端子连接。2）油泵开关控制：用于叶片式空气流量计，如图2-5所示。点火开关接通，主继电器中有电流，触点闭合，开始给电路供电。当启动时，ST端子接通，断路继电器中线圈L2接通，产生吸力使断路继电器触点闭合，电源向油泵供电，油泵工 作。发动机运转，吸入发动机的空气流经空气流量计，测量板转动，使油泵开关接通，断路继电器中线圈L1通电，触点继续闭合，油泵工作。发动机停转，油泵开关打开，断路图2-5 油泵开关控制的油泵电路 继电器触点也断开，油泵停止工 3）具有转速控制的油泵控制电路（如图2-6所示）在油泵开关控制的电路中增设油泵控制继电器或用一个油泵控制ECU进行控制。发动机低速或中小负荷下运转时，ECU中晶体管导通，油泵控制继电器线圈通电，将电阻串入电路，油泵低速运转。发动机高速或大负荷下运转时，ECU中晶体管切断，触点闭合，油泵直接连电源，高速运转。 图2-6 具有转速控制的油泵电路3、油泵的检测1）就车检测（1）用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上。（2）将点火开关转至“ON”位置，但不要起动发动机。（3）旋开油箱盖能听到燃油泵工作的声音，或用手捏进油软管应感觉有压力。（4）若听不到燃油泵的工作声音或进油管无压力，应检修或更换燃油泵。（5）若有燃油泵不工作故障，且上述检查正常，应检查燃油泵电路导线、继电器、易熔线和熔丝有无断路。2）单体检测拆下燃油泵后，测量燃油泵两端子之间电阻，应为23。用蓄电池直接给燃油泵通电，应能听到油泵电机高速旋转的声音，注意：通电时间不能太长。（二） 燃油滤清器功用：滤清燃油中的杂质和水分，防止燃油系统堵塞，减小机件磨损，保证发动机正常工作。一般采用纸质滤心，每行驶2000040000或1到2年应更换，安装时应注意燃油流动方向的箭头，不能装反。（三） 脉动阻尼器功用：减小在喷油器喷油时，油路中的油压可能会产生微小的波动，使系统压力保持稳定。组成：由膜片、回位弹簧、阀片和外壳组成。原理：发动机工作时，燃油经过脉动阻尼器膜片下方进入输油管，当燃油压力产生脉动时，膜片弹簧被压缩或伸张，膜片下方的容积稍有增大或减小，从而起到稳定燃油系统压力的作用。（四） 油压调节器1、作用：稳定燃油管的压力，使它与进气歧管之间的压力差保持恒定为250300 kPa。2、为什么采用：ECU对喷油质量的控制是时间控制，即控制喷油的持续时间，喷油压力便成影响喷油量和空燃比的重要因素，若在相同的喷油持续时间，若喷油压力不同，喷油量也不同。为了精确的控制喷油量和空燃比，必须确保喷油压力与进气歧管真空度之间的压力差为恒定值。3、组成：主要由阀片、膜片、膜片弹簧和外壳组成。4、原理：发动机工作时，燃油压力调节器膜片上方承受的压力为弹簧压力和进气管内气体的压力之和，膜片下方承受的压力为燃油压力，当压力相等时，膜片处于平衡位置不动。当进气管内气体压力下降时，膜片向上移动，回油阀开度增大，回油量增多，使输油管内燃油压力也下降；反之，进气管内气体压力升高时,燃油的压力也升高。 5、检测：拔下真空软管，油压应升高0.05MPa；真空管内没有油迹。（五） 喷油器1、功用：根据ECU指令，控制燃油喷射量。2、安装：单点喷射系统安装在节气门体空气入口处，多点喷射安装在进气歧管。3、构造：由滤网、线束连接器、电磁线圈、回位弹簧、衔铁和针阀等组成。4、原理：当电磁线圈通电时，产生电磁吸力，将衔铁吸起并带动针阀离开阀座，同时回位弹簧被压缩，燃油经过针阀并由轴针与喷口的环隙或喷孔中喷出；当电磁线圈断电时，电磁线圈消失，回位弹簧迅速使针阀关闭，喷油器停止喷油。5、类型：高阻（电阻1316）和低阻（电阻23）。6、驱动方式：电流驱动（见图2-7）和电压驱动7、喷油器的控制电路图2-7 喷油器电流驱动电路8、喷油器检修1）简单检查方法 检查喷油器针阀开启时的振动和声响。2）喷油器电阻检查 低阻为23，高阻为1316。3）喷油器滴漏检查 用专用设备检查，在1min内喷油器应无滴油现象。4）喷油量检查 用专用设备检查，检查15s内的喷油量应为5070ml。5）喷射形状检查 应为35锥角。（六）冷起动喷油器1、功用：在发动机冷起动时喷油，以加浓混合气，改善发动机的冷起动性能。2、原理：发动机起动时，起动继电器线圈通电，触点闭合使蓄电池电压送至冷起动喷油器，正时开关控制冷起动搭铁回路接通，冷起动喷油器喷油。若冷却水温度较高，正时开关则断开，冷起动喷油器不喷油。3、控制电路：如图2-8所示。图2-8 冷起动喷油器控制电路四、燃油供给系统检修1、检修注意事项1）拆油管前注意卸压。2）安装油管接头时注意区分是螺栓型还是螺母型。3）拆喷油器时注意O型圈必须换新的。4）装后检查有无泄露。 2、燃油系统的压力释放目的：防止在拆卸时，系统内的压力油喷出，造成人身伤害和火灾。方法：（1）拔下油泵继电器或电动燃油泵电线接线。 （2）起动发动机，使发动机怠速运转至熄火。 （3）再使发动机起动23次，就可完全释放燃油系统压力。 （4）关闭点火开关，装上油泵继电器或电动燃油泵电源接线。 3、油压表的连接 1）在预留检测接口上连接油压表； 2）在脉动阻尼器的位置连接油压表； 3）在拆开的管路上连接油压表。4、油压的预置 目的：为避免首次起动发动机时，因系统内无压力而导致起动时间过长。方法一：通过反复打开和关闭点火开关数次来完成.。方法二：（1）检查燃油系统元件和油管接头是否安装好。 （2）用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上（或直接短接继电器）。 （3）将点火开关转至“ON”位置，使电动燃油泵工作约10s。 （4）关闭点火开关，拆下诊断座上的专用导线。5、燃油系统压力测试1）拆下燃油压力调节器上真空软管，用手堵住进气管一侧，检查油压表指示的压力，多点喷射系统应为0.25 0.35MPa ,单点喷射系统为0.070.10MPa。若过低，说明燃油压力调节器有故障，更换后仍过低，应检查是否有堵塞或泄露，如没有，应更换燃油泵；若过高，应检查回油管是否堵塞，若正常，说明燃油压力调节器有故障。2）接上燃油压力调节器的真空软管，检查燃油压力表的指示应有所下降（约为0.05 MPa），否则检查真空管是否有堵塞和漏气，若正常，说明燃油压力调节器有故障。3）将发动机熄火，等待10min后观察压力表的压力，多点喷射系统不低于0.20 MPa，单点喷射系统不低于0.05 MPa。4）检查完毕后，应释放系统压力拆下油压表，装复燃油系统。第二节 空气供给系统结构原理及检测一、 组成及功能1、组成：进气测量装置、空气滤清器、节气门体与怠速调整螺钉、节气门位置传感器、进气管等。 2、功能：为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的供气量。二、工作过程空气经空气滤清器过滤后，通过空气流量计、节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各缸。 三、空气供给系统构成件结构原理检测（一）空气流量传感器1、叶片式 图2-9 进气系统工作图1）结构如图，空气流量计主要由测量板、补偿板、回位弹簧、电位计、旁通气道组成，此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关及进气温度传感器等。在流量计内还设有缓冲室和缓冲叶片，利用缓冲室内的空气对缓冲叶片的阻尼作用，可减小发动机进气量急剧的变化引起测量叶片脉动，提高测量精度。2）工作原理 来自空气滤清器的空气通过空气流量计时，空气推力使测量板打开一个角度，当吸入空气推开测量板的力与弹簧变形后的回位力相平衡时，叶片停止转动。与测量板同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度，将进气量转换成电压信号VS送给ECU。图2-10 叶片式空气流量计1电位计滑臂 2可变电阻 3接进气管 4测量叶片5旁通空气道 6接空气滤清器 3）检测（1）就车检测：点火开关置“OFF”，拔下该流量传感器导线连接器，用万用表档测量连接器内各端子间的电阻。其电阻值应符合表2-1所示；如不符，则应更换空气流量传感器。表2-1 叶片式空气流量传感器各端子间的电阻（丰田PREVIA车）端子标准电阻(k)温度()VS-E20.2-0.60-VC-E20.20-0.60-10.00-20.00-204.00-7.000THA-E22.00-3.00200.90-1.30200.40-0.7060FC-E1不定- （2）单件检测：点火开关置“OFF”，拔下空气流量传感器的导线连接器，拆下与空气流量传感器进气口连接的空气滤清器，拆开空气流量传感器出口处空气软管卡箍，拆除固定螺栓，取下空气流量传感器。首先检查电动汽油泵开关，用万用表档测量E1-FC端子:在测量片全关闭时，E1-FC间不应导通，电阻为；在测量片开启后的任一开度上，E1-FC端子间均应导通，电阻为0。然后用起子推动测量片，同时用万用表档测量电位计滑动触点Vs与E2端子间的电阻:在测量片由全闭至全开的过程中，电阻值应逐渐变小，且符合表2-2所示；如不符，则须更换空气流量传感器。表2-2 叶片式空气流量传感器各端子间的电阻（丰田PREVIA车）端子标准电阻()测量片位置FC-E1测量片全关闭0测量片开启VS-E220-600全关闭20-1200从全关到全开2、卡门式1）基本原理：在进气管道正中间设有一流线形或三角形的涡流发生器，当空气流经该涡流发生器时，在其后部的气流中会不断产生一列不对称却十分规则的被称为卡门涡流的空气涡流。根据卡门涡流理论，这个旋涡行列是紊乱地依次沿气流流动方向移动，其移动的速度与空气流速成正比，即在单位时间内通过涡流发生器后方某点的旋涡数量与空气流速成正比。因此，通过测量单位时间内涡流的数量就可计算出空气流速和流量。 2）反光镜检出式卡门涡旋流量传感器：其内有一只发光二极管和一只光敏三极管。发光二极管发出的光束被一片反光镜反射到光敏三极管上，使光敏三极管导通。反光镜安装在一个很薄的金属簧片上。金属簧片在进气气流旋涡的压力作用下产生振动，其振动频率与单位时间内产生的旋涡数量相同。由于反光镜随簧片一同振动，因此被反射的光束也以相同的频率变化，致使光敏三极管也随光束以同样的频率导通、截止。ECU根据光敏三极管导通、截止的频率即可计算出进气量。凌志LS400小轿车即用了这种型式的卡门涡旋式空气流量传感器。 3）超声波检出式卡门涡旋式空气流量传感器。在其后半部的两侧有一个超声波发射器和一个超声波接收器。在发动机运转时，超声波发射器不断地向超声波接收器发出一定频率的超声波。当超声波通过进气气流到达接收器时，由于受气流中旋涡的影响，使超声波的相位发生变化。ECU根据接收器测出的相应变化的频率，计算出单位时间内产生的旋涡的数量，从而求得空气流速和流量，然后根据该信号确定基准空气量和基准点火提前角。 4）检测（1）电阻检测 点火开关置“OFF”，拔下空气流量传感器的导线连接器，用万用表电阻档测量传感器上“THA”与El端子之间的电阻，其标准值如表2-3所示。如果电阻值不符合标准值，则更换空气流量传感器。 表2-3 卡门涡旋式空气流量传感器THA-E1端子间的电阻（丰田凌志LS400轿车）端子标准电阻(k)温度()THA-E110.0-204.0-7.002.0-3.0200.9-1.3400.4-0.760 （2）空气流量传感器的电压检测插好此空气流量传感器的导线连接器，用万用表电压档检测发动机ECU端子THA-E2、Vc-E1、KS-E1间的电压，其标准电压值见表2-4所示。 3、热线式空气流量传感器的检查 1）结构和工作原理 热线式空气流量传感器的基本结构由感知空气流量的白金热线(铂金属线)、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻(冷线)、控制热线电流并产生输出信号的控制线路板以及空气流量传感器的壳体等元件组成。根据白金热线在壳体内的安装部位不同，热线式空气流量传感器分为主流测量、旁通测量方式两种结构形式。主流测量方式的热线式空气流量传感器的两端有金属防护网，取样管置于主空气通道中央，取样管由两个塑料护套和一个热线支承环构成。热线线径为70m的白金丝(RH)，布置在支承环内，其阻值随温度变化，是惠斯顿电桥电路的一个臂。热线支承环前端的塑料护套内安装一个白金薄膜电阻器，其阻值随进气温度变化，称为温度补偿电阻(RK)，是惠斯顿电桥电路的另一个臂。热线支承环后端的塑料护套上粘结着一只精密电阻(RA)。此电阻能用激光修整，也是惠斯顿电桥的一个臂。该电阻上的电压降即为热线式空气流量传感器的输出信号电压。惠斯顿电桥还有一个臂的电阻RB安装在控制线路板上。 表2-4丰田凌志LS400轿车1UZ-FE发动机 ECU THA-E2、VC-E1、KS-E1端子电压端子电压（V）条件THA-E20.5-3.4怠速、进气温度204.5-5.5点火开关ONKS-E12.0-4.0(脉冲发生)怠速VC-E14.5-5.5点火开关ON 热线式空气流量传感器的工作原理是:热线温度由混合集成电路A保持其温度与吸入空气温度相差一定值，当空气质量流量增大时，混合集成电路A使热线通过的电流加大，反之，则减小。这样，就使得通过热线RH的电流是空气质量流量的单一函数，即热线电流IH随空气质量流量增大而增大，或随其减小而减小，一般在50-120mA之间变化。2）热线式空气流量传感器的检测 （1）就车检查：先拆下空气流量传感器的导线连接器，检查线束一侧B端子与搭铁间的电压，其基准电压为12V。其次，则按单件检查方法检查端子31与搭铁端之间的电压。 （2）单件检查：在B、C两端子间加上12V电压，然后检查D、C两端子间的输出电压。这时应该注意，外加电压的端子不能搞错(B端子与蓄电池的正接线柱相连，C端子与蓄电池的负接线柱相连)。如果接错就有可能损坏空气流量传感器。在吹入空气的情况下，测量空气流量传感器输出电压的变化，其标准为:当没有空气吹入时，电压约为0.8V；当有空气吹入时，电压约为2.OV。（二）进气歧管绝对压力传感器1、半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的检测 1）结构原理 半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器由压力转换元件（硅膜片）和把转换元件输出信号进行放大的混合集成电路组成。压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片。硅膜片的一侧是真空室，另一侧导入进气歧管压力，所以进歧管内绝对压力越高，硅膜片的变形越大，其变形量与压力成正比。附着在薄膜上的应变电阻的阻值则产生与其变形量成正比的变化。利用这种原理，可把进气歧管内压力的变化变换成电信号。 2）检测 （1）传感器电源电压的检测：点火开关置于“OFF”位置，拔下进气歧管绝对压力传感器的导线连接器，然后将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），用万用表电压档测量导线连接器中电源端VCC和接地端E2之间的电压，其电压值应为4.5-5.5V。如有异常，应检查进气歧管绝对压力传感器与ECU之间的线路是否导通。若断路，应更换或修理线束。（2）传感器输出电压的检测：将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），拆下连接进气歧管绝对压力传感器与进气歧管的真空软管。在ECU导线连接器侧用万用表电压档测量进气歧管绝对压力传感器PIM-E2端子间在大气压力状态下的输出电压，并记下这一电压值；然后用真空泵向进气歧管绝对压力传感器内施加真空，从13.3kPa（100mmHg）起，每次递增13.3kPa（100mmHg），一直增加到66.7kpa（500mmHg）为止，然后测量在不同真空度下进气歧管压力传感器（PIM-E2端子间）的输出电压。该电压应能随真空度的增大而不断下降。将不同真空度下的输出电压下降量与标准值相比较，如不符，应更换进气歧管压力传感器。皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机和丰田HIACE小客车2RZ-E发动机进气歧管压力传感器的标准输出电压值如表2-5所示。表2-5 进气歧管绝对压力传感器的真空度与输出电压的关系真空度kpa（mmHg）13.3（100）26.7（200）40.0（300）53.5（400）66.7（500）电压值（V）0.3-0.50.7-0.91.1-1.31.5-1.71.9-2.12、真空膜盒式进气歧管绝对压力传感器的检测 1）结构和工作原理真空膜盒传动的可变电感式进气歧管绝对压力传感器主要由膜盒、铁心、感应线圈和电子电路等组成。膜盒是由薄金属片焊接而成，其内部被抽成真空，外部与进气歧管相通。外部压力变化将使膜盒产生膨胀和收缩的变化。置于感应线圈内部的铁芯和膜盒联动。感应线圈由两个绕组构成，其中一个与振荡电路相连，产生交流电压，在线圈周围产生磁场，另一个为感应绕组，产生信号电压。当进气歧管压力变化时，膜盒带动铁心在磁场中移动，使感应线圈产生的信号电压随之变化。该信号电压由电子电路检波、整形和放大后，作为传感器的输出信号送至ECU。2）传感器输出信号电压值的检测由于这种传感器是利用12V电源完成变压作用的，所以拔下插座就无法检查传感器的好坏。检测时，将万用表（电压档）的表笔分别插入导线连接器与两端子接触，测量其输出电压。测量方法如下：在不动插座的情况下闭合点火开关（ON），将万用表表笔与Vs、E端子接触。在开放真空管道、加上大气压的情况下，电压值约为1.5V，而在用嘴巴对真空管道吸气的情况下，电压值应从1.5V起向降低方向变化；发动机怠速运转时，电压值约为0.4V，而当发动机转速升高时，此电压值也升高。（三）节气门位置传感器1、开关量输出型节气门位置传感器的检测 1）结构和电路开关量输出型节气门位置传感器又称为节气门开关。它有两副触点，分别为怠速触点（IDL）和全负荷触点（PSW）。由一个和节气门同轴的凸轮控制两开关触点的开启和闭合。当节气门处于全关闭的位置时，怠速触点IDL闭合，ECU根据怠速开关的闭合信号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量；当节气门打开时，怠速触点打开，ECU根据这一信号进行从怠速到小负荷的过渡工况的喷油控制；全负荷触点在节气门由全闭位置到中小开度范围内一直处于开启状态，当节气门打开至一定角度（丰田1G-EU车为55）的位置时，全负荷触点开始闭合，向ECU送出发动机处于全负荷运转工况的信号，ECU根据此信号进行全负荷加浓控制。图2-11 开关量输出型节气门位置传感器的结构和电压输出信号（a）结构 （b）电压输出信号 1-连接器 2-动触点 3-全负荷触点 4-怠速触点 5-控制臂 6-节气门轴 7-凸轮 8-槽2）开关量输出型节气门位置传感器的检查调整（丰田1S-E和2S-E）。 （1）就车检查端子间的导通性点火开关置于“OFF”位置，拔下节气门位置传感器连接器，在节气门限位螺钉和限位杆之间插入适当厚度的厚薄规；如图2-12所示，用万用表档在节气门位置传感器连接器上测量怠速触点和全负荷触点的导通情况。图2-13 节气门位置传感器端子间导通检查 当节气门全闭时，怠速触点IDL应导通；当节气门全开或接近全开时，全负荷触点PSW应导通；在其他开度下，两触点均应不导通。具体情况如表2-6所示。否则，应调整或更换节气门位置传感器。表2-6 端子间导通性检查要求（丰田1S-E和2S-E）限位螺钉和限位杆之间的间隙端子IDL-E（TL）PSW-E（TL）IDL-PSW0.5mm导通不导通不导通0.9mm不导通不导通不导通节气门全开不导通导通不导通（2）开关量输出型节气门位置传感器的调整如果结果不符合要求可进行如下调整:松开节气门位置传感器的两个固定螺钉，在节气门限位螺钉和限位杆之间插入0.7mm（丰田1G-EU车为0.55mm）的厚薄规，并将万用表档的接头连接节气门位置传感器端子IDL和E（TL），逆时针平稳地转动节气门位置传感器，直到万用表有读数显示，并用两只螺钉固定；然后再换用0.50mm或0.90mm（丰田1G-EU车为0.44mm或0.66mm）的厚薄规，再检查端子IDL-E（TL）之间的导通性:限位杆和限位螺钉之间的间隙为0.5mm（丰田16EU车为0.44mm）时导通（万用表读数为0）；间隙为0.9mm（丰田1G-EU车为0.66mm）时不导通（万用表档读数为）。 2、线性可变电阻输出型节气门位置传感器的检测 1）结构和电路线性可变电阻型节气门位置传感器是一种线性电位计，电位计的滑动触点由节气门轴带动。其结构和电压信号输出特性如图2-14所示。图2-14 线形可变电阻型节气门位置传感器结构与特性（a）结构 （b）特性在不同的节气门开度下，电位计的电阻也不同，从而将节气门开度转变为电压信号输送给ECU。ECU通过节气门位置传感器，可以获得表示节气门由全闭到全开的所有开启角度的、连续变化的电压信号，以及节气门开度的变化速率，从而更精确地判定发动机的运行工况。一般在这种节气门位置传感器中，也设有一怠速触点IDL，以判定发动机的怠速工况。线性可变电阻型节气门位置传感器与ECU的连接线路如图2-15所示。图2-15 线形可变电阻型节气门位置传感器与ECU的连接 2）线性可变电阻型节气门位置传感器的检查调整 怠速触点导通性检测点火开关置于“OFF”位置，拔去节气门位置传感器的导线连接器，用万用表档在节气门位置传感器连接器上测量怠速触点IDL的导通情况。当节气门全闭时，IDL-E2端子间应导通（电阻为0）；当节气门打开时，IDL-E2端子间应不导通（电阻为）。否则应更换节气门位置传感器。 测量线性电位计的电阻点火开关置于OFF位置，拔下节气门位置传感器的导线连接器，用万用表的档测量线性电位计的电阻（图2-16中E2和之间的电阻），该电阻应能随节气门开度增大而呈线性增大。图2-16 线形可变电阻型节气门位置传感器的检测在节气门限位螺钉和限位杆之间插入适当厚度的厚薄规，用万用表档测量此传感器导线连接器上各端子间的电阻，其电阻值应符合表2-7所示。表2-7 线性可变电阻型节气门位置传感器各端子间的电阻（皇冠3.0车）限位螺钉与限位杆间隙（或节气门开度）端子名称电阻值0mmVTA-E20.34-6.30k0.45mmIDL-E20.50k或更小0.55mmIDL-E2节气门全开VTA-E22.40-11.20k-VC-E23.10-7.20k 电压检查 插好节气门位置传感器的导线连接器，当点火开关置“ON”位置时，发动机ECU连接器上IDL、VC、三个端子处应有电压；用万用表电压档检测IDL-E2、VC-E2、VTA-E2间的电压值应符合表 2-8所示。表2-8 节气门位置传感器各端子电压端子条件标准电压IDL-E2节气门全开9-14VVC-E2-4.0-5.5VVTA-E2节气门全闭0.3-0.8V节气门全开3.2-4.9V 节气门位置传感器的调整拧松节气门位置传感器的两个固定螺钉，在节气门限位螺钉和限位杆之间插入0.50mm厚薄规，同时用万用表档测量IDL和E2的导通情况。逆时针转动节气门位置传感器，使怠速触点断开，然后按顺时针方向慢慢转动节气门位置传感器，直至怠速触点闭合为止（万用表有读数显示），拧紧节气门位置传感器的两个固定螺钉。再先后用0.45mm和0.55mm的厚薄规插入节气门限位螺钉和限位杆之间，测量怠速触点IDL和E2之间的导通情况。当厚薄规为0.45mm时，IDL和E2端子间应导通；当厚薄规为0.55mm时，IDL和E2端子间应不导通。否则，应重新调整节气门位置传感器。（四）空气滤清器一般为干式纸质滤心式，结构与普通发动机上相同。（五）节气门体节气门体安装在进气管中，来控制发动机正常工况下的进气量。主要由节气门和怠速空气道等组成。节气门位置传感器装在节气门轴上，来检测节气门的开度。有的车上还设有副节气门和副节气门位置传感器，例如LS400。在LS400上还设有牵引控制系统（TRC），当车辆处于TRC控制状态行驶时，无论是起步、匀速或加减速工况，汽车均能根据道路状况（包括泥泞、湿滑路面）确保输出最佳的驱动力和牵引性能，使车辆平稳和安全行驶。在TRC控制行驶状态下，发动机的主节气门由主节气门强制开启器打开（全开），进气量由副节气门控制，节气门开度信号也由副节气门位置传感器负责将信号传送给ECU。注意：在装有节气门限位螺钉的汽车上，使用中一般不允许调节节气门限位螺钉，除非怠速控制阀发生故障而无法及时修复，可通过调整节气门最小开度来保持发动机怠速运转，故障排除后，应将节气门限位螺钉调回原位。（六）进气管为了消除进气波动和保证各缸进气均匀，对进气总管和歧管的形状、容积有严格的要求。如LS400在空气室设一个大容量的空气室以减少进气脉动和各缸的相互干涉，有利于提高各缸的充气量，在进气室两侧各设有4根进气管，8根进气歧管呈S型交叉布置，以增加进气歧管的长度，提高进气谐波压力，有利于进一步提高充气量。四、空气供给系的检修维修时应注意进行以下检查：（1）检查空气滤清器滤心是否赃污，必要时用压缩空气吹净或更换；（2）进气系统漏气对电控燃油喷射发动机的影响比对化油器式发动机的影响大。检查各连接部位应连接可靠，密封垫应完好；（3）检查节气门内腔的积垢和积胶情况，必要时用清洗剂进行清洗。注意：绝对不能用砂纸和刀片清理积垢和积胶。第三节 控制系统结构原理及检测一、曲轴位置传感器1、磁脉冲式1）结构原理：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2-17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。图2-17 丰田公司磁脉冲曲轴位置传感器1-G1感应线圈 2-No.2正时转子 3- No.1正时转子 4- G2感应线圈 5-Ne感应线圈 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2-18（a）所示）。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2-18（b）所示，其一个周期的脉冲相当于30曲轴转角（72024=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2-18 Ne信号发生器结构与波形a）结构 b）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2-19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。图2-19 G信号发生器的结构与波形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2-20所示为曲轴位置传感器G1、G2、Ne信号与曲轴转角的关系。图2-20 G、Ne信号与曲轴转角的关系2）检测以皇冠3.0轿车2JZ-GE型发动机电子控制系统中使用的磁脉冲式曲轴位置传感器为例说明其检测方法，曲轴位置传感器电路如图2-21所示。图2-21 曲轴位置传感器电路图 （1）曲轴位置传感器的电阻检查 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（表 1）。如电阻值不在规定的范围内，必须更换曲轴位置传感器。表2-9 曲轴位置传感器的电阻值端子条件电阻值（）G1-G-冷态125-200热态160-235G2-G-冷态125-200热态160-235Ne-G-冷态155-250热态190-290 （2）曲轴位置传感器输出信号的检 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