汽车141电子控制系统

1、电子控制系统功用： 根据发动机的工况和车辆运行状况确定汽油的最佳喷射量和点火提前角。组成： 传感器、ECU、执行器电电 子子 控控 制制 系系 统统 的的 组组 成成汽车自动变速器的电子控制系统主要由传感器、 ECU 和执行器三部分组成 控制系统主要部件结构控制系统主要部件结构ECUECU氧传感器氧传感器O O2 2节气门位置传感器节气门位置传感器水温传感器水温传感器喷油器喷油器空气流量传感器空气流量传感器转速传感器转速传感器基本参数基本参数执行参数执行参数反反馈馈参参数数修修正正参参数数最佳喷油时间最佳喷油时间 用于发动机电子控制系统的传感器有：用于发动机电子控制系统的传感器有： 空气流量传

2、感器（空气流量传感器（MAFMAF）、进气歧管绝对压力）、进气歧管绝对压力传感器（传感器（MAPMAP）、曲轴位置传感器（）、曲轴位置传感器（CKPCKP）、凸）、凸轮轴位置传感器（轮轴位置传感器（CMPCMP）、发动机冷却液温度）、发动机冷却液温度传感器（传感器（ECTECT）、进气温度传感器（）、进气温度传感器（IATIAT）、节）、节气门位置传感器（气门位置传感器（TPSTPS）、氧传感器）、氧传感器(O2S)(O2S)和爆和爆震传感器（震传感器（KSKS）等）等; ; 一、空气流量传感器 空气流量传感器空气流量传感器(AFS)(AFS)又称为空气流量计又称为空气流量计(AFM)(AFM

3、)，是是进气歧管进气歧管质量型空气流量传感器质量型空气流量传感器(MAFS)(MAFS)的简称。的简称。一、功用一、功用 检测发动机进气量的大小，并将进气量信息变换检测发动机进气量的大小，并将进气量信息变换成电信号输入成电信号输入ECUECU。进气量信号是。进气量信号是ECUECU计算喷油时间计算喷油时间和点火时间的主要依据。和点火时间的主要依据。二、空气供给系统的类型二、空气供给系统的类型 汽车燃油喷射系统汽车燃油喷射系统(EFI)(EFI)根据空气供给系统的计根据空气供给系统的计量方式，量方式，EFIEFI可分为可分为: : L L型型EFI EFI 系统系统 D D型型EFI EFI 系

4、统系统n空气流量传感器根据检测方式不同可以分为：空气流量传感器根据检测方式不同可以分为：流量型流量型和和速度密度型速度密度型两大类型。两大类型。 n1、流量型流量型n流量方式是利用空气流量传感器直接测量吸入发动机的空气量。 n流量型空气流量传感器主要有： 翼片式、卡尔曼涡流式、翼片式、卡尔曼涡流式、热线式和热膜式热线式和热膜式等几种。等几种。测得的是吸入空气的体积空气的体积，故还需根据进气温度等信息，由电控单元计算出空气质量。直接测量吸入空气的空气的质量质量，故其精度更高。n定义：n 利用进气歧管压力传感器测出进气歧管压力，然后电控单元根据该压力和发动机转速，推算出发动机每一循环吸入的空气量，

5、并据此空气量计算汽油的喷射量。n特点：n 间接测量进气量；由于空气在进气歧管内的压力是变化的，因此不易精确地检测吸入的空气量。2、速度密度型速度密度型 通过空气流量计检测进入发动机空气质量。通过空气流量计检测进入发动机空气质量。 汽车采用的汽车采用的L型传感器分为型传感器分为体积流量型体积流量型传感器和传感器和质量流量型质量流量型传感器。传感器。喷油器喷油器进气岐进气岐管管稳压室稳压室空气流量空气流量传感器传感器空气滤清器空气滤清器怠速怠速空气阀空气阀节气门节气门体体质量流量质量流量或或体积流量方式体积流量方式(1) L型型EFI 系统系统 L型传感器采用直接测量方式，所以进气量的测量精度较高

6、，控制效果优型传感器采用直接测量方式，所以进气量的测量精度较高，控制效果优于于D型燃油喷射系统。型燃油喷射系统。 通过进气歧管绝对压力传感器检测进气歧管内的绝对压力从而间接测量进通过进气歧管绝对压力传感器检测进气歧管内的绝对压力从而间接测量进气量。气量。 D型型EFI系统利用系统利用进气歧管绝对压力进气歧管绝对压力和和发动机转速发动机转速来计算吸入气缸的空气来计算吸入气缸的空气量，又称为量，又称为速度速度密度型密度型EFI系统系统。喷油器喷油器进气岐管进气岐管压力传感压力传感器器空气滤清器空气滤清器怠速空气怠速空气阀阀进气岐管进气岐管稳压室稳压室节气门体节气门体 速度速度密度方式密度方式 (2

7、) D型型EFI 系统系统 由于空气在进气歧管内流动时会产生压力波动，由于空气在进气歧管内流动时会产生压力波动，D型燃油喷射系统的测量型燃油喷射系统的测量精度不高，但控制系统的成本较低。精度不高，但控制系统的成本较低。三、三、EFI 采用的空气流量计类型采用的空气流量计类型 翼片式空气流量计翼片式空气流量计 体积流量型体积流量型 卡门涡流式空气流量计卡门涡流式空气流量计 体积流量型体积流量型 热线式空气流量计热线式空气流量计 质量流量型质量流量型 热膜式空气流量计热膜式空气流量计 质量流量型质量流量型 量芯式空气流量计量芯式空气流量计 体积流量型体积流量型 空气流量传感器空气流量传感器安装在空

8、气安装在空气滤清器滤清器与与进气软管进气软管之间。之间。空气空气滤清器滤清器进气管前段进气管前段进气管后段进气管后段空气空气流量计流量计节气门体节气门体空气流量传感器的安装位置空气流量传感器的安装位置（一）翼片式空气流量传感器结构、原理（一）翼片式空气流量传感器结构、原理 翼片式空气流量传感器又称为翼片式空气流量传感器又称为叶片式叶片式、动片式动片式、风门式风门式、量板式量板式空气流量传感器。空气流量传感器。电位电位计计空气旁通通道空气旁通通道进气岐管进气岐管侧侧缓冲室缓冲室复位弹簧复位弹簧进气温度传感器进气温度传感器接线插头接线插头缓冲翼片缓冲翼片测量翼片测量翼片空气滤清器侧空气滤清器侧CO

9、调整螺钉调整螺钉n又称翼片式或叶片式空气流量传感器n一、结构由空气流量计和电位计两部分组成。 图图2-2 动片式空气流量传感器的结构动片式空气流量传感器的结构安装：位于空气滤清器与节气门之间同轴安装同轴安装南昌大学科技学院南昌大学科技学院图图2-3 动片的部分结构动片的部分结构图图2-4 电位计部分结构电位计部分结构二、工作过程：二、工作过程：发动机工作发动机工作空气空气空气滤清器空气滤清器空气流量传感器空气流量传感器推动翼片（测推动翼片（测量翼片旋转。翼片开启角度由进气量大小和卷簧（复位弹簧）弹力的平量翼片旋转。翼片开启角度由进气量大小和卷簧（复位弹簧）弹力的平衡情况决定。电位计与叶片同轴旋

10、转，其上滑片电阻的变化转变成电压信衡情况决定。电位计与叶片同轴旋转，其上滑片电阻的变化转变成电压信号输入号输入ECU。测量翼片测量翼片缓冲翼片缓冲翼片1.1.结构主要组成部件结构主要组成部件(1)(1)检测部件检测部件 由测量叶片和缓冲叶片组成。由测量叶片和缓冲叶片组成。翼片总成固定在电位计转轴上。翼片总成固定在电位计转轴上。测量翼片在主测量翼片在主进气道内随空气流量的变化而偏转，缓冲翼片与缓冲室起到阻尼作用，当发动机进气道内随空气流量的变化而偏转，缓冲翼片与缓冲室起到阻尼作用，当发动机吸入的空气量急剧变化时，使翼片转动平稳，减小翼片脉动。吸入的空气量急剧变化时，使翼片转动平稳，减小翼片脉动。

11、 进气岐管进气岐管侧侧空气滤清器侧空气滤清器侧缓冲室缓冲室 安装在传感器壳体上部。由带安装在传感器壳体上部。由带平衡配重平衡配重的的滑臂滑臂和印制电路板上的和印制电路板上的镀膜电阻镀膜电阻组组成，滑臂与翼片固定在同一转轴上并一起转动。成，滑臂与翼片固定在同一转轴上并一起转动。 电位计内设有片状螺旋形电位计内设有片状螺旋形复位弹复位弹簧簧、调节齿圈调节齿圈。(2)(2)电位计电位计 平衡配重平衡配重燃油泵开关燃油泵开关 复位弹簧复位弹簧调节齿圈调节齿圈电位计电位计印制电路板印制电路板 1）平衡配重）平衡配重 起到平衡作用，起到平衡作用，使滑臂平稳偏摆。使滑臂平稳偏摆。 有刻度标记，调有刻度标记，

12、调整复位弹簧的预紧力，整复位弹簧的预紧力，从而调整传感器的输从而调整传感器的输出特性。出特性。2）调节齿圈）调节齿圈 控制电动燃油泵。发动机运转控制电动燃油泵。发动机运转时时翼片稍微偏转，翼片稍微偏转，其其触点闭合，接通泵油。当触点闭合，接通泵油。当发动机熄火后翼片关闭，触点顶开，燃油泵停止转动，发动机熄火后翼片关闭，触点顶开，燃油泵停止转动，在在汽车发生事故汽车发生事故而而油管破油管破裂裂时时，可以防止燃油泵继续泵油导致燃油外溢而发生火灾。，可以防止燃油泵继续泵油导致燃油外溢而发生火灾。4）接线插座）接线插座1）燃油泵燃油泵开关开关(3)(3)其他部件其他部件2） CO调整螺钉调整螺钉 旁通

13、进气道上设有改变旁通进气量的旁通进气道上设有改变旁通进气量的CO(一氧化碳一氧化碳)调整螺钉，用来调节发动调整螺钉，用来调节发动机怠速时机怠速时CO排放量。排放量。 安装在主进气道的进气口上，电阻两端的引线分别与接线插座上的安装在主进气道的进气口上，电阻两端的引线分别与接线插座上的搭铁搭铁端端子子E2和温度信号输出端子和温度信号输出端子THA连接。连接。3)进气温度传感器进气温度传感器空气空气滤清器侧滤清器侧进气进气岐管岐管侧侧测量翼片测量翼片 空气流过传感器主进气道时，翼空气流过传感器主进气道时，翼片受到气流压力产生的推力矩和复位片受到气流压力产生的推力矩和复位弹簧力矩的作用，翼片偏转直到弹

14、簧力矩的作用，翼片偏转直到弹簧弹簧力矩力矩与与推力力矩推力力矩平衡为止。平衡为止。 翼片受到的推力力矩与空气流量翼片受到的推力力矩与空气流量成正比。翼片偏转角度成正比。翼片偏转角度与进气量成与进气量成正比。正比。 电位计滑臂和翼片均固定在同一电位计滑臂和翼片均固定在同一转轴上，电位计滑臂与翼片同时偏转。转轴上，电位计滑臂与翼片同时偏转。端子端子VcVc与与VsVs之间输出电压之间输出电压UsUs随进气量随进气量变化。变化。利用力矩平衡原理和电位计原理利用力矩平衡原理和电位计原理2.2.传感器工作原理传感器工作原理VBVBE2E2VCVCU US SVSVSU UB B特点特点n1、体积流量型；

15、n2、测量范围大；n3、进气量增大测量精度降低；n4、电位计滑动触头影响精度；n5、体积大；n6、响应慢。取样管取样管铂金热线铂金热线温度补偿电阻温度补偿电阻空气流空气流控制线路板控制线路板电连接器电连接器金属防护网金属防护网塑料护套塑料护套1）结构：n2）分类：n“主流式”热线空气流量计是将整个流量计安装在进气系统主流通道上；n“旁通式”热线空气流量计是将铂金热线和温度补偿电阻安装在空气旁通道上。热线式空气流量传感器的工作原理热线式空气流量传感器的工作原理热线式空气流量计的工作原理如图所示，热线式空气流量计的工作原理如图所示，在进气管道中放置热线电阻在进气管道中放置热线电阻RHRH，当空气，

16、当空气流过热线时，热线的热量被空气吸收，流过热线时，热线的热量被空气吸收，使其变冷。热线周围通过的空气质量流使其变冷。热线周围通过的空气质量流量越大，被带走的热量将增加。热线式量越大，被带走的热量将增加。热线式空气流量计是利用热线与空气之间的这空气流量计是利用热线与空气之间的这种热传递现象进行空气质量流量测量的。种热传递现象进行空气质量流量测量的。其工作原理是将热线温度与吸入空气温其工作原理是将热线温度与吸入空气温度差保持在度差保持在100100，热线温度由混合集成，热线温度由混合集成电路控制，当空气质量流量增大时，由电路控制，当空气质量流量增大时，由于空气带走的热量增多，为保持热线温于空气带

17、走的热量增多，为保持热线温度，混合集成电路使热线电阻通过的电度，混合集成电路使热线电阻通过的电流增大，反之，则减小。这样，使得通流增大，反之，则减小。这样，使得通过热线电阻的电流是空气质量流量的单过热线电阻的电流是空气质量流量的单一函数，即热线电流随着空气质量流量一函数，即热线电流随着空气质量流量的增大而增大，随空气质量流量减小而的增大而增大，随空气质量流量减小而减小减小 热线式空气流量传感器信号输出特点热线式空气流量传感器信号输出特点 该传感器是利用测量热线来测量单位时间内的该传感器是利用测量热线来测量单位时间内的进气量，并根据进气温度的变化进行补偿，随进气量，并根据进气温度的变化进行补偿，

18、随着发动机进气量的增加，传感器输出的电压也着发动机进气量的增加，传感器输出的电压也随之增加。随之增加。 热线式空气流量传感器与发动机控制电脑之间热线式空气流量传感器与发动机控制电脑之间的连接电路的连接电路 热线式空气流量传感器的特点热线式空气流量传感器的特点: 1.可以准确测量空气量。可以准确测量空气量。 2.响应性快。响应性快。 3.无需进行进气温度和大气压力修正。无需进行进气温度和大气压力修正。 4.无机械工作部位，进气阻力小。无机械工作部位，进气阻力小。 5.但在流速分布不均匀时，测量误差较大。但在流速分布不均匀时，测量误差较大。 空空气气流流控制电路板控制电路板热膜热膜金属网金属网温度

19、传感器温度传感器结构主要组成部件结构主要组成部件在传感器内部的进气通道上设有一个在传感器内部的进气通道上设有一个矩形护套矩形护套( (相当于取样管相当于取样管) )，热膜电阻热膜电阻设设在护套中。护套的空气人口一侧设有空气过滤层防止污物沉积到热膜电阻上影响在护套中。护套的空气人口一侧设有空气过滤层防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度。测量精度。在热膜电阻附近的气流上在热膜电阻附近的气流上游设有铂金属膜式温度补偿电游设有铂金属膜式温度补偿电阻，防止进气温度变化使测量阻，防止进气温度变化使测量精度受到影响。精度受到影响。 补偿电阻和热膜电阻与传补偿电阻和热膜电阻与传感器内部控制电路连接，线束感器内

20、部控制电路连接，线束连接器插座连接，线束插座设连接器插座连接，线束插座设在传感器壳体中部。在传感器壳体中部。n工作原理：n与热线式的基本相同，n不同点：只是将发热体由热线改为热膜，热膜是由发热金属铂固定在薄的树脂膜上构成的。n特点：发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，增加了发热体的强度，提高了可靠性，误差较小。热膜式空气流量计热膜式空气流量计对比 与热丝式流量传感器相比，热膜电阻的阻与热丝式流量传感器相比，热膜电阻的阻值较大，所以消耗电流较小，使用寿命较值较大，所以消耗电流较小，使用寿命较长。热膜电阻不直接承受空气流所产生的长。热膜电阻不直接承受空气流所产生的压力，提高了传感器的可靠性。压

21、力，提高了传感器的可靠性。 由于其发由于其发热元件表面有一层绝缘保护薄膜，因此响热元件表面有一层绝缘保护薄膜，因此响应特性稍差。应特性稍差。卡门漩涡式空气流量计 它是根据卡尔曼涡流理论，利用光电信号或超声波通过检测漩涡的频率来测量空气流量。（ 流体经过柱状物体后，会产生漩涡，并且这个漩涡与流体的质量有关）导压孔导压孔涡流发生器涡流发生器空气空气卡门漩涡卡门漩涡LED光电管光电管反光镜反光镜扳簧扳簧全波段全波段分类及结构分类及结构 根据传感器输出信号的形成根据传感器输出信号的形成原理，卡门涡旋式空气流量原理，卡门涡旋式空气流量传感器分为：传感器分为： 反光镜式和超声波式两种反光镜式和超声波式两种

22、光电式（反光镜检测法）卡门漩涡MAF原理反光镜式反光镜式光学式卡门漩涡空气流量计光学式卡门漩涡空气流量计工作原理（反光镜式）工作原理（反光镜式）工作原理工作原理：空气流经过发生器时，压空气流经过发生器时，压力发生变化，经压力导向孔作用在反光力发生变化，经压力导向孔作用在反光镜上，使反光镜发生振动，从而将反光镜上，使反光镜发生振动，从而将反光二极管投射的的光发射给光电管，对反二极管投射的的光发射给光电管，对反射光进行检测计数。射光进行检测计数。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，如下图所示。（2）超声波式）超声波式结构结构：由超声由超声波信号发生器、波信号发生器、超声波发射探头、超声波发射探头、涡流稳定板、涡涡流稳定板、涡流发生