任务二、电子控制系统课件

1、相关知识 电子控制系统包括发动机运行状况的各种传感器和电控单电子控制系统包括发动机运行状况的各种传感器和电控单元（元（ECU）。）。 电子控制系统的作用：接收各传感器的信号，根据电子控制系统的作用：接收各传感器的信号，根据ECU设设定的程序，对喷油时候、喷油量以及点火时刻等进行控制定的程序，对喷油时候、喷油量以及点火时刻等进行控制。 随着计算机控制功能的不断扩展，其控制项目也不断增加随着计算机控制功能的不断扩展，其控制项目也不断增加，如怠速控制、进气控制、排放控制、故障诊断等，形成，如怠速控制、进气控制、排放控制、故障诊断等，形成多功能控制的集中管理控制系统。多功能控制的集中管理控制系统。一、

2、传感器一、传感器 传感器是对发动机运行状况的一些参数进行检测，并将它们转换成计算机接收的电信号后再送给ECU。常用的传感器主要空气流量计（L型）、进气管绝对压力传感器、发动机压力传感器、节气门位置传感器、氧传感器、爆震传感器等。另外，还有各种开关、继电器等。 体积流量型体积流量型翼片式（叶片式）：丰田，宝马。（淘汰）翼片式（叶片式）：丰田，宝马。（淘汰）卡门漩涡式：日本三菱，韩国现代。卡门漩涡式：日本三菱，韩国现代。热线式热线式:尼桑，通用，奔驰等。尼桑，通用，奔驰等。热膜式：美国通用研制，大众，宝马。热膜式：美国通用研制，大众，宝马。组成：主要由测量叶片、缓冲叶片、回位弹簧、电位计、怠速旁通

3、通道、怠速调整螺钉、进气温度传感器和接线插头等组成。测量方法：根据吸入空气气流对测量叶片的作用力与弹簧的弹力相平衡，使叶片偏转到一定角度，与叶片转轴同轴的电位计的滑臂随叶片一起转动，是电位计阻值发生变化，从而把进气流量的变化转化成电量参数的变化，实现对进气量的测量。翼片式空气流量传感器结构简单，工作可靠性高，测量精度不受电源电压波动的影响，但是叶片对进气产生阻力，动态响应慢，需要对进气温度、压力进行修正。 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后，会产生漩涡，并且这个漩涡与流

4、体的质量有关） 分为两种测量方式，反光镜检测方式与超声波检测方式。 （一）反光镜测量方式 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把涡流发生器两侧的压力变化，通过导压孔也想薄金属制把涡流发生器两侧的压力变化，通过导压孔也想薄金属制成的反光镜表面，使反光镜产生振动，反光镜振动时将发成的反光镜表面，使反光镜产生振动，反光镜振动时将发光二极管投射的光反射给光敏晶体管，对光电信号进行测光二极管投射的光反射给光敏晶体管，对光电信号进行测量，即可得到涡流的频率量，即可得到涡流的频率 （二）超声波检测式 1、利用卡门涡流引起的空气密度的变化进

5、行测量的利用卡门涡流引起的空气密度的变化进行测量的。空气空气空气空气旁通道旁通道整流器整流器涡流发生器涡流发生器接收器接收器发生器发生器卡门漩涡卡门漩涡超音波超音波发射发射接接ECU接接ECU与涡流数对应的与涡流数对应的疏密声波疏密声波转换成整形矩形波脉冲转换成整形矩形波脉冲往发动机往发动机 热线式空气流量传感器比叶片式空气流量计热线式空气流量传感器比叶片式空气流量计 有以下优点有以下优点. 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.无高度变化的误差无高度变化的误差. 4.无进气温度变化的误差无进气温度变化的误差. 5.无机械工作部位无机械工作部位. 6. 设计简

6、单设计简单.（1）结构简单，体积小，成本低。（2）受外界条件影响大。（需要对大气压力和温度进行修正）（3）测量精度差。 半导体压敏电阻式（应用广泛） 膜盒传动的可变电感式（淘汰） 电容式（应用广泛） 表面弹性波式（淘汰）进气压力传感器根据产生信号的原理划分，可分为：进气压力传感器根据产生信号的原理划分，可分为：电压型频率型 （1 1）压力转换元件）压力转换元件（真空室、硅膜片、绝对真空室）将进气管内的进气压力转换为电压信号。 （2 2）ICIC电路电路将转换元件输出的电压信号进行放大处理，输入到ECU。 封装在真空室内的硅片，由于一侧受进气压力的作用，另一侧是真空，所以在进气歧管压力发生变化时

7、，硅片产生变形，使扩散在硅片上的电阻的阻值改变， 利用惠斯顿电桥将硅膜片的变形变成电信号，导致输出电压发生变化。集成电路将这一电压放大处理，作为进气歧管压力信号送给ECU。 （1）输出的电压信号随进气歧管绝对压力的增大呈线性增大。 （2）体积小，成本低。 （3）响应快，精度高。 （4）抗震性好。 （5）测量范围广泛。曲轴转速与位置传感器曲轴转速与位置传感器【地位】【地位】是电喷发动机特别是集中控制系统中是电喷发动机特别是集中控制系统中最重要最重要的传的传感器，也是点火系统和燃油喷射系统共用的传感器。感器，也是点火系统和燃油喷射系统共用的传感器。【作用】【作用】l检测发动机检测发动机曲轴转角曲轴

8、转角和和活塞上止点活塞上止点，并将检测信号及时，并将检测信号及时送至发动机电脑，用以控制点火时刻送至发动机电脑，用以控制点火时刻（点火提前角）（点火提前角）和和喷喷油正时油正时。l是测量是测量发动机转速发动机转速的信号源。的信号源。l曲轴的转速与凸轮轴位置的传感器曲轴的转速与凸轮轴位置的传感器 按照其工作原理的不同，分为三种类型：按照其工作原理的不同，分为三种类型：p 磁电感应式曲轴位置传感器磁电感应式曲轴位置传感器（重点）（重点）p 光电式曲轴位置传感器光电式曲轴位置传感器p 霍尔效应式曲轴位置传感器。霍尔效应式曲轴位置传感器。1）组成）组成 永久磁铁、线圈、信号转子永久磁铁、线圈、信号转子

9、结构原理分析： 信号轮由曲轴带动旋转，利用轮齿靠近和离开感应线圈时，通过感应线圈磁通量变化在线圈中产生感应电压。信号轮不同旋转，在感应线圈中就产生交变电压信号，发动机电控单元可以根据电压交变的变化频率计算出发动机的转速。另外，在信号轮上缺2个齿，用于识别曲轴位置，作为点火正时信号的参考基准。永久磁铁 工作原理：永久磁铁的磁力经转子、感应线圈、衔铁构成回路，当发动机工作时，分电器带动转子旋转，由于转子转齿与衔铁间的间隙不断发生变化，通过线圈的磁通量也不断变化，即转子的轮齿转近衔铁时（位置A到位置B），间隙变得越来越小，磁通量相应增加；转子的轮齿转离衔铁时（B到C），间隙变得越来越大，磁通量相应减

10、小。如此在感应线圈感应出电动势，即输出信号。由此分析，当转子旋转时，可产生与齿数相等且大小和方向均周期性变化的感应电动势，并以交流形式输出。 温度传感器的作用： 在电控喷射系统中使用的温度传感器主要有冷却液温度传感器、进气温度传感器、排气温度传感器及燃油温度传感器等。其作用是为了判定发动机的热状态、计算进气空气的质量流量以及排气净化处理。 温度传感器主要有绕线电阻式、热敏电阻式、扩散电阻式、半导体晶体管式、金属芯式和热电藕式等。实际中应用最多的是热敏电阻式温度传感器。1 1、冷却液温度传感器、冷却液温度传感器 安装位置：安装在发动机缸体或缸盖的水套上，安装位置：安装在发动机缸体或缸盖的水套上，

11、 作用：与冷却液接触，用来检测发动机的冷却液温度。作用：与冷却液接触，用来检测发动机的冷却液温度。 结构：冷却液温度传感器的内部是一个半导体热敏电阻，如图示。结构：冷却液温度传感器的内部是一个半导体热敏电阻，如图示。 具有负的温度电阻系数。冷却液温度越低，电阻越大具有负的温度电阻系数。冷却液温度越低，电阻越大; ;反之，冷却液温度越高，反之，冷却液温度越高，电阻越小如图所示。电阻越小如图所示。1-1-绝缘套；绝缘套；2-2-塑料外壳；塑料外壳；3-3-防水插座；防水插座；4-4-铜垫圈；铜垫圈；5-5-热敏电热敏电阻阻 安装位置：安装在空气滤清器之后的进气软管上或空气流量计上，还有的在空安装位

12、置：安装在空气滤清器之后的进气软管上或空气流量计上，还有的在空 气流量计和谐振腔上各装一个，以提高喷油量的控制精度。如图所示。气流量计和谐振腔上各装一个，以提高喷油量的控制精度。如图所示。 作用：用来检测进气温度。为修正喷油量和点火提前角提高参考依据。作用：用来检测进气温度。为修正喷油量和点火提前角提高参考依据。 结构：内部是一个具有负温度电阻系数的热敏电阻，外部用环氧树脂密封。结构：内部是一个具有负温度电阻系数的热敏电阻，外部用环氧树脂密封。节气门位置传感器 节气门位置传感器安装在节气门体上，传感器的转轴与节气门轴联动。 功能：把节气门的开度信号转变称电信号，输送给ECU；ECU根据节气门开

13、度信号感知发动机的负荷状态，对喷油量及点火提前角进行修正；同时，ECU通过检测节气门的开、闭速率感知发动机的加减速工况。 分类：节气门位置传感器由线性输出型和开关量输出型。 氧传感器氧传感器 在采用三元催化转换在采用三元催化转换器的发动机上，氧传感器器的发动机上，氧传感器安装在排气管内，检测排安装在排气管内，检测排气中氧的含量。气中氧的含量。作用：作用：检测燃烧废气中的氧检测燃烧废气中的氧分子的浓度并转换为电信分子的浓度并转换为电信号输送给发动机电脑号输送给发动机电脑ECUECU。分类分类：氧化锆式和氧化钛式：氧化锆式和氧化钛式氧传感器 构成：基本元件是专用陶瓷体的氧化锆的固体电解质，陶瓷体的

14、锆管，锆管的内表面与大气想通，外表面与废气想通。锆管内外表面都覆盖着一层多孔性的铂膜作为电极。为了防止废气中的杂质腐蚀铂膜，在锆管外表的铂膜上覆盖一层多孔的陶瓷层，而且还加装一个防护套管。 锆管的陶瓷体是多孔的，允许氧渗入该固体电解质内，温度较高时，氧发生电离。若陶瓷体内外侧氧含量不一致，即存在着浓度差时，在固体电解质内部，氧离子从大气一侧向排气一侧扩散，结果，锆管元件称了一个微电池，在锆管两铂极间产生电动势。 作用：检测发动机是否有爆燃现象，并将信号发送给发动机的ECU，以实现发动机点火时刻的闭环控制过程。可以有效的控制发动机爆燃现象的发生。 检测方法：气缸压力法、发动机机体振动法、燃烧噪声法 目前最常使用的发动机机体振动法来判断爆燃强度，以便