8951汽车发动机电子控制点火系统检修

1、电子燃油喷射系统的组成如图 5-1 所示。图 51 电子喷射系统1电动燃油泵；2油箱；3燃油滤清器；4发分配管；5油压调节器；6电控单元；7空气流量计；8空调开关；9起动；10节气门位置传感器；11怠速空气调节器；12喷油器；13温度传感器；14曲轴位置传感器；15氧传感器；16分电器；17点火线圈进气系统向机提供与发负荷相适应的、清洁的空气，同时是检测和流入发的空气量，使它们在系统中与喷油器喷出的形成空燃比符合要求的可燃混合气。进气系统除包括与普通机相似的空气滤清器、进气总管、进气歧管外，还有电控机特有的空气计量装置、节气门体和节气门位置传感器，如图 5-1 所示。空气经空气滤清器、空气流量

2、计（D 型无此装置）、节气门、进气总管、进气歧管进入各气缸，空气的流量由通道中的节气门来（驾驶员通过踏板节气门，节气门开度不同，进气量也不同）。怠速时，节气门关闭，空气由旁通道通过。怠速转速的整器通过调整流经旁通道的空气量来实现的。是由怠速调整螺钉和怠速空气调燃油系统燃油系统由燃油泵、燃油滤清器、燃油脉冲振动器、喷油器、燃油调节器及供油总管等组成，如图 5-2 所示。电子燃油喷射系统的喷油是由电动燃油泵提供的，电动燃油泵通常装在油箱内，浸在燃油中。油箱内的燃油被电动燃油泵吸出并加压， 燃油经燃油滤清器滤清器滤去杂质后，再送至燃油脉动减震器，以减少其脉动。然后被送至发上方的分配油管。分配油管与安

3、装在各缸进气歧管上的喷油器相通。喷油器是一种电磁阀，由电脑。通电时电磁阀开启，燃油以雾状喷入进气歧管内，与空气混合，在进气行程中被吸进气缸。分配油管的末端装有燃油调节器，用来调整分配油管中燃油的，使燃油保持某一定值，多余的燃油从燃油调节器上的回油口返回燃油箱。图 52 电控机燃油供给系简图(a) 燃油系统框图 (b) 燃油系统示意图电子时刻。电子监测发系统根据发系统由传感器、电子运转状况和车辆运行状况确定的最佳喷射量和喷油单元（ECU）和执行器组成，如图 5-3 所示。传感器的实际工况，感知各种信号并传输给 ECU。ECU 通过来自歧管传感器(D 型)或空气流量计(L 型)的信号计算出进气量，

4、再根据进气量和转速计算出基本喷有时间。然后根据温度、海拔高度、节气门开度等各种工作参数对喷油量进行，得到发在这一工况运行下，所需要的最佳喷油持续时间，精确地喷油量及喷油时刻。喷油持续时间愈长，喷油量就愈大。一般每次喷油的持续时间为210ms。各缸喷油器每次喷油的开始时刻则由电脑根据安装于离合器壳体上的发转速（曲轴位置）传感器测得某一位置信号来控制。这种类型的燃油喷射系统的每个喷油器在发进行的，属于间歇喷射方式。每个工作循环中喷油两次，喷油是间断图 53 电子系统组成课件§图 54 电子系统组成(a) D 型(b) L 型5.1.1 .2 传感器传感器是一种以一定的精确度把被测的物理量

5、转化为与之有对应关系的、便于应用的物理量的测量装置。 车用传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中各种工况信息，转化成电讯号输给计算机，以便发处于最佳工作状态。车用传感器形式多种多样，下面仅几种：?空气流量传感器如图 5-5 所示为翼片式空气流量传感器，空气通过空气流量传感器主通道时，翼片将受到吸入空气气流的及回位弹簧的弹力控制，空气流量增大，则气流增大，使翼片偏转，翼片转角增大，回位弹簧弹力增加，直到两力平衡为止。与此同时，电位计中的滑臂与翼片转轴同轴偏转使接线插头“ V C ”与“ V S ”之间的电阻减小， U S 电压值降低，电控单元根据空气流量传感器送入的 U S /U B

6、的信号，感知空气流量的大小。 U S /U B的电压的比值与空气流量成正比，且线性下降。当吸入空气的空气流量减小时，翼片转角减小，接线插头“ V C ”与“ V S ”之间的电阻值增大， U S 的电压值上升，则 U S /U B 的电压比值随之增大。图 5-5 翼片式空气流量传感器的工作原理翼片式空气流量传感器的印刷电路板采用陶瓷基镀膜工艺制成，其电路如图5-6 所示。可变电阻的抽头是与翼片轴转动的滑臂，滑臂与接线插头 V S 用导线连接，电动泵触点受翼片转轴的，当翼片处于静止位置时，电动泵触点被顶开，当翼片偏转时，触点闭合。热敏电阻安装在空气流量传感器主空气道进气口上，用两根导线连接在电位

7、计部分的接线插头 E 2 和THA 上，输出进气温度电信号。接线插头与内部电路的连接见图 5-6 。图 5-6 翼片式空气流量传感器的原理电路进气传感器应用在 D 型 EFI 系统中，该系统利用进气传感器来间接地测量发吸入的空气量。由于空气在进气歧管内时会产生变化进气传感器是通过检测发进气歧管内空气绝对（即真空度）的变化，并转换成电压信号，间接的测量进气量，与转速信号一起输送到微机装置，作为决定喷油器基本喷油量的依据。如图 5-7 所示为半导体压敏电阻式进气传感器。图 5-7 半导体压敏电阻式进气传感器进气传感器由转换元件和放大转换元件输出信号的集成电路（IC ）和真空室。进气传感器用一根真空

8、软管与进相连接，将进气管内的转换为电压信号对外输出。转换元件是硅膜片，硅膜片的一面是真空，另一面作用的是进，在进的作用下，硅膜片将产生变形，使硅膜片的电阻阻值发生变化，从而使电桥电压发生变化。电桥电压变化很小，需通过 IC 放大后输出到 ECU 的 PIM 端子， ECU 的 Vcc 为 IC 提供一个5V 的电源。进气传感器与 ECU 的连接电路如图 5-8 所示。图 5-8 进气传感器与 ECU 的连接电路发转速与曲轴位置传感器如图 5-9 所示，为电磁感应式发转速与曲轴位置传感器，主要由转子和线圈组成。转子固定在分电器轴上，线圈固定在分电器壳体上。磁铁的磁力线经过转子、线圈、拖架封闭回路

9、。转子旋转时，由于转子凸起与拖架间的间隙不断发生变化，通过线圈的磁通也不断变化，线圈两端便产生感应电压，并以交流形式输出。在实用结构中，发转速和曲轴位置传感器一同装在分电器上，使用复合转子和耦合线圈。图 5-9 发转速与曲轴位置传感器以四缸四冲程发为例，可采用具有一个凸起的 G 转子和 G 1 、 G 2 感应线圈，及具有 24 齿的 Ne 转子和 Ne 耦合线圈的传感器，如图 5-10 所示。分电器转动时 G 转子和 Ne 转子与其同步转动。具有一个凸起的 G 转子与 G 1 、G2 线圈间的磁隙不断发生变化，分电器轴每转一圈， G 1 和 G 2 线圈各产生一个电压脉冲。只要在设计和装配时

10、保证使 G 转子凸起部分在一缸和四缸处于压缩上止点时与 G 1 、 G 2 线圈最靠近，即可通过检测 G 1 、 G 2 线圈的电压变化，一缸、四缸上止点位置。课件§图 5-10 G 和 Ne 耦合线圈安装图G 信号作为曲轴转角的参考信号提供给 ECU ，用以确定相对于每缸上止点的喷油正时和点火正时。为了更精确的检测曲轴转角和检测发转速，还设有Ne 转子和耦合线圈。 Ne 转子上的凸起数为偶数，如 24 个齿，则每两点间隔15 °分电器转角，即 30 °曲轴转角，分电器轴转动一周，在 Ne 线圈中产生次数与凸起个数相等的电压脉冲。将这些电压脉冲输入 ECU ，通过

11、检测脉冲间的间隔就可检测发的转速。利用 G 信号和 Ne 信号的组合就可测定特定汽缸的曲轴转角。将 G 、Ne 信号输入 ECU ，可决定满足发多种运转条件的喷射量和喷射时刻，并确定基本点火提前角，如图 5-11 和 5-12 所示。图 5-11 G1 、 G2 信号实例图 5-12 G1 、 G2 、 Ne 信号实例5.1.3 电子单元（ECU）电子单元（Electronic Control Unit）是一种电子装置。它能接受传感器或其它装置输入的信号，将输入的信号转变为微型计算机所能接受的信号，给传感器提供参考（基准）电压：2V、5V、9V、12V；能、计算、分析处理信息，该车型的特点参数

12、，运算中的数据（随存随取），故障信息；能进行运算分析，根据信息参数求出执行命令数值，将输出的信息与标准值对比，查出故障；能输出执行命令，把弱信号变为强的执行命令，输出故障信息；能进行自我。图 5-13 所示是 ECU 的外观图，主要由输入回路、A/D 转换器（模/数转换器）、微型计算机出回路四部分组成，如图 5-14 所示.图 5-13 ECU 的外观图图 5-14 ECU 的组成输入回路将各传感器检测的信号经过 I/O 接口送入微型计算机，完成在汽车运行过程中对其工作状况的实时检测。传感器输出的信号输入 ECU 后，首先通过输入回路，其中数字信号直接输入微型计算机，模拟信号则由 A/D 转换

13、器转变成数字信号后再输入微型计算机。输入回路所起的作用是将传感器输入的信号，在除去杂波和把正弦波变成矩形波后， 再转变成输入电平，如图 5-15 所示。图 5-15 输入回路的作用A/D 转换器由传感器输入的模拟信号，微型计算机不能直接处理，所以要用 A/D 转换器将模拟信号转换成数字信号，再输入微型计算机。如空气流量计、水温传感器、节气门位置传感器等，都是模拟信号。它们向微机输入的都是变化的连续信号，它们经输入回路处理后，都已变成相应的电压信号，但微机不能直接处理这些信号，需经过 A/D 转换器。如从空气流量计输入 05V 的模拟电压信号，当 A/D 转换器设定的量程也是 05V 时，则模拟

14、信号可经 A/D 转换器转换成正确的数字信号输入微机，如图 5-16 所示。图 5-16 A/D 转换器的工作过程微型计算机简称微机，它是发电子系统的神经中枢。它能根据需要，把各种传感器送来的信号，按内存的程序对数据进行运算处理，并把处理结果（如喷油器喷射信号、点火正时信号）送往输出回路。微机的内部结构如图 5-17 所示，是由处理器CPU、器以及输入/输出接口电路 I/O。器和输入/输出装置以 CPU 为中心，利用总线连接起来。图 5-17 微型计算机的基本输出回路它是微机与执行器之间建立的一部分装置。它将微机发出的决策指令转变成信号，来驱动执行器工作。输出回路一般起着信号的生成和放大等功能

15、。微机输出的是数字信号，而且输出的电流很小，利用这种信号一般不能驱动执行器工作，需要输出电路将其转换成可以驱动执行器工作的信号，如喷油器驱动信号、点火信号、燃油泵信号等，图 5-18 为喷油器输出回路的示意图。图 5-18喷油器的输出回路5.1.4 执行器执行器是接受 ECU，具体执行某项功能的装置。电控燃油喷射系统的执行器主要是喷油器，另外 ECU 还对电动燃油泵起到作用。喷油器如图 5-19 所示，当发工作时，ECU 根据有关传感器输入的信号，算后输出信号，大功率三极管导通与截止。当大功率三极管导通时，即接通喷油器电磁线圈电路，产生电磁吸力。当电磁力超过针阀弹簧力和油力的合力时，铁心被吸动

16、，针阀随之离开阀座，即阀门打开，喷油器开始喷油。当大功率三极管截止时，喷油器电磁线圈电路被切断，电磁力消失，当针阀弹簧力超过衰减的电磁力时，弹簧力又使针阀返回阀座上，使阀门关闭，喷油器停止喷油。喷油器的喷油量取决于针阀行程、喷口面积及喷射环境与燃油的压差等因素。当上述这些因素一旦确定，则喷油量取决于针阀的开启时间即电磁线圈的通电时间。课件§图 5-19 喷油器的基本电路和原理图5.1.2 电子点火系统目前汽车上所采用的点火系统大多数为电感储能的点火系统，早期汽车上使用的传统蓄电池点火系统即为典型的电感储能点火系统，由于电子技术的不断发展，现在汽车上的点火系统已为电子点火系统或微机点火

17、系统所取代，但不管是传统点火系还是电子点火系，其点火的基本原理是相同的。下面首先一下 传统的蓄电池点火系的工作情况。传统点火系统的组成如图 5 20 所示，它主要由蓄电池、点火线圈和火花塞等组成。蓄电池供给点火系统所需要的电能。接通或断开点火系统电源。点火线圈点火能量，并将蓄电池电压转变为点火高压。分电器由断电器和点火提前机构等部分组成。断电器的作用是接通或切断点火线圈初级回路；配电器的作用是将点火线圈产生的点火高压，按照发的工作顺序输送给各缸火花塞；点火提前机构的作用是随发转速、负荷和辛烷值变化调节点火提前角。火花塞将点火高压引入气缸燃烧室，并在电极间产生电火花，点燃混合气。课件§

18、图 5 20 传统点火系统的组成及安装位置传统点火系统的基本工作原理如图 5 21 所示。当接通、发运转时，分电器轴和断电器凸轮在发凸轮轴的驱动下旋转，使断电器触点交替地闭合和打开。在触点闭合时，点火线圈的初级绕组形成回路，产生初级电流i1 ，初级电流所流过的电路称为低压电路。低压电路的路径是：蓄电池正极电流表点火线圈“开关”接线柱附加电阻 R f 点火线圈“开关”接线柱点火线圈初级绕组 W1 点火线圈“”接线柱断电器触点 K搭铁蓄电池负极。初级电流在初级绕组 W1 中逐渐增大至某一值并建立较强的磁场。当触点打开时，初级电路被切断，初级电流及磁场迅速消失，由电磁感应定律 e=d /dt Ldi

19、/dt 可知 ，在两个绕组中都感应出电动势。由于初级电流迅速消失，变化率 di/dt 很大，在初级绕组中，可感应出 200 300V 的自感电动势 U1 。由变压器原理可知： U2/U1 W2/W1 ， 次级电压U2=U1W2/W1 。由于次级绕组 W2 的匝数多，因而在次级绕组内就感应出 15 20KV 的互感电动势 U2 ， U2 称为次级点火高压， U2 通过高压线输送给火花塞。击穿火花塞的电极间隙产生火花，点燃混合气。从点火线圈到火花塞的电路称为高压电路，高压电路的路径是：次级绕组 W2 附加电阻“开关”接线柱电流表蓄电池搭铁火花塞侧电极中心电极配电器（旁电极、分火头）次级绕组 W2

20、（ i2 用虚线表示）。课件§图 5 21 传统点火系统基本工作原理电路与触点并联的电容器 C 的作用是减少触点烧蚀，延长触点，并提高次级电压。当触点打开时，初级绕组中产生的自感电动势向电容器迅速充电，开始充电时，电容器两端电压为零，随着充电低压的不断提高，触点间隙逐渐增大，在触点间已不易形成电火花。同时触点打开后，初级绕组和电容器形成一个衰减振荡回路，使初级电流迅速切断，磁场消失，有利于次级低压的提高。传统点火系虽然在汽车上应用的历史悠久，但由于传统点火系本身的固有的缺点，使其性能满足不了现代发对点火系统的要求，所以目前正处于淘汰的阶段，取而代之的是各种类型的电子点火系统。电子点火

21、系统在发高速时的点火性能、点火能量方面有了很大的，提高了起动时的点火性能，同时还使无线电干扰减小。达到或基本达到了现代发对点火系统的要求。电子点火系统 由传感器及其接口、微机、执行机构等几部分。该装置可根据传感器送来的发各种参数进行运算，然后进行点火时刻的调节这样可以节约，减少空气污染。一般认为，发电子装置的节能效果在 15% 以上，而效果更明显的则是在环境保护方面。此外，新型发电子控制装置还有自适应、智能及自操作等。5.1.2 .1 电子点火系统的组成和工作原理电子点火系统主要由监测发运行状态的传感器，处理信号、发出指令的 ECU 和响应指令的点火器以及点火线圈等组成。点火提前角系统的组成如

22、图 5-22 所示。课件§图 5-22 点火提前角系统的组成系统各组成部分及其功用如表 5-1 所示。点火提前角系统的组成如图 5-23 所示，由AM 2 端子提供的电源同时进入点火器的“ +B”接柱和点火线圈的“ + ”端子，向点火器和点火线圈的初级线圈通电，该电流从点火线圈的“ - ”端子流出，由点火器的“ C- ”接柱流入点火器搭铁，从而形成初级电流。而后 ECU 根据转速信号（ Ne ）和曲轴位置信号（ G 1 、G 2）、进气歧管真空度（或进气流量）信号以及起动开关信号等计算最佳点火提前角，通过“ IGT ”端向点火器输出点火正时信号，点火器“ C- ”搭铁切断的时刻，与此

23、同时，在点火线圈的次级线圈产生很高的感应电动势，器送至工作汽缸的火花塞，点火能量被瞬间，并迅速点燃汽缸内的混合气，发完成做功过程。点火器的“ IGF ”向 ECU 反馈点火确认信号，当 ECU 接受不到该信号时，便切断燃油喷射，使发熄火。课件§图 5-23 点火电路5.1.2 .2 点火在电子的点火系统中，电控单元（ ECU ）不仅可以产生一个点火信号，而且还可以对点火信号的位置（决定点火时刻）和形状（决定初级回路闭合角的大小）进行。在发系统中，点火包括点火提前、通电时间（闭合角）和防爆震三个方面。点火提前角的 ECU 根据机的各种工况信号对点火时刻进行。首先根据发的转速和进气信号从

24、器存的数据中找到相应的基本点火提前角，然后根据有关传感器信号值加以，得出实际的点火提前角。实际点火提前角由三部分组成：初始点火提前角、基本点火提前角和点火提前角点火提前角的：暖机、过热、空燃比反馈、怠速稳定性的。闭合角的点火线圈的通电时间就是它以建立磁场的形式蓄积点火能量的时间，这段时间所对应的曲轴转角叫做闭合角。通电时间的原则是在不影响火花放电的前提下，保证点火线圈有足够的时间蓄积能量而又造成过热损失和破坏。爆震当发生剧烈爆震时，发各部分温度上升，使输出功率下降，严重时还会引起活塞烧结、活塞环粘着、轴承破坏和气门烧蚀等。推迟点火可以减轻甚至避免爆震，的目的就是根据爆震传感器的信号调整点火时刻使发工作在临界爆震状态。5.1.2 .3 无分电器的电子点火系统无分电器的电子点火系统