第二章电喷系统结构与工作原理.ppt

1、第二章 电控汽油喷射系统结构与工作原理,第一节 空气供给系统,第1节 概述,一、空气供给系统的作用 控制和计量发动机工作时所需的清洁空气，并将空 气均匀地分配到各个气缸 二、空气供给系统的分类 根据发动机怠速时进气量的控制方式不同，可将空 气供给系统分为旁通空气道式和直接供给式两种,1.旁通空气道式 发动机怠速（快怠速）运转时，由于节气门关闭，所需 空气只能经过旁通空气道。,2.直接供给式 发动机各种工况下所需空气全部由节气门控制。无旁通 空气道。,三、空气供给系的组成,1.质量流量方式 主要由空气滤清器、空气流量计、节气门体、空气阀 （怠速控制阀）、稳压箱（进气总管）和进气歧管等组成。 主要

2、通过空气流量计测量进入气缸的空气量。,2.速度密度方式 主要由空气滤清器、节气门体、空气阀（怠速控制阀）、 稳压箱（进气总管）、进气管压力传感器和进气歧管等组成。 主要通过进气管压力和发动机转速来推测进入气缸的空气 量。,四、空气供给系统的工作过程,发动机工作时，空气首先经空气滤清器过 滤，然后经进气连接管到达空气流量计，所需 的空气由空气流量计测量后，由节气门控制进 入进气总管，然后被分配到进气歧管，并在各 缸进气行程被吸入汽缸。,第2节 空气流量计,空气流量计是测量发动机进气量的传感器， 将空气流量信号转换为电信号输入到发动机电控 单元ECU。ECU根据进气量信号、发动机转速 信号可计算出

3、基本喷油量。进气量信号是确定基 本喷油量的主要信号之一。 空气流量计有质量流量型和体积流量型两种 空气流量计有翼片式、热线式、热模式和卡 门涡式。其中热模式和热线式被广泛采用。,一、热线式空气流量计,热线式空气流量计属于质量流量型空气流量 计，可通过空气流量计中热线的冷热变化直接测 量进入气缸的空气的质量流量 根据热线在空气流量计壳体内安装位置的不 同，将热线式空气流量计分为主流测量式和旁通 测量式两种,（一）结构与工作原理,结构 热线式空气流量计主要由测量空气流量的热线、用于温 度补偿的冷线、控制热线电流并产生输出信号的集成电路控 制板和空气流量计壳体等组成。 在取样管内装有一个铂金（Pt）

4、热线和一个白金（Pb） 薄膜电阻器（冷线），这两个电阻均是惠斯登电桥电路的一 个桥臂。 空气流量计的两端装有防回火网，可防止热线损坏。,2. 工作原理 当空气流过流量计时，取样管内的热线RH和冷线RC同时 被冷却，其阻值随之减小，电桥失去平衡。控制电路为了保持 热线RH的温度，并始终与冷线RC相差100，就必须增加通过 热线的电流IH才能使电桥恢复平衡。增加的电流大小取决于热 线被冷却的程度。空气量越大，增加的电流越大。随着电流的 增加，精密电阻RA上的电压降随之增加。控制电路通过检测 这一电压变化即可算出空气的质量流量。 由于热线式空气流量计基于热线表面与空气的热传导，热 线上的沉积物将对输

5、出信号产生不利影响，因此控制电路设有 热线烧净电路，在每次关闭点火开关后4s，由控制电路发出控 制电流，使热线迅速升至1000高温（加热时间约为1s）， 将粘附在热线表面的沉积物烧净。,3. 特点,为了保持热线的清洁，在混合集成电路中设置热线烧净电路（BurnOff），以提高热线测量灵敏度。 热线式空气流量计输出信号和空气质量流量成正比，不存在空气密度（压力、温度）的变化对测量结果的影响，所以不需要修正。 热线式空气流量计输出信号是模拟信号,RH铂金热线，一桥臂 RC白金冷线，有进气 温度传感器作用， 一个桥臂。 RA精密电阻10k， 信号电压输出端， 一个桥臂。 RB精密电阻，一桥臂,（二）

6、检测,1. 万用表检测 （1）检查电源电压 1）关闭点火开关，拔下空气流量计插头。 2）打开点火开关，用数字万用表的直流电压档测量 空气流量传感器插头端子D和E之间的电压，应 为蓄电池电压，否则检查供电电路。,（2）检查信号电压 1）关闭点火开关，插上空 气流量传感器插头。 2）打开点火开关，用数字 万用表的直流电压档测 量端子B和D之间的电 压，应为1.60.5V；在 吹风时，电压应为2 4V，否则更换空气流量 计。,（3）检查自清信号电压 1）将数字万用表置于直流电压档，然后将其并联在流量 计端子F和D之间。 2）起动发动机并加速到2500r/min以上，保持3min。 3）关闭点火开关，

7、观察数字万用表的读数应为蓄电池电 压，并保持1S。否则检查自清电路或更换空气流量计,2. 观察法检查,（1）拆下空气流量传感器防回火网。 （2）起动发动机并加速到2500r/min以上，保持3min。 （3）关闭点火开关，4s后从空气流量计进气口处，应能 观察到热线烧红（1000）约1s的现象，否则检查 自清电路或更换空气流量计。,3. 电脑检测仪检测,使用电脑检测仪，在不同发动机转速下 观察空气流量计的动态数据流，并与标准值 比较，可判断空气流量计的好坏。,4. 示波器检测,（1）波形检测方法 （1）连接好波形测试设备 （2）起动发动机保持怠速运转 （3）从怠速缓慢加速到节气门 全开 （4）

8、再将发动机降至怠速运转 并保持2s （5）再从怠速急加速至节气门 全开，然后再放松节气门 使发动机回至怠速。,（2）波形分析,1）输出信号电压：怠速时超过0.5V；转速2000r/min时 为1.0V；节气门全开时超过2V；急减速时输出信号 电压比怠速时电压稍低。 2）发动机运转时，波形幅值不断波动是正常的。 3）如果信号波形与上述情况不符，空气流量计损坏。 4）急加速和急减速时，输出信号电压波形上升和下降 缓慢，说明空气流量计的热线脏污，应清洁或更换 空气流量传感器。,二、热模式空气流量计,热模式空气流量计是将铂金丝热线、温度补偿电阻及精 密电阻用厚膜工艺镀在一块陶瓷基片上制成的。空气流量计

9、 的前端有一个流体整流器，可消除进气通道几何形状对计量 准确性的影响，也不需要额外加热来清除热模上的污染物。 热模式空气流量计的工作原理和检测方法与热线式相同 热模式空气流量计成本低、工作可靠，目前被广泛采用,三、卡门涡流式空气流量计,卡门涡流式空气流量计通常安装在空气滤清器外壳上或 空滤器后面；在空气通道正中间设置一个锥体形状涡流发生 器；空气流经涡发生器时，锥体的后部就会产生一系列不对 称却十分规则的空气涡流串。根据卡门涡流理论，产生的涡 流串将紊乱地依次沿气流流动方向向后移动，其移动的速度 与空气流速成正比。若能测出单位时间内通过锥体后方某点 的旋涡数量，即可计算出空气流量。 卡门涡流式

10、空气流量计通常有两种结构形式：光电式和 超声波式。,特点,卡门涡式空气流量计输出信号和空气体积流量成正比，空气密度（压力、温度）的变化对测量结果产生影响，所以需要修正。 输出信号是数字信号， 适合ECU处理。具有重量轻、进气道结构简单、不易污染、进气阻力小等优点。,（一）光电式卡门涡空气流量计,1. 结构与工作原理 （1）结构 主要由涡流发生 体、导压孔、反射镜、 发光二极管、光电晶体 管等组成,（2）工作原理,空气流经涡发生体时产生的涡流串，会引起涡发生体两 侧空气的压力变化。这种压力变化经导压孔传至反光镜的表 面，会引起反光镜的上下振动，其振动频率与单位时间内产 生的旋涡数量相同。发光二极

11、管发出的光线因为反光镜的振 动而间歇地反射到光电晶体管上，就会使光电晶体管产生导 通和截止的交替变化，其变化频率与反光镜的振动频率相 同。ECU根据光电晶体管的导通和截止频率即可计算出空气 的体积流量。,2. 检测 （1）万用表检测 1）电源电压检测：打开点火开关，检查线束侧插头4和1端子之间的电压 应为5V左右。 2）信号电压检查：检查线束侧插头3和1端子之间的电 压，应为2-4V。,（2）敲击法检查 打开点火开关，用螺丝刀轻轻敲击AFS外壳，信号电压 应有变化为好。在发动机怠速时敲击AFS外壳，如果发动机 转速大幅度变化，甚至熄火，表明AFS有故障。 如果发现发动机怠速不稳、加速无力、熄火

12、，可关闭点 火开关，然后拔下AFS电插头再起动发动机，若运转情况明 显好转（备用系统工作），表明AFS损坏，应更换新件。 （3）电脑检测仪检测 使用电脑检测仪，在不同发动机转速下观察空气流量计 的输出电压，并与其标准值进行比较，可判断空气流量计的 好坏。,（二）超声波式卡门涡空气流量计,结构与工作原理 （1）结构：主要由卡门体、超声波发生器、接收器等组成。在流量计后 部的两侧且垂直于气流方向装有超声波发生器和接收器。,（2）工作原理,发动机工作时，从超声波发生器发出的一定频率的超声 波，由于受卡门涡流引起的空气密度变化的影响，到达超声 波接收器时其相位已发生改变（有时间差）。即超声波到达 接收

13、器的时间有的变早、有的变晚。ECU根据接收器检测出 的相位差即可计算出单位时间内产生的涡流数量，从而计算 出进气量。,四、进气歧管绝对压力传感器,作用：进气歧管绝对压力传感器能依据发动机的负荷状况， 测出进气岐管中绝对压力的变化，将其转换成电压信 号与转速信号一起发送给发动机控制单元，作为基本 喷油量和基本点火提前角的依据。 （相当于空气流量计的作用） 种类：进气歧管绝对压力传感器的种类较多，应用最多的是 半导体压敏电阻式传感器。,（一）结构与工作原理,结构：进气压力传感器和进气温度传感器集成在一起，安装在进气 管膨胀箱上。主要由硅膜片、混合集成电路、真空室和外壳组成。硅膜 片的上方有4个利用

14、半导体压阻效应制成的半导体压敏电阻，并接成惠 斯登电桥电路，硅膜片的一侧是真空室，另一侧为进气管压力室。,2. 工作原理,利用的是半导体的压阻效应。当进 气歧管内绝对压力变化时，硅膜片就会 产生变形，附着在硅膜片上的四个压敏 电阻随之发生应变，其阻值与应变成正 比。电桥由于阻值变化失去平衡，在输 出端产生电压。这一电压经放大器放大 后即可输出正比于进气歧管绝对压力的 电压信号。进气管压力和输出电压的对 应关系如左图所示。 3. 特点 体积小、精度较高、响应性和抗震 性较好、成本低、可靠耐用等优点,电容式进气压力传感器,是一个变间隙式电容压力传感器；两个极板（氧化铝膜片）之间的电容与两极板之间的

15、间隙成反比（极板面积等参数不变）；当受外力时，极板之间的间隙发生变化，电容随之变化，把电容传感器作为振荡器谐振回路的一部分，其谐振频率发生相应变化，其输出信号的频率与进气岐管绝对压力成正比。频率大约在80120Hz内变化。,第3节 进气温度传感器,作用：由于进气的密度随温度变化而改变。所以发动机 控制单元必须根据进气温度信号对喷油量进行修 正。以获得最佳的空燃比。 种类：负温度系数（NTC）热敏电阻式,一、结构与工作原理,（一）结构 进气温度传感器由热敏电阻、壳体和引线组成，通常安 装在空气流量计或进气总管上,（二）工作原理,进气温度传感器是一个负温度系数热敏电阻。当温度升高时，热敏 电阻的电

16、阻值下降；当温度下降时，其电阻值升高。 进气温度传感器与发动机ECU内部的固定电阻组成分压电路，可将 进气温度以电压信号的形式输入ECU。,第四节 节气门体,一、节气门体的作用 通过改变节气门的开度来改变进气通道的截面积，即改 变进气量，以控制发动机的运转工况。 二、节气门体的分类 （1）按结构分为：单点喷射式和多点喷射式 （2）按操纵方式分：机械操纵式（油门拉线式）和电子操 纵式（电子油门ETC） （3）按怠速控制方法分：旁通空气道式和节气门直动式,三、节气门体的组成 1. 单点喷射式节气门体 主要由节气门、节气门位置传感器、怠速控制阀（ISCV）、喷油 器、燃油压力调节器、进气温度传感器等

17、组成。,2. 多点喷射式节气门体 主要由节气门、节气门位置传感器、怠速控制阀（ISCV）、怠速调 整螺钉、节气门限位螺钉和节气门缓冲器等组成。,第五节 节气门位置传感器,一、节气门位置传感器的功用 用于检测节气门开度大小和开关的快慢，并将其转换为 电信号传给ECU，作为ECU判定发动机运转工况、控制喷油 量和喷油正时的依据。 二、节气门位置传感器的分类 按结构不同，可将其分为开关型和线性可变电阻型两类,三、线性可变电阻型节气门位置传感器,线性可变电阻型节气门位置传感器有三线式和四线式两 种。结构、原理基本相同，只是三线式缺少怠速触点IDL。 （一）结构与工作原理 线性可变电阻型节气门位置传感器

18、是一种线性可变电阻 电位计，装在节气门体上，由节气门驱动。可将节气门开度 的变化转变为电阻值的变化，并以电压信号的形式传给发动 机ECU。ECU根据此信号计算出节气门开度及其变化率，从 而判断发动机的运行工况。,怠速触点IDL只在发动机怠速时才能闭合，ECU根据此 信号判断发动机是否处于怠速工况。,四、双线性可变电阻型节气门位置传感器 为了保证节气门控制的准确性、安全性和可靠性，在安装电子智能节气门的轿车上通常采用了双线性可变电阻型节气门位置传感器。,（一）结构 节气门位置传感器安装在 节气门控制器内，内装两个电位 计。电位计的滑动触点臂按照各 自的轨道随节气门旋转，其中一 个电位计的电阻由小

19、变大，另一 个电阻则由大变小。,（二）工作原理 当节气门位置变化时，两电位计的电阻值按各自线性 变化，其输出电压也呈线性变化，其中一个升高，另一个 降低。其目的之一是相互参照，以提高测量的准确性和可 靠性；第二是具有应急工作能力，即当其中一个电位计损 坏后，ECU仍可参考另一个电位计的信号，并采用降级模 式控制发动机的运转。在降级模式下，发动机转速通常维 持在一个较高的怠速转速，且不随节气门踏板位置的改变 而改变。,第二节 燃油供给系统,第一节 概 述,一、作用 提供燃油喷射所需要的一定压力的燃油， 并在ECU的控制下由喷油器定时定量地将燃油 喷入进气歧管，与空气混合形成可燃混合气,二、组成

20、由燃油箱、电动汽油泵、燃油滤清器、燃油分配管、燃油压力调节 器和喷油器等组成,三、工作过程 燃油由电动燃油泵从油箱中吸出并加压，经过汽油 滤清器过滤后被送入燃油分配管（油轨）和喷油器；喷 油器的喷油压力由压力调节器调节，多余的燃油经回油 管流回油箱；喷油器在发动机ECU的控制下定时定量 地将燃油喷入进气歧管；喷油量的多少由喷油器的通电 时间长短决定。,第2节 电动汽油泵,一、作用 为燃油供给系统提 供一定压力和流量的燃 油,二、分类,1. 按汽油泵的安装位置分 （1）外装式（干式泵）电动汽油泵安装在燃油管路上且低于 油箱的位置 （2）内装式（湿式泵）电动汽油泵安装在油箱内，淹没在燃 油中 2.

21、 按泵体结构分 汽油泵分为滚柱式、内齿轮式、涡轮式和叶轮式四种；其中 内齿轮式和涡轮式用的多,三、组成 电动汽油泵由泵 体、直流电动机、残 压阀和安全阀组成,电动汽油泵实际上是一个由直流电机驱动的液压泵， 直流电机和泵体共用一个壳体 在电动汽油泵的出油口处设有一个出油单向阀即残压 阀，可在发动机熄火后，防止燃油倒流，以保持系统有一定的残余压力，便于下次起动 在电动汽油泵的进油口或出油口处设有一个限压阀即 安全阀，可在汽油滤清器或油管堵塞时，打开而泄压，以保护直流电机 在电动汽油泵的进油口处安装一个滤网。,四、工作原理,（一）滚柱式电动汽油泵 1. 结构及工作原理 滚柱泵主要由泵体、偏心转 子和

22、滚柱组成 容积式泵原理 2. 特点 （1）泵油压力高，流量大 （2）油压脉动大，必须与燃油 压力脉动阻尼器配合使用 （3）运转噪声大，滚柱与定子 磨损快,（二）内齿轮式电动汽油泵 1. 结构及工作原理 内齿轮泵主要由主动齿轮、 从动齿轮和泵体组成 容积式泵原理 2. 特点 （1）泵油压力高，流量大 （2）油压脉动大，可与燃油 压力脉动阻尼器 配合使用 （3）磨损和运转噪声小,（三）涡轮式电动汽油泵 1. 结构及工作原理 涡轮泵主要由涡轮和壳体组 成，外缘有均匀分布的叶板 流通式泵原理；由液体分子 之间动量转换实现的 2. 特点 （1）泵油压力高，流量大 （2）燃油压力脉动小 （3）磨损噪声小，

23、可靠性高,（四）叶轮式电动汽油泵 叶轮泵主要由叶轮和泵壳 组成，虽然叶片形状和排列方 式与涡轮泵不同，但原理和特 点与涡轮式相同； 压力和效率优于涡轮泵,五、双级电动汽油泵的应用,目的：提高汽油泵的泵油能力和降低压力脉动 组成：由初级泵和主输油泵组成，两个油泵相互独立并轴向 串联，由同一个直流电机驱动，初级泵用于分离蒸 气，主输油泵用于提高压力；,六、电动汽油泵的控制电路,对汽油泵的工作要求：接通点火开关（IGSW IS ON）而不起动发动机时，汽油泵不工作或只工作2S； 发动机起动运转或正常运转时，汽油泵持续工作；发动 机熄火后，即使点火开关仍处于接通位置，汽油泵也不 能运转，以确保安全。

24、电动汽油泵的控制形式：主要有用转速信号Ne控制 和用油泵ECU控制两种形式,（一）用转速信号Ne控制的油泵电路,点火开关打开（ON）不起动发动机时，汽油泵工作2S 点火开关转到起动位置（ST）时，电动汽油泵工作 发动机起动后，点火开关在ON位置，汽油泵持续工作 点火开关打开（ON），FPB短路，汽油泵强制工作,电动汽油泵既受发动机转速信号Ne控制，也受机油压力开关控制,（二）用油泵ECU控制的油泵电路,电动汽油泵由油泵ECU和发动机ECU综合控制，可实现 “按需供油”和“按温度供油”两种特殊功能 点火开关打开（ON），油泵ECU和发动机ECU均进入工作状态， 电动汽油泵不工作 发动机运转时，发

25、动机ECU根据转速、负荷、水温和节气门开度等信号，向油泵ECU发出控制指令，油泵ECU控制汽油泵的转速，实现“按需供油”和“按温度供油”,第3节 燃油滤清器,一、作用：除去汽油中的固体杂质，防止喷油器堵塞和磨损 二、结构：安装在汽油泵后的管路上；多为铁壳或铝壳纸质 滤清器，内部装有纸质双层袋状卷筒式滤芯，,三、特点：内压式袋状滤芯的滤清面积大，阻力小，保 证了燃油的畅通；进油口出油口不能装反； 更换里程通常为1500040000km。 四、检查：在燃油滤清器前后的燃油管路上分别安装一 只燃油压力表，测量燃油滤清器前后的压力 差（降），大于原产规定，必须更换。,第四节 燃油压力脉动衰减器,一、燃

26、油压力产生脉动的原因 （1）泵油时油泵内腔的容积变化形成“泵油压力脉动” （2）燃油压力调节器阀门开闭形成“回油压力脉动” （3）喷油器间歇喷油形成“ 喷油压力脉动” 二、作用 减弱燃油压力脉动及由此产生的噪声,三、结构 燃油压力脉动衰减器由壳体、膜片和弹簧组成，膜片把衰减器分隔成两部分。下侧为燃油室，上侧为弹簧室。弹簧室中装有储能弹簧，外壳有一小孔通大气,四、工作原理,当油压过高时，燃油压力克服弹簧力使膜片向右拱曲，燃油室容积 增大，减缓燃油压力增加；当油压下降时，弹簧伸长，使膜片向左拱 曲，燃油室容积减小，减缓燃油压力降低；衰减器实质是一个换能器， 储能弹簧在油压高时被压缩而储存能量，油压

27、低时弹簧伸长而释放能量,油压衰减器 喷油器的循环工作与正排量燃油泵的周期性燃油卸压特性都会引发燃油系统内的压力波。在恶劣的环境条件下，电动油泵、油路以及燃油分配管的支架会将这种压力波动传递给油箱和车身。 通过使用特别设计的支架和油压衰减器可以抑制这些噪声源。油压衰减器的设计与油压调节器类似，由一个有弹簧预设力压住的膜片将燃油腔与空气腔分割开。,燃油系统,第五节 燃油压力调节器,一、作用 调节燃油系统压力，保证喷油器的喷油压力与进 气歧管压力之差为定值，以消除进气歧管压力变化对 喷油量的影响,二、结构与工作原理,（一）结构 由外壳、膜片、阀门、弹 簧组成；壳体内腔被膜片分成 两个小室，上方为燃油

28、室，下 方为真空室；膜片上装有一个 阀门，用以控制回油口的开 闭；真空室内装一个带有预紧 力的弹簧且通过橡胶软管与进 气歧管相连,油压调节器 喷油量由喷油脉宽和燃油分配管与进气歧管的压差决定。 有回油管的系统由油压调节器负责维持燃油系统与进气歧管的压差恒定。,燃油系统,（二）工作原理 在多点喷射系统中，喷油器将燃油喷向各缸进气歧管，喷油量的多 少取决于喷油持续时间和喷油压力；由于进气管负压Px是随发动机转 速n和节气门开度的大小而变化的，因此要使喷油量的多少唯一决定 于喷油持续时间，就必须保持喷油器进出口之间的压力差为定值。 喷油压力差恒定的过程实际上是油压p、单位面积弹簧力f、进气管 负压P

29、x三个力的平衡过程， 当 p- Pxf 时，回油，p下降，保持压差为250kpa 当 p- Pxf 时，停止回油，p上升，保持压差为250kpa 当 p- Pxf 时，阀门维持一定开度，保持压差为250kpa 发动机工作时，进气歧管负压将附加在燃油压力调节器真空室的膜片 上方；由于弹簧的预紧力是定值，当进气歧管负压升高时，燃油压力推 动膜片打开阀门，回油油压下降；当进气歧管负压降低时，弹簧弹力推 动膜片关闭阀门，限制回油使汽油累积，油压上升；发动机不工作时， 弹簧推动膜片关闭回油口，使系统保持一定的残余压力，利于再起动。 通常情况下，汽油泵的泵油量是喷油器喷油量的6-10倍，其目的在 于通过燃

30、油的不断循环来冷却分配管和喷油器，减少气阻，但同时会造 成油箱内汽油温度上升,第六节 喷油器,一、喷油器的作用 在发动机ECU的驱动下，将一定压力的燃油以一定角度和雾化质量 定时定量地喷入进气歧管 二、喷油器的分类 1. 按喷油器安装位置分 （1）单点喷油器（SPI）：安在节气门上方 （2）多点喷油器（MPI）：通过隔热垫圈安装在进气歧管上 2. 按喷油阀的形式分 （1）球阀式：也叫孔式，有单孔、双孔和多孔之分 （2）轴针式：在针阀下部有一段探入喷口的轴针 （3）片阀式：由阀片和带有量孔的阀座组成,3. 按电磁线圈阻值分 （1）低阻值喷油器：电磁线圈阻值为0.63，使用电流驱动电路； 线圈匝数

31、少，电感小，动态响应性好；多用于单点喷射系统中。 （2）高阻值喷油器：电磁线圈阻值为1217，使用电压驱动电路； 线圈匝数多，电感大，动态响应性差；多用于多点喷射系统中。 4. 按进油方式分 （1）顶部进油方式：燃油从喷油器的顶部进入，流过电磁线圈内部的 针阀环形腔，由喷口喷出；由于进油口面积小，燃油流动速度慢，因此 冷却效果差。 （2）腰部进油方式：燃油从电磁线圈外部的环形腔进入中部的针阀环 形腔，由喷口喷出；由于进油口面积大，燃油流动速度快，冷却效果好 不易堵塞,三、喷油器的结构,（一）轴针式喷油器 结构：由壳体、电磁线圈、复位弹簧、衔铁、针阀和滤网 组成。 优点：针阀前端的轴针伸入喷孔，

32、使燃油以环状喷出，有 利于雾化，且由于轴针在喷口中不断运动，故喷孔不易堵塞 缺点：燃油雾化质量稍差，且由于针阀质量较大，因此动 态响应较差。,（二）球阀式（孔式）喷油器 结构：用短的空心球阀代替了实心针阀，阀座上一般有 16个小孔，压力燃油经小孔喷出后具有良好的雾化效果。 优点：球阀的质量小，定心好，具有动态响应性好、灵敏 度高的优点，燃油雾化效果好。 缺点：易堵塞,（三）片阀式喷油器 结构：由片阀、阀座、弹簧、铁心和电磁线圈等组成；喷 油阀为片状结构，阀座制有量孔；片阀面积大、质量小、回 位弹簧弹力小，电磁线圈通电时，片阀极易被吸离阀座而喷 油。 优点：具有响应速度快、密封性好，且有较大的动

33、态流量 范围、抗堵塞能力强、耗电量小等优点。被广泛使用。,喷油器由ECU控制。发动机工作时，ECU根据传感器 的信号，经判断、运算、分析和处理后，输出控制信号，控 制达林顿管导通与截止。当达林顿管导通时，喷油器线圈开 始通电，产生电磁吸力，当电磁吸力超过弹簧力和燃油压力 的合力时，铁心被吸起，针阀离开阀座升起，阀门打开，喷 油器开始喷油；当达林顿管截止时，喷油器线圈断电，电磁 吸力消失，弹簧力使针阀返回阀座，阀门关闭，喷油器停止 喷油。 喷油器的喷油量取决于喷孔面积、针阀升程、燃油压力 和进气压力之差、通电时间；当前三个条件确定后，喷油量 取决于喷油器线圈的通电时间。,喷油器针阀的工作特性,开

34、阀时间：由于喷油器针阀的机械惯性和电磁线圈的磁滞性，在触发脉冲ti加到电磁线圈后，从脉冲ti的上升沿到针阀的最大升程，需要一定的时间to称它为开阀时间； 关阀时间：从脉冲ti的下跳沿（即脉冲消失）到针阀落座关闭，也需要一定的时间tc,称它为关阀时间; 无效喷射时间tv：开阀时间与关阀时间之差即to- tc的时间是不喷射燃油的时间。称为无效喷射时间tv； 蓄电池电压越低，喷油器的开阀时间to越长，无效喷射时间tv 越长，有效喷射时间越短，喷油量越少，因此需要对蓄电池电压进行修正。,喷油器流量特性,喷油器喷射量特性：是指动态喷射量qdyn随喷油器电磁线圈通电时间ti的变化规律。 静态喷射量qv：是

35、指喷油器在规定压力下，使针阀保持在最大升程位置时，单位时间喷射的油量。单位cm3/min。 动态喷射量qdyn：是指某一通电时间ti时燃油喷射量mm3。一般用通电时间ti=2.5ms时针阀每一行程的喷射量来表示，单位为mm3/str。 动态喷射量qdyn与静态喷射量qv的关系：,喷油器的量程,最小通电时间timin：是由针阀开启达到最大升程后直到稳定所需要的时间。最小通电时间timin可用针阀从静止到达最大升程的时间to和达到最大升程之后稳定所需时间tBo之和表示。 timin = to+ tBo 最小喷射量qmin：对应于最小通电时间timin的喷射量叫最小喷射量qmin 。 最大通电时间t

36、imax： timax = tz trest 最大喷射量qmax：对应于最大通电时间timax的喷射量叫最大喷射量qmax 。,喷油器的量程,喷油器的量程可用下式表示：即最大最小喷油量之比与静态喷油量qv无关 。,喷射量的动态范围：当脉冲周期tz=10ms时的比值qmax/qmin称为喷射量的动态范围。是评定喷油器性能的指标参数。可根据喷射量的动态范围选择或判定所选择的喷油器是否满足发动机的要求。,喷油器的驱动电路,ECU的控制指令是电压为5V范围的低电平数字信号，不能直接用来驱动喷油器，所以实际驱动喷油器时需D/A转换并信号放大即需要驱动电路； 有电压驱动电路和电流驱动电路两种类型； 在驱动

37、电路中，当切断驱动脉冲信号时，在喷油器线圈中产生很高感应电势，直接施加在功率晶体管上，可能将其击穿而损坏，并严重影响喷油器针阀的及时关闭；为了保护功率管，同时缩短针阀的关闭时间tc，一般在驱动电路中设置消弧电路。,五、单点喷油器,（一）安装位置：安装在节气门上方 （二）结构：多采用球阀式，腰部进 油，电流驱动电路 （三）工作过程：与多点喷油器相同 （四）特点 1.阀门质量小、惯性小、响应特 性好，开启和关闭时间可以降低到 1ms 2.冷却效果好，工作可靠性高 3.雾化性能好,六、喷油器控制电路,喷油器的控制方式有同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种 （一）分组喷射方式 当1缸处于排气上止点前600

38、CA时，1、3缸喷油器同时喷油；当4缸 处于排气上止点前600CA时，4、2缸喷油器同时喷油；,（二）顺序喷射电路 ECU会在各缸排气行程上止点前约640CA 按照1-3-4-2的顺序控制 各缸的达林顿管导通，从而实现顺序喷射。 当上止点位置传感器损坏时，ECU便无法确定一缸活塞压缩冲程上 止点的位置，通常采取降级模式处理， 即将顺序喷射降为同时喷射,第三节 电子控制系统,组成 发动机电子控制系统由传感器、电子控制单元（ECU） 和执行器三大部分组成。 功能 通过传感器采集发动机各种工况信息，由电控单元ECU 进行运算、处理、判断信号，确定并实施最佳喷油量、喷油 正时和最佳点火正时控制。,（一

39、）发动机转速/曲轴/凸轮轴位置传感器 作用：发动机转速/曲轴位置传感器用于检测发动机的转速和 曲轴位置，其中曲轴位置传感器用于检测各缸活塞的位置； 凸轮轴位置传感器用于检测基准汽缸活塞的位置，故也称为 上止点位置传感器。 发动机ECU根据曲轴和凸轮轴位置信号可以确定喷油和 点火正时；根据转速和负荷信号即可确定基本喷油量和基本 点火提前角。 分类：电磁感应式、霍耳效应式和光电效应式。,（一）、电磁感应式曲轴和凸轮轴位置传感器,1. 结构 转速/曲轴位置传感器安装在 机体一侧靠近飞轮（曲轴）处或 分电器内；凸轮轴位置传感器安 装在凸轮轴上。 由永久磁铁、线圈和齿圈等 组成；线圈阻值4801000，

40、齿 圈圆周上均匀分布有60个轮齿， 每个轮齿对应的曲轴转角为6o， 其中有两个轮齿空缺，故也叫作 58+2式曲轴位置传感器，供ECU 识别14缸活塞上止点位置和测 量发动机转速用。,发动机转速传感器 G28,功能：为ECU提供1、4缸上止点 位置参考信号及发动机转 速信号,信号作用：。 确定点火时间和喷油时刻； 用于失火检查。,信号中断： 发动机不能起动 发动机熄火 转速表不显示转速,传感器工作原理感应式转速传感器,2. 工作原理 发动机运转时，曲轴位置传感器的永久磁铁与齿圈的空气隙不断变化，引起磁回路中磁通量变化，线圈中就会产生感应电动势。齿圈上的每个轮 齿通过传感器时在感应线圈中感应出一个

41、交变电压信号，ECU根据此信号计算发动机转速；而在缺齿处产生一个畸变的交变电压信号，ECU据此确定各缸上止点的位置。 ECU根据这些交变信号和畸变信号计算出发动机转速和曲轴位置后，即可准确控制喷油时刻和点火提前角。,3. 性能参数与检测,（1）电阻检测 曲轴位置传感器线圈的标准电 阻值为4801000，屏蔽线的接 地电阻接近于0。 （2）电压检测 传感器输出信号电压应随发动 机转速的增加而增大。怠速时应大 于0.1V，最大超过100V。 （3）间隙检测 传感器与齿圈齿顶的间隙一般 为0.81.5mm。,4. 特点,优点：1）成本低； 2）动态测量原理，没有直流电压的漂移现象； 3）工作温度范围

42、宽。 缺点：1）尺寸大，输出信号波动大； 2）输出信号和转速有关，静态和准静态无效； 3）对空气隙的间隙敏感，波动会造成误差； 4）输出模拟信号，抗干扰差，受起动机和发电机磁 场干扰。,（二）、霍耳效应式曲轴和凸轮轴位置传感器,1. 结构 主要由转子和霍尔传感器组成 （霍尔元件、永久磁铁和转子）。 转子安装在凸轮轴齿轮后方，由凸 轮轴驱动，其上有一个180o的开槽 口。霍尔传感器中的霍尔元件是一 个半导体片，固定在一个陶瓷支座 上。霍尔元件片的对面装有永久磁 铁，中间有空气间隙。,2. 工作原理 当转子的实体部分进入霍尔元件的气隙时，传感器输出5V高电平； 当转子的实体部分离开霍尔元件时，传感

43、器输出0V低电平，凸轮轴旋转 一周，高低电平各占180o。ECU将霍尔电压信号由高电平变为低电平的 转折点确定为第一缸活塞处于压缩冲程上止点的位置，由此确定喷油和 点火正时以及喷油和点火顺序。,特点：,霍耳效应式传感器的输出信号都是矩形电压脉冲，是数 字信号，可直接输入ECU，信号电压的大小与发动机转速无 关。具有结构简单，测量精度高，工作可靠，抗干扰能力强 等特点。,3. 检测,（1）电源电压检查：空载和负载测 量端子1和3之间电压，应接近5V。 （2）检查连接线路：分别测量传感 器插头3脚与ECU插头67脚、2脚与 76脚、1脚与62脚之间导线电阻值， 应小于1.2。 （3）信号电压检查：

44、第一，用发光 二极管检测灯从传感器插头的背面 连接端子2和3；第二，接通起动机 几秒钟，发动机每转两圈，检测灯 应闪一下。否则检查位置传感器。,（三）、光电效应式曲轴和凸轮轴位置传感器,1. 结构 一般安装在分电器内；主要由两个发光二极管、两个光 电晶体管、遮光盘和控制电路组成。 发光二极管、光电晶体管和控制电路固定在分电器外壳 上，发光二极管和光电晶体管的位置两两相对，遮光盘固定 在分电器轴上，外圆周均匀刻有360条辐射状缝隙，每转过 一条缝隙对应于凸轮轴的1o转角。在遮光盘的内侧间隔90o 转角分布4个窗口，其中一个最宽，其余三个宽度相等。,2. 工作原理,当遮光盘挡住发光二极管发出的光线

45、时，光电晶体管截 止，控制电路输出低电平；当发光二极管发出的光线通过缝 隙照射到光电晶体管时，控制电路输出高电平。凸轮轴旋转 一周，控制电路将输出360个凸轮轴1o转角信号，此信号即 为发动机转速信号NE。对应于遮光盘内侧的4个窗口中最宽 的一个，控制电路将输出第一缸活塞处于压缩冲程上止点位 置的信号G，即基准缸位置信号。对应于其余的窗口，控制 电路输出分别代表其他缸活塞压缩冲程上止点位置的信号。,特点：,光电效应式传感器的输出信号也是矩形电压脉冲，是数 字信号，可直接输入ECU，信号电压的大小与发动机转速无 关。具有结构简单，测量精度极高，工作可靠，抗干扰能力 强等优点；缺点是发光二极管和光

46、电晶体管的透镜怕油污和 光照，所以要求分电器密封性要好。,3. 检测,（1）检查电源：空载和负载测量端子a 和搭铁之间电压，应为蓄电池电压。 （2）检查搭铁线：关闭点火开关，测量 端子d与发动机搭铁线之间电阻接近0。 （3）检查信号：发动机怠速运转，用示 波器或汽车万用表测量端子b和d、c和d 之间的信号。 （4）检查连接线路：分别测量传感器插 头端子c脚与ECU插头31#、40#；端子b 与ECU插头22#、30#之间的电阻，应接 近0。,（二）冷却液温度传感器,1、结构 冷却液温度传感器通常由负温度系数（NTC）热敏电阻制成，安装 在发动机冷却水套中，用来检测发动机冷却液温度，并以电压信号

47、的形 式传给ECU。ECU用以对基本喷油量、基本点火提前角和怠速转速等进 行修正。,2、工作原理,冷却液温度传感器内的热敏电阻与发动机ECU内部的固定电阻组成分 压电路，ECU根据热敏电阻上的电压值即可计算出冷却液温度。冷却液温 度越高，热敏电阻的阻值越小，分压值越小。冷却液温度越低，分压值 越大。,3、冷却液温度传感器参数与检测,拆下冷却液温度传感器，用热水加热，同时测量冷却液 温度传感器的电阻值，应随水温的升高而减小，且符合原厂 的“温度电阻”曲线。 检测方法参考进气温度传感器。,（三）氧传感器,氧传感器安装在排气管上，用以检测废气中残余氧含量并以电压信 号的形式传给ECU，ECU用以判断

48、可燃混和气的浓度，并对燃油喷射量 进行修正。偏稀时增加喷油量，偏浓时减少喷油量。调节的结果使可燃 混和气的浓度接近理论值（14.7），以保证三效催化转化器对废气中的 有害成分达到较高的转化率，从而降低排气污染。 1、氧传感器的分类 根据所用材料的不同，氧传感器分为二氧化锆（ZrO2）式和二氧化 钛（TiO2）式两种；根据连接线的多少，氧传感器分为单线、双线、 三线和四线四种，常用的是加热型的三线式和四线式。,2、二氧化锆（ZrO2）式氧传感器,（1） 结构 由二氧化锆（ZrO2）固体电解质制 成的陶瓷管、铂电极、加热器、陶瓷涂 层等组成，陶瓷管的内表面通大气，外 表面置于废气之中。 在二氧化锆

49、陶瓷管的内外表面均涂 有一层多孔性铂，除作为电极外，还起 到氧化催化剂的作用，用以加快氧化反 应速度，提高氧传感器的灵敏度。 二氧化锆陶瓷管只有在300以上才 能进入正常工作状态而输出电压信号， 要使氧传感器尽快投入工作，减少排气 污染，就必须在氧传感器内部增设加热 元件，通常使用PTC的陶瓷半导体加热 元件。,（2） 工作原理,由于二氧化锆陶瓷管的外表面通废气，内表面通大气，因此在二氧 化锆陶瓷管的内外表面间就产生了氧离子的浓度差。当二氧化锆陶瓷管 达到工作温度后，氧离子必然通过二氧化锆固体电解质产生扩散运动， 从而在内外电极间产生电压。 在理论空燃比时，氧传感器的输出电压为0.45V。以此

50、为界，混合 气稀时，输出电压接近0V；混合气浓时，输出电压接近1V。氧传感器就 像一个浓、稀开关，输出电压在理论空燃比前后发生突变。 ECU根据氧传感器信号可实现喷油量的闭环控制，使混和气浓度接 近理论值。通常氧传感器输出电压大于0.5V时，ECU就会判定为混和气 过浓，从而减少喷油量；若输出电压小于0.5V，ECU就会判定为混和气 过稀，从而增加喷油量。 发动机工作时，氧传感器的输出电压应在0.45 V上下变动，每10秒 内变动8次以上为正常。,（3） 检测,（1）检查加热器电源：测量氧传感器插头端子1和2之间的 电压，应为12V。 （2）检查加热器电阻：在室温下，测量氧传感器插座端子1 和

51、2之间的电阻，应为15，阻值随温度升高而升高。 （3）检查输出信号电压：测量氧传感器端子3和4之间的电 压，应在0.30.6V之间不断变化。当急踩油门踏板时，混合 气瞬间变浓，信号电压应为0.71V；当突然放松油门踏板 时，混和气瞬时变稀，信号电压应为0.10.3 V。,（4）特点,ZrO2式传感器输出信号强弱还与工作温度有关，一般 在350400才能正常工作。所以进行表面涂陶瓷的保温 处理，并尽可能地安装在高温处。或在ZrO2内侧设置表面 涂陶瓷的加热器。,3、二氧化钛（TiO2）式氧传感器,（1） 结构 二氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛材料的电 阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，

52、 也叫电阻型传感器。主要由二氧化钛厚膜元件、电 加热器等组成。 二氧化钛厚膜元件装在传感器前端的护罩内， 由于二氧化钛厚膜元件电阻值受温度变化影响大， 因此必须加装加热器，才能提高检测的稳定性，而 且对电脑的要求也高。 电加热器安装在氧传感器内部，由负温度系数 NTC的陶瓷半导体材料制成。,（2） 工作原理,二氧化钛厚膜元件在常温下是一种高电阻的半导体，但 在达到工作温度后（通常为600），表面一旦缺氧，其晶 格便出现缺陷，电阻随之急剧减小，ECU据此判为混和气过 浓，否则判为混和气过稀。 二氧化钛式氧传感器输出特性表现为在标准空燃比附近 有一个电阻值的突变，见图417。,氧化钛式氧传感器的电

53、路如图416所示。ECU向氧传 感器的一端提供约1V（5V或3V）的恒定电压，氧传感器的 另一端经ECU的内置电阻接地。内置电阻上的电压降作为氧 传感器输出信号加在ECU内部的电压比较器上，与0.45V （2.5V或1.5V）的标准电压进行比较。 （1）混合气浓时，废气中氧含量少，氧传感器电阻变小， ECU内置电阻上的分压值大，信号电压高于0.45 V，经比较 器比较后，ECU判定为混和气过浓。 （2）混合气稀时，废气中氧含量多，氧传感器电阻变大， ECU内置电阻上的分压值小，信号电压低于0.45 V，经比较 器比较后，ECU判定为混和气过稀。,（四）车速传感器,安装位置：安装在变速器壳上，由

54、变速器的输出轴驱动。 用途：用于检测车辆行驶速度。ECU根据此信号修正喷油量 和点火正时以及控制怠速转速等。有些车辆取消了车 速传感器，用轮速传感器代替。 种类：车速传感器也有电磁式、霍尔式、光电式之分，此外 还有片簧开关式和多级磁环式等。,1、片簧开关式车速传感器,丰田车系安装在模拟式组合仪表板内。内部有一个用玻 璃管或塑料管封装的触点式开关，其静触点用非导磁材料制 成，而动触点用铁磁材料制成。由车速表软轴驱动的永久磁 铁控制着片簧开关的通断。当转动的磁极靠近片簧开关时， 动触点被吸引而与静触点接触，电路被接通。当转动的磁极 离开片簧开关时，动触点靠自身弹力与静触点分开，电路被 切断。软轴每

55、转一周，片簧开关通断4次，将ECU的SPD端 子送来的5V电压接地4次，形成相应的矩形电压脉冲信号， ECU 根据此信号判定车速的快慢。 只用于丰田车系的备用传感器，结构简单，可靠性差。,2多级磁环式车速传感器,丰田车系多级磁环式车速传感器安装在变速器壳体上，由变速器输 出轴齿轮驱动。主要由磁阻元件（MRE）、集成电路、多级磁环组成。 当传感器轴旋转时，多级磁环也同时旋转，磁环的旋转引起磁通量 的变化，且磁通量的变化与磁环转速成正比。磁通量的变化又引起磁阻 元件阻值的变化，从而引起电桥的不平衡而产生输出电压的变化。输出 电压的变化由比较器进行比较，并由其控制晶体管Tr的导通与截止，其 变化次数

56、与磁环上的磁极个数相等。车速表上的步进电机在晶体管Tr的 控制下步进旋转，从而驱动齿轮进行里程数累加和实现车速表指示。 这种传感器可靠性高，在检修时可以用手转动传感器轴，用数字万 用表的电压档测量传感器输出端子与接地间的输出电压信号，应有脉冲 电压输出。否则应检修线路或更换传感器。,（五）起动信号STA和空档起动开关信号NSW,1、起动信号STA 当点火开关在起动挡时，ECU的STA端子接收到蓄电池 电压信号，表明起动机已通电运转，发动机进入起动状态， 于是ECU按起动工况向发动机提供喷油量，并驱动怠速控制 阀工作。有些发动机是根据曲轴转角信号来判定是否进入起 动状态的，如大众车系，没有STA

57、信号。 2、空档起动开关信号NSW 在装有自动变速器的车辆上，装有一个空档起动开关，发 动机ECU用以确定变速器换挡手柄的位置，只有在非驱动位 置（P档和N档），ECU才允许发动机起动。,（六）发动机额外负荷信号,当发动机怠速运转而打开空调、前照灯、后窗除雾器等 大负荷用电设备或自动变速器、动力转向投入工作时，发动 机将增加额外负荷。为避免转速下降或怠速熄火，ECU将重 新调节喷油量、点火正时和怠速阀的位置以提高怠速转速。,1、空调开关信号,打开空调开关（A/C）时，若空调低压开关闭合，12V 信号通过空调选择端子28输入ECU。ECU得到一个空调被选 用的请求信号，当满足空调工作的条件（非高

58、温、大负荷及 自动变速器换挡期间等）时，发动机ECU会首先调整怠速控 制阀的开度来提高发动机怠速，然后接通空调压缩机电磁离 合器电路，以防怠速过低甚至熄火。此时ECU也会对点火提 前角作相应修正。,2、动力转向开关信号,动力转向压力开关安装在动力 转向高压管路上，在汽车低速运行 或发动机怠速运转而转动方向盘 时，转向系统阻力的增加可能使发 动机转速下降甚至熄火。当转向液 压系统的压力升高到一定压力时， 动力转向压力开关闭合，发动机 ECU收到0V电压信号后，立即修 正喷油量和点火提前角并增加怠速 空气量，使发动机转速升高。,3、制动开关信号,汽车制动时，发动机ECU 可通过制动开关的状态改变而

59、 确认处于制动状态，此时ECU 会对喷油量、点火提前角、怠 速转速、自动变速器档位进行 控制。 丰田车系制动时电源经制 动灯熔断器、制动灯开关至发 动机ECU的STP端子，同时点 亮制动灯。,（七）蓄电池电压信号,蓄电池的正极与ECU直接连接，不受任何开关的控制。 蓄电池电压信号输入ECU的主要功能是： （1）当蓄电池电压升高时，减少喷油持续时间；电压降低 时，增加喷油时间，同时提高怠速转速。 （2）当蓄电池电压变化时，ECU将对点火线圈初级电路导 通时间进行修正。电压升高时，减少导通时间；电压降低 时，增加导通时间，此即为闭合角控制。 （3）当关闭点火开关，发动机熄火后，蓄电池继续向ECU 的RAM存储器供