《汽車發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)維修》主編:孟慶雙項(xiàng)目四電子控制系統(tǒng)的維修【項(xiàng)目描述】電子控制系統(tǒng)主要由傳感器、電控單元(ECU)和執(zhí)行器三大部分組成，其作用是通過傳感器采集發(fā)動機(jī)的各種工況信息，由發(fā)動機(jī)ECU進(jìn)行運(yùn)算、處理和判斷，確定并通過執(zhí)行器實(shí)施最佳噴油及點(diǎn)火時(shí)間，通過對發(fā)動機(jī)燃燒過程的精確控制，保證發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性、可靠性及使用性。全面理解和把握發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)的工作原理，對于正確分析、判斷和維修發(fā)動機(jī)故障具有十分重要的意義。項(xiàng)目四電子控制系統(tǒng)的維修【知識要點(diǎn)】

1.了解電子控制系統(tǒng)的基本組成。

2.掌握電子控制系統(tǒng)的基本原理。

【技能要點(diǎn)】

1.掌握電子控制系統(tǒng)的元件組成及其安裝位置。

2.能夠?qū)﹄娮涌刂葡到y(tǒng)及各元件進(jìn)行正確的檢測和維修。

【知識準(zhǔn)備】

項(xiàng)目四電子控制系統(tǒng)的維修發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)的組成如圖4-1所示，各部件之間的工作關(guān)系如圖4-2所示。一、電子控制系統(tǒng)的組成與工作原理圖4-1電子控制系統(tǒng)的組成一、電子控制系統(tǒng)的組成與工作原理圖4-2電子控制系統(tǒng)各部件之間的工作關(guān)系在電子控制系統(tǒng)的主要元件中，空氣流量計(jì)、進(jìn)氣壓力傳感器、電動燃油泵、噴油器、怠速控制閥/節(jié)氣門電動機(jī)、可變配氣控制閥前已述及；爆燃傳感器、點(diǎn)火模塊/線圈請參考項(xiàng)目五的相關(guān)內(nèi)容；活性炭罐電磁閥等各種排放控制真空電磁閥、二次空氣泵請參考項(xiàng)目六的相關(guān)內(nèi)容，故以上元件在此不做介紹。二、電子控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與原理1.曲軸/凸輪軸位置傳感器

曲軸/凸輪軸位置傳感器是發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)中最主要的傳感器，大都安裝在曲軸前/后端、凸輪軸前/后端部位，如圖4-3、圖4-4和圖4-5所示。其功能是向ECU提供發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、曲軸轉(zhuǎn)角、活塞上止點(diǎn)及第1缸判缸信號，是控制點(diǎn)火時(shí)刻、噴油時(shí)間及確認(rèn)曲軸位置必不可少的信號。圖4-3富康乘用車發(fā)動機(jī)曲軸位

置傳感器的安裝位置圖4-5桑塔納2000GSi乘用車霍爾式

凸輪軸位置傳感器圖4-4桑塔納2000GSi乘用車曲軸位置

傳感器(G28)的安裝位置二、電子控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與原理圖4-6電磁感應(yīng)式曲軸/凸輪軸

位置傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖(1)電磁感應(yīng)式曲軸/凸輪軸位置傳感器電磁感應(yīng)式曲軸/凸輪軸位置傳感器主要由感應(yīng)線圈、永久磁鐵和脈沖齒圈等組成。磁極正對著轉(zhuǎn)子的缺口和齒。安裝時(shí)，曲軸位置傳感器與齒圈間的氣隙為1mm±0.5mm，此間隙不可調(diào)整。齒圈上有一對應(yīng)曲軸基準(zhǔn)位置的寬度為兩個(gè)齒槽寬的齒槽，如圖4-6所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子(脈沖齒圈)轉(zhuǎn)動時(shí)，由于磁通量的變化，使傳感器內(nèi)的感應(yīng)線圈產(chǎn)生交變電壓信號，如圖4-7所示。二、電子控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與原理圖4-7電磁感應(yīng)式曲軸/凸輪軸位置傳感器信號二、電子控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與原理(2)霍爾式式曲軸/凸輪輪軸位置傳感感器桑塔納2000GSi乘用車AJR型發(fā)動機(jī)凸輪輪軸位置傳感感器又稱霍爾爾傳感器(G40)，安裝在氣缸缸蓋前端凸輪輪軸同步帶輪輪的后方，霍霍爾傳感器的的轉(zhuǎn)子裝在凸凸輪軸同步帶帶輪的后方，，如圖4-5所示。當(dāng)傳感感器轉(zhuǎn)子的實(shí)實(shí)體部分進(jìn)入入霍爾元件的的氣隙時(shí)，沒沒有霍爾電壓壓輸出，傳感感器輸出高電電平(5V)；當(dāng)轉(zhuǎn)子的的實(shí)體部分離離開霍爾元件件時(shí)，傳感器器輸出低電平平(0V)。。凸輪軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一周，高、、低電位各占占180°(各相當(dāng)于360°曲軸軸轉(zhuǎn)角)，如如圖4-8所所示。二、電子子控制系系統(tǒng)主要要部件的的結(jié)構(gòu)與與原理圖4-8霍爾爾式傳感感器第1缸上止止點(diǎn)信號號圖4-9光電電式曲軸軸/凸輪輪軸位置置傳感器器(3)光光電式曲曲軸/凸凸輪軸位位置傳感感器光光電效應(yīng)應(yīng)式曲軸軸/凸輪輪軸位置置傳感器器主要由由發(fā)光二二極管、、光敏晶晶體管、、遮光盤盤(信號號轉(zhuǎn)子)和控制制電路組組成，如如圖4-9所示示。在遮遮光盤的的內(nèi)側(cè)間間隔90°分布布著4個(gè)個(gè)小孔，，其中一一個(gè)最寬寬，其余余三個(gè)寬寬度稍窄窄，如圖圖4-10所示示。二、電子子控制系系統(tǒng)主要要部件的的結(jié)構(gòu)與與原理圖4-10光光電效應(yīng)應(yīng)式曲軸軸/凸輪輪軸位置置傳感器的的工作原原理二、電子子控制系系統(tǒng)主要要部件的的結(jié)構(gòu)與與原理圖4-11節(jié)節(jié)氣門位位置傳感感器的安安裝位置置2.節(jié)氣氣門位置置傳感器器節(jié)氣門位位置傳感感器安裝裝在節(jié)氣氣門體上上，如圖圖4-11所示示，用于于檢測節(jié)節(jié)氣門的的開度和和開閉速速率，并并將其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電電信號傳傳給ECU，以以便對噴噴油量、、點(diǎn)火正正時(shí)和怠怠速等進(jìn)進(jìn)行修正正控制(同時(shí)也也用于自自動變速速器和巡巡航控制制)。二、電子子控制系系統(tǒng)主要要部件的的結(jié)構(gòu)與與原理圖4-12節(jié)節(jié)氣門位位置傳感感器的工工作原理理(1)線線性可變變電阻式式(三線線制)節(jié)節(jié)氣門位位置傳感感器ECU通通過VC端子為為傳感器器提供5V的工工作電源源，傳感感器通過過VTA端子向向ECU提供節(jié)節(jié)氣門位位置信號號電壓，，并經(jīng)E2端子子通過ECU搭搭鐵，如如圖4-12所所示。輸出4.5～5V電壓壓信號時(shí)時(shí)，表示示節(jié)氣門門全開。。其信號號電壓與與節(jié)氣門門開度成成正比，，如圖4-13所示。。二、電子子控制系系統(tǒng)主要要部件的的結(jié)構(gòu)與與原理圖4-13節(jié)節(jié)氣門位位置傳感感器信號號電壓曲曲線二、電子子控制系系統(tǒng)主要要部件的的結(jié)構(gòu)與與原理圖4-14雙雙線性可可變電阻阻式節(jié)氣氣門位置置

傳感感器的安安裝位置置圖4-15雙雙線性可可變電阻阻式節(jié)氣氣門位置置傳感器的的結(jié)構(gòu)(2)雙雙線性可可變電阻阻式節(jié)氣氣門位置置傳感器器雙線線性可變變電阻式式節(jié)氣門門位置傳傳感器安安裝在節(jié)節(jié)氣門控控制器內(nèi)內(nèi)，由兩兩個(gè)電位位計(jì)G187和和G188組成成，如圖圖4-14和圖圖4-15所示示。二、電子子控制系系統(tǒng)主要要部件的的結(jié)構(gòu)與與原理圖4-16大大眾汽車車電子節(jié)節(jié)氣門的的電路G186—節(jié)氣氣門驅(qū)動動電動機(jī)機(jī)大眾汽車車電子節(jié)節(jié)氣門的的電路如如圖4-16所所示，當(dāng)當(dāng)節(jié)氣門門位置變變化時(shí)，，兩電位位計(jì)G187和和G188的阻阻值按各各自線性性變化，，其輸出出電壓也也呈線性性變化，，其中一一個(gè)升高高，另一一個(gè)降低低，如圖圖4-17所示示。圖4-17雙雙線性可可變電阻阻式節(jié)氣氣門位置置傳感器的輸出信信號曲線線二、電子子控制系系統(tǒng)主要要部件的的結(jié)構(gòu)與與原理(3)霍霍爾式節(jié)節(jié)氣門位位置傳感感器當(dāng)當(dāng)節(jié)氣門門開度變變化時(shí)，，磁鐵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，使使磁鐵與與霍爾元元件之間間的相對對位置發(fā)發(fā)生改變變，霍爾爾元件中中的磁通通量發(fā)生生改變，，從而使使霍爾元元件產(chǎn)生生的霍爾爾電壓發(fā)發(fā)生變化化，IC電路將將霍爾電電壓放大大后作為為節(jié)氣門門的開度度信號輸輸送給ECU，，如圖4-18所示。。節(jié)氣門門位置傳傳感器有有兩個(gè)傳傳感器圖4-18豐田1ZR發(fā)動動機(jī)節(jié)氣門門位置傳感器原理理圖二、電子控控制系統(tǒng)主主要部件的的結(jié)構(gòu)與原原理圖4-19豐田1ZR發(fā)動動機(jī)節(jié)氣門門位置傳感感器的信號號電壓曲線線二、電子控控制系統(tǒng)主主要部件的的結(jié)構(gòu)與原原理圖4-20冷卻液液溫度傳感感器和進(jìn)氣氣溫度傳感感器的安裝裝位置a)冷卻液液溫度傳感感器的安裝裝位置b)進(jìn)氣溫溫度傳感器器的安裝位位置3.冷卻液液溫度傳感感器和進(jìn)氣氣溫度傳感感器冷卻液溫度度傳感器通通常安裝在在發(fā)動機(jī)的的冷卻液出出口附近，，如圖4-20a所所示。進(jìn)氣溫度傳傳感器通常常安裝于進(jìn)進(jìn)氣總管上上，如圖4-20b所示。現(xiàn)現(xiàn)在進(jìn)氣溫溫度傳感器器大部分都都與空氣流流量計(jì)或進(jìn)進(jìn)氣壓力傳傳感器集成成在一起。。冷卻液溫度度傳感器和和進(jìn)氣溫度度傳感器是是由負(fù)溫度度系數(shù)(NTC)熱熱敏電阻、、殼體和引引線組成的的。如圖4-21所所示，冷卻卻液溫度和和進(jìn)氣溫度度越低，傳傳感器的電電阻值越大大；反之，，電阻值越越小。二、電子控控制系統(tǒng)主主要部件的的結(jié)構(gòu)與原原理圖4-21冷卻液液溫度傳感感器和進(jìn)氣氣溫度傳感感器信號(溫度—電電阻)曲線線二、電子控控制系統(tǒng)主主要部件的的結(jié)構(gòu)與原原理圖4-22氧傳感感器4.氧傳感感器氧傳感器安安裝在發(fā)動動機(jī)的排氣氣管上，用用于檢測排排氣中的氧氧含量。現(xiàn)現(xiàn)代電控發(fā)發(fā)動機(jī)通常常在三效催催化轉(zhuǎn)化器器的前后各各裝一個(gè)氧氧傳感器，，如圖4-22所示示。前(主主)氧傳感感器檢測排排氣中含氧氧的濃度。。后(副)氧傳感器器檢測排氣氣經(jīng)催化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化后含氧氧的濃度。。二、電子控控制系統(tǒng)主主要部件的的結(jié)構(gòu)與原原理(1)二氧氧化鋯(ZrO2)式氧傳感感器二氧氧化鋯(ZrO2)式氧傳感感器由可產(chǎn)產(chǎn)生電動勢勢的多孔二二氧化鋯陶陶瓷管和防防止氧化鋯鋯管破損的的防護(hù)罩等等構(gòu)成。在在二氧化鋯鋯陶瓷管的的內(nèi)外兩側(cè)側(cè)，設(shè)置了了鉑金電極極。為了保保護(hù)鉑金電電極，用陶陶瓷包覆電電極外側(cè)，，如圖4-23所示示。圖4-23二氧化化鋯式氧傳傳感器的結(jié)結(jié)構(gòu)二、電子控控制系統(tǒng)主主要部件的的結(jié)構(gòu)與原原理圖4-24帶加熱熱器的二氧氧化鋯式氧氧傳感器二氧化鋯陶陶瓷管是一一種固體電電解質(zhì)，只只有在300℃以上上才能進(jìn)入入正常工作作狀態(tài)而輸輸出電壓信信號。因此此，要使氧氧傳感器能能在發(fā)動機(jī)機(jī)起動后盡盡快地投入入工作，通通常在氧傳傳感器內(nèi)增增設(shè)正溫度度系數(shù)的陶陶瓷半導(dǎo)體體材料制作作的加熱元元件，如圖圖4-24所示。二、電子控控制系統(tǒng)主主要部件的的結(jié)構(gòu)與原原理圖4-25二氧化化鋯式氧傳傳感器的工工作原理及及輸出特性性a)二氧化化鋯式氧傳傳感器的工工作原理b)輸出出特性曲線線由于二氧化化鋯陶瓷管管(鋯管)的外表面面通廢氣，，而內(nèi)表面面通大氣，，從而在鋯鋯管內(nèi)、外外表面間就就產(chǎn)生了氧氧離子濃度度差。當(dāng)鋯鋯管達(dá)到工工作溫度后后，氧離子子通過二氧氧化鋯固體體電解質(zhì)而而產(chǎn)生擴(kuò)散散運(yùn)動，從從而在內(nèi)、、外電極間間產(chǎn)生電位位差,如圖圖4-25a所示。。二氧化鋯鋯式氧傳感感器的輸出出特性如圖圖4-25b所示。。二、電子控控制系統(tǒng)主主要部件的的結(jié)構(gòu)與原原理(2)二氧氧化鈦(TiO2)式氧傳感感器二氧氧化鈦式氧氧傳感器是是利用半導(dǎo)導(dǎo)體材料二二氧化鈦的的電阻值隨隨排氣中氧氧濃度的變變化而改變變的特性制制成的,是是一種電阻阻型氧傳感感器，主要要由二氧化化鈦(TiO2)元件和熱熱敏電阻加加熱元件等等組成，如如圖4-26所示。。圖4-26二氧化化鈦式氧傳傳感器的結(jié)結(jié)構(gòu)與特性性二、電子控控制系統(tǒng)主主要部件的的結(jié)構(gòu)與原原理圖4-27寬頻型型氧傳感器器的原理(3)線性性寬頻氧傳傳感器寬頻型氧傳傳感器由感感應(yīng)室和泵泵氧元兩個(gè)個(gè)部分組成成。如圖4-27所所示，感應(yīng)應(yīng)室的一面面與大氣接接觸，另一一面是測試試腔，測試試腔通過擴(kuò)擴(kuò)散孔與廢廢氣接觸。。所以，供給給泵氧元的的電流大小小及方向就就反映了排排氣中氧含含量的多少少，亦即過過量空氣系系數(shù)的大小小，如圖4-28所所示。二、電子控控制系統(tǒng)主主要部件的的結(jié)構(gòu)與原原理圖4-28寬頻氧氧傳感器信信號曲線二、電子控控制系統(tǒng)主主要部件的的結(jié)構(gòu)與原原理5.發(fā)動機(jī)機(jī)ECU發(fā)動機(jī)ECU是發(fā)動動機(jī)管理系系統(tǒng)的控制制核心，主主要由微機(jī)機(jī)、程序存存儲器、供供電電源電電路及各種種接口電路路組成，如如圖4-29所示。。二、電子控控制系統(tǒng)主主要部件的的結(jié)構(gòu)與原原理圖4-29發(fā)動機(jī)機(jī)電控單元元(ECU)的組成成【知識鏈接接】電子節(jié)氣門門常規(guī)的節(jié)氣氣門是由駕駕駛?cè)送ㄟ^過加速踏板板和拉索或或機(jī)械拉桿桿驅(qū)動定位位的，而在在采用電子子節(jié)氣門的的發(fā)動機(jī)管管理系統(tǒng)中中，節(jié)氣門門僅由一個(gè)個(gè)直流電動動機(jī)驅(qū)動，，從而取消消了節(jié)氣門門與加速踏踏板之間的的拉索或機(jī)機(jī)械傳動機(jī)機(jī)構(gòu)，如圖圖4-80所示。圖4-80上海大大眾乘用車車的電子節(jié)節(jié)氣門控制制系統(tǒng)1.電子節(jié)節(jié)氣門控制制系統(tǒng)的組組成電子節(jié)氣門控控制系統(tǒng)主要要由加速踏板板位置傳感器器、發(fā)動機(jī)ECU、節(jié)氣氣門驅(qū)動電動動機(jī)、節(jié)氣門門位置傳感器器和EPC警警告燈等組成成，如圖4??81所示。。圖4-81電電子節(jié)氣門門控制系統(tǒng)的的組成2.電子節(jié)氣氣門控制系統(tǒng)統(tǒng)的工作過程程3.電子節(jié)氣氣門控制系統(tǒng)統(tǒng)主要部件的的結(jié)構(gòu)(1)加速踏踏板位置傳感感器1)線性可變電電阻式加速踏踏板位置。大大眾POLO乘用車加速速踏板位置傳傳感器使用了了兩個(gè)滑動觸觸點(diǎn)式電位計(jì)計(jì)，它們安裝裝在一根公共共軸上，如圖圖4-82所所示。加速速踏板位置傳傳感器的電路路如圖4?83所示，兩兩滑動觸點(diǎn)式式電位計(jì)傳送送至發(fā)動機(jī)ECU的信號號電壓隨加速速踏板位置的的變化曲線如如圖4?84所示。圖4-82大大眾POLO乘用車加加速踏板位置置傳感器的結(jié)結(jié)構(gòu)圖圖4-83大大眾POLO乘用車加加速踏板位置置傳感器電路路圖G79/G185—1/2號加速踏踏板位置傳感感器1/2端子——兩傳感器的的電源線(5V)3/5端子——兩傳感器的的搭鐵線4/6—兩傳傳感器的信號號線圖4-84兩兩滑動觸點(diǎn)點(diǎn)式電位計(jì)的的電阻和信號電壓隨隨加速踏板位位置的變化曲曲線a)電位計(jì)的的電阻隨踏板板位置的變化化曲線b)信號電壓壓隨踏板位置置的變化曲線線圖4-85豐豐田1ZR發(fā)動機(jī)加速速踏板位置傳傳感器電路2)霍