海南大學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告汽車電子控制技術(shù)機(jī)電工程學(xué)院12級(jí)交通運(yùn)輸二班2015618實(shí)驗(yàn)名稱電控發(fā)動(dòng)機(jī)的組成和工作原理教師簽名成績(jī)姓名/學(xué)號(hào)湯瑋20120504310069同組人姓名/學(xué)號(hào)67-76號(hào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.認(rèn)識(shí)電控發(fā)動(dòng)機(jī)的組成2.掌握電控發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理3.了解進(jìn)氣系統(tǒng)組成以及進(jìn)氣的流通過程4.了解燃油供給系統(tǒng)的組成以及燃油的流通過程5.了解電控發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備帕薩特1.8T發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)基本原理：1.主要傳感器：①進(jìn)氣壓力傳感器：反映進(jìn)氣歧管內(nèi)的絕對(duì)壓力大小的變化，是向ECU提供計(jì)算噴油持續(xù)時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào)。工作原理：半導(dǎo)體壓力進(jìn)氣傳感器是利用應(yīng)變效應(yīng)工作的。所謂應(yīng)變效應(yīng)，就是指當(dāng)導(dǎo)體、半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，其電阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象。電阻應(yīng)變片是一種片狀電阻傳感器，它是利用半導(dǎo)體材料當(dāng)在其軸向施加一定載荷產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，它的電阻率會(huì)發(fā)生變化的所謂壓阻效應(yīng)原理工作的。由電阻應(yīng)變片構(gòu)成的進(jìn)氣壓力傳感器主要由半導(dǎo)體應(yīng)變片、真空室、混合集成電路板等組成。半導(dǎo)體應(yīng)變片是在一個(gè)膜片上用半導(dǎo)體工藝制做的四個(gè)等值電阻，并且連接成電橋電阻。半導(dǎo)體電阻電橋應(yīng)變片放置在一個(gè)真空室內(nèi)，在進(jìn)氣壓力的作用下，應(yīng)變片產(chǎn)生變形，電阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，從而將進(jìn)氣壓力的變化轉(zhuǎn)換成電阻電橋輸出電壓的變化；=2\*GB3②空氣流量計(jì)：測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣量，提供給ECU作為噴油時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào)。工作原理：熱線式空氣流量計(jì)是利用空氣流過熱金屬線時(shí)的冷卻效應(yīng)工作的。將一根鉑絲熱線置于進(jìn)氣空氣流中，當(dāng)恒定電流通過鉑絲使其加熱后，如果流過鉑絲周圍的空氣增加，金屬絲溫度就會(huì)降低。如果要使鉑絲的溫度保持恒定，就應(yīng)根據(jù)空氣量調(diào)節(jié)熱線的電流，空氣流量越大，需要的電流越大。其中RH為是直徑為0.03-0.05的細(xì)鉑絲（熱線），RK是作為溫度補(bǔ)償?shù)睦渚€電阻。RA和RA是精密線橋電阻。四個(gè)電阻共同組成一個(gè)惠斯登電橋。在實(shí)際工作中，代表空氣流量的加熱電流是通過電橋中的RA轉(zhuǎn)換成電壓輸出的。當(dāng)空氣以恒定流量流過時(shí)，電源電壓使熱線保持在一定溫度，此時(shí)電橋保持平衡。當(dāng)有空氣流動(dòng)時(shí)，由于RH的熱量被空氣吸收而變冷，其電阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡。此時(shí)，放大器即增加通過鉑絲的電流，直到恢復(fù)原來的溫度和電阻值，使電橋重新平衡。由于電量的增加，RA的電壓增加，這樣就在RA上得到了代表空氣流量的新的電壓輸出。進(jìn)氣溫度的任何變化都會(huì)使電橋失去平衡。為此，在靠近熱線的空氣流中，設(shè)有一個(gè)補(bǔ)償電阻絲（冷線）。冷線補(bǔ)償電阻的溫度起一個(gè)參照值的作用。在工作中，放大器會(huì)使熱線溫度高出進(jìn)氣溫度100度。熱線式空氣流量計(jì)長(zhǎng)期使用，會(huì)使熱線上積累雜質(zhì)。為此，在熱線式流量計(jì)上采用了燒盡措施解決這個(gè)難題。每當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)，ECU自動(dòng)接通空氣流量計(jì)殼體內(nèi)的電子電路，熱線被自動(dòng)加熱，使其溫度在1S內(nèi)升高了1000度。由于燒盡溫度必須是非常精確的，因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后4S后，該電路才被接通；=3\*GB3③節(jié)氣門位置傳感器：測(cè)量節(jié)氣門打開的角度，提供給ECU作為斷油、控制燃油空氣比、點(diǎn)火提前角修正的基準(zhǔn)信號(hào)。工作原理：線性節(jié)氣門位置傳感器裝在節(jié)氣門上，它可以連續(xù)檢測(cè)節(jié)氣門的開度。它主要由與節(jié)氣門聯(lián)動(dòng)的電位器、怠速觸點(diǎn)等組成。電位計(jì)的動(dòng)觸點(diǎn)（即節(jié)氣門開度輸出觸點(diǎn)）隨節(jié)氣門開度在電阻膜上滑動(dòng)，從而在該觸點(diǎn)上（TTA端子）得到與節(jié)氣門開度成正比例的線性電壓輸出。當(dāng)節(jié)氣門全閉時(shí)，另外一個(gè)與節(jié)氣門聯(lián)動(dòng)的動(dòng)觸點(diǎn)與IDL觸點(diǎn)接通，傳感器輸出怠速信號(hào)。節(jié)氣門位置輸出的線性電壓信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸送給計(jì)算機(jī)；=4\*GB3④曲軸位置傳感器：檢測(cè)曲軸及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，提供給ECU作為確定點(diǎn)火正時(shí)及工作順序的基準(zhǔn)信號(hào)。工作原理：霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸位置傳感器是一種利用霍爾效應(yīng)的信號(hào)發(fā)生器?；魻栃盘?hào)發(fā)生器安裝在分電器內(nèi)，與分火頭同軸，由封裝的霍爾芯片和永久磁鐵作成整體固定在分電器盤上。觸發(fā)葉輪上的缺口數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)相同。當(dāng)觸發(fā)葉輪上的葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間，霍爾觸發(fā)器的磁場(chǎng)被葉片旁路，這時(shí)不產(chǎn)生霍爾電壓，傳感器無輸出信號(hào)；當(dāng)觸發(fā)葉輪上的缺口部分進(jìn)入永久磁鐵和霍爾元件之間時(shí)，磁力線進(jìn)入霍爾元件，霍爾電壓升高，傳感器輸出電壓信號(hào)；=5\*GB3⑤氧傳感器：檢測(cè)排氣中的氧濃度，提供給ECU作為控制燃油/空氣比在最佳值（理論值）附近的的基準(zhǔn)信號(hào)。工作原理：氧傳感器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管里，用來測(cè)量排氣中氧的含量。它是按照大氣與排氣中氧濃度之差而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的一種電池。如圖，在陶瓷電解質(zhì)的內(nèi)、外兩面分別涂有白金以形成電極。當(dāng)它插入排氣管中時(shí)，其外表面接觸廢氣，內(nèi)表面則通大氣。在約300度以上的溫度時(shí)，陶瓷電解質(zhì)可變?yōu)檠蹼x子的傳導(dǎo)體。當(dāng)混合氣較稀，也就是過量空氣系數(shù)α〉1時(shí)，排氣中含氧必然多，陶瓷電解質(zhì)的內(nèi)外表面的氧濃度差小，只產(chǎn)生小的電壓；而當(dāng)混合氣較濃，也就是過量空氣系數(shù)α〈1時(shí)，排氣中氧含量較少，同時(shí)伴有大量的未完全燃燒物如CO、碳?xì)浠衔锏龋@些成分都可能在催化劑的作用下與氧發(fā)生反應(yīng)，消耗排氣中殘余的氧，使陶瓷電解質(zhì)外表面的氧濃度趨向于零，這樣就使得電解質(zhì)內(nèi)外的氧濃度差突然增大，傳感器輸出電壓也突然增大了，其數(shù)值趨向于1V；=6\*GB3⑥進(jìn)氣溫度傳感器：檢測(cè)進(jìn)氣溫度，提供給ECU作為計(jì)算空氣密度的依據(jù)。工作原理：所謂熱敏電阻，是指這種電阻對(duì)溫度敏感，當(dāng)作用在這種電阻上的溫度變化時(shí)，其阻值會(huì)隨溫度的變化而變化。其中，隨溫度升高的叫做正溫度型熱敏電阻，相反隨溫度升高阻值減少的，叫做負(fù)溫度系數(shù)型熱敏電阻。熱敏電阻溫度傳感器的測(cè)量電路比較簡(jiǎn)單，只要把傳感器與一個(gè)精密電阻串聯(lián)接到一個(gè)穩(wěn)定的電源上，就能夠用串聯(lián)電阻的分壓輸出反映溫度的變化；=7\*GB3⑦冷卻液溫度傳感器：檢測(cè)冷卻液的溫度，向ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信息；=8\*GB3⑧爆震傳感器：安裝在缸體上專門檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的爆燃狀況，提供給ECU根據(jù)信號(hào)調(diào)整點(diǎn)火提前角。工作原理：當(dāng)振動(dòng)或敲缸發(fā)生時(shí)，它產(chǎn)生一個(gè)小電壓峰值，敲缸或振動(dòng)越大。爆震傳感器產(chǎn)主峰值就越大。一定高的頻率表明是爆震或敲缸，爆震傳感器通常設(shè)計(jì)成測(cè)量5至15千赫范圍的頻率。當(dāng)控制單元接收到這些頻率時(shí)，電腦重修正點(diǎn)火正時(shí)，以阻止繼續(xù)爆震。2.主要執(zhí)行器：=1\*GB3①噴油器位置：氣缸蓋進(jìn)氣歧管噴油器插孔內(nèi)：作用：按照工作順序適時(shí)地向進(jìn)氣歧管內(nèi)噴一定壓力的汽油。工作原理：噴油器體內(nèi)有一個(gè)電磁線圈，噴油器頭部的針閥與銜鐵結(jié)合成一體。電控單元以電脈沖的形式向噴油器輸出控制電流。當(dāng)電控單元送來電流信號(hào)時(shí)，電磁線圈通電，產(chǎn)生電磁力，吸起鐵芯與針閥，將燃油通過精確設(shè)計(jì)的軸針頭部環(huán)形間隙噴出，在噴油器頭部前端將燃油粉碎霧化，與空氣混合，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣行程中被吸入汽缸。=2\*GB3②碳罐電磁閥位置：碳罐附近。作用：碳罐至進(jìn)氣管路中的一個(gè)清污閥門，閥門打開，碳罐中的氣油蒸氣可通過閥門進(jìn)入到節(jié)氣門管道中。工作原理：發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，汽油蒸汽與新鮮空氣在罐內(nèi)混合并貯存在活性碳罐中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，裝在活性碳罐與進(jìn)氣歧管之間的電磁閥門打開，活性碳罐內(nèi)的汽油蒸汽在進(jìn)氣管的真空度作用下被潔凈空氣帶入氣缸內(nèi)參加燃燒。這樣做不但降低了排放，而且也降低了油耗。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.進(jìn)氣系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)電控發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)用于向發(fā)動(dòng)機(jī)提供新鮮空氣，并測(cè)量進(jìn)入氣缸的空氣量，進(jìn)氣系統(tǒng)的組成如下圖。進(jìn)氣系統(tǒng)的流通過程是：空氣濾清器→空氣流量計(jì)→節(jié)氣門組件→進(jìn)氣歧管→氣缸?？諝饬髁坑?jì)空氣濾清器空氣流量計(jì)空氣濾清器進(jìn)氣歧管節(jié)氣門組件進(jìn)氣歧管節(jié)氣門組件2.燃油供給系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)向發(fā)動(dòng)機(jī)提供混合氣燃燒所需的燃油，主要有油箱、電動(dòng)汽油泵、輸油管、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、燃油分配管、噴油器和回油管組成，如下圖。燃油的流通路線是：油箱→電動(dòng)汽油泵→燃油濾清器→輸油管→燃油分配管→燃油壓力調(diào)節(jié)器→回油管輸油管油箱燃油濾清器輸油管油箱燃油濾清器燃油分配管燃油分配管3.電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)由信號(hào)輸入裝置，ECU和執(zhí)行器組成，如下圖。實(shí)驗(yàn)中電控發(fā)動(dòng)機(jī)的線路連接圖如下：信號(hào)輸入裝置包括各種傳感器和開關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的不同部位，用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況的各種參數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的電信號(hào)輸入給ECU。ECU又稱電子控制單元或電子控制組件,用于接收各種傳感器和控制開關(guān)輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)工況信號(hào)，根據(jù)ECU內(nèi)部預(yù)先編制的控制程序和存儲(chǔ)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯判斷確定適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的噴油時(shí)間和點(diǎn)火提前角等參數(shù)，并將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)控制各種執(zhí)行器工作，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。ECU還具有故障自診斷測(cè)試功能和應(yīng)急處理功能。執(zhí)行器又稱執(zhí)行元件，是電控系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于接受ECU的控制指令，完成具體的控制動(dòng)作。加速踏板位置傳感器作用：反應(yīng)加速踏板的位置。針腳數(shù)：6加速踏板位置傳感器作用：反應(yīng)加速踏板的位置。針腳數(shù)：6連接處為曲軸位置傳感器，安裝在曲軸側(cè)。作用：檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，控制點(diǎn)火提前角和噴油提前角。針腳數(shù)：3連接處為爆震傳感器，安裝位置在缸壁上。作用：控制點(diǎn)火提前角，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在爆震臨界位置。針腳數(shù)：3凸輪軸氣門調(diào)整電磁閥作用：適時(shí)改變配氣相位針腳數(shù)：2水溫傳感器連接處為曲軸位置傳感器，安裝在曲軸側(cè)。作用：檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，控制點(diǎn)火提前角和噴油提前角。針腳數(shù)：3連接處為爆震傳感器，安裝位置在缸壁上。作用：控制點(diǎn)火提前角，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在爆震臨界位置。針腳數(shù)：3凸輪軸氣門調(diào)整電磁閥作用：適時(shí)改變配氣相位針腳數(shù)：2水溫傳感器作用：用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度。針腳數(shù)：4ECU節(jié)氣門組件作用：控制進(jìn)氣量，檢測(cè)節(jié)氣門開度。針腳數(shù)：6進(jìn)氣溫度傳感器作用：用于檢測(cè)吸入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣溫度。ECU節(jié)氣門組件作用：控制進(jìn)氣量，檢測(cè)節(jié)氣門開度。針腳數(shù)：6進(jìn)氣溫度傳感器作用：用于檢測(cè)吸入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣溫度。針腳數(shù)：2霍爾傳感器作用：用于檢測(cè)活塞上止點(diǎn)的位置，控制點(diǎn)火提前角和噴油提前角。針腳數(shù)：3霍爾傳感器作用：用于檢測(cè)活塞上止點(diǎn)的位置，控制點(diǎn)火提前角和噴油提前角。針腳數(shù)：3后氧傳感器作用：用于檢測(cè)三元催化轉(zhuǎn)換器的好壞。針腳數(shù)：4前氧傳感器作用：用于檢測(cè)排氣管中廢棄的氧含量，用于控制氣缸中的空燃比。后氧傳感器作用：用于檢測(cè)三元催化轉(zhuǎn)換器的好壞。針腳數(shù)：4前氧傳感器作用：用于檢測(cè)排氣管中廢棄的氧含量，用于控制氣缸中的空燃比。針腳數(shù)：6增壓壓力傳感器作用：用于檢測(cè)渦輪增壓器的工作狀態(tài)。針