《汽车发动机电控技术》汽油机电控进气系统课件.pdf

第2章 汽油机电控进气系统2022-3-26教学目标了解汽车电控进气系统的类型与根本组成；掌握空气流量传感器的分类与工作原理；掌握各种传感器的检测方法；掌握进气温度传感器的工作原理与检测方法;了解机械式节气门位体及其传感器；掌握半机械式节气门体与电子节气门体的结构与检测方法O2022-3-26教学内容汽油机电控进气系统概述；空气流量传感器的类型、工作原理和检测；进气温度传感器的工作原理与检测；节气门位置传感器的类型、工作原理和检测;电控进气系统的故障案例。2022-3-26教学重点空气流量传感器的结构与工作原理；进气温度传感器的结构与工作原理；机械节气门体结构及其位置传感器的工作原理；半机械式节气门体结构及其位置传感器的工作原理;电子节气门体的结构及工作原理。2022-3-26教学难点空气流量传感器、进气温度传感器、机械式节气门位置传感器及 电子节气门位置传感器的检测方法。教学方法讲授、课件、视频与实物教学时数12学时2022-3-262022-3-262022-3-262.2.1叶片式空气流量传感器1.叶片式流量传感器的结构组成电位计处1-进气温度传感器2-电动燃油泵控制触点（动触点）3-回位弹簧4-电位计5-导线连接器接插器）6-一氧化碳调节螺钉7-旋转测量叶片8-电动燃油泵静触点2022-3-263-阀门4-缓冲室5-缓冲片6-测量片7-空气主气道8-旁通道2022-3-26测量叶片6随空气的进入 而偏转，带动其上的电位计,由于电位计的移动，在相应 电路上产生电压的变化，将 此变化的电压输入到发动机 控制单元ECU中，从而获得发 动机进气量的信号。2022-3-26LZLI日产（旧）日产（新）丰田（口 口 口27 7 8 9 6 36 3925 32 33 35 34 无 无THA%Vb E2 Fc ElJZ./产田 日丰 z(z(接线插头39E1端了名称THAV、VcVRE2E1作 用温度信号电压流量信号电压基准电压电源电压接地油泵开关接地2022-3-262022-3-26隔子口标准电阻（KC测试条件V温度CC”Vs-E2。0.20.6-0.20.6-全美闭0.021.22从全关到全开口%-E2K0.2-0.6PP10.0020.0P-204.007.007口THA-E2c2.003.00。P20r0.91.3.20V0.40.7Q760K-E1300/例量片全美闭A0测量片开启d2022-3-26电压W条件Fc-El120幅叶片全美闭Ci:嘘叶片芈全关和%-33,74.3*:点好关处于邮测量叶片全关酢0.20炉M慢叶片全开2.32,怠速U.3-1.U3000r/min%-E24 06M点火开关处于OF2022-3-26油泵 继电器参考电压 空气流量信号 进气温度信号 CZZF0+5VECU、2022-3-26本节主要介绍了叶片式空气流量传感器的类型、结构组成、工作 原理与检测方法。在当前的汽车发动机上此种传感器应用越来越少。使用此种传感器的现保有的车辆仍占有一定的数目。2022-3-262.2.2卡门旋涡式空气流量传感器1.卡门旋涡式空气流量传感器的类型光学检测方式超声波检测方式2022-3-262.卡门旋涡式空气流量传感器的工作原理空气流经进气道时，在涡流发生器的特殊结构作用下，涡流发生器后部产生有规律的卡门旋涡，此旋涡的产生引 起周围的空气压力发生变化，由于涡旋是按进气的一定频 率产生的，因此，周围压力的变化也是有一定频率的，变 化的压力经导压孔引向金属膜制成的反光镜使反光镜产生 振动，其振动频率与涡流发生的频率相等，而涡流发生器 的涡流发生频率与空气流速成正比；反光镜再将发光二极 管投射的光反射给光电管（光敏晶体管），通过光电管检测 到涡流发生的频率，并传向ECU,ECU那么根据此信号确定 发动机的实际进气量。2022-3-26超声波式卡门旋涡空气流量传感器的工作原理空气流经涡流发生器时，在涡流发生器后部产生卡门 旋涡，引起压力变化，变化的压力空气经过超声波发射探 头与超声波接收探头之间时，产生空气密度的改变。超声 波发射探头不断地接收超声波信号发生器输送来的超声波 信号，并将其转换成机械波。超声波接收探头安装在发射 探头正对面，它利用压电效应将接收到的机械波转换成电 信号输送给转换电路。因卡门旋涡对空气密度的影响，就 会使机械波从发射探头传到接收探头的时间产生相位差。转换电路对此相位信号进行处理，就可得到与涡流发生的 频率成正比的脉冲信号，ECU获得此信号，就可计算出进 入汽缸内的体积空气量，并进一步换算成相应的空气质量。2022-3-26发动机ECU2022-3-26检测对象“端子名称0检测条件（q标准值备注.进气温度传感器，THA-E2p-20。1020KQ3 9(k47KQ2 2023KQ4 400.91.3KQq600.40.7KQq 进气温度传感器ATHA-Ez”怠速进气温度200.53.4W 空气流量传感器，Vc-E点火开关接通.4.55.5W检测电源电压”KS-Em点火开关接通，4.55.5W检测电源电压”怠速2.040V（脉冲形式%信号电压跳跃变化M量传感器电阻标准值2022-3-262022-3-26路A保持其温反勺仪八工工 温度相差一定值，热线式空 气流量传感器中是始终保证 热线与冷线温度补偿电阻 之间的差值在100 200之间的某一个数值上。当空 气质量流量增大时，混合集 成电路A使热线通过的电流 加大，反之，那么减小。这 样，就使得通过热线RH的电流是空气质量流量的单一函 数。2022-3-26相对于叶片式和卡门旋涡式空气流量计特点结构简单进气阻力小温度响应快无需进行进气温度和压力修正2022-3-26热线式空气流量传感器的检测日产VG3 0 E型发动机）就车检测单件检测2022-3-26就车检测 发动机没有起动时，电压应低于;怠速热机后，电压应为；当发动机的转速到达3 0 0 0 r/min时，输出电压应为。单件检测空气流量传感器输出信号的检查点火开关位于“OFF位置，拔下空气流量传感器的导线连接 器，从发动机上拆下空气流量传感器，观察空气流量传感器内的热线有 无断丝或脏污现象，扩网有无堵塞或破裂，如有异常，应更换该空气流量 彳专感器。将蓄电池电压施加于空气流量计的端子D和E之间（注意电源极 性应正确，D接负极，E接正极），然后用万用表电压档测量端子B相D 之间的电压，其标准电压值为2.IV）,如其电压值不符，那么须更换空气流量传感器。Ml工作原理同热线式空气流量传感器捷达五气阀电喷发动机轿 车热膜式空气流量传感器ECU(J220)上的端 子11为电源线(+5V)；端子12为信号负 极线；端了13为信号正 极线。2022-3-26m 检查附加熔断器(30A)是否良好。然后用发光二极管试灯连接流量 传感器端子2和搭铁点，起动发动机，此时应有蓄电池电压，试灯点 品。(2)假设试灯不亮，应检查熔断器至空气流量传感器端子2之间的线路 是否良好，假设正常，应检查燃油泵继电器。(3)假设试灯亮，那么检查流量传感器端子4在点火开关翻开时有无5V 电压。假设没有5V电压，那么检查流量计至ECU之间的线路是否正 常，假设线路正常，那么发动机ECU有故障。假设有5V电压，那么 空气流量传感器有故障，应予以更换。(4)点火开关关闭，将插线连接器拔下，用万用表电阻挡测量，“3 脚与车身搭铁间应为0Q(搭铁脚)。(5)用万用表电压挡测量“5脚与“3脚间的电压，发动机怠速时约,随着转速的升高，电压升高，最高转速对应的电压约为，否那么该流 量传感器应更换。如发动机不能加速，应拆下空气滤清器，从流量传 感器的进气口吹风，风速越高，“5脚与“3脚间的电压越高，否 那么应更换该流量传感器。(6)当空气流量传感器处有故障时，使用解码器，可调出故障码00553,故障可能是空气流量传感器G70信号太小或太大、或者G70不可靠，202趟移相关检测。进行数据流读取时，发动机在怠速运转的情况下，进 入到数据组02,检查进气质量参数，标准值应在。查怠速输出信号 电压做加速和减 速试验。将发动机转速从 怠速增至节气门 全开，持续2s。减速到怠速状况,持续约2 so急加速至节气门 全开，然后再降 到怠速。定住波形，观察 空气流量传感器 波形。5V0V7-缓加速怠速MI4-寸VDC/CIV 1 S I CHlv/dom C 15-T-急加速-全减速-I-ILI十+-I-分气流量大=高电压-空气流量小=低电压2022-3-26温度传感器的结构在传感器内部加装 一个负温度系统的半导 体热敏电阻，外部那么 用环氧树脂材料进行密 封。2022-3-26进气温度传感器内部的负温度系统热敏电阻的阻值会随 着外界温度的大小而改变。外界温度越高，电阻值变得越 小，也就是负温度系统热敏电阻的阻值的大小与外界温度 的上下成反比，且近似成线性变化。在ECU中有一个标准电阻与传感器的热敏电阻串联，并 由ECU提供5V的标准电压，E2端子通过ECU中的E1端子搭铁。当热敏电阻随进气温度变化时，ECU通过THA端子测得的分 压电位值也随之变化，ECU根据此分压值判断进气的温度。进气温度传感器与ECU之间的连接电路（见图）2022-3-262022-3-263.进气温度传感器的检测进气温度传感器出现故障时的发动机现象:?不易起动怠还不稳尾气排放超标出现上述现象时，可进行检测:电阻检测输出信号电压值检测波形检测2022-3-26电阻检测：单件检查时，点火开关置于OFF位置，拔下 进气温度传感器导线连接器，并将传感器拆下；用电热吹风器、红外线灯或热水加热进气温度传 感器；用万用表欧姆档测量在不同温度下两端子 间的电阻值，将测得的电阻值与标准数值进行比 较。如果与标准值不符，那么应更换传感器。输出信号电压值检测：当点火开关置于ON位置时，丰田皇冠3.0 2JZ-GE型发动机ECU的THA端子与E2端子间，或进 气温度传感器连接器THA与E2端子间的电压值在 20时应为，80时应为。2022-3-26稳住转速看示波器 屏幕上波形从左端 开始直到右端结束,示波器上横轴每格5 s,一次总共记录传 感器工作时间为50 s,将屏幕上的波形 定住，停止测试。MAX=3.26VMIN=1.86Vr-1-1-11111111111111-1-1-L打开点火开关，不起 动发动机，进气温度 传感器输出信号波形111111111-1-1-1二2七用需先温进气1度传感II I器做实验，进气温度探头冷I打开点火开关 不起动发动机-11 一 1+Illi1 11XIlli1 11工Illir rrFTTHi iiIlliCHIiIlli-h-1 V/div DC-11-Illi5 s/div1喷洒少量的清洗剂能很快1 11 111地冷却温度传感器2022-3-26检洌J2.4.1机械式节气门体及其位置传感器1.开关式节气门位置传感器1开关式节气门位置传感器的结构与工作原理。2022-3-2612开关型节气门位置传感器的检测。电源电压检查输出信号电压检查端子电阻检查2022-3-26用万用表电压档测量线束插接器中TL端子的电源电压，应 为蓄电池电压12V,否那么应检查线路是否断路。检查时，传感器应正常连接，接通点火开关，输出的信号 电压应为高电平或低电平，并且随节气门轴的转动而交替 变化(由低电平“0变为高电平“1或由高电平“1变 为低电平“0)。检查怠速端子电阻。拔下传感器接线插头，用万用表的电 阻档测量怠速端子(IDL)与可动端子(TL)之间的电阻，其 电阻值应为0 Q o转动节气门轴在40。左右，其电阻值应 为8。检查功率端子电阻。拔下传感器接线插头，用万用表的电 阻档测量传感器的功率端子(PSW)与可动端子(TL)之间的 电阻值，其电阻值应为8。转动节气门轴约55以上，电 阻值应变为0 Q o2022-3-26开关型节气门传感器标准电阻与电压数值点火开关“OFF”，拔下传感器导 线插接器节气门全关闭IDL-丛1MQPSW-E0.5VpPSW-E（PSW端子没有接触）。4.55V*点火开关“0N”，节气门全开IDL-E.4.55亚PSW-E0.5Vp2022-3-262.普通线性节气门位置传感器 1工作原理。控制电路与原理节气门位置传感器IDL-怠速触点Vc-工作电压VTA-节气门位置信号E2-接地2022-3-26检测。检查传感器电阻检查传感器线束检查电源电压和信 号电压2022-3-26首先拔下传感器线束插头，用万用表检测信号输出端子“VTA与搭铁端子“E之间的阻值。当止动螺钉与挡 杆之间的间隙为零时，也就是传感器处于初始状态时，阻 值应为6kQ；当节气门圣开时，阻值应为3 kQ。检测 传感器电源端子“Vc与搭铁端子“E之间的阻值应为 110 kQo当用万用表电阻档检测线束电阻时，断开点火开关，拔下 需尊I击嘉：德臂,手插头小检物两抻头上相应端子之间 束与端子接触不良或断路，应进行相应的修理。接通点火开关，用万用表直流电压档检测传感器的电源电 压应为。当节气门关闭时，检测传感器的信号电压应为;当节气门开度逐渐增大时，信号电压应随之升高；当节气 门全开时，信号电压应为。如检测结果不符合上述数值,那么为传感器已经损坏或失灵，应更换。2022-3-2632022-3-26也称为直动式节气门1-拉索轮2-节气门控制器电位计3-紧急运行弹簧4-节气门控制怠速电动机5-节气门电位计6-节气门控制组件7-怠速开关2.半机械式节气门传感器的工作原理节气门电位计直接与节气门轴相连接，当驾驶员踩 下加速踏板时，节气门轴转动，节气门电位计轴也随之转 动,使其上电阻发生变化，把这个信号传至ECU,ECU就判 断出了节气门当前翻开的具体位置。同时，节气门控制器 电位计将怠速范围内节气门控制器的位置信号告知ECU。怠速开关向发动机ECU提供怠速位置信号的。节气门控制 器控制怠速的作用，当怠速开关闭合时，由节气门控制器 来决定怠速时节气门的开度的大小。节气门控制组件由发 动机控制单元ECU控制，控制单元收到怠速开关、节气门 电位计和节气门控制器电位计有关目前节气门位置的信号 后，控制节气门控制器动作，使发动机转速稳定在规定的 怠速转速范围内，一般来说，转速误差不超过20 i7min。2022-3-263.半机械式节气门控制组件的检测J220V60 17 G88 G691-节气门控制器 的正极2-节气门控制器 负极3-怠速开关信号4-节气门供电线(+5V)7-负极5、8-节气门电 位计信号线2022-3-26供电电压的检测八 测量节气门控制组件供电电压即是测量节气门控制 器电位计和节气门电位计的电源电压。翻开点火开关，用 万用表的20 V量程档，测量节气门控制组件插头端子4和7 而电反应不低于。线束导通性的检测、检查节气门控制组件插头端子至发动机控制单元ECU相 应端子（ECU 66号端子与传感器1号端子、ECU 59号端子与 传感器2号端子、ECU 69号端子与传感器3号端子、ECU 62 号端子与传感器4号端子、ECU 75号端子与传感器5号端子、ECU 67号端子与传感器7号端子、ECU 74号端子与传感器8 号端子）之间的电阻值，阻值不得超过。静态电阻检测1与2之间的电阻值：33 0 0 Q；全闭时端子3与端子7 之间的电阻应小于10;缓慢踩下加速踏板，端子3与7间 阻值应为无穷大。端子4与端子7间的电阻应为无穷大。2022-3-262.4.3电子节气门体及其位置传感器1.电子节气门体的结构2022-3-262071供电电压节气门开度传感器电机断电时的平安电机驱动方式车辆对加速踏板响应灵敏度 海拔高度的补偿发动机最高转速及车速控制 加速踏板位置传感器4060节气门开度(%)2022-3-26节气门开度传感器是节气门状态的唯一 检测元件，加速踏板位置传感器是反映驾 驶员操作意愿的检测元件。从控制的角度 讲，只需一个位置传感器和一个开度传感 器就够了，但采用冗余传感器可大大增加 识别硬件故障的可靠性，并保证车辆行驶 的平安性，因此ETC系统至少采用2个节气 门开度传感器和2个加速踏板传感器。这些 传感器都是线性电位器，每2个传感器由同 里电源供电，设计成电阻值反向变化，即 一不由阳估+的排1 口才呈一小湍/K 甘椅中中在节气门体设计中应保证驱动电机断电 或控制系统出现不能驱动的故障时，节气 门能在回位弹簧的作用下返回到一小开度 位置，这一开度可使发动机工作在快怠速 工况。这既是平安性的考虑，又是方便性 的考虑。快怠速可使行驶过程中发动机不 熄火及车辆不失控，使车辆能开到平安地 点。2022-3-26电子节气门使用了有较高的动态响应性的直流力矩电机驱动，并 采用2级齿轮减速。而且，电机驱动电路具有双向驱动。可以根据汽 车的行驶与负荷状况，灵活开大和关小节气门。其控制原理见图2-46 所示。当驾驶员踩下加速踏板时，踏板位置传感器将采到的信号传递 到节气门控制单元，同时，发动机控制ECU和传动系统ECU分别将转速 等信号与档位信号送输到节气门控制单元，控制单元获得这些信号后,去调控直流电机中的电流大小与方向，去控制节气门的开大与关小，与此同时，节气门位置传感器将节气门的开度信号反响到控制单元，以便其及时修正节气门开度，保证发动机在正常的工况下稳定工作。2022-3-26调节车辆对加速踏板响应灵敏度 对海拔高度的补偿2022-3-26发动机最高转速及车速控制通过节气门目标位置控制实现，由此消除了输出扭矩的波动。同 时，对于自动变速车辆，当变速器处于空挡时，ETC系统采用带前馈 补偿的比例积分反响控制节气门，将发动机转速限定在较低转速下，防止误踩加速踏板造成发动机空载转速很高给传动系统带来的危害。发动机转速 发动机转速a）燃油切断的发动机转速控制时间特件曲线12022-3-26a)6b)2022-3-263.电子节气门的特点BGF空制精确5改善排放功能更全前景广阔2022-3-264.电子节气门位置传感器的检测群众奥迪电子节气门的电阻检测帕萨特B5轿车电子节气门的检测（APS与ATX发动机）电控燃油喷射系统节气门位置传感器检测2022-3-262.5电控进气系统的故障案例2.5.1诊断仪显示与实际不符2.5.2诊断仪显示与实际相符2.5.3诊断仪无故障码显示而实际有故障2.5.4同时存在多个故障2022-3-26本章小结本章主要介绍了汽油机电控进气系统的类型与组成，各种空气流量传感器的类型与工作原理，进气温度传感器和节气门位置传感器的工作原理与检测方法，并对电控进气系统的故障 案例进行了分析。通过学习，应使学202生能正确使用万用表测量相关元器件 的电阻与电压；正确使用相关汽车解 码器，进行相关内容的读取；理解和1.电控发动机进气系统由哪些相应元件组成?分别起什么作用？2.表达空气流量传感器的作用、类型与工作原理。如何对其性能进行检测？3.表达进气温度传感器的作用与工作原理。如何判别其性能的好坏？4.节气门位置传感器的类型有哪些？工作原理分别是怎样的？如何对其进 行性能的检测？5.画出常见的传感器的控制电路，并说明其工作原理和检查方法。6.使用万用表对叶片式空气流量传感器性能进行检测时，要检测哪些内容？7.丰田LS400 1UZ-FE发动机卡门漩涡式空气流量传感器如何进行性能检测?8.应用高阻抗数字万用表，如何对四线式普通线性节气门位置传感器进行 性能检测？9.如何对半机械式（直动式）节气门位置传感器的性能进行检测？10.检测传感器时应主要检测其哪些方面？2022-3-26谢谢大家!2022-3-26