《汽车发动机电控技术图解教学全套课件教程发动机电控技术电子课件第三章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车发动机电控技术图解教学全套课件教程发动机电控技术电子课件第三章（230页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、汽车发动机电控技术 图解教程 电 子 课 件 第三章 黄费智 、黄理经 编著 机械工业出版社 2013 年 2 月,第三章 燃油喷射电控系统元件结构原理与检测技术 学习目标： 1. 熟悉并理解燃油喷射电控系统各类传感器、执行器和开关信号的结构原理和安装位置； 2. 掌握各类传感器、执行器和开关信号的使用和检测方法； 3. 具有初步分析解决各类传感器、执行器故障的基本技能。 第一节 燃油喷射电控系统传感器的结构原理 发动机电控燃油喷射系统所采用的传感器主要包括空气流量传感器（或歧管压力传感器）、曲轴位置传感器、凸轮位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、氧传感器和车速传感
2、器等。主要开关信号包括点火开关信号、起动开关信号、电源电压信号等。兹将其结构原理分述如下:,一、空气流量传感器AFS(又称空气流量计AFM) 空气流量传感器的功能是检测发动机的进气量，并将其转换成电信号输入ECU,作为其计算喷油时间和点火时间的主要依据。空气流量计按照检测进气量的方式分为压力型（D型）和空气流量型（L型）两种。L型空气流量计又分为体积流量型（包括叶片式、量芯式和涡流式）传感器与质量流量型（包括热丝式和热膜式）传感器。空气流量计在汽车中的安装位置如图3-1所示。 图3-1 空气流量计在车上的安装位置,1. 叶片式(或翼片式)空气流量传感器AFS 它是一种利用力矩平衡原理和电位器原
3、理的机电结合式的传感器，具有可靠性高、结构简单和价格便宜的优点。丰田佳美、皇冠2.8的5M-E发动机、子弹头以及马自达等轿车都采用过叶片式空气流量传感器。 （1）叶片式空气流量传感器的结构 叶片式空气流量传感器主要由检测部件、电位计、调整部件、进气温度传感器和接线插座等组成。电位计由带平衡重的滑臂和印刷电路板上的镀膜电阻组成，安装在空气流量传感器壳体的上部。滑臂固定在转轴上，并随转轴一起转动。,图3-2 叶片式空气流量传感器的结构,叶片式空气流量传感器结构见图3-2。 1）电位“计”及其调整部件：,2）检测部件：检测部件由测量叶片和缓冲叶片组成，两者铸为一体，固定在电位计转轴上，如图3-3所示
4、： 图3-3 叶片式空气流量计检测部件的结构,图3-4 叶片式空气流量传感器（AFS）原理电路 a) 有限流电阻R； b) 无限流电阻R 1-油泵触点；2-电位计；3-限流电阻；4-进气温度传感器；UB=12V， UC=5V,3）检测部件工作电路与接线插座：叶片式空气流量传感器原理电路见图3-4。空气流量计的内部电路分为两种：图3-4a为模拟控制系统传感器电路，其电源电压12V； 图3-4b为数字控制系统传感器电路, 其电源电压为5V,并取消了限流电阻R。接线插座为7端子插座，分别与传感器内部的电位计、进气温度传感器和油泵触点相连接。端子代号标示在插座护套的相应位置上。 4）进气温度传感器：
5、（2）叶片式空气流量传感器的工作原理 叶片式空气流量传感器的工作原理如图3-5与图3-6所示，当吸入的空气流过传感器主进气道时，传感器叶片就会受到气流压力产生的推力力矩和复位弹簧的弹力力矩的双重作用。,图3-5 叶片式（AFS）工作原理简图 图3-6 叶片式（AFS）输出特性 1-滑动触点臂；2-限流电阻；3-镀膜电阻；4-转轴；5-复位弹簧；6-叶片；7-CO调整螺钉,1）模拟电路的计算公式：对于图3-4a所示的模拟电路，在计算进气量时，为了避免电源电压UB波动对测量精度的影响，因此采用信号电压与电源电压之比值来计算进气量QA,即： （2-1） 式中：QA体积流量，；C常数； -电压比。 2
6、）数字电路的计算公式：对于图3-4b所示的数字电路，为了保证测量精度，必须采用稳压电源来提供UC(5V)所需之电源电压。这样，根据端子VS输出的电压，便可精确计算出进气量QA,即： （2-2） 3）两项修正:为了避免环境温度和大气压力变化对于检测空气流量带来的误差，必须采用进气温度传感器和大气压力传感器来进行两项修正。进气温度传感器一般与空气流量传感器制成一体，大气压力传感器一般都安装在电控单元内部。 （3）叶片式空气流量传感器的常见故障与检测方法 1）叶片式空气流量传感器常见故障： 电位计的电阻值不准确； 电位计的滑动臂与碳膜电阻接触不良； 回位弹簧的弹力减弱； 油泵开关触点检查不良等。 以
7、上故障会造成发动机起动困难、功率下降、运转不平稳和油耗增加等问题。,（4）叶片式空气流量传感器的检测方法： 3VZ-FE发动机的叶片式空气流量传感器的电路及其检测见图3-7。 图3-7 叶片式空气流量传感器的电路及其检测图,1） 就车检测方法 表3-1 叶片式空气流量传感器各种温度下的标准电阻 2） 离车检测方法 将点火开关置于“OFF”位置，拔下空气流量传感器导线连接器，拆下空滤器，拆开空气流量传感器出口处空气软管“卡箍”和固定螺栓，取下空气流量传感器。 先检查电动汽油泵开关，用万用表档测量E1FC端子，在叶片全关闭时，E1FC间不应导通，其电阻为；而叶片开启后，E1FC间应导通，其电阻为0
8、。 然后慢慢推动旋转叶片，同时用万用表档测量VSE1端子间电阻，当叶片由全闭到全开的过程中电阻值应逐渐变小，并与表3-2相符，否则应更换传感器。,表3-2 叶片式空气流量传感器各种温度下的标准电阻（1） 3）输出信号的波形检测：通常，叶片式空气流量传感器的输出电压均是随空气流量的增加而升高的，且其波形的幅值当气流速度不变时，应保持稳定。否则，应更换空气流量计。叶片式空气流量传感器输出信号的波形见图3-8：,图3-8 叶片式空气流量传感器输出信号波形,2. 涡流式空气流量传感器 涡流式空气流量传感器是根据“卡尔曼”涡流理论，利用超声波或光电信号，通过检测漩涡频率来测量空气流量的一种传感器。 （1
9、）涡流式空气流量传感器的测量原理 在流体中放置一个柱形物体（称为涡流发生器）后，在其下游的流体中，便会形成两列平行的漩涡，且左右交替出现。卡尔曼涡流产生原理如图3-9所示。 图3-9 “卡尔曼”涡流产生原理,（2）涡流式空气流量传感器的分类及其优缺点 1）涡流式空气流量传感器的分类与应用：根据检测漩涡频率的方式不同，可分为“光电检测式”和“超声波检测式”两种。采用光电检测式的如凌志LS400、皇冠3.0轿车等；采用超声波检测式的有现代Hyundai、三菱Mitsubishi吉普车和长风猎豹Cheetah吉普车等。 2）涡流式空气流量传感器的优缺点： 涡流式空气流量传感器的优点: 其输出信号是与
10、漩涡频率相对应的脉冲数字信号，其响应是所有空气流量传感器中最快的一种，几乎能同步反映空气流速的变化，因此检测精度高；无运动部件，进气阻力小，且无磨损、使用寿命长，； 涡流式空气流量传感器的缺点: 检测的流量为体积流量，需要对空气温度和大气压力进行修正；制造成本高，因此，只适用于少数中高档轿车采用。,（3）光电检测涡流式空气流量传感器的结构原理 1）传感器的检测原理：当发动机的进气空气流流过涡流发生器时，发生器两侧 便会交替的产生涡流，且进气量越大，漩涡的数量就越多，因此涡流压力变化的频率就越高。 光电检测涡流式流量传感器检测原理见图3-10。 图3-10 光电涡流流量传感器检测原理 1-张紧带
11、；2-光电管；3-反光镜；4-板簧； 5-卡尔曼漩涡；6-导压孔；7-漩涡发生器,2）检测试验数据：利用发动机故障诊断测试系统在皇冠3.0轿车上实测光电检测涡流式流量传感器的输出信号见表3-3。 表3-3 皇冠3.0 轿车光电检测涡流式流量传感器输出信号 表3-3中数据表明：当发动机的转速越高，则汽缸吸入的进气量越大，进气涡流中漩涡的数量就越多，因此涡流所产生的信号频率也就越高。ECU根据涡流的频率，即可计算出发动机进气气流的流速和流量。 3）传感器的结构特点：光电检测涡流式流量传感器由涡流发生器8、发光二极管LED1、光敏三极管6、反光镜2、张紧带3、集成电路和进气温度传感器4等组成。,3）
12、传感器的结构特点：光电检测涡流式流量传感器由涡流发生器8、发光二极管LED1、光敏三极管6、反光镜2、张紧带3、集成控制电路和进气温度传感器4等组成。光电检测涡流式流量传感器的结构见图3-11。 图3-11 光电检测涡流式流量传感器的结构 a) 外形结构； b) 内部结构 ； 1-发光二极管；2-反光镜；3-张紧带； 4-进气温度传感器；5-涡流；6-光敏三极管；7-导压孔；8-涡流发生器；9-整流网栅,涡流发生器1用合成树脂与厚膜集成电路5封装成一体，集成电路IC的作用是将频率的模拟信号转换成数字信号后输给ECU，为了避免环境温度变化带来检测误差，故采用进气温度传感器进行修正。 光电检测涡流
13、式流量传感器的内部结构见图3-12。,图3-12 光电检测涡流式流量传感器剖视图 a) 进气流量方向剖视图； b) 垂直进气流量方向剖视图；1-涡流发生器；2-导压孔；3-板簧片； 4-进气温度传感器；5-厚膜IC；6-光敏三极管；7-发光二极管LED；8-线束插座；9-导压腔,图3-13 空气流量传感器的电路及其插座的端子,4）光电检测涡流式空气流量传感器的检测：图3-13为丰田雷克萨斯LS400空气流量传感器的电路及其插座的端子。 电阻和电压检测：电阻和电压检测如图3-13所示： 表3-4 光电检测涡流式空气流量传感器各端子间的电阻和电压, 输出信号波形检测 ： 输出信号的波形如 图3-1
14、4 所示： 图3-14 光电检测涡流式空气流量传感器输出波形,（4）超声波检测涡流式空气流量传感器的结构原理 1）超声波检测涡流式空气流量传感器的结构特点：超声波检测涡流式流量传感器如图3-15所示。它由涡流发生器3、超声波发生器6、超声波接收器10、集成控制电路2、进气温度传感器9和大气压力传感器1等组成。主空气道7下面的旁通空气道8的功能是调节主空气道的空气流量，使同一种流量计可用于不同排量发动机。 图3-15 超声波检测涡流式流量传感器的结构 1-大气压力传感器；2-集成控制电路；3-涡流发生器；4-涡流稳定板；5-涡流； 6-超声波接收器；7-主空气道；8-旁通空气道；9-进气温度传感
15、器；10-超声波发生器,2）传感器的检测原理 流量传感器AFS由中间纵向的涡流发生器2与“整流”网栅1，和横向的超声波发生器3、4与超声波接收器5，以及信号处理电路6组成。 信号处理电路6的功能是对信号进行整形处理，形成ECU可以接受的二进制方波信号。ECU根据漩涡的频率就可以计算出发动机进气气流的流速和进气量。 超声波检测涡流式流量传感器原理电路见图3-16和图3-17。,图3-16 超声波检测涡流式流量传感器原理电路 1-整流网栅；2-涡流发生器；3-超声波；4-超声波发生器；5-超声波接收器；6-信号处理电路,图3-17为超声波检测涡流式流量传感器输出波形及其形成原理。 图3-17 超声
16、波检测涡流式流量传感器输出波形,3. 热丝式与热膜式空气流量传感器 （1）热丝式与热膜式空气流量传感器的结构特点 1）“热丝”式空气流量传感器结构特点： 图3-18 热丝式空气流量传感器的结构,“热丝”式空气流量传感器的主要元件包括感知空气流量的铂金热丝电阻RH（热丝）、根据进气温度进行修正的补偿电阻RK（冷丝）、控制热丝电流并产生输出信号的控制电路板和空气流量计壳体等。其结构如图3-18所示。 热丝支承环后端的塑料护套上，粘结着一只精密电阻RS，该电阻上的电压降即为空气流量计的输出信号US。它构成单臂电桥的一个臂（见图3-21中的RS和US）。单臂电桥中还有两个电阻R1和R2安装在控制电路板上。控制电路板在空气流量计的下方，通过接线插座将空气流量计的信号传给ECU。 2）热膜式空气流量传感器的结构特点：热丝式流量计缺点是热丝容易吸附灰尘，影响测量精度，需要
