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1、检修发动机电子控制系统,知识目标 1.1会静态和动态检测曲轴位置传感器 1.2会就车排除曲轴位置传感器及凸轮轴位置传感器常见故障 1.3会使用KES200示波器读取曲轴位置及凸轮轴传感器波形并能进行分析,1.检修曲轴位置传感器,1.1曲轴位置传感器的作用:,检测曲轴所在的位置(曲轴转角和上止点) ECU用此信号确定燃油喷射量,喷油时刻,点火控制等。,1.2曲轴位置安装位置: 曲轴前端,分电器内,曲轴中间 飞轮上 凸轮轴前端,1.3曲轴位置的传感器类型:,磁脉冲式,霍尔式,光电式,类型:,1.3.1磁脉冲式曲轴位置传感器的结构:,磁脉冲式凸轮轴位置传感器,凸齿,凸轮轴位置传感器,1.3.2曲轴及
2、凸轮轴位置传感器的工作原理:,1.3.3磁感应式曲轴位置传感器线路,ECU,曲轴位置传感器的检测,测量传感器电阻:,测量传感器波形:,1.4.1霍尔式曲轴位置传感器,霍尔原理:电流从前向后通过霍尔元件,磁场从上至下垂直于霍尔元件,则在霍尔元件的左右产生电压差。,1.4.2霍尔式曲轴位置传感器工作过程,如图所示:信号盘随发动机一起旋转,当信号盘的缺口处于永久磁铁与霍尔元件之间时,磁场垂直穿过霍尔元件,霍尔元件产生电压; 当信号盘隔板处于永久磁铁与霍尔元件之间时,磁场不能穿过霍尔元件,霍尔元件无电压产生。,1.4.3霍尔式曲轴位置传感器电路,1.当磁场穿过霍尔元件有霍尔电压产生时,三极管 ,万用表
3、电压为 。,2.当磁场被遮挡,霍尔元件没有霍尔电压产生时,三极管 ,万用表电压为 。,3.信号波形:,会检测爆震传感器好坏 会分析爆震传感器对点火提前角控制原理 会分析丰田5A电控发动机点火系统结构组成及控制原理 会排除丰田5A电控发动机常见故障,2.检修点火系统及爆震传感器(知识与技能要求),2.1爆震传感器,2.1.1爆震传感器的作用: 检测发动机的爆震情况,ECU根据该信号修正点火提前 角,使发动机工作在爆震的边缘,从而使汽油发动机发挥最佳的效能(点火闭环控制)(转速越快,点火提前角越大),2.1.2安装位置:气缸体上,2.1.3类型:,(1)共振型:磁致伸缩式和压电式 (2)非共振型,
4、压电效应: 某些晶体(如石英、压电陶瓷等)受到压力 或机械振动之后产生电荷的现象称为压电效应。 当晶体受到外力作用时,在晶体的某两个表 面上就会产生电荷(输出电压); 当外力去掉后,又重新回到不带电的状态。,压电式爆震传感器:,压电效应结构与工作原理:一种压电元件,向其施加压力就产生电压,压力越大,电压就越大。,(1)共振型压电式爆震传感器: 结构:,2.2.1压电式爆震传感器:,压电元件紧贴在振荡片上,振荡片紧固在传感器基座上。 当固定在缸体上的爆震传感器随发动机振动时,通过基座带动振荡片振荡。振荡片压迫压电元件,使压电元件产生电压信号。 当发动机爆震时产生的频率与振荡片的固有频率相同时,振
5、荡片就发生共振。压电元件受到的力最大,此时压电元件产生的电压信号也达到最大值。,2.2.1压电式爆震传感器工作原理:,输出特性:,压电式爆震传感器:,共振型压电式爆震传感器特点: 输出的信号电压高,不需要专门的滤波器,信号处理比较方便。 但由于其传感器的共振频率必须与发动机燃 烧时的爆震频率匹配(即两者能够产生共振), 因此只能用于指定型号的发动机(因为各种发动 机有自已特定的共振频率),互换性差。,2.3.1爆震控制(点火系闭环控制),2.4.1非共振型压电式爆震传感器: 结构:,工作原理: 当发动机振动时,惯性配重会因振动而产生加速度。 加速度产生的惯性力作用在压电陶瓷元件上,使压电陶瓷元
6、件产生电压信号。 发动机发生爆震时,振动幅度大,产生的加速度也大,因此压电陶瓷元件受到的作用力也大,压电陶瓷元件输出的电压信号就大。,2.4.1非共振压电式爆震传感器:,输出特性:,2.4.2非共振压电式爆震传感器:,非共振型压电式爆震传感器的特点: 输出的信号电压小、平缓,必须将输出信号输送至带通滤波器中,判断爆震是否发生。 带通滤波器一般由线圈和电容器组成,它只允许特定频带的信号通过,对其它频带的信号进行衰减。 这种传感器适应范围广,当用在不同类型的发动机上时,只需对带通滤波器的过滤频率进行调整即可,无需更换传感器。,2.5.1共振型与非共振型输出电压波形比较:,两种传感器的输出信号都是随
7、发动机的振动频率而 变化的电压信号,信号的频率都与发动机振动频率一 致,其电压幅值与振动频率有关。 共振型,其输出的信号电压在发动机发生爆震时最大; 非共振型,其输出的信号电压在发动机爆震时无显 著增加,只能依靠带通滤波器检查传感器输出信号中有 无爆震频率段来判断是否发生了爆震。,2.5.2压电式爆震传感器比较,2.5.3爆震传感器工作图,当发动机产生爆震时ECU根据爆震信号的强弱控制推迟点火提前角的大小,爆震强,推迟的角度大,爆震弱,推迟的角度小,直到爆震消失。,2.5.4爆震的控制过程,当爆震消失,ECU又逐渐增大点火提前角,直到当再次出现爆震时ECU又逐渐减小提前角,2.6.1爆震传感器
8、检测,故障 当爆震传感器有故障时,ECU会自动推迟点火提前角,并点亮故障灯。 检测 电压检测:0.1-1V (水温正常) 就车检测:轻敲传感器周围,应有信号电压输出,发动机功率将减小,测电阻:测信号线与外壳的电阻为无穷大,若过小则更换 测线束导通性:电阻就小1欧姆,2.6.1爆震传感器检测:,2.6.1爆震传感器检测:,测波形: 信号丢失,ECU按开环控制,3.1.1电控点火系统发展的三个阶段 第一阶段:传统点火系统 第二阶段:电子点火系统 第三阶段:ECU控制点火,3、汽油机电控点火系统,3.1.2回顾分电器,分电器,配电,断电,高压,低压,断电器,凸轮,上止点、闭合时间,白金,开关低压电点
9、火,电容,保护白金、提高点火电压,点火提前装置,真空提前和机械提前,有分电器点火系统,丰田4A-GE发动机TCCS点火系统,3.2.1电控点火系统的类型,无分电器点火系统,独立点火方式,同步点火方式,二极管配电点火方式,独立点火,一种是点火线圈共用一个点火器的;,丰田1MZ-FE电控独立点火系统,另一种是每个点火线圈都有一个单独的点火器,并且点火器和点火线圈集成一体。,同时点火方式,丰田7M-GTE发动机同时点火系统,IGdA、IGdB信号是根据G1、G2和Ne信号向点火器输送的判缸信号。 点火器根据IGdA、IGdB信号的状态决定接通哪条初级电路。,IGdA为0、IGdB为1VT1导通,1缸
10、或6缸点火。 IGdA为1、IGdB为0VT2导通,2缸或5缸点火。 IGdA为0、IGdB为0VT3导通,3缸或4缸点火。,同步点火高压线路中串接二极管的作用,二极管配电点火方式,4、电控点火系统元件的构造与作用: 点火器 点火线圈 分电器 点火控制电路 (5)曲轴位置传感器 (6)火花塞 (7) ECU,功用: 根据ECU输入的指令,按点火顺序控制各个点火线圈工作,同时向ECU输送点火确认信号IGF。,点火器,构造: 各种发动机的点火器内部结构不一样。 有的只有大功率三极管,单纯起开关作用(奥迪200、日产公司ECCS系统); 有的除起开关作用外,还有气缸判别、闭合角控制、恒流控制、安全信
11、号等电路(丰田TCCS系统); 有的发动机不单设点火器,将大功率三极管组合在电子控制器中,由电子控制器直接控制点火线圈中的初级电流通断(北京切诺基4.0L发动机)。,功用: 将火花塞跳火所需的能量存储在线圈的磁场中,并将电源提供的低电压转变为足以在电极间产生击穿点火的高电压。,点火线圈,构造:,高压二极管的作用: 防止功率三极管导通时,因点火线圈磁通量变化而产生感生电动势造成火花塞误跳火的现 象。,功用: 根据发动机点火顺序,将点火线圈产生的高电压依次输送给各缸火花塞。,分电器,点火控制电路(丰田5A),5工作原理:,发动机转动时,ECU收到曲轴位置传感器信号,通过IGT向点火器发送点火控制信
12、号,点火器根据此信号控制点火线,因初级线圈通断使次级线圈产生高压电实现点火,同时点火器通过IGF向ECU发送点火反馈信号,使ECU控制喷油。若ECU35次没有点火反馈信号,则ECU强制断喷油器喷油。,6.检测:,检查: 将点火线圈与点火器的导线连接器插接好,用电压表或示波器检查发动机ECU端子间的电压,应符合要求:,检测:,检查IGF的接地电压: 拔下点火器的导线连接器,当点火开关位于“ON” 位置时,用电压表检查发动机ECU的IGF端子与接地之间 的电压,标准电压值为4.55V。着车后1.0-2.0V之间 检查IGT的接地电压: 拔下点火器的导线连接器,当用起动机带动发动机 时,用电压表检查
13、发动机ECU的IGT端子与接地间的电 压,其标准电压为0.51.0V。,检测:,NE+和NE-在着车后脉冲电压:0.1-1.0V 用万能表检测点火线圈的初和次级电阻应该符合标准 用万能表检测高压线的电阻应该符合标准,检测:,检测分电器:分火头是否正常,分电器盖是否正常 检测火花塞:间隙是否正常,是否积炭,7高压电路故障:,(1)高压线圈次级绕组断路或短路,使之无法在点火控制器的控制下将低压电源转换成高压。 (2)分电器的分火头或分电器盖漏电,使点火线圈产生的高压电在送至各缸火花塞之前中途搭铁。 (3)高压线断路,使点火线圈产生的高压电无法到达火花塞,8.低压电路故障:,(1)高压线圈电源线路断
14、路或短路 (2)高压线圈初级绕组断路或短路 (3)曲轴位置传感器信号不正常 (4)曲轴位置传感器到发动机电脑的线路断路、短路或接触不良 (5)点火控制器故障,8.低压电路故障:,(6)点火控制器电源线路断路或短路 (7)点火控制器搭铁线路断路 (8)发动机电脑到点火控制的线路断路 (9)发动机电脑搭铁线路故障 (10)发动机电脑搭铁线路故障 (11)发动机电脑故障,9.分组操作(分两组),(1)测量点火线圈电阻 (2)测量分缸高压线电阻 (3)线路导通性 (4)NE+和NE-在着车后脉冲电压 (5)检查IGF的接地电压,9.分组操作(分两组),(6)检查IGT的接地电压 (7)检测分电器 (8
15、)检测火花塞 (9)拔掉判缸信号发动机是否工作 (10)测试点火波形,10.考核:,(1)指出丰田5A点火电路 (2)分析丰田5A点火电路 (3)检测点火线圈电阻 (4)检测分缸高压线电阻 (5)线路导通性 (6)NE+和NE-在着车后脉冲电压 (7)检查IGF的接地电压 (8)检查IGT的接地电压,11.作业:,回去复习发动机点火系统的故障和思考如何排除 预习点火正时检查与调整,下课,收拾场地, 打扫卫生, 做好人走“五关”!,下课了,下课了, 点火时刻控制 初级电路导通时间控制 爆震控制,12、电控点火系统的功能,点火时刻的控制就是点火提前角的控制。 什么是点火提前角? 为什么要控制点火提
16、前角? 怎样控制点火提前角?,点火提前角: 火花塞电极间开始跳火时距上止点间的曲轴转角,称为点火提前角。 点火提前角对发动机性能的影响: 点火过早,功率下降,易爆震。 点火过迟,功率、热效率降低。,点火时刻的控制,点火提前角的概念 点火 开始燃烧(火焰开始传播) 最大燃烧压力 燃烧结束,点火提前角对发动机性能的影响 A-不点火 B-点火过早 C-点火适当 D-点火过迟,最佳点火提前角及其影响因素: 发动机发出功率最大和油耗最少的点火提前角,称为最佳点火提前角。 最佳点火提前角应随发动机转速升高而增大;随负荷增大而减小。同时还受到燃料性质、温度、空燃比、大气压力等因素的影响。,点火提前角的确定: 实际点火提前角的控制模式因厂而异。 多数汽车点火提前角的控制模式如下: 实际点火提前角=初