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1、第15讲 电子控制系统构造与原理 节气门位置传感器进气温度传感器冷却液温度传感器曲轴/凸轮轴位置和转速传感器氧传感器爆振传感器电子控制器上一讲 回本章 下一讲电子控制系统的组成：由传感器、控制单元、执行器组成（视频）一、节气门位置传感器1.功能及类型（1）功能检测节气门开度转换为电压信号传递给ECU 判定发动机运转工况的依据（2）类型线性输出型(滑动电阻式)开关量输出型(触点式)2.线性输出型（1）结构和原理（视频）VCC：传感器电源端子。由ECU提供 VTA：节气门开度信号端子。节气门开度越大，VTA-E2间电阻越大，开度电压信号越大IDL：怠速开关端子。节气门关闭时，怠速开关闭合；节气门打
2、开时，怠速开关断开E2：传感器通过ECU接地（2）输出特性输出电压随节气门开度的增大而线性增大当节气门完全关闭时，怠速触点闭合，发动机处于怠速状态（3）控制电路VTA信号：节气门由关闭逐渐开大，在05V间变化IDL信号：怠速时0V，节气门打开时12V3.开关量输出型（1）结构与原理（视频）怠速工况大负荷工况（2）输出特性传感器有开和关两种信号怠速触点闭合：节气门全闭，发动机处于怠速状态全开触点闭合：节气门开度50，发动机处于大负荷状态（3）控制电路（4）带ACC信号输出的开关量输出型怠速触点闭合，怠速状态；如高速时怠速触点闭合，减速状态加减速检测触点闭合，同时该触点与ACC1和ACC2交替闭合
3、/断开，急加速工况大负荷触点闭合，大负荷工况加减速检测触点断开，同时该触点与ACC1和ACC2交替闭合/断开，减速工况二、进气温度传感器1.功能与结构检测进气温度转化为电信号，送给ECU作为喷油量修正信号，获得最佳空燃比热敏电阻传感器2.工作原理（视频）负温度系数热敏电阻特性：进气温度升高，热敏电阻值降低3.控制电路THA信号：进气温度越高，热敏电阻越低，电路总电阻减小，电路电流增大，ECU内电阻R分压增加，热敏电阻分压降低，即THA信号电压减小E2：传感器接地三、冷却液温度传感器1.功能检测冷却液温度转化为电信号，送给ECU作为喷油量、点火正时的修正信号2.结构与原理（视频）热敏电阻传感器
4、负温度系数热敏电阻特性：冷却液温度升高，热敏电阻值降低3.控制电路THW信号：冷却液温度越高，热敏电阻越低，电路总电阻减小，电路电流增大，ECU内电阻R分压增加，热敏电阻分压降低，即THW信号电压减小E2：传感器接地四、曲轴/凸轮轴位置和转速传感器1.功用、类型及位置功用：检测发动机上止点、曲轴转角、发动机转速信号送给ECU，以确认曲轴位置，用来控制喷油正时和点火正时类型：磁电式、光电式、霍尔式位置：经常安装在发动机的曲轴端、凸轮轴端、飞轮上或分电器内2.磁电式（1）结构与原理（视频）丰田TCCS系统，位于分电器内（2）发动机转速(Ne)信号曲轴转角1信号=30转角时间/30等分发动机转速：N
5、e信号以2个脉冲时间（曲轴60）为基准计算和检测（3）曲轴位置(G)信号G信号：辨别气缸及检测活塞上止点位置。G1为第6缸压缩上止点前10，G2为第1缸压缩上止点前10G信号：ECU利用Ne信号计算曲轴转角的基准信号（4）控制电路G1-G-：第6缸上止点位置电脉冲信号G2-G-：第1缸上止点位置电脉冲信号Ne-G-：曲轴转速电脉冲信号3.光电式（1）结构与原理（视频）NISSAN公司，位于分电器内（2）1和120信号曲轴1信号：供ECU计算曲轴转角和发动机转速曲轴120信号：供ECU确认活塞上止点(前70)位置（3）控制电路3.霍尔式（1）触发叶片式(GM公司)1）结构型式外信号轮：均布18个
6、叶片和窗口，宽度10弧长 内信号轮：3个叶片宽度100、90、110弧长；3个窗口宽度20、30、10弧长。2）霍尔传感器原理（视频）叶片对永久磁铁和霍尔元件隔磁，不产生霍尔电压 叶片离开空气隙，产生霍尔电压 3）输出信号18X信号：一个脉冲为20/20等份= 1信号控制点火时刻3X信号：120信号判断气缸和点火时刻基准信号100弧长触发叶片前沿：1、4缸上止点前7590弧长触发叶片前沿：3、6缸上止点前75110弧长触发叶片前沿：2、5缸上止点前75（2）触发轮齿式(克莱斯勒公司)1）结构型式（四缸发动机飞轮壳）轮槽通过时：霍尔效应输出高电位(5V) 轮齿通过时：霍尔效应输出低电位(0.3V
7、)第4个槽脉冲下降沿：活塞上止点前(TDC)41组4个脉冲信号：1、4缸接近上止点另1组4个脉冲信号：2、3缸接近上止点2）控制电路CPS信号：确定活塞上止点和发动机转速 ；但并不知道有哪两个缸的活塞接近上止点，同步信号传感器：装在分电器内，协助传感器判缸。（3）同步信号传感器(霍尔式)1）结构型式（四缸发动机分电器内）脉冲环前沿通过时：产生5V高电压 脉冲环后沿离开时：产生0V信号电压分电器旋转一周：高低电位各占180(曲轴转角360)2）控制电路产生5V电压信号时：表示下一个到达上止点的是1、4缸，1缸为压缩行程，4缸为排气行程。产生0V电压信号时：表示下一个到达上止点的仍是1、4缸，但气
8、缸工作行程与前相反。 五、氧传感器1.功用与类型功用：在使用三元催化转换器降低排放污染的发动机上，氧传感器是必不可少的。氧传感器测定排气中氧浓度信号，发动机ECU据此信号反馈修正喷油量，控制空燃比收敛于理论值，使三元催化转换器效果最佳。氧传感器的工作使发动机处于闭环控制状态类型：氧化锆式(应用最多)和氧化钛式2.氧化锆式（1）结构型式锆管：氧化锆固体电解质制作的多孔陶瓷体试管锆管内侧：大气锆管外侧：排气锆管元件：微电池（2）工作原理（视频）混合气稀：排气中含氧多，两侧氧浓度差小，产生电压信号较低 混合气浓：排气中含氧少，两侧氧浓度差大，产生电压信号较高（3）输出电压信号特点氧传感器电压在 =1
9、(理论空燃比14.7)时突变： 1时输出电压几乎为0 1时输出电压接近1V反馈控制只能使混合气在理论空燃比附近一个狭小的范围内波动：故氧传感器输出电压在0.10.9V之间不断变化，如果变化过缓或不变则表明存在故障（4）带加热器的氧传感器原理氧传感器输出信号与工作温度有关： 早期通过排气加热，发动机起动数分钟后才能工作带加热器的氧传感器，起动后2030s内工作（5）控制电路OX端子：产生氧传感器信号电压HT端子：控制加热丝电路通断3.氧化钛式（1）结构型式又称电阻型氧传感器：氧化钛常温下为高电阻半导体，一旦缺氧，电阻随之减小也有电加热器：保证传感器工作温度不变（2）控制电路与ECU连接的输出端子
10、电压：0.10.9V 混合气稀：输出电压高于参考电压混合气浓：输出电压低于参考电压六、爆震传感器1.功用与类型（视频）功用：检测发动机有无爆震现象，并将信号送入发动机ECU，判定有无爆震及爆震强弱，推迟点火提前角类型：磁致伸缩式和压电式2.磁致伸缩式（左图）缸体出现振动时，传感器在7kHz左右处产生共振，铁心的导磁率发生变化，致使永久磁铁穿过铁心的磁通密度也变化，从而在绕组中产生感应电动势3.压电式（1）结构原理压电效应：当缸体振动时，配重受振动影响产生加速度，压电元件受到加速度惯性力的作用而产生电压信号（2）输出特性4.控制电路七、电子单元（ECU）1.电子单元组成（视频）2.电子单元工作过程从传感器来的信号，首先进入输入回路，对具体信号进行处理。如是数字信号，根据CPU的安排，经I/O接口直接进入微机；如是模拟信号，还要经过A/D转换，转换成数字信号后，才能经I/O接口进入微机。大多数信息，暂时存储在RAM内，根据指令再从RAM送至CPU。下一步是将存储在ROM中的参考数据引入CPU，使输入传感器的信息与之进行比较。CPU对这些数据比较运算后，作山决定并发出输出指令信号，经I/O接口，必要的信号还经D/A转换器转变成模拟信号，最后经输出回路去控制执行器动作。例如喷油器驱动信号，通过控制喷油正时和喷油脉宽，完成控制喷油功能。 上一讲 回本章 下一讲
