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1、 国三电控汽油喷射系统发动机检测与维修 第一章 汽油机电控原理传感器介绍分类及检修方法第一节 电控汽油发动机燃油喷射系统工作原理1.1电控汽油发动机燃油喷射控制原理 汽车发动机采用电子控制的目的是为了满足神会对发动机的要求：净化废气、节省燃油。汽车电控技术的发展与半导体技术，特别是微机技术的发展密切相关。可以举出很多理由来解释汽车采用电子控制的必要性，但概括起来有一下三点：控制的自由度大、科实现高精度控制、控制特性长期不变等等。 目前，许多汽车上采用的是集中控制方式，即用一个控制组件完成多项控制，发动机的集中控制包括：燃油喷射控制与燃油泵控制；点火时间控制；怠速控制等。1.2 电控汽油发动机燃
2、油喷射系统结构1.2.1按照控制方式的不同，发动机燃油喷射系统可分为机械控制式、机电结合和电子控制式燃油喷射系统三种类型。1.2.2按喷油器喷油方式分类，因为喷油方式的不同，电子燃油喷射系统可分为连续喷射和间歇喷射两大类：连续喷射系统：是指在发动机运转期间，喷油器连续不断的喷射燃油的控制系统，连续喷射主要用于机械控制式或机电结合式燃油喷射系统。间歇喷射系统：是指发动机在运转期间，喷油器间歇喷射燃油的控制系统，目前绝大多数电子控制系统都采用了间歇燃油喷射方式。根据喷射燃油的时序不同，间歇喷射系统又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射系统。A 同时喷射：是指发动机运转期间，由ECU的同一个指令控制所
3、有的喷油器同时开启或同时关闭，当采用分组喷射或顺序喷射的喷射系统发生故障、控制系统处于应急状态运行时，一般都采用同时喷射方式喷油。其目的是供给充足的燃油维持发动机的运转。以便将汽车行驶到维修厂修理。B 分组喷射：是指将喷油器分组，由ECU分别发喷油指令控制各组喷油器喷射燃油，同一组喷油器同时喷油。C 顺序喷射：是指在发动机运转期间，由ECU控制喷油器按进气行程的顺序轮流喷射燃油，顺序喷射又称次序喷射。1.3单点喷射系统的工作原理与多点喷射系统相似，也是由电控单元根据空气流量传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器等检测的发动机工况信号计算喷油时间。在发动机每个汽缸进行行程开始
4、之前喷油一次，喷油量由每次喷射持续时间的长短来控制喷射所需的压力燃油由电动燃油泵提供。由于单点喷射系统的喷油器距离进气门较远，喷入进气管的燃油具有足够的时间与进气气流混合形成均匀的可燃混合气，因此对燃油雾化质量的要求不高，可以采用较低的喷油压力，一般为100kpa.1.4多点燃油喷射系统（MPI）：是指发动机每个汽缸进气门前方的进气支管内均安装一只喷油器的燃油喷射系统，发动机工作时，燃油适时喷在进气门附近的进气支管内，空气与燃油在进气门附近形成燃油混合气，从而保证各缸得到均匀的混合气。在进气管多点燃油喷射系统发展过程中，博士公司曾经研制出D型、L型、LH型和M型燃油喷射系统等几种典型的燃油喷射
5、系统，分别代表着不同年代燃油喷射系统的设计思路和技术水平，其中字母D和L分别来源于德文的Druck(压力)和Luftemengene（空气流量）。LH型和M型是在L型的基础上改进而成的燃油喷射系统，其中M型燃油喷射系统是将微机控制点火系统与燃油喷射系统组合在一起的综合控制系统。M型燃油喷射系统电控单元采用了数字式单片微型计算机，集成电路采用了大规模集成电路，因此M型喷射系统具有控制电路结构简单、体积小、控制精度高、响应速度快、控制功能强等优点。M型喷射系统除了具有L型和LH型燃油喷射系统的全部功能外，由于将点火提前角控制和喷射时间控制由同一个电控单元进行综合控制，因此在发动机启动、怠速、加减速
6、、全负荷等工况下，不仅能够自动调节喷油量，而且还能自动控制点火提前角，实现喷油量与点火提前角最佳匹配控制，从而大大提高了发动机启动性能、加速性能、怠速稳定性、动力性、经济型以及排放性能。1.4燃油喷射系统的组成，发动机燃油喷射系统主要由空气供给系统、燃油喷射系统和燃油喷射电子控制系统三个子系统组成：1.4.1空气供给系统：简称供气系统，空气供给系统的功用是向发动机提供混合气燃烧所需的空气，并测量出进入气缸的空气量。1.4.2燃油供给系统：简称供油系统，其功用是向发动机提供混合气燃烧所需的燃油，燃油喷射系式发动机供油系统主要由燃油箱、电动燃油泵、输油管、燃油滤清器、油压调节器、燃油分配管、喷油器
7、和回油管等组成。第二节 汽油机各传感器工作原理及检测方法1.4.3燃油喷射电子控制系统：由传感器、电控单元（ECU）和执行器三部分组成，这是汽车电子控制系统的共同特点，发动机燃油喷射电子控制系统常用的传感器主要有：空气流量传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、车速传感器等，开关信号主要有：点火开关信号、起动开关信号、电源电压信号；执行器主要有：电动燃油泵、电磁喷油器、油压调节器和怠速控制阀等。传感器是一种信号转换装置，发动机传感器安装在发动机的不同部位，其功用是检测发动机运行状态的各种电量参数、物理量和化学量等并将它们转换成计算机能够识别的电量信号输入电控
8、单元（ECU）。发动机燃油电子喷射系统常用传感器与开关的主要功用如下： 空气流量传感器（AFS）：或支管压力传感器（MAP），用于检测发动机气缸的进气量，AFS能够直接检测发动机的进气量，MAP只能间接的检测发动机的进气量。 曲轴位置传感器(CPS)：用于检测发动机曲轴的转速和转角，以便控制喷油提前角和点火提前角的大小。 凸轮轴位置传感器(CPS)用于检测活塞处于上止点的位置，以便控制开始喷油时刻和开始点火时刻，故有称为气缸识别传感器（CIS）。 节气门位置传感器(TPS):用于检测节气门开度大小，如节气门关闭、部分开启、和全开等，此外。电控单元通过计算节气门位置传感器信号的变化率，便可得到汽
9、车加速或减速等信号。 冷却液温度传感器（CTS）：用于检测发动机冷却液温度的高低，又称为水温传感器。 进气温度传感器（IATS）：用于检测吸入发动机气缸空气的温度 氧传感器或02传感器（EGO）:用于检测排气管排出的废气中氧离子的含量来反映可燃混合气的空燃比。 车速传感器（VSS）：用于检测汽车行驶的速度。 点火开关信号（ING）：当点火开关接通点火（IG）档位时，向电控单元（ECU）输入一个高电平信号。 起动开关信号（STA）:当点火开关接通起动（ST）档位时，向电控单元（ECU）输入一个高电平信号。 空调开关信号(A/C):当空调开关接通时向电控单元提供接通空调系统的信号 电源开关信号（U
10、BAT）：向电控单元提供蓄电池端电压信号。 空挡安全开关信号（NSW）:在选装自动变速器的汽车上，用于检测自动变速器的档位选择开关是否处于空挡位置。 电控单元（ECU）:又称为电子控制器或电子控制组件，俗称电脑，ECU是控制系统的核心部件。发动机各个控制系统一般都采用同一个ECU控制，其主要功用是接受各种传感器和控制开关输入的发动机工况信号，根据ECU内部预先编制的控制程序和储存的试验数据，通过数学计算和逻辑判断确定适应发动机工况的喷油时间和点火提前角等参数，并将这些参数转换为电信号控制各种执行元件动作，从而使发动机保持最佳的运行状态。 发动机工作时，空气流量传感器检测的进入气缸的进气量信号，
11、曲轴位置传感器检测发动机曲轴的转速信号，节气门位置传感器检测驾驶员操作的节气门开度信号，这三个信号作为计算确定燃油喷射量的主要信息输入ECU，再有ECU计算确定基本喷油量，与此同时，ECU还要根据冷却液温度传感器、进气温度传感器和氧传感器等输入的信号确定辅助喷油量，用以对基本喷油量进行必要的修正，最终确定实际喷油量。当实际喷油量确定后，ECU再根据曲轴位置传感器输入的曲轴转速和转角信号、凸轮轴位置传感器输入的第一缸活塞处于上止点前的位置信号，确定最佳的喷油时刻和最佳点火时刻，并向执行器发出控制指令，控制喷油器、点火线圈、怠速控制阀等动作，实现相应的控制能力。发动机ECU除了上述功能外，还具有故
12、障自诊断测试功能和应急处理功能（后备功能），在ECU对发动机运行状态进行控制的同时，还要对传感器传输的信号进行监测与鉴别，当发现某只传感器传输的信号参数超过规定值范围或没有信号传输时，ECU将判定盖传感器或相应线路发生故障，并将故障信息编成代码储存在存储器中，以便维修时调用，与此同时，立即启用后备功能，使发动机进入故障应急状态运行，以便将汽车行驶到修理厂维修处理。执行器又称为执行元件，是电子控制系统的执行机构，执行器的功用是接受ECU的控制指令，完成具体的控制动作，发动机燃油电子喷射系统常用执行器的主要功用如下：电动燃油泵：用于供给发动机电子控制系统规定压力的燃油。油泵继电器：用于控制电动燃油
13、泵电路的接通与切断喷油器：用于接收ECU发出的喷油脉冲信号，并计量燃油喷射量。油压调节器：用于将燃油喷射系统的油压控制在一定范围内。怠速控制阀或控制电动机，用于调节发动机的怠速运转，控制内容包括两个方面，一方面是在发动机正常怠速运转是稳定怠速转速，大道防止发动机熄火和降低燃油消耗之目的；另一方面是在发动机怠速与转状态下，当发动机的负载增加，如接通空调、动力转向器或液力变矩器等工作时，自动提高怠速运转，防止发动机熄火。氧传感器加热器：用于加热氧传感器的检测部件，使传感器尽快投入工作。活性碳罐电磁阀：用于接收电控单元的控制指令，控制汽油蒸汽回收管路的打开与关闭，回收燃油蒸气。减少碳氢化合物的排放量
14、，从而减少排气污染。在汽车电子控制系统中，还设有一个故障诊断插座,也就是故障诊断仪接口，当控制系统发生故障或需要了解控制系统的工况参数时，利用检测仪通过故障诊断插座可以调取所需信息和参数。传感器的类型和测量方法：电阻性传感器：温度传感器（又分为负温度系数传感器和正温度系数传感器），包括水温传感器、机油温度传感器、燃油温度传感器、进气温度传感器。复合传感器：进气温度压力传感器、机油温度压力传感器。感应式传感器：VR（磁电感应传感器）、霍尔效应传感器、各种光电效应传感器。电阻性传感器，顾名思义，电阻式传感器应依靠测量电阻判断其好坏，根据测量电阻的方法用万用表测量传感的端子。水温传感器，按照温度传感
15、器的特征，一般在现代车用传感器中，以负温度系数传感器为主，所谓负温度传感器即电阻值随着温度的增加电阻值在不断的减小，随温度变化的电阻值参考维修手册确定其好坏。水温传感器的作用是探测发动机水温，通常安装在电喷汽油发动机冷却水道中，通过发动机线束和整车线束向ECU提供信号，确保发动机在启动或运行时精确控制喷油量的一种电子元件。从另一方面来讲，ECU根据水温传感器提供的信号改变每次的喷油量。以满足发动机在各种工况下对供油量的不同需求，例如福田493ZLQ3水温传感器敏感元件为负温度系数热敏电阻式（NTC），测量范围-40-130C，工作电压为5+0.15V。水温传感器故障会引起发动机故障，ECU得不
16、到提供的过浓混合气的信号，只能供给发动机较稀薄的混合气（热车时的信号），将导致发动机冷车不好起动。注意事项：发动机舱内的电子元件需要在干燥的状态下才能正常可靠的工作，潮湿状态极易造成电极腐蚀，洗车的时候发动机不允许使用管子冲刷，而应先断电源后用气枪吹净，有油污的地方用抹布擦，应小心擦拭，以免损坏电器内部，否则，极易损坏电子元件！电压型传感器进气压力传感器：进气温度传感器测量发动机的进气温度，并提供给ECU作为空气密度计算的依据，确保发动机在起动或运行时精确控制喷油量。传感器通常安装在进气管中，它必须要有足够的耐用性来经受发动机罩下的环境状况。进气温度传感器的工作原理由NTC半导体电阻来进行测量，热敏电阻（阻值随温度变化的电阻）的阻值与温度成反比，即温度
