[工学]汽车发动机电控技术电子教案

[工学]汽车发动机电控技术电子教案内容摘要：

1— 出油阀。 2— 安全阀。 3— 电刷。 4— 电枢。 5— 磁极。 6— 叶轮。 7— 滤网。 8— 泵盖。 9— 泵壳。 10— 叶片沟槽。 11— 蜗轮 内装式电动汽油泵具有泵油量大，泵油压力较高（可达 600 kPa 以上）、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点，所以，应用最为广泛。 电动汽油泵的控制包括油泵开关控制和油泵转速控制。 如图 236（ a）所示为采用内部装有电动汽油泵开关触点的空气流量计电动汽油泵控制电路图。 无论是采用卡门旋涡式还是采用热线式空气流量计，都是用如图 236（ b）所示的 ECU 的晶体管来控制电动汽油泵的供电情况。 图 236 电动汽油泵控制电路（一） 1— 蓄电池。 2— 点火线圈开关。 3— 主继电器。 4— 断路继电器。 5— 空气流量计。 6— 电动汽油泵。 7— 输入回路。 8— 后备集成电路。 9— 分电器 控制电路如图 237（ a）所示， ECU根据发动机转速和负荷控制油泵继电器工作，当发动机中小负荷低转速运转时，触点 B闭合，油泵电路中 串入电阻器 5 使油泵转速降低。 当大负荷高转速时， ECU发出信号切断油泵继电器， A点闭合，使油泵转速升高。 图 237 电动汽油泵控制电路（二） 1— 点火开关。 2— 主继电器。 3— 断路继电器。 11— 油泵继电器。 5— 电阻器。 6— 油泵开关。 7— 电动汽油泵。 8— 蓄电池。 9— 机油压力开关。 10— 发电机开关 如图 237（ b）所示为带有自动保护功能的电动汽油泵控制电路，该电路能在点火开关处于“断开”位置时，发动机的机油压力为零，或发电机不转动时，电动汽油泵不工作，从而防止汽油喷出而引起火灾。 燃油压 力调节器 燃油压力调节器的作用是控制喷油器的喷油压力保持为 255 kPa 的恒定值，使发动机在各种负荷和转速下，都能精确地进行喷油控制。 图 238 燃油压力调节器的结构 1— 弹簧室。 2— 弹簧。 3— 膜片。 4— 燃油室。 5— 回油阀。 6— 壳体。 7— 真空管接头 燃油压力调节器的结构如图 238 所示，它由金属壳体构成，其内部由膜片分成弹簧室和燃油室两部分，来自输油管路的高压油由入口进入并充满燃油室，推动膜片，打开阀门，在设定压力下和弹簧力平衡，部分燃油经回油管流回油箱，输油管内压力的大小取决于弹簧的压力。 图 239 燃油压力脉动减振器结构 1— 阀门。 2— 弹簧。 3— 膜片。 4— 来自电动汽油泵。 5— 输送管道 燃油压力脉动减振器 当喷油器喷射燃油时，在输送管道内会产生燃油压力脉动，燃油压力脉动减振器能够使燃油压力脉动衰减，以减弱燃油输送管道中的压力脉动传递，降低噪声。 如图 239 所示为燃油压力脉动减振器结构。 喷油器 EFI 系统中使用的喷油器是电磁式的，喷油器通过绝缘垫圈安装在进气歧管或进气通道附近的缸盖上，并用输油管将其位置固定，根据 ECU提供的喷射信号进行燃油喷射。 喷油器的要求 （ 1）具有良好的雾化能力和适当的喷雾形状。 （ 2）具有良好的流量特性。 （ 3）具有良好的防积炭功能。 （ 4）使用寿命长。 （ 5）结构简单。 根据燃油喷射类型不同，喷油器可分为 SPI 用喷油器（图 240）和 MPI 用喷油器（图241）。 按结构形式不同，喷油器可分为从喷油器下部供油方式（图 240）和从喷油器上部供油方式（图 241）两种。 以喷油器喷口形式来区分，可分为针阀型和孔型两种（图 241）。 图 240 喷油器下部供油方式 1— 燃油出口。 2— 燃油入口 图 241 喷油器上部供油方式 如图 242 所示是喷油器的结构图，在筒状外壳内装有电磁线圈、柱塞、回位弹簧和针阀等。 柱塞和针阀装成一体，在回位弹簧压力作用下，针阀紧贴阀座，将喷孔封闭。 另外，为防止油中所含杂质影响针阀动作，设有滤清器，为适应不同应用场合，设有调整针阀行程的调整垫片。 图 242 喷油器的结构图 1— 燃油接头。 2— 电插头。 3— 电磁线圈。 4— 衔铁。 5— 行程。 6— 阀体。 7— 壳体。 8— 针阀。 9— 凸缘部。 10— 调整垫片。 11— 弹簧。 12— 滤清器 图 243 喷油器附 加电阻 1— 喷油器附加电阻。 2— 喷油器线圈 如图 243 所示，在控制喷油器的电磁线圈电路中串联一只附加电阻后，流过电磁线圈的电流受到限制而减少，从而可以提高喷油器电磁线圈的响应特性。 附加电阻有如下两种串联方式。 如图 244（ a）、图 2 44（ b）所示是多缸发动机每缸喷油器都分别串联一只附加电阻。 图 244 喷油器附加电阻 1— 附加电阻。 2— 喷油器。 3— 喷射信号 如图 244（ c）、图 2 44（ d）所示是共用式附加电阻，对于偶数多缸发动机，首先把汽缸分为两组，然后每一组汽缸喷油器 共用一只附加电阻。 喷油器所喷燃油的雾化情况和油束形状对发动机工作影响很大，如果油束形状合理，雾化效果好，那么发动机就会获得冷起动性好、怠速平稳、排污少的效果。 对于 SPI 系统，由于喷油器安装在节气门附近，燃油喷出后，在进气管中有较长时间的雾化过程，故所需燃油压力较低。 而对于 MPI 系统，喷油器一般安装在进气管或汽缸盖上，因为是朝向进气门喷射燃油，雾化时间短，为保证良好的雾化，应使油压相应提高。 图 245 双孔式喷油器的结构图（ 2TZFE型发动机） 1— 针阀。 2— 电线插座。 3— 电磁线圈 冷起动喷油器 冷起动喷油器是一种装在进气总管中央部位进行燃油辅助喷射的电磁阀式喷油阀 ， 冷起动喷油器的结构如图 246 所示，冷起动喷油器由燃料入口插接器、电线接头、电磁线圈、可动磁芯、旋涡喷油嘴等组成。 为了提高向各汽缸分配燃油的均匀性，有的冷起动喷油器上设有两个旋涡式喷油嘴，其结构如图 248 所示，其安装如图 247（ b）所示。 图 246 冷起动喷油器的结构图 1— 旋涡喷油嘴。 2— 喷射管道。 3— 阀。 4— 电磁线圈。 5— 电线接头。 6— 燃油入口插接器。 7—旋涡喷油嘴构造。 8— 阀座。 9— 可动磁芯。 10— 弹簧 图 247 冷起动喷油器的安装图 1— 冷起动喷油器。 2— 进气。 3— 进气总管。 4— 进气歧管 图 248 两个旋涡喷油嘴的冷起动喷油器结构图 1— 弹簧。 2— 电磁线圈。 3— 电线插座。 4— 柱塞 温度时间开关的结构如图 249（ a）所示，它主要由双金属片、加热线圈及搭铁触点等构成。 由于其工作工况是由发动机温度和起动电流共同决定的，因此它应装在能反映发动机温度的位置上。 当发动机温度较低时，温度时间开关的触点闭合，当点火开关处于“ STA”位置时，电流按图 249（ b）中箭头方向流动，使冷起动喷油器喷油。 发动机起动后，点火开关转至“ ON”位置时，冷起动喷油器停止喷油。 在起动过程中，若起动机运转时间过长，有可能使火花塞被淹湿。 但由于电流流过加热线圈，使双金属片受热弯曲，触点断开（图249（ c）），电流不再流经冷起动喷油器，因而可防止火花塞被淹湿。 同时，加热线圈②进一步加热双金属片，以免触点再次闭合。 图 249 温度时间开关结构图及与冷起动喷油器的工作原理 1— 电线接头。 2— 钉形壳体。 3— 双金属片。 4— 加热线圈。 5— 搭铁触点。 6— 蓄电池。 7— 点火开关。 8— 线 圈①。 9— 线圈②。 10— 温度时间开关 ECU控制冷起动喷油器的电路如图 250 所示，为了改善发动机冷起动性能，在使用温度时间开关控制的同时， ECU还可以根据冷却液温度对冷起动喷油器的喷油时间进行控制。 图 250 ECU控制冷起动喷油器的电路图 1— 温度时间开关。 2— 冷起动喷油器。 3— 水温传感器 电控系统主要元件的构造与检修 电控系统的功用是接收来自表示发动机工作状态的各个传感器输送来的信号，根据ECU内预存的程序加以比较和修正，决定喷油量和点火提前角。 如图 251 所示 是与电控燃油喷射控制有关的主要控制系统部件的构成图。 图 251 与电控燃油喷射控制有关的主要控制系统部件的构成图 1— 断路继电器。 2— 主继电器。 3— 起动装置。 4— 电动汽油泵。 5— 油箱。 6— 汽油滤清器。 7—蓄电池。 8— 曲轴位置传感器（分电器）。 9— 点火开关。 10— 点火线圈。 11— 大气压力传感器。 12— 空气滤清器。 13— 进气温度传感器。 14— 空气流量计。 15— 冷起动喷油器。 16— 空气阀。 17— 节气门位置传感器。 18— 燃油压力调节器。 19— 氧传感器。 20— 温度时间开关。 21— 冷却液温度传感器 传 感器 水温传感器安装在发动机节温器出水口附近，它的功用是检测发动机冷却液温度。 发动机在运转过程中，混合气浓度需根据发动机温度的高低进行修正，并采用水温传感器向 ECU输送温度信号。 水温传感器的结构如图 252（ a）所示，它由封闭在金属盒内的对温度变化非常敏感的负温度系数热敏电阻（ NTC 电阻）构成，利用电阻值的变化来检测冷却液的温度。 热敏电阻的特性如图 252（ b）所示，冷却液温度越低电阻值越大，冷却液温度越高电阻值越小。 将该传感器的信号输入到 ECU，就可以根据冷却液温度进行喷油量的控制。 冷却 液温度传感器与 ECU的连接电路如图 252（ c）所示。 图 252 水温传感器结构、热敏电阻特性及与 ECU的连接电路 1— NTC 电阻。 2— 外壳。 3— 电线接头。 4— 水温传感器。 5— 接蓄电池端。 6— 电控单元（ ECU）。 7— 水温信号 进气温度传感器的功能是检测发动机吸入（进入空气流量计）的空气温度，并将空气温度信号转变成 ECU能识别的电信号传送给 ECU，它根据进气温度的高低，做不同程度的额外喷油。 图 253（ a）所示是进气温度传感器的剖面图，图 253（ b）所示是进气温度传感器与 ECU的连接电路图。 图 253 进气温度传感器剖面图及与 ECU的连接电路 1— 导线。 2— 空气流量计壳体。 3— 热敏电阻。 4— 进气温度传感器 检测发动机转速及曲轴转角位置，需要采用发动机转速传感器和曲轴位置传感器。 具有这种功能的传感器形式很多，其中使用最多的是电磁式传感器、光电式传感器和霍尔效应式传感器。 （ 1）电磁式传感器 这种传感器可用于测定曲轴、凸轮轴和分电器驱动轴的转动位置，用来控制点火和燃油喷射时间或测量发动机转速。 如图 254 所示的复合转子和耦合线圈构成。 下面以四缸四行程发动机为例，就检测特定汽缸曲轴转角基准位置（如压缩上止点）进行说明。 图 254 G、 N 耦合线圈安装图 1— 转子 G。 2— 耦合线圈 G1。 3— 耦合线圈 G 2。 4— 转子 N。 9— 耦合线圈 N。 6— 转子 G、 Ne。 7— 耦合线圈 G G 2。 8— 分电器 安装在分电器轴（分电器转 1 圈曲轴转 2 圈）上的具有一个凸起部分的转子 G 与分电器轴一起转动时，由于转子和耦合线圈 G G 2之间的磁隙不断发生变化，在各个耦合线圈上，相对分电器每转 1 圈，就会产生一个电压脉冲。 通过合理设计，使转子 G 的凸起部分在一缸 及四缸压缩上止点时，最靠近耦合线圈 G 1 、 G 2。 这样，通过检测 G G 2耦合线圈的电压变化，就可以知道一缸、四缸的压缩上止点位置。 图 255（ a）为 G G 2产生的电压信号实例。 图 255（ b）所示，利用信号 G 和信号 N 的组合，就可以检测特定汽缸的曲轴转角位置，把 G、 N 信号输入 ECU，即可决定满足发动机多种运转条件的喷油量及喷油时刻。 图 255 曲轴转角信号 （ 2）光电式传感器 图 256（ a）所示是光电式曲轴转角传感器的工作原理图，位于光敏二极管对面的是作为光源的发光二极管，在它们之间有 一个能断续遮光的转盘。 图 256 光电式曲轴转角传感器的工作原理与结构图 1— 输出信号。 2— 光敏二极管。 3— 发光二极管。 4— 电源。 5— 转盘。 6— 转子头盖。 7— 密封盖。 8—波形电路。 9— 第一缸 120176。 信号缝隙。 10— 1176。 信号缝隙。 11— 120176。 信号缝隙 图 256（ b）、图 2 56（ c）所示为六缸发动机用分电器内的光电式曲轴转角传感器的结构，它由发光二极管和光敏二极管组合来检测带缝隙的转盘的旋转位置，安装在分电器内（或凸轮轴前部）。 它决定分组喷射控制及电子点火控制曲轴每转两转的供油正时和点火正时。 （ 3）霍尔效应式传感器 如图 257 所示，磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流 I 从 A到 B通过该片。 在洛仑兹力的作用下， I 的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在 CD 方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。 如图 257 所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消。