电子控制系统组成与流程Word格式.docx

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2-压敏电阻；

3-硅胶；

4-压力室；

5-差动放大器；

6-桥式电路；

7-进气主管；

8-节气门位置传感器TPS；

9-怠速空气调节器IAC

（1）MAP的检测方法

进气压力传感器MAP的好坏，除用专用仪器检测外，还可用万用表检测对应各工况的电压值，其程序如下：

①拔下真空软管；

将SW置为ON；

AC端即输入5V的工作电压。

②用手动真空泵对MAP施加13．3～66．7kPa的负压（此负压即节气门全开、全闭时的△PX），测出BC端的随动电压值。

其电压值应与绝对压力PX成正比；

至少要测出对应节气门全开、半开、全闭时，这3个位置的电压值。

如图1-4所示：

△PX↑、PX↓、电压↓、供气量↓；

△PX↓、PX↑、电压↑、供气量↑。

③无真空泵时，就车用真空表，动态下配合测量。

或用嘴软管，一般△PX可达20kPa左右；

对应电压值为4.4V为好。

图1-4PX、△PX与电压的

变化规律（三点法）

（3）MAP的故障

MAP是一次性使用的元件，因其本身无摩擦件的影响，故障率较少。

它最怕漏气和△PX不正常，△PX直接受发动机密封性能、点火性能、空燃比的影响、故MAP报警，往往是假性故障，它本身通过检测各工况输出电压值后，应从其他方面排除影响MAP的因素。

2）曲轴位置传感器（NE）

其功用是提供发动机转速信息和活塞上止点信息。

磁电式曲轴位置传感器装在飞轮壳上，与飞轮上的信号轮相对应。

曲轴位置传感器与转速传感器（SP）、点火正时传感器（IGT）和车速传感器（VSS）制成一体。

（1）作用

转速传感器SP：

产生曲轴转速和转角信号，控制A／F和点火导通时间（闭合角），它是发动机工况的基本信号，是ECU逻辑电路中主要参数之一。

点火正时传感器IGT和曲轴位置传感器NE：

检测上止点TDC信号，控制正确的点火和喷油开始时间。

计算机点火和燃气供给系统两者合一，分类处理各自的信号，是程序控制。

只要点火正时正确，供气正时就正确，它是利用点火确认信号IGF的反馈，实现程序控制。

这样，IGT、NE和SP就成为一体式传感器。

车速传感器VSS：

提供车速快慢信号。

ECU根据SP信号、TPS信号、VSS信号，具备了逻辑分析能力。

减速时自动减少供气量或断气；

经济车速时（80～100km／h）为稀混合气；

加速时自动增加供气量。

（2）安装位置

SP、IGT／NE多装在分电机轴上或曲轴的前端或后端飞轮上，有的装在凸轮轴的前端。

VSS装在变速器的输出轴上。

（3）磁电式传感器——SP、IGT／NE、VSS的信号发生器

如图1-5所示，交变脉冲信号发生器，多为一体式，其构造和原理如下：

①它由永久磁铁、线圈和齿盘等组成。

齿盘上有许多方齿，作为对信号的激励手段。

窄槽产生转速信号SP、宽槽产生各缸上止点位置的点火和喷油信号IGT／NE。

齿盘旋转时，由于空气隙的变化，使磁回路的磁通量发生了变化，产生感应电动势E1，其大小和齿盘的转速成正比；

其频率和转速与齿数的乘积成正比。

这样，每转过一个齿就产生一个交变脉冲信号，曲轴每转一圈，产生几十个脉冲，单位时间交变电压的变化频率，表示了曲轴（或变速器输出轴）旋转快慢的步数，经电脑ECU处理后即确定为轴的转速。

在分电机中在曲轴上（四缸）

图1-5磁电式传感器原理

在齿盘上刻有宽槽（或凸齿），代表了各缸上止点TDC点火和喷油的位置，每当宽槽转到与信号发生器相对的位置时，激励信号便通过线圈的磁通量发生不同于窄槽的变化，产生不同的感应电动势E2，向电脑ECU提供不同的交变电压信号，以判别上止点点火和喷油的位置。

宽槽的数目因缸数而异，四缸机在曲轴上的宽槽为两个，间隔180°

；

在分电机上为4个凸齿，间隔90°

。

这样，曲轴每转一圈点火两次，又按程序喷油一次，为半油量喷射。

六缸机在曲轴上的宽槽为3个，间隔120°

在分电机中为6个凸齿，间隔60°

曲轴每转一圈点火3次，并喷油一次，也可称半油量喷射。

②一体式信号发生器（传感器）为三接头式，两个线圈的电阻不同，分别接收不同的激励脉冲信号。

SP为130～190Ω；

IGT／NE为1～1．5kΩ；

向ECU提供不同的交变电压信号，高转速时电压可达成10V。

也有独立设置的信号发生器、线圈的电阻值相同（因车而异）。

③传感器性能的好坏，决定于磁场强度磁隙△的大小（1nlIn内）和线圈的阻值，快转曲轴或分电机轴时，应产生1．5～5V的交变电压。

或将磁铁激励一下，应有近lV的电压产生为好。

④有些顺序喷射的发动机，尚有一缸活塞在上止点时同步产生的辨认信号IGD，以便按正确的顺序进行点火和喷油，该信号发生器叫“同步信号发生器”。

3）节气门位置传感器：

其功用提供负荷信息、负荷范围信息和加速减速信息。

传感器装在节气门体上，它由一个受节流阀板的开闭所控制的可变电位器构成。

传感器向发动机控制单元输出电压信号，ECU在所有工作条件下都能检测节流阀板的位置。

4）温传感器（CTS）和气温传感器（ATS）

（1）作用

CTS和ATS使喷油量随温度变化自动地成反比的变化。

水温达60℃时，气温达20℃时，即停止修正喷油量和点火提前角。

CTS冷、热态温度差大，对空燃比的影响和调节范围也大，它的地位和影响力远大于ATS。

（2）构造和原理

它由壳体、传热材料、热敏电阻NTC组成，如图1-6所示。

水温和气温传感器的区别点是有无保护套。

NTC是感应元件，不是执行元件。

输入端电压为5V，通过热敏电阻NTC后，由于水温不同阻值改变，输入端的电位在0～5V内变化，使ECU感受到不同的电信号（类似水闸原理）

图1-6水温传感器和气温传感器

1-热敏电阻（NTC）；

2-外壳；

3-电接头

（3）NTC温度

电阻特性（见特性曲线）：

温度升高，电阻值明显降低；

温度降低，电阻值明显升高。

因此有：

t（℃）↑Ω↓、υ↓、喷油量↓；

t（℃）↓Ω↑、υ↑、喷油量↑。

当水温达60℃和气温达20℃时，即迅速停止修正喷油量，此谓“截止功能”。

（4）CTS和ATS的检测

在车上就态测量，也可拆下用水加热测量其电阻值。

依据特性曲线，测其电阻或电压值，一般测量O℃、20℃、80℃的电阻和电压值。

80℃时电阻为200～400Ω；

电压为0．1～1V。

20℃时电阻为2～3KΩ；

电压为1～3V。

0℃时电阻为8142；

电压为4V左右。

（5）CTS和ATS的故障

①水垢、油垢是绝热失准的大害，造成空燃比（A／F）失准。

因此会造成冷起动困难、怠速不稳、加速不良或冒黑烟费油。

为此，夏天也应用优质冷却液，防止水垢的产生。

②失效是指断路或导通，断路时，其电阻为∞。

喷油量增大，怠速过高。

导通时，电阻为O，不再加浓，冷起动困难，热起时无快怠速。

为此，有的ECU有截止功能，一旦失效就按正常水温喷油。

③他生故障影响自身性能的好坏——节温器的失效或失准，影响了机体温度的高低，特别是电动机风扇受吣控制的冷却系统尤为严重，造成：

节温器和电动风扇常开时热起慢、水温低、加浓时间长、污染大、费油；

节温器和电动风扇常关时热起快、水温高、加浓时间短、发动机过热。

④不管是冬天、夏天，都应使用具有防冻、防沸、防垢、防腐、防穴蚀功能的优质冷却液，才能保证电喷系统的使用性能。

在使用周期内，50％的气缸磨损发生在起动过程中，为此，冬季对CTS和ATS的性能检测，尤为重要。

5）氧（02）传感器

（1）作用

监控废气中氧的含量多少和燃烧情况的好坏，用电压信号反馈给电脑ECU，处理后发出新的LPG供气量指令，使空燃比控制在最佳状态。

传感器安装在排气岐管上，三元催化器之前。

通过与废气的接触，在传感器的信号端产生电压的变化。

混合气稀时氧传感器输出电压低，浓时输出电压高。

它是属于有反馈功能的闭环控制系统，又是多路故障信号报警元件。

（2）构造和原理

①它由二氧化锆（ZrO2）陶瓷体制成，外罩保护套，锆管内外表面涂有铂催化剂层，作为电极。

内侧通大气氧浓度高；

外侧通废气氧浓度低，加热温度不够时为不平衡状态，如图l-7所示。

②工作时，加热到300℃以上时，当A／F为14．7时，大气侧的氧产生电离现象，锆管成为氧离子的导体，氧离子从大气侧向废气侧扩散，形成内外氧浓度的平衡，由于氧离子的运动，产生电能量，产生基准电压0．4～0．5V，形成“气敏微电池”。

依此为界，一旦内外氧浓度不平衡时，氧离子就向差值一侧扩散，两电极间产生突变电动势E，升压或降压信号反馈给ECU，如图1-8所示。

图1-7氧传感器图1-8氧传感器的输出特性

1-锆管；

2-电极；

3-绝缘物质；

4-电接头；

5-外壳

③一旦空燃比有偏差时，电动势突变特性是：

混合气浓时，废气中的O2少、电压上升、喷油量即减少。

混合气稀时，废气中的O2多、电压下降、喷油量即增加。

④其反馈控制特性是：

喷油量与氧含量成正比；

电压值随节气门开度θ和转速n的变化（即空燃比的变化）而变化，在100～900mV之间。

⑤自加热式氧传感器（三线式OX）——因单线式OX靠废气加热，热起中投入工作晚，排放污染大。

如在锆管的外侧加装加热电阻丝（5～40Ω因车而异），能在小负荷、低排气温度时及早的调节A／F（起动后20～30s内），它的加热过程也是受ECU的控制。

该型氧传感器可装在较远的排气管中，工作环境好，废气中的碳化物和铅化物的覆盖损伤小，使用寿命长。

⑥双氧传感器：

在三元催化器前后各设有OX，是对三元催化器“还原效应”的监控，通过两个OX反馈控制信号，使A／F处于最佳状态。

（3）OX性能检测

加减节气门开度时，输出电压应在0．1—0．9V。

电压变化次数，在10s内应≥8次，这说明其电压突变特性的好坏，和对A／F修正功能的好坏。

拔下进气管上任一真空管时，A／F变小，电压下降为0．1V（趋势）。

堵住空气滤清器管口，A／F变大，电压上升为0．9V（趋势）。

OX是微电压信号发生器，有些OX为防止高压电磁波干扰，其导线外面包有屏蔽网，应可靠的搭铁。

（4）OX的故障

碳化物和铅化物的覆盖，气体不能渗透，氧离子不能扩散，即失效报警，是OX的常见故障。

它是闭环控制的多元故障报警器，对三元催化器的脏堵都很敏感。

一旦报警，应综合分析判断，辨明是自生故障或他生故障。

6）爆震传感器（KNK）

（1）作用

电喷发动机的压缩比较高，因燃油品质和点火性能的改变，有时会发生爆燃。

爆燃是一种不正常的燃烧，发动机功率会下降，油耗也会增加，严重时缸内机件会导致加速损坏。

爆震传感器是在出现爆燃时，用压电元件将气缸中的异常振动，转换为电压信号输出，通过ECU使点火时间瞬时推迟，从而防止了爆震的危害，提高了点火系统的自适应能力。

’

（2）构造和原理

它由外壳、配重、压电元件、电接头等组成，如图1-9所示。

安装在缸体的上部或气缸盖上，每一列气缸体使用一个传感器。

图1-9爆震传感器和KNK输出特性

1-外壳；

2-压电元件；

3-配重；

4-电接头

当爆震产生时，其外壳随机振动，其配重也随之振动，夹在配重和外壳间的压电元件受到振动挤压，产生“压电效应”，正常振动的电压值≤O．5V，当爆震波达7kHz以上时，即产生共振现象。

此时，有IV的电压信号输出给ECU，使点火时间推迟。

压电元件的电阻值≥1MΩ时，敲击一下应有微量的电压产生。

由此可见，为防止爆震现象的产生，还应注意以下问题：

①不使用劣质燃油和润滑油。

②点火正时和配气正时应定期检查。

③冷却系工作正常，冬夏都使用高沸点冷却液，防止水垢的产生和发动机过热。

④缸内积炭定期清除，可使爆燃的产生机率降低（多利用不解体清洗设备清除）。

（3）KNK的屏蔽网线

因压电元件声生的电压值较低（1V），为防止高压电磁波的放射干扰，多将信号线用屏蔽网线（图1-10）保护，也必须可靠的搭铁（例如，TOYOTAPREVIA子弹头）。

图1-10KNK的屏蔽网线

2、电子控制单元ECU

掌控整个发动机控制系统的运行和监督。

它接收发动机运行时的所有传感器信号。

并将信息处理计算之后，通过控制相应的输出装置，来确保发动机满足排放、经济性和动力性的要求。

3、执行器

执行电子控制单元ECU的指令。

常用的执行器有高压电磁阀、主燃料控制阀、怠速燃料控制阀、超减速燃料切断阀、超速保护电子调速器、λ调节器等。

1）高压电磁阀

高压电磁阀通过接头装在蒸发调压器的入口，控制了进入蒸发调压器的液态LPG的供给或截止，高压电磁阀的打开受发动机ECM的控制，高压电磁阀上还集成了一个过滤器，对LPG进入蒸发调压器前进行过滤。

液态的LPG经高压电磁阀后到蒸发调压器，在蒸发调压器内经两级减压蒸发汽化变为气态LPG，由于LPG蒸发汽化需要吸收大量的热量，因此蒸发调压器接有发动机的冷却水进行加热，以防止蒸发调压器结冰堵塞。

从蒸发调压器出来有两路气，一路是一级减压出口到怠速燃料控制阀，另一路是二级减压出口到主燃料控制阀。

两路气从两个入口进入混合器。

怠速燃料控制阀和主燃料控制阀分别控制了两路气的流量。

2）主燃料控制阀

主燃料控制阀也称为双功能λ控制阀，除可以控制怠速的空燃比外，也可以控制其它工况点的空燃比。

3）怠速燃料控制阀

ECU通过调节怠速燃料控制阀的开关度来调整节门体旁通道的进气量，控制发动机怠速转速，该旁路通道绕过节流阀板。

流过旁通道的空气量取决于怠速时的发动机状态。

当发动机温度低时，ECU通过缩回怠速燃料控制阀阀芯，调大旁通气道的截面，增加空气燃汽混合量，使发动机处于高怠速状态。

热车后，ECU指令怠速燃料控制阀阀芯适度伸出，减少旁通气道的截面，使发动机处于正常怠速运转。

怠速燃料控制阀阀芯由步进电机控制

步进电机调节空气量的范围较宽，步进工作范围有0～125个步级，步数与进气量呈线性关系。

（1）步进电机的构造和原理

①它由螺杆、锥阀、定位弹簧、螺母、永磁转子、定子绕组、壳体等组成，如图1-11所示。

锥阀可用来调节怠速旁通道的大小，对空气量进行调节。

其阀座处制有水加热通道，防止因缝隙进气流产生降温结冰现象。

②螺杆的螺旋角较大，摩擦损失小，传动效率高，无自锁作用。

螺杆上有导向槽，当转子和螺母旋转时，螺杆和锥阀轴向移动，改变通气断面的大小。

t因转子的转动惯量较大，利用定位弹簧在断电后定位。

③永磁转子内有螺母套管，由多对永久磁铁组成，N极和S极沿圆周相间排列（一般是8对磁极。

见图l-12）。

图1-11步进电机式怠速空气调节器图1-12步进电机工作原理

1-螺杆；

2-螺母；

3-永磁转子；

4-怠速旁通道；

5-锥阀；

6-定位弹簧；

7-外壳；

8-定子绕组；

9-轴承；

10-电接头

④定子绕组分成两种形式：

一个定子组的，内有2个线圈，绕线方向相反（1相和2相），为四接头IAC。

两个定子组的，内有4个线圈（1、3相和2、4相），绕线方向相反，为六接头IAC。

线圈被多对导磁性好的爪极包围，通电后产生磁场，电流方向可变，极性可变，因而能正转或反转。

转一步等于一个爪极的转角，通常是8对爪极，一个定子16个爪，一个爪转角为360／16=22．5°

，两个定子16对爪极，共32个爪，一个爪转角360／32=11．25°

也就是一个步进脉冲转11．25°

，锥阀的直线行程为0．8mm，工作范围为125步，锥阀总行程10mm，旋转圈数为3．9圈，转速调节范围为300r／min。

应该说明：

它的工作范围为125步，实际工作范围多在50步以内，这是为了不同的发动机排量系列化使用。

⑤步进原理：

定子爪极的极性建立，是ECU通过大功率三极管Tr，使各相绕组依次交替导通，因同性相斥、异性相引的作用来驱动转子。

换向转动原理：

ECU按步进循序反向切换电流方向，使极性转换。

可利用反向器或使相位角提前或迟后90°

导通而换向步进。

（2）步进电机的特点

①定子未通电前，转子的永久磁铁的磁性，可使转子保持定位。

关键在于在什么位置定位。

为此，初始位置应该设定。

所以，SW为OFF断电后延时2S使转子和锥阀到达关闭位置，咔的一声落座。

否则，正反转失控。

②转子的旋转方向，决定于输入定子第一个脉冲时定子的极性，为此，转子的初始位置是关键。

第一个脉冲是通往打开的旋转方向的绕组，以便于起动。

打开的步数决定于CTS和ATS等信号参数。

③步进电机的起动开关有4个，目的是为了防止IAC“无为的工作”。

㈠节气门位置传感器TPS的“怠速触点”IDL为ON，也就是回到了怠速位置；

㈡空调开关（A／C）为ON；

㈢转向助力开关为ON；

㈣ECT的P／N档开关为D、R档位置。

（3）步进电机的检测方法

①绕组的电阻值为10～30Ω；

有的为50Ω；

工作电压为12V。

②因为是大螺旋角传动，人工推拉锥阀时，应能自由的进出。

否则，需清洗其阀杆并润滑。

③就车检查时，拆下ISC，接头不拔下；

SW为ON／ST，锥阀缩回，打开旁通道，便于起动。

SW为OFF，锥阀伸出，切断旁通道。

因ECU有2s的延时控制，防止不熄火，并完成初始位置的设定。

（4）步进电机的故障

步进电机IAC是一个工作频繁的电控元件，因而故障率较高。

①主要是脏、堵、发卡、运动迟缓：

SW为OFF，2s内不落座复位，造成初始位置不对，致使怠速过高、过低、游车、熄火或不能熄火。

应清洗或更换。

（一般20000～30000km应清洗一次）。

②节气门位置传感器TPS失调：

IDL为OFF，IAC停止工作，也失去异步喷射的加速能力。

多为乱调节气门开度限位螺钉造成的无知故障。

又造成EGR阀过早的投入工作而游车。

（5）步进电机的正确调整

①IAC清洗、换新、换蓄电池、换电脑后，都应对初始位置和步数重新设定。

目的是熟悉工作程序，恢复记忆存储，又叫“学习控制”。

②方法是：

静态下将SW置ON／OFF数次，每次间隔5s，使IAC正反转落座到初始设定的关闭位置。

③并在正常动态下，使发动机加速到3000～3500r／min，保持3.5min，此时IDL为OFF，再回到怠速位置，IDL为ON，目的是使IAC的控制电路在正常工作范围内，全行程的恢复学习控制功能。

即从最大开度到最小开度的记忆功能得到恢复和存储。

④以10s的间隔时间，开关空调A／C两次；

AT挂入D档和R档；

转向助力的汽车，将转向盘打到极限位置，并保持5s时间。

发动机转速应等于或略高于怠速转速100r／min为好。

这说明IAC的负荷自调功能良好。

⑤通过3项额外负荷加载试验，如不符合要求，应在仪器的监控下调整节气门限位螺钉或节气门位置传感器TPS，使IDL为ON，或更换新的IAC。

4）超减速燃料切断阀

减速时，节气门关闭，发动机仍以高速运转，造成进气管内真空度增大。

在化油器系统中，此时会大量吸入LPG，使混合气变浓而造成不完全燃烧，将使废气中CO和HC增加，同时汽耗也会增加。

而采用电子控制燃气喷射后，电子控制单元（ECU）可以根据相应的转速和节气门信号采取断气措施，可降低排放，节省燃气。

当发动机转速降到一定程度或踏下油门踏板后再恢复供气。

5）电子节气门

电子节气门是最主要的怠速调速、低负荷及高速调速控制。

节气门有一个特殊的流线形状用来改善其对怠速进气流量控制的精度。

节气门应该安装在尽可能温度低的地方（中冷器后进气歧管前），太高的环境温度会降低其使用寿命，节气门可以以任何角度安装。

其进出口的连接应尽可能光滑过渡以减少压力损失。

节气门的尺寸与发动机的排量，额定转速，怠速转速，机械损失和手动或自动变速器的结构有关。

下面是一些有代表性的可参考的节气门尺寸与发动机排量的应用示例（发动机最高转速低于2800），如表1-1所示。

表1-1

发动机排量（L）

节气门尺寸

4.5～6.5

48mm

6.5～9.5

60mm

9.5～13

68mm

YC6112LPG和CNG单燃料发动机都选用了60mm的电子节气门。

电子节气门由ECM发出的脉宽信号控制，其频率为1600Hz。

其工作行程被ECM限制在10％到90％的开度范围内。

节气门的内部程序会使其自动关闭，当开度要求达到其有效行程的95％以上时，以避免因节气门短通而导致再次打开失败。

在OH1.2系统中ECM会检查位置传感器的反馈信号，但是并不用于控制，而只是用它来诊断节气门是否工作正常。

由于位置传感器对温度的漂移非常敏感，所以位置指令与反馈信号间允许的偏差较大，尤其是在行程的两端。

通常OH1.2系统的错误逻辑判断工作就是去比较位置指令信号、反馈信号与中间位置电压信号（大约是2.5伏）的大小。

如果指令大于2.5伏，而反馈信号却小于2.0伏，系统就会确认一个错误；

同理，如果指令小于2.5伏，而反馈信号却大于3.0伏，系统也会确认一个错误。

一旦有一个线性驱动错误产生，ECM就会进入一种特殊的柔性安全模式。

在这种模式下，发动机的转速被很少的燃料供给所限制，这个限制转速值依据发动机的大小而不同，一般在1100到1400转之间。

电子节气门的电源供给由线束中的一个继电器控制，点火开关断电或是ECM不接地，这个继电器就会自动关闭。

关于节气门的更详细的说明可参见伍德沃得工作手册（文献编号FX45091－060）和提供给设备制造商的工程图纸。

6）废气旁通控制阀

进气控制系统中的第二个组成部件是废气旁通控制阀。

这是一个可以控制供给废气旁通阀膜片压力的电子阀。

如图1-13所示，废气旁通控制阀有两个量孔，其中一个量孔用