电控发动机教案Word文件下载.docx
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4、严禁未经许可，擅自板动教具、设备的电器开关、点火开关和起动开关。
四、实训内容
1．发动机电子控制系统总体结构
发动机电子控制系统是由传感器、电控单元和执行器三部分组成
1）．传感器是一种信号检测与转换装置
传感器安装在发动机的各个部位，如空气流量计安装在发动机空气滤清器后，氧传感器安装在排气管上等。
功能是：
检测发动机运行状态的各种参数，并将这些参量转换成计算机能够识别的电量信号输入电控单元。
2）．电子控制单元的功能是：
根据各种传感器和控制开关输入的信号参数，对喷油量、喷油时刻和点火时刻等进行实时控制。
3）．执行器是控制系统的执行机构
接受电控单元的控制指令，完成具体的控制动作，从而使发动机处于最佳的运行状态。
发动机电子控制系统示意图
1.电动燃油泵2.燃油滤清器3.活性炭罐电磁阀4.活性炭罐5.带输出驱动级的点火线圈6.凸轮轴位置传感器7.喷油器8.燃油压力调节器9.节气门控制组件10.空气流量计11.氧传感器12.冷却液温度传感器13.爆震传感器14.曲轴位置传感器15.进气温度传感器16.发动机控制单元
2.发动机电控系统工作原理
电喷汽车的发动机控制，是由发动机电子控制系统来完成的，其主要功能是控制进气量与喷油量的空燃比、喷油时刻与点火时刻。
除此之外，还控制发动机的冷热车起动、怠速转速、最大转速、废气再循环、二次空气喷射、爆震、电动燃油泵、故障自诊断以及给其它电控系统发送状态信号等功能。
其工作性质是采集发动机各部位的工况信号，根据采集到的信号计算确定最佳喷油量、最佳喷油时刻和最佳点火时刻。
发动机电子控制系统的组成：
由传感器、电控单元和执行器三部分组成。
传感器是一种信号检测与转换装置，安装在发动机的各个部位，其功能是：
检测发动机运行状态的各种电量参数、物理量和化学量等，并将这些参量转换成计算机能够识别的电量信号输入电控单元。
电子控制单元俗称电脑，简称ECU，是发动机电子控制系统的核心部件，其功能是：
执行器是控制系统的执行机构，其功能是：
3传感器及执行器的认识
（1）传感器的认识
1）．空气流量计安装在空气滤清器后方，用来检测进入发动机的进气量。
2）．节气门控制组件安装在节气门体上，由发动机电控单元控制，怠速开关、节气门电位计和节气门定位电位计输出给发动机电控单元目前节气门的信息，发动机ECU命令节气门定位器动作，使发动机调节在规定的怠速转速范围内。
3）．凸轮轴位置传感器安装在发动机气门室盖靠近传动带的一端，和曲轴位置传感器一起确定各缸的工作行程。
4）．发动机转速曲轴位置传感器安装在缸体上，用来检测发动机转速和曲轴的位置。
5）．冷却液温度传感器安装在出水管附近，用来检测发动机工作时冷却液的温度。
6）．爆震传感器安装在侧面缸体上，用来控制爆震情况发生，控制点火时刻。
7）．氧传感器安装在排气管上，采用的是氧化锆式加热型氧传感器，用来检测排气中氧的含量。
（2）执行器的认识
1）．电子油泵
2）．碳罐电磁阀
3）．喷油器
4）．点火模块
5）．节气门控制组件
五、实训步骤：
1、由辅导教师讲解发动机电喷发动机电子控制系统的总体组成。
按照挂图或者用发动机台架上的实物、示教板上的实物来讲解汽车发动机电子控制系统的总体组成。
包括传感器、执行器、电控单元、燃油系统、点火系统、活性碳罐系统、爆震和反馈控制等。
然后由学生进行实训。
1）、传感器认识的顺序：
1、空气流量计；
2、节气门定位计与节气门电位计；
3、进气温度传感器；
4、霍尔传感器；
5、冷却液温度传感器；
6、曲轴位置传感器；
7、爆震传感器；
8、辅助信号（车速信号和空调器开关信号）；
9、氧传感器
2）执行器认识的顺序：
1、电动燃油泵；
2、碳罐电磁阀；
3、喷油器；
4、带输出驱动级的点火模块；
5、辅助控制（氧传感器加热器、空调电磁离合器）；
6、节气门控制组件（怠速阀）。
2、起动桑塔纳2000轿车AJR型发动机发动机实训台、别克电喷发动机故障实训台或整车，结合实物，让学生现场观察各传感器与执行器的工作情况。
编写日期2014.9.7审批日期
电控燃油喷射系统结构原理
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1掌握EFI系统的类型及组成；
2掌握EFI系统的供油及进气路线；
3掌握EFI系统的工作原理。
常用工具1套，发动机EFI系统挂图1张，发动机电控台架4台
可燃混合气介绍
掌握EFI系统的类型及组成
EFI系统的供油及进气路线
4
掌握EFI系统的工作原理
1.可燃混合气
具有一定浓度的空气与燃油的混合物
（1）浓度：
空燃比=空气质量/燃油质量理论空燃比：
14.7/1
过量空气系数a=燃烧1kg燃料实际供给的空气质量/理论上完全燃烧所需要的空气质量
a=1时为理论混合气，a>
1时为稀混合气,a<
1时为浓混合气。
（2）混合气浓度对发动机性能的影响
（3）发动机不同工况对混合气要求
2.EFI系统类型
按照控制方式还分为开环控制和闭环控制（加装了氧传感器）
2EFI系统的组成
（1）燃油供给系统
作用：
根据发动机工况提供并计量汽油量。
组成：
邮箱→燃油泵→燃油滤清器→燃油分配管→喷油器
↓
油压调节器
（2）空气供给系统
为可燃混合的形成提供并计量空气量。
L型：
空气→空气滤清器→空气流量计→节气门体
↓
进气歧管←进气总管
D型：
空气→空气滤清器→节气门体→进气总管
进气压力传感器进气歧管
（3）电子控制系统
传感器→ECU→执行器
ECU不断接收来自多个传感器的信号，并根据传感器的信号确定发动机所处的工况和当时的进气量，然后依据当时工况确定空燃比，并根据进气量和空燃比计算所需的喷油量，进而通过控制喷油器的喷油脉宽实现喷油量的控制。
五、实训步骤
由指导老师带领着学生根据挂图在实车上面对供油及进气路线进行寻找
要求按照路线找出各部件所在的位置、讲出名称及作用
以学生为主导，老师为辅助
先以组进行合作学习寻找，然后分个人进行考核
编写日期2014.9.9审批日期
空气流量传感器的检测
1.掌握空气流量计的结构及工作原理。
2．掌握空气流量计故障对整个电控系统的影响。
3．掌握空气流量计的检测方法。
常用工具1套，万用表4只，1ZR-FE发动机电控台架2台，故障诊断仪一台
空气流量计的结构及工作原理
空气流量计的检测方法
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1、功用：
空气流量计其功用是检测发动机进气量大小，并将进气量信息转换成电信号输入电控单元（ECU）以供传感器算确定喷油量。
空气流量计安装在空气滤清器与节气门体之间，直接检测进气量。
根据不同测量原理与结构，空气流量计有叶片式、热式和卡门旋涡式三种。
2、桑塔纳2000轿车空气质量计的结构
桑塔纳2000轿车装热膜式空气质量计，其安装在空气滤清器和进气软管之间，主要由控制电路、热膜、上流温度传感器、金属护网等组成，其结构如图所示。
热膜式空气质量计（a）结构图（b）剖视图l-控制电路2-通往发动机3-热膜4-上流温度传感器5-金属护网
空气流量计的连接电路
3、热线式空气流量计的工作原理：
RA、RB、RH、RK组成惠斯登电桥电路。
空气流过RH→RH温度降低→RH电阻值减小→电桥失
去平衡→控制电路增大流经RH的电流以恢复RH的阻值，
使电桥重新平衡→RA两端的电压增大，此电压即为热线
式空气流量计的传感信号。
在空气质量流量不变的情况下，当进气温度发生变化时，会使空气从热线带走热量发生变化，最终使加热热线所需的电流变化，对测量值的精度造成不利影响。
为了解决这一问题，在采样管的前端另装一个温度补偿电阻Rk（冷线），Rk的阻值也随进气温度变化，流过热线的电流由混合集成电路控制，它使热线和冷线之间的温度差保持不变（一般为100º
C），从而消除了进气温度对测量值的影响。
由于测量原理与结构不同，测量方法也不同。
1．叶片式空气流量计
叶片式空气流量计有5线与7线两种，5线叶片式空气流量计内没有油泵开关，7线叶片式空气流量计内装有油泵开关。
下面以丰田车叶片式空气流量计为例介绍检测方法。
拔下空气流量计插头，用万用表电阻档测量各端子之间的电阻值。
用示波器检测，则在菜单中选择通用传感器或燃油／空气，再选择其中的空气流量计，再选择其中的叶片式空气流量计，红表棒接Vs端子，黑表棒接在E2端子，随着节气门开度的增加，信号电压从2.3V-2.8V下降到0.3V-1.0v左右。
2、热线式空气流量计（例：
丰田卡罗拉1ZR发动机）
拔去空气流量计插头，接通点火开关，测量插头的有关端子，E端子为电源电压，A端子为5V，D和C端子接地。
插上插头，B端子为空气流量计输出电压，怠速时1.2V左右、3000r／min时为3.6V左右。
检测热线式空气流量计的信号波形：
如图所示：
检测丰田卡罗拉轿车发动机空气流量计时，其工作电压为12V，其波形为频率调制方波信号；
高电平5V，低电平0V；
其输出信号的频率随进气量成正比的变化；
进气量越大，输出信号的频率越高。
3、热膜式空气流量计
1）发动机怠速运转，使用故障诊断仪读测量数据块显示组02，检查进气质量。
标准值应为2.0～4.0g/s。
如果不在标准范围内或者查询到空气质量计有故障，应检查空气质量计的供电电压。
2）、检查空气质量计的供电电压
用发光二极营试灯连接空气质量计插头端子2（如下图所示）和发动机搭铁点，起动发动机，灯应亮。
如果灯不亮，应检查保险丝与端子2间线路有无断路或短路，如正常，则检查汽油泵继电器。
3）测量空气流量计插头端子4对发动机搭铁点电压约为5V（用20V量程档）。
空气流量计插头端子
如果空气质量计供电电压正常，应测试信号线路。
如果不正常，更换发动机ECU。
4）、测试空气质量计线路
测试空气质量计端子上触点与发动机控制单元上相关端子间的线路。
其电阻值应小于1Ω。
如果线路有断路或短路，应修复；
如果线路没有故障，更换空气质量计。
编写日期2014.9.12审批日期
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1.掌握节气门位置传感器的结构及工作原理。
2．掌握节气门位置传感器故障对整个电控系统的影响。
3．掌握节气门位置传感器的检测方法。
常用工具1套，万用表4只，1ZR-FE发动机电控台架2台，故障诊断仪一台，节气门体实物4个
节气门位置传感器的结构及工作原理
节气门位置传感器的检测方法
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1、安装位置：
安装在节气门体上节气门轴的一侧，由节气门操纵。
2、功用：
用来检测节气门的开度，将节气门开度（即发动机负荷）大小转变为电信号输入电控单元。
电控单元根据节气门位置信号判别发动机的工况，决定控制方式；
控制燃油喷油量、点火正时、废气再循环、空调、怠速以及变速器换挡等多种功能和参数。
3、构造：
由电刷、电刷保持架、电阻器、输出端子等组成，其实际是滑片式变阻器（电位计），连接在节气门体的节气门轴上。
4、工作原理：
节气门位置传感器是一个电位计，电控单元通过接收信号线上的电压，计算节气门位置；
随着节气门位置的改变，电刷在电阻器上滑动位置不同，则节气门位置传感器输出到电控单元的电压信号也发生变化；
节气门开度小时，输出电压较低，随着节气门开度的增大，输出信号电压亦相应增加节气门位置传感器波形。
大众桑塔纳2000节气门位置传感器
节气门控制组件的电路如下图所示。
1、节气门控制组件的组成和作用
①节气门电位计（G69）和节气门定位电位计G88，这两个部件起着节气门位置传感器的作用。
它们有两个与节气门联动的可动电刷触点，一个触点在节气门全闭时与怠速触点接触，另一个触点为可在电阻体上滑动的可动触点，节气门开度的大小与电阻的变化成比例。
将节气门开度对应的线性输出电压送给ECU，电脑就会感知节气门位置。
下图为节气门位置传感器的输出特性图。
1-怠速触点信号2-节气门开度输出特性
②节气门定位器（V60）起着控制怠速的作用，能适当开大或关小节气门，所以本机没有怠速控制阀。
③怠速开关（F60）用以向发动机ECU提供怠速位置信号。
怠速开关闭合时，由节气门定位器来决定怠速时节气门的开度。
1、检测内容：
工作电压、信号电压（随节气门开度变化）、电阻（随节气门开度变化）、信号波形、线束电阻、用故障诊断仪读取故障代码、测量数据流。
2、检测参数的范围
1）、工作电压：
5V
2）、信号电压：
0～5V（常用工况：
0.5～3.8V）
3）、信号端与搭铁端的电阻：
0.5～5.2KΩ
4）、线束电阻：
﹤0.5Ω
5）、标准波形：
输出波形是模拟信号；
是随节气门开度成正比变化的一条曲线。
3、常见故障症状：
当节气门位置传感器本身或线路损坏时，发动机会产生下列故障现象：
1、起动困难；
2、怠速不稳；
3、加速不良；
4、容易熄火。
5、汽车行驶时，前、后闯动。
4、丰田发动机节气门位置传感器的检测
1）、节气门控制组件与发动机ECU的匹配
发动机ECU具有基本设定功能，它能记录点火开关断开时节气门控制组件的停止位置。
如果拆装或换了新的节气门控制组件、或者发动机ECU出了故障，都必须重新进行基本设定，即完成发动机ECU与节气门控制组件的匹配工作。
这一匹配工作要用故障诊断仪来完成。
下列情况会使节气门控制组件基本设定产生问题：
①节气门转动不灵活，如因油泥沉积；
②节气门拉索调整不当；
③蓄电池电压过低；
④节气门控制组件线束或插接器不良。
2）、测量节气门控制组件
测量节气门控制组件供电电压：
打开点火开关，供电电压应约为5V。
测量搭铁是否良好
测量电动机阻值：
20℃是应为0.3-100Ω
测量信号电压：
应符合以下要求
踏板解除踩下
VTA10.844.13
VTA22.425.0
编写日期2014.9.16审批日期
曲轴、凸轮轴位置传感器的检测
1.掌握曲轴、凸轮轴位置传感器的结构及工作原理。
2．掌握曲轴、凸轮轴位置传感器故障对整个电控系统的影响。
3．掌握曲轴、凸轮轴位置传感器的检测方法。
常用工具1套，万用表4只，1ZR-FE发动机电控台架2台，故障诊断仪一台，曲轴、凸轮轴传感器实物4个
曲轴、凸轮轴位置传感器的结构及工作原理
曲轴、凸轮轴位置传感器的检测方法
安装在发动机气缸体中下部位
曲轴位置传感器用于高速时检测，检测高于1600r/min时的发动机转速和曲轴位置，并将信息输入发动机电控单元，电控单元根据该信号对点火正时和喷油进行修正。
电磁式曲轴位置传感器主要由电磁线圈、永久磁铁和信号轮组成。
霍尔式曲轴位置传感器由霍尔元件、永久磁铁、导磁钢片、触发叶轮等组成。
霍尔式曲轴轴位置位置传感器：
发动机工作时，凸轮轴带动触发叶轮转动，当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，霍尔元件周围磁场被旁路，霍尔元件不产生霍尔电压，霍尔集成电路输出级三极管截止，传感器输出的信号电压为高电位；
当触发叶轮离开空气隙，永久磁铁的磁力线通过霍尔元件而产生霍尔电压，集成电路输出级三极管导通，传感器输出的信号电压为低电位。
传感器信号输入发动机电控单元，电控单元根据该信号确定点火时刻喷油时刻。
电磁式曲轴位置传感器：
发动机转动时，由于信号盘定时齿相对感应线圈位置的变化，引起通过感应线圈的磁场发生变化，当该缸定时齿接近线圈时,气隙变小，磁路的磁阻变小，磁通增加；
当定时齿对准线圈时,磁通达到最大值；
当定时齿离开线圈时,磁通开始下降。
这样,每个定时齿都会引起线圈内磁通由零变到最大,又由最大变到零的周期性变化，从而在感应线圈里产生一个类似正弦波的感应电动势输出，其大小与磁通的变化率成正比。
把上述输出信号经整形、放大后输入发动机电控单元，电控单元就可确定发动机转速和曲轴位置，根据该信号对点火正时和喷油进行修正。
感应线圈电阻、信号电压（随发动机转速大小变化）、线束电阻、用故障诊断仪读取故障代码、测量数据流。
1）、感应线圈电阻：
800～1000Ω
（常用工况：
-5～5V，峰－峰值17V左右）
3）、线束电阻：
3、标准波形
1）电磁式的标准波形
输出波形是类似正弦波的数字脉冲信号，信号的频率和幅值随发动机转速成正比的变化
2）霍尔式的标准波形：
其输出的是12Ｖ数字矩形波信号，信号的频率和幅值随发动机转速成正比的变化。
4、常见故障症状：
曲轴位置传感器本身或线路损坏时，发动机会产生下列故障现象：
1）、无法起动；
2）、动力下降；
3）、容易熄火
4）、怠速不稳。
5、丰田1ZR-FE发动机曲轴位置、凸轮轴位置传感器的检测
（1）曲轴位置传感器的检测
将点火开关转至ON位，启动发动机，用万用表的交流电压档检测曲轴位置传感器，如果无输出电压，说明曲轴位置传感器1端子与ECU的端子断路。
关闭点火开关，用万用表的电阻挡检测曲轴位置传感器两端子之间的冷态电阻值为1.63-2.74KΩ、热态时为2.06-3.23KΩ,否则说明NE传感器故障。
关闭点火开关，检测发动机ECU端子和NE传感器端子1之间的电阻，应不大于1Ω，否则说明有断路故障设置。
（2）进、排气凸轮轴位置传感器的检测
将点火开关转至ON位，启动发动机，用万用表的交流电压挡检测凸轮轴位置传感器（也可用示波器检测波形图2-1），若无输出脉冲电压，说明凸轮轴位置传感器1端子与ECU的进气端子断路，或磁阻元件发生故障。
凸轮轴位置传感器控制电路图
编写日期2014.9.20审批日期
冷却液温度传感器的检测
1.掌握冷却液温度传感器的结构及工作原理。
2．掌握冷却液温度传感器的检测方法。
3.了解冷却液温度传感器的常见故障
常用工具1套，万用表4只，1ZR-FE发动机电控台架2台，故障诊断仪一台，冷却液温度传感器实物4个，家用电吹风一台
冷却液温度传感器的结构及工作原理
冷却液温度传感器的检测方法
四、结构原理
安装发动机缸体、缸盖冷却液的通道上
检测发动机冷却液温度，并将冷却液温度的信息转变为电信号输入发动机电控单元，电控单元根据该信号对燃油喷射、点火正时、废气再循环、空调、怠速、变速器换挡及离合器锁止、爆燃、冷却风扇等控制进行修正。
内部是一个半导体热敏电阻，它具有负的温度系数。
冷却液温度传感器是一个负温度系数的热敏电阻，其电阻值根据冷却液的变化而变化。
冷却液温度越低，其电阻越高；
冷却液温度越高，其电阻越小。
电控单元通过内部的电阻器，向发动机冷却液温度传感器提供5V信号电压并对电压进行测量。
当发动机冷车时，电压将升高；
当发动机热车时电压将降低。
电控单元通过测量电压，计算出发动机冷却液温度。
工作电压、信号电压（随温度变化）、电阻（随温度变化）、线束电阻、信号波形，用故障诊断仪、1552诊断仪读取故障代码、测量数据流。
0～5V；
（正常工作温度时为1.5～2.5V）
3）、电阻变化：
70Ω～100KΩ
4）、有关的故障代码：
P0117、P0118、P1114、P1115
5）、线束电阻：
6）、标准波形
其输出信号为模拟信号，在温度稳定的情况下，其信号输出波形为近似一条直线。
随
升级会员 