汽油機電控系統(tǒng)組成與功能資料課件

第章汽油機電控系統(tǒng)組成與功能第章汽油機電控系統(tǒng)組成與功能11.1汽油機電控系統(tǒng)的組成汽油機電控系統(tǒng)按其部件，可分為傳感器、執(zhí)行器、ECU及控制電路等3大局部〔見圖1.1〕。1.1汽油機電控系統(tǒng)的組成汽油機2圖1.1汽油機電控系統(tǒng)的組成圖1.1汽油機電控系統(tǒng)的組成3ECU利用安裝在發(fā)動機不同部位上的各種傳感器，測得發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、進氣量、節(jié)氣門開度、水溫、進氣溫度等運轉(zhuǎn)參數(shù)，按ECU內(nèi)設(shè)定的程序進行分析、判斷和計算，并根據(jù)計算結(jié)果向噴油器、電動汽油泵、怠速控制閥、點火器等執(zhí)行器發(fā)出指令信號，控制發(fā)動機各系統(tǒng)的工作。ECU利用安裝在發(fā)動機不同部位上的各種4按其控制功能，汽油發(fā)動機電控系統(tǒng)又可分為燃油控制系統(tǒng)、點火控制系統(tǒng)、進氣控制系統(tǒng)、排放控制系統(tǒng)、故障自診斷系統(tǒng)等局部。按其控制功能，汽油發(fā)動機電控系統(tǒng)又可分5燃油噴射控制系統(tǒng)燃油噴射控制系統(tǒng)〔EFI〕的主要作用是控制發(fā)動機噴油器的噴油量，以完成對發(fā)動機可燃混合氣濃度的控制。燃油噴射控制系統(tǒng)燃油噴射控制系統(tǒng)〔6電動汽油泵將汽油加壓，ECU根據(jù)各種傳感器測得的發(fā)動機有關(guān)運行數(shù)值，計算出相應(yīng)的噴油量，同時控制噴油器向進氣管內(nèi)噴射適量的燃油，形成一定濃度的可燃混合氣〔見圖1.2〕，使發(fā)動機在不同的工況下都能獲得最正確的空燃比。電動汽油泵將汽油加壓，ECU根據(jù)各種傳7圖1.2燃油噴射控制系統(tǒng)圖1.2燃油噴射控制系統(tǒng)8點火控制系統(tǒng)點火控制系統(tǒng)的作用是完成對發(fā)動機點火提前角的控制〔見圖1.3〕。點火控制系統(tǒng)點火控制系統(tǒng)的作用是完成9圖1.3點火控制系統(tǒng)圖1.3點火控制系統(tǒng)10ECU根據(jù)各種傳感器所測得的發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況，計算并選擇最適合當(dāng)前工況的點火提前角，通過點火器控制器控制點火線圈的工作，以到達控制點火正時的目的，使發(fā)動機在各種工況下都能獲得最正確的點火提前角。ECU根據(jù)各種傳感器所測得的發(fā)動機運轉(zhuǎn)11進氣控制系統(tǒng)電噴汽油發(fā)動機的進氣經(jīng)空氣濾清器、空氣流量計、節(jié)氣門、進氣總管〔或動力腔〕、進氣歧管，最后經(jīng)進氣門進入氣缸，如圖1.4所示。進氣控制系統(tǒng)電噴汽油發(fā)動機的進氣經(jīng)空12圖1.4進氣控制系統(tǒng)圖1.4進氣控制系統(tǒng)13進氣控制系統(tǒng)的作用是通過控制或提高發(fā)動機的進氣量，以完成怠速控制、可變氣門機構(gòu)控制、電子節(jié)氣門控制、可變進氣管控制、廢氣渦輪增壓器控制等任務(wù)，從而提高發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，或提高發(fā)動機的動力性，降低耗油量和排放污染。進氣控制系統(tǒng)的作用是通過控制或提高發(fā)動14排放控制系統(tǒng)排放控制系統(tǒng)包括控制廢氣再循環(huán)裝置、燃油蒸氣回收裝置，噴油量閉環(huán)控制等，以保證發(fā)動機的排放水平到達國家排放法規(guī)的要求。排放控制系統(tǒng)排放控制系統(tǒng)包括控制廢氣15圖1.5排放控制系統(tǒng)圖1.5排放控制系統(tǒng)16故障自診斷系統(tǒng)故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)是對電控系統(tǒng)中各個傳感器和一些重要的執(zhí)行器及其電路進行監(jiān)測，在發(fā)現(xiàn)故障時點亮故障燈報警，以提醒駕駛員及時將車輛送修。故障自診斷系統(tǒng)故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)是對17ECU還能在某些傳感器及其電路出現(xiàn)故障時，起動相應(yīng)的失效保護模式，以維持發(fā)動機的運轉(zhuǎn)，使車輛具備根本的行駛能力。ECU還能在某些傳感器及其電路出現(xiàn)故障181.2汽油機電控系統(tǒng)的主要傳感器汽油機電控系統(tǒng)中有多種傳感器〔見圖1.6〕。1.2汽油機電控系統(tǒng)的主要傳感器19圖1.6豐田卡羅拉轎車1ZR－FE發(fā)動機電控系統(tǒng)主要部件位置1—怠速控制閥2—爆震傳感器3—噴油器4、5—氣門正時控制閥6—點火控制器和點火線圈總成

7—凸輪軸位置傳感器〔排氣凸輪軸〕8—凸輪軸位置傳感器〔進氣凸輪軸〕9—真空電磁閥10—氧傳感器11—水溫傳感器12—曲軸位置傳感器13—電子節(jié)氣門14—節(jié)氣門位置傳感器圖1.6豐田卡羅拉轎車1ZR－FE發(fā)動機電控系統(tǒng)主要部件位201．空氣流量計2．進氣管壓力傳感器3．曲軸位置傳感器4．節(jié)氣門位置傳感器1．空氣流量計215．水溫傳感器6．進氣溫度傳感器7．氧傳感器8．爆震傳感器5．水溫傳感器221.3汽油機電控系統(tǒng)的主要執(zhí)行器1．噴油器2．電動汽油泵3．怠速控制閥4．點火控制器5．真空電磁閥1.3汽油機電控系統(tǒng)的主要執(zhí)行器1．噴油器231.4汽油機電控系統(tǒng)的ECU及其控制電路汽油機ECU的主要功能發(fā)動機ECU〔也稱為ECM〕是汽油機電控系統(tǒng)的控制中心，其主要功能如下〔見圖1.7〕。1.4汽油機電控系統(tǒng)的ECU及其控制電路汽油機ECU24圖1.7發(fā)動機ECU的功能圖1.7發(fā)動機ECU的功能25控制電路〔1〕ECU的電源電路ECU的電源分為兩種，一種是使ECU正常工作所需的電源，稱為工作電源；另一種是在關(guān)閉點火開關(guān)后讓ECU的內(nèi)存能將故障代碼等信息長期保存的電源，稱為常電源。控制電路〔1〕ECU的電源電路26圖1.8所示為由點火開關(guān)控制的電源電路簡圖。圖1.9所示為ECU控制的電源電路簡圖。圖1.8所示為由點火開關(guān)控制的電源電27圖1.8由點火開關(guān)控制的電源電路圖1.8由點火開關(guān)控制的電源電路28圖1.9由ECU控制的電源電路圖1.9由ECU控制的電源電路29〔2〕傳感器的電源電路內(nèi)部有集成電路或其他電子電路的傳感器〔如空氣流量計等〕通常采用12V電壓作為電源，通常由EFI主繼電器提供〔見圖1.8、圖1.9〕?！?〕傳感器的電源電路內(nèi)部有集成電路或30采用可變電阻、電位計等作為傳感器時，通常利用ECU的電壓調(diào)節(jié)電路所提供的5V基準(zhǔn)電壓作為電源〔見圖1.7〕。采用可變電阻、電位計等作為傳感器時，通31〔3〕執(zhí)行器的電源電路電控系統(tǒng)的執(zhí)行器根本上均采用蓄電池的12V電壓作為工作電源。許多執(zhí)行器的電源由EFI主繼電器提供〔見圖1.8、圖1.9〕。〔3〕執(zhí)行器的電源電路電控系統(tǒng)的執(zhí)行322．搭鐵電路ECU通常有多個搭鐵端子〔見圖1.10〕。一些傳感器采用外殼搭鐵的方式；也有一些傳感器通過ECU一起搭鐵。許多由ECU控制的執(zhí)行器也是通過ECU搭鐵。2．搭鐵電路ECU通常有多個搭鐵端子〔33圖1.10

ECU的搭鐵電路1—機體圖1.10ECU的搭鐵電路343．傳感器電路傳感器電路的復(fù)雜程度取決于傳感器自身的類型及結(jié)構(gòu)原理，發(fā)動機電控系統(tǒng)中的傳感器主要有開關(guān)式、電阻式、脈沖式、電壓式等類型，如圖1.11所示。3．傳感器電路傳感器電路的復(fù)雜程度取決35圖1.11傳感器的類型及電路圖1.11傳感器的類型及電路36圖1.12開關(guān)式傳感器的電路原理圖1.12開關(guān)式傳感器的電路原理37圖1.13電阻式傳感器的電路原理圖1.13電阻式傳感器的電路原理384．執(zhí)行器電路電控系統(tǒng)的執(zhí)行器主要有電磁閥、電動機、繼電器、三極管開關(guān)電路、指示燈等，如圖1.14所示。ECU對大局部執(zhí)行器采用搭鐵控制的方式。有些執(zhí)行器采用電源控制的方式。4．執(zhí)行器電路電控系統(tǒng)的執(zhí)行器主要有電39電噴汽油發(fā)動機的進氣經(jīng)空氣濾清器、空氣流量計、節(jié)氣門、進氣總管〔或動力腔〕、進氣歧管，最后經(jīng)進氣門進入氣缸，如圖1.8由點火開關(guān)控制的電源電路1汽油機電控系統(tǒng)的組成汽油機電控系統(tǒng)中有多種傳感器〔見圖1.電控系統(tǒng)的執(zhí)行器主要有電磁閥、4汽油機電控系統(tǒng)的ECU及其控制電路進氣控制系統(tǒng)的作用是通過控制或提高發(fā)動機的進氣量，以完成怠速控制、可變氣門機構(gòu)控制、電子節(jié)氣門控制、可變進氣管控制、廢氣渦輪增壓器控制等任務(wù)，從而提高發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，或提高發(fā)動機的動力性，降低耗油量和排放污染。燃油噴射控制系統(tǒng)〔EFI〕的主要作用是控制發(fā)動機噴油器的噴油量，以完成對發(fā)動機可燃混合氣濃度的控制。1—怠速控制閥2—爆震傳感器3—噴油器9所示為ECU控制的電源電路簡圖。故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)是對電控系統(tǒng)中各個傳感器和一些重要的執(zhí)行器及其電路進行監(jiān)測，在發(fā)現(xiàn)故障時點亮故障燈報警，以提醒駕駛員及時將車輛送修?！?〕執(zhí)行器的電源電路故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)是對電控系統(tǒng)中各個傳感器和一些重要的執(zhí)行器及其電路進行監(jiān)測，在發(fā)現(xiàn)故障時點亮故障燈報警，以提醒駕駛員及時將車輛送修。8由點火開關(guān)控制的電源電路許多由ECU控制的執(zhí)行器也是通過ECU搭鐵。圖1.14執(zhí)行器的類型及電路電噴汽油發(fā)動機的進氣經(jīng)空氣濾清器、空氣流量計、節(jié)氣門、進氣總40

思考題1．汽油機電控系統(tǒng)按其控制功能分為幾個局部？各局部的作用是什么？2．汽油機電控系統(tǒng)主要有哪些傳感器？其作用分別是什么？

思考題1．汽油機電控系統(tǒng)按其控制功能分為幾個局部？各局部41汽油機電控系統(tǒng)組成與功能資料課件42第章汽油機電控系統(tǒng)組成與功能第章汽油機電控系統(tǒng)組成與功能431.1汽油機電控系統(tǒng)的組成汽油機電控系統(tǒng)按其部件，可分為傳感器、執(zhí)行器、ECU及控制電路等3大局部〔見圖1.1〕。1.1汽油機電控系統(tǒng)的組成汽油機44圖1.1汽油機電控系統(tǒng)的組成圖1.1汽油機電控系統(tǒng)的組成45ECU利用安裝在發(fā)動機不同部位上的各種傳感器，測得發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、進氣量、節(jié)氣門開度、水溫、進氣溫度等運轉(zhuǎn)參數(shù)，按ECU內(nèi)設(shè)定的程序進行分析、判斷和計算，并根據(jù)計算結(jié)果向噴油器、電動汽油泵、怠速控制閥、點火器等執(zhí)行器發(fā)出指令信號，控制發(fā)動機各系統(tǒng)的工作。ECU利用安裝在發(fā)動機不同部位上的各種46按其控制功能，汽油發(fā)動機電控系統(tǒng)又可分為燃油控制系統(tǒng)、點火控制系統(tǒng)、進氣控制系統(tǒng)、排放控制系統(tǒng)、故障自診斷系統(tǒng)等局部。按其控制功能，汽油發(fā)動機電控系統(tǒng)又可分47燃油噴射控制系統(tǒng)燃油噴射控制系統(tǒng)〔EFI〕的主要作用是控制發(fā)動機噴油器的噴油量，以完成對發(fā)動機可燃混合氣濃度的控制。燃油噴射控制系統(tǒng)燃油噴射控制系統(tǒng)〔48電動汽油泵將汽油加壓，ECU根據(jù)各種傳感器測得的發(fā)動機有關(guān)運行數(shù)值，計算出相應(yīng)的噴油量，同時控制噴油器向進氣管內(nèi)噴射適量的燃油，形成一定濃度的可燃混合氣〔見圖1.2〕，使發(fā)動機在不同的工況下都能獲得最正確的空燃比。電動汽油泵將汽油加壓，ECU根據(jù)各種傳49圖1.2燃油噴射控制系統(tǒng)圖1.2燃油噴射控制系統(tǒng)50點火控制系統(tǒng)點火控制系統(tǒng)的作用是完成對發(fā)動機點火提前角的控制〔見圖1.3〕。點火控制系統(tǒng)點火控制系統(tǒng)的作用是完成51圖1.3點火控制系統(tǒng)圖1.3點火控制系統(tǒng)52ECU根據(jù)各種傳感器所測得的發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況，計算并選擇最適合當(dāng)前工況的點火提前角，通過點火器控制器控制點火線圈的工作，以到達控制點火正時的目的，使發(fā)動機在各種工況下都能獲得最正確的點火提前角。ECU根據(jù)各種傳感器所測得的發(fā)動機運轉(zhuǎn)53進氣控制系統(tǒng)電噴汽油發(fā)動機的進氣經(jīng)空氣濾清器、空氣流量計、節(jié)氣門、進氣總管〔或動力腔〕、進氣歧管，最后經(jīng)進氣門進入氣缸，如圖1.4所示。進氣控制系統(tǒng)電噴汽油發(fā)動機的進氣經(jīng)空54圖1.4進氣控制系統(tǒng)圖1.4進氣控制系統(tǒng)55進氣控制系統(tǒng)的作用是通過控制或提高發(fā)動機的進氣量，以完成怠速控制、可變氣門機構(gòu)控制、電子節(jié)氣門控制、可變進氣管控制、廢氣渦輪增壓器控制等任務(wù)，從而提高發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，或提高發(fā)動機的動力性，降低耗油量和排放污染。進氣控制系統(tǒng)的作用是通過控制或提高發(fā)動56排放控制系統(tǒng)排放控制系統(tǒng)包括控制廢氣再循環(huán)裝置、燃油蒸氣回收裝置，噴油量閉環(huán)控制等，以保證發(fā)動機的排放水平到達國家排放法規(guī)的要求。排放控制系統(tǒng)排放控制系統(tǒng)包括控制廢氣57圖1.5排放控制系統(tǒng)圖1.5排放控制系統(tǒng)58故障自診斷系統(tǒng)故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)是對電控系統(tǒng)中各個傳感器和一些重要的執(zhí)行器及其電路進行監(jiān)測，在發(fā)現(xiàn)故障時點亮故障燈報警，以提醒駕駛員及時將車輛送修。故障自診斷系統(tǒng)故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)是對59ECU還能在某些傳感器及其電路出現(xiàn)故障時，起動相應(yīng)的失效保護模式，以維持發(fā)動機的運轉(zhuǎn)，使車輛具備根本的行駛能力。ECU還能在某些傳感器及其電路出現(xiàn)故障601.2汽油機電控系統(tǒng)的主要傳感器汽油機電控系統(tǒng)中有多種傳感器〔見圖1.6〕。1.2汽油機電控系統(tǒng)的主要傳感器61圖1.6豐田卡羅拉轎車1ZR－FE發(fā)動機電控系統(tǒng)主要部件位置1—怠速控制閥2—爆震傳感器3—噴油器4、5—氣門正時控制閥6—點火控制器和點火線圈總成

7—凸輪軸位置傳感器〔排氣凸輪軸〕8—凸輪軸位置傳感器〔進氣凸輪軸〕9—真空電磁閥10—氧傳感器11—水溫傳感器12—曲軸位置傳感器13—電子節(jié)氣門14—節(jié)氣門位置傳感器圖1.6豐田卡羅拉轎車1ZR－FE發(fā)動機電控系統(tǒng)主要部件位621．空氣流量計2．進氣管壓力傳感器3．曲軸位置傳感器4．節(jié)氣門位置傳感器1．空氣流量計635．水溫傳感器6．進氣溫度傳感器7．氧傳感器8．爆震傳感器5．水溫傳感器641.3汽油機電控系統(tǒng)的主要執(zhí)行器1．噴油器2．電動汽油泵3．怠速控制閥4．點火控制器5．真空電磁閥1.3汽油機電控系統(tǒng)的主要執(zhí)行器1．噴油器651.4汽油機電控系統(tǒng)的ECU及其控制電路汽油機ECU的主要功能發(fā)動機ECU〔也稱為ECM〕是汽油機電控系統(tǒng)的控制中心，其主要功能如下〔見圖1.7〕。1.4汽油機電控系統(tǒng)的ECU及其控制電路汽油機ECU66圖1.7發(fā)動機ECU的功能圖1.7發(fā)動機ECU的功能67控制電路〔1〕ECU的電源電路ECU的電源分為兩種，一種是使ECU正常工作所需的電源，稱為工作電源；另一種是在關(guān)閉點火開關(guān)后讓ECU的內(nèi)存能將故障代碼等信息長期保存的電源，稱為常電源?？刂齐娐贰?〕ECU的電源電路68圖1.8所示為由點火開關(guān)控制的電源電路簡圖。圖1.9所示為ECU控制的電源電路簡圖。圖1.8所示為由點火開關(guān)控制的電源電69圖1.8由點火開關(guān)控制的電源電路圖1.8由點火開關(guān)控制的電源電路70圖1.9由ECU控制的電源電路圖1.9由ECU控制的電源電路71〔2〕傳感器的電源電路內(nèi)部有集成電路或其他電子電路的傳感器〔如空氣流量計等〕通常采用12V電壓作為電源，通常由EFI主繼電器提供〔見圖1.8、圖1.9〕。〔2〕傳感器的電源電路內(nèi)部有集成電路或72采用可變電阻、電位計等作為傳感器時，通常利用ECU的電壓調(diào)節(jié)電路所提供的5V基準(zhǔn)電壓作為電源〔見圖1.7〕。采用可變電阻、電位計等作為傳感器時，通73〔3〕執(zhí)行器的電源電路電控系統(tǒng)的執(zhí)行器根本上均采用蓄電池的12V電壓作為工作電源。許多執(zhí)行器的電源由EFI主繼電器提供〔見圖1.8、圖1.9〕?！?〕執(zhí)行器的電源電路電控系統(tǒng)的執(zhí)行742．搭鐵電路ECU通常有多個搭鐵端子〔見圖1.10〕。一些傳感器采用外殼搭鐵的方式；也有一些傳感器通過ECU一起搭鐵。許多由ECU控制的執(zhí)行器也是通過ECU搭鐵。2．搭鐵電路ECU通常有多個搭鐵端子〔75圖1.10

ECU的搭鐵電路1—機體圖1.10ECU的搭鐵電路763．傳感器電路傳感器電路的復(fù)雜程度取決于傳感器自身的類型及結(jié)構(gòu)原理，發(fā)動機電控系統(tǒng)中的傳感器主要有開關(guān)式、電阻式、脈沖式、電壓式等類型，如圖1.11所示。3．傳感器電路傳感器電路的復(fù)雜程度取決77圖1.11傳感器的類型及電路圖1.11傳感器的類型及電路78圖1.12開關(guān)式傳感器的電路原理圖1.12開關(guān)式傳感器的電路原理79圖1.13電阻式傳感器的電路原理圖1.13電阻式傳感器的電路原理804．執(zhí)行器電路