教学课件:《汽车发动机电控技术》.ppt
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1、项目一 发动机电控系统概述任务1.11 发动机电控技术发展 任务1.12 汽车发动机电控系统的组成及类型任务1.13 汽车电控发动机的优点项目一任务1.14 教学案例1.1 汽车发动机电控技术的发展1.2 汽车发动机电控系统的组成和类型1.3 汽车电控发动机的优点本章学习重点:1.掌握汽车发动机电控系统组成和各部分功用;2.熟悉电控系统相关组成部分的安装、布置。本章主要内容:1.1 发动机电控系统概述1.1.1 发动机电控技术发展 1.汽车电子技术的发展史电 子 线 圈 点 火 装 置 发 明:1 8 6 1 年 爱 蒂 恩 斯 雷 诺(Ettience Lenoir);汽车点火装置发明:18
2、66年卡尔奔驰;汽油机点火系统和发电机及蓄电池充电系统的开发:19世纪末到20世纪初;1948年晶体管的发明和1958年集成(IC)电路的发明;1951年德国的博世公司率先开发汽油喷射技术;1967年IC技术广泛应用于汽车上:IC化电压调节器,IC化点火模块:1.1 发动机电控系统概述1.1.1 发动机电控技术发展 1974年无触点式电子点火装置应用;1977年氧传感器反馈控制的汽油喷射系统;1981年波许、日立制作所推出了热线式空气流量计;20世纪60年代是,伴随半导体技术的发明与发展,汽车电子控制技术的开发研制阶段;而70年代是伴随集成电路及传感器技术的发展,汽车电子控技术不断成熟的阶段;
3、80年代到90年代是伴随微机技术的发展与应用,使汽车电子控制全面进入数值化控制和集中控制阶段。1.1 发动机电控系统概述1.1.1 发动机电控技术发展 D-J型电控汽油喷射系统1-调压器 2-进气温度传感器 3-空气阀 4-水温传感器 5-节气门位置传感器 6-蓄电池 7-启动开关 8-ECU 9-分电器 10-进气压力传感器 11-喷油器 12-启动喷油器 13-燃油泵 14-滤清器 15-油箱1.1 发动机电控系统概述1.1.1 发动机电控技术发展 K-J型机械式汽油喷射系统1-空气阀 2-冷启动喷射定时开关 3-蓄压器 4-燃油泵 5-滤清器 6-油箱 7-缓冲控制装置 8-压力调节器
4、9-定压差阀 10-柱赛 11-燃料计量孔 12-空气计量板 13-冷启动喷油器 14-喷油器1.1 发动机电控系统概述1.1.1 发动机电控技术发展 汽油喷射方式的分类1.1 发动机电控系统概述1.1.1 发动机电控技术发展 3.3.柴油机电控技术柴油机电控技术(一)(一)VEVE型分配泵:轻型车用柴油机型分配泵:轻型车用柴油机(二)(二)TICSTICS泵:重型柴油机泵:重型柴油机 VE型电控分配泵和TICS型电控直列泵,虽然有效地改善了原机械式喷油泵无法实现的供有规律、供油定时的自由控制,但结构上仍然采用原机械泵系统,因此控制功能及自由度受限制,无法实现灵活、柔性控制。1.1 发动机电控
5、系统概述1.1.1 发动机电控技术发展(三)单体泵、高压共轨及泵喷嘴等高压喷射系统(1)控制自由度变宽(2)控制精度高,直接检测控制对象量进行反馈控制(3)增设自诊断系统和故障应急机能以提高维修性和安全性(4)增设数据通讯技能提高总体系统的功能(5)通过只改变ECU的程序,易开发各种控制机能1.1 发动机电控系统概述1.1.2 汽车发动机电控系统的组成及类型1.电控系统的基本组成电控系统的基本组成(1)传感器:采集控制系统的信号,并转换成电信号输送给ECU。(2)E C U:给各传感器提供参考电压,接受传感器信号,进行存储、计算和分析处理后执行器发出指令。(3)执行器:由ECU控制,执行某项控
6、制功能的装置电控系统的基本组成1.1 发动机电控系统概述1.1.2 汽车发动机电控系统的组成及类型2.电控系统的类型电控系统的类型(1)开环控制系统:ECU根据传感器的信号对执行器进行控制,而控制的结果是否达到预期目标对其控制过程没有影响;(2)闭环控制系统:也叫反馈控制,在开环的基础上,它对控制结果进行检测,并反馈给ECU,进行原先的控制修正.开环控制系统工作原理开环控制系统工作原理1.1 发动机电控系统概述1.1.2 汽车发动机电控系统的组成及类型3.传感器传感器在控制系统中,传感器是采集并向ECU输送信息的装置。目前广泛应用在汽车发动机集中控制系统中,同一传感器的信号,可应用于需要此信号
7、的、不同功能的子控制系统中。不同发动机的电控系统,其控制功能和控制所需的信息不同,所使用的传感器种类也不完全相同。(一)空气流量传感器(AFS)对进入气缸内的空气量进行计量,并把空气流量信号输送到发动机ECU。ECU据此决定基本喷油量和点火时间。即空气流量传感器是电控发动机喷油量和点火正时的主控信号。1.1 发动机电控系统概述1.1.2 汽车发动机电控系统的组成及类型2.传感器传感器在控制系统中,传感器是采集并向ECU输送信息的装置。目前广泛应用在汽车发动机集中控制系统中,同一传感器的信号,可应用于需要此信号的、不同功能的子控制系统中。不同发动机的电控系统,其控制功能和控制所需的信息不同,所使
8、用的传感器种类也不完全相同。(二)节气门位置传感器(TPS)(三)凸轮轴位置传感器(CMPS)(四)曲轴位置传感器(CKPS)(五)进气温度传感器(IATS)(六)发动机冷却液温度传感器(ECTS)(七)车速传感器(VSS)(八)爆燃传感器(KS)(VSS)1.1 发动机电控系统概述1.1.2 汽车发动机电控系统的组成及类型(九)进气歧管压力传感器(MAPS)(十)启动开关(STA)(十一)空调开关(A/C)(五)进气温度传感器(IATS)(十二)挡位开关(七)车速传感器(VSS)(十三)制动灯开关(十四)动力转向开关(十五)巡航(定速)控制开关1.1 发动机电控系统概述1.1.2 汽车发动机
9、电控系统的组成及类型4.ECU电子控制单元(ECU)俗称“大脑”,是发动机控制系统的核心,其功用是按照一定的程序对各种输入信号进行运算、储存、分析处理,然后输出指令,控制执行元件工作,以达到快速、准确、自动控制发动机工作的目的5.执行元件执行元件是受ECU控制并具体执行某项控制功能的装置。在发动机控制系统中,执行器主要有下列各种形式:1)电磁式喷油器;2)点火控制器(点火模块);3)怠速控制阀、怠速电动机;4)EGR阀;5)进气控制阀;6)二次空气喷射阀;7)活性碳罐排泄电磁阀;8)车速控制电磁阀;9)燃油泵继电器;10)冷却风扇继电器;11)空调压缩机继电器;12)自动变速器挡位电磁阀;13
10、)增压器释压电磁阀;14)自诊断显示与报警装置;15)故障备用程序启动装置;16)仪表显示器。1.1 发动机电控系统概述1.1.3 汽车电控发动机的优点1在各种运行工况下都能提供发动机最合适的混合气浓度,使发动机 在各种工况下都能保持最佳的动力性、经济性、加速性和排放性能。2由于增大燃油的喷射压力,因此雾化比较好;各缸的燃油分配比较均匀,有利于提高发动机运转的稳定性。3当汽车在不同地区行驶时,针对大气压力或外界环境温度变化引起的空气密度的变化,ECU能够及时准确的做出补偿和调整。1.1 发动机电控系统概述1.1.3 汽车电控发动机的优点4在汽车加减速行驶的过渡运转阶段,燃油控制系统能够迅速作出
11、反应,使汽车加减速运行性能更加良好。5具有减速断油功能,既可以降低排放,也能节省燃油。6在发动机启动时,可以用ECU计算出启动时所需的供油量,并且能使发动机顺利实现暖机运转,使发动机启动容易,且暖机性能也能得到提高。1.1 发动机电控系统概述1.1.4 教学案例案例:一辆一汽大众生产的捷达手动1.6L车行驶253250公里后,忽然出现不着车现象,车主在首先在非一汽-大众特许经销商处维修其车辆,维修后的当天下午,该车又无法启动,又在社会修理厂维修后还是没有解决问题,于是将车拖到服务站A维修,经销商经过两天维修,未能解决故障。通过检查车辆,该车出现的不正常现象有:1.1 发动机电控系统概述1.1.
12、4 教学案例A:发动机既没有高压电,喷油嘴也不喷油,点火和喷油嘴供电正常B:起动车辆的同时,油泵继电器频繁的吸合、断开,车辆无一点着车迹象C:起动时仪表上的发动机转速表有波动,同时车速表也偶尔指40、60等D:该车拔掉霍尔传感器G40 后,起动车辆无故障码产生。车主曾做过的维修如下:A:更换了发动机控制单元,防盗器控制单元、发动机转速传感器(G28)和霍尔传感器(G40)B:更换过点火开关底座、主继电器、油泵继电器、C:拆下油底壳检查G28 脉冲信号发生转子,检查G28 与脉冲信号发生转子间隙,并且测量G28 波形也正常。D:检查处理各接地点,并打磨,重新安装。1.1 发动机电控系统概述1.1
13、.4 教学案例(1)案例解析:用 VAS5051B读取发动机和防盗器控制单元的故障码,在01发动机控制单元内:显示发动控制单元锁死;在25防盗器控制单元内显示:防盗钥匙超过上限于是重新检查并匹配点火钥匙,匹配过程中发现在防盗器控制单元内被设置成匹配10 把点火钥匙(我们车辆最多8 把),匹配成功后,在01发动机控制单元和25防盗器控制单元内的故障码不再出现,但是仍然无法起动车辆,根据以上故障现象确定了维修方向为:发动机电脑程序没有进行正常工作。据此分析该车辆可能产生的原因:1.1 发动机电控系统概述1.1.4 教学案例a、防盗器系统未正确授权导致(已经通过VAS5051B匹配排除)b、发动机控
14、制单元本身出现故障(已经更换过,确定控制单元本身正常)c、其他原因导致电脑程序未工作(供电及线路都已排除,考虑到可能存在的电磁干扰,断开发电机插头和更换新高压线一套,因A 经销商技术经理说:用牵引的方法也无法启动车辆,故当时没有更换起动机)。第二天,该车转到B 经销商维修,客户告诉维修技师该车是因为在非4S 店保养起动机几个小时后出现的故障。于是技师马上考虑更换起动机,更换后故障得以排除。1.1 发动机电控系统概述1.1.4 教学案例(2)故障原因分析:技师首先确定该车为电磁干扰造成的发动机控制单元故障,为了探究保养完起动机后究竟是哪里出现了问题,故拆解了故障起动机,发现问题如图所示:启动机内
15、部的转子和行星齿轮的挡油盘之间严重磨损导致1.1 发动机电控系统概述1.1.4 教学案例启动机转子线圈的端面(左边红色圈住部分)已经严重磨损,并已经将线圈的绝缘漆损坏,当起动机转子旋转时,线圈被挡油盘(金属件)断路,产生强电磁干扰导致发动机控制单元的程序无法正常工作导致车辆无法起动。因此将起动机更换,故障得以排除。该车不着火的主要原因是电磁干扰了发动机的控制单元,而发动机的电控单元作为电控系统的核心部件起着决定性作用,因此我们应了解和掌握发动机的电控单元的功能。同样,对于发动机电控系统的其他组成部件原理和功能等也须要熟悉和掌握,这样对于发动机出现故障时我们可以多个角度排除故障直至最终解决问题。
16、项目二 汽油机电控燃油喷射系统的故障与检修任务2.1 空气供给系统的故障与检修任务2.2 燃油供给系统的故障与检修任务2.3汽油喷射系统的主要传感器故障诊断及检测项目二1、本项目学习应该达到的目标了解汽油机电控燃油喷射系统的组成、分类。熟悉燃油喷射系统各组成部分的工作原理。掌握汽油机燃油喷射系统的主要控制功能及相关传感器、执行器故障诊断。认识汽油机燃油喷射系统常用的传感器和执行器。本章学习重点:燃油喷射系统各组成部分的工作原理;相关传感器、执行器故障诊断。本章主要内容:2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.1 空气供给系统的功用及组成功用:提供、测量和控制燃油燃烧时所需要的空气量。组成:空气
17、滤清器、进气压力传感器(D型)或空气流量计(L型)、节气门、怠速空气调整器等。图2-4是L型系统的进气系统示意图。2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.2 空气供给系统的组件及结构1.空气滤清器:干式和湿式2.空气流量计:检测进气量的传感器分为D型(压力型)和L型(空气流量型)两类进气量检测传感器的分类2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.2 空气供给系统的组件及结构(一)叶片式空气流量计(一)叶片式空气流量计1-进气温度传感器;2-电动汽油泵动触点;3-卷簧;4-电位计;5-导线连接器;6-CO调节螺钉;7-测量叶片;8-电动汽油泵静触点2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.2 空气供
18、给系统的组件及结构叶片式空气流量计的工作原理1-滑动臂;2-镀膜电阻;3-空气出口;4-测量叶片;5-旁通气道;6-空气进口2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.2 空气供给系统的组件及结构1.空气滤清器:干式和湿式2.空气流量计:检测进气量的传感器分为D型(压力型)和L型(空气流量型)两类进气量检测传感器的分类2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.2 空气供给系统的组件及结构(二)(二)卡门漩涡式空气流量计卡门漩涡式空气流量计卡门漩涡式空气流量计通常与空气滤清器外壳安装成一体。它是利用超声波或光电信号,通过检测漩涡频率来测量空气流量的一种传感器。空气流速V与卡门漩涡的频率f之间有以下关系
19、:卡门漩涡产生的原理V=d.f/St式中 d涡流发生器外径尺寸;St斯特罗巴尓系数。2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.2 空气供给系统的组件及结构1.光电式卡门漩涡空气流量计的结构和工作原理 光电式卡门旋涡空气流量计的结构l一整流栅;2旋涡发牛器;3导压孔;4一涡流;5光敏三极管;6金属属箔板弹簧;7发光二极管;8反光镜2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.2 空气供给系统的组件及结构光电式卡门旋涡流量计的工作原理l空气人口;2进气歧管;3金属箔板弹簧;4一反光镜;5发光二极管;6光敏三极管;7导压孔;8涡流;9压力基准孔;10旋涡发生器;11整流栅2.1 空气供给系统的故障与检修2.
20、1.2 空气供给系统的组件及结构2.超声波式卡门旋涡空气流量计的结构和工作原理 超声波式卡门旋涡流量计的原理1超声波发射器;2超声波发生器;3送往进气管空气;4与涡流数对应的疏密声波;5整形后的矩形波;6接ECU;7空气旁通管路;8超声波接收器;9卡门旋涡;10旋涡发生器;11涡流稳定板;12整流栅2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.2 空气供给系统的组件及结构(三)(三)热线式和热膜式空气流量计热线式和热膜式空气流量计主流测量热线式空气流量计的结构1防护网;2取样管;3铂金热线;4冷线;5控制电路;6插接器2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.2 空气供给系统的组件及结构热线式空气流量
21、计的工作原理A集成电路;RH热线电阳;RK温度补偿电阻RA精密电阻;RB电桥电阻热膜式空气流量计的结构和工作原理与热线式空气流量计基本相同,都是用惠斯登电桥工作的,只是将发热体由热线改为热膜式,热膜是由发热金属铂固定在薄的树脂上构成的。2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.2 空气供给系统的组件及结构3.3.节气门体节气门体多点喷射系统的节气门体1-节气门体衬垫;2-节气门限位螺钉;3-螺钉孔护套;4-节气门体;5-加热水管;6-节气门位置传感器;7-螺钉;8-怠速控制阀;9-O型密封圈;10-螺钉2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.2 空气供给系统的组件及结构4.4.进气管进气管进气管
22、的结构 1-进气歧管;2-进气总管2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.3 空气供给系统的故障诊断与检修1.1.叶片式空气流量计的检查叶片式空气流量计的检查叶片式空气流量计接线端子2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.3 空气供给系统的故障诊断与检修2.2.卡门涡流式空气流量计的检查卡门涡流式空气流量计的检查丰田凌志LS400轿车光电卡门旋涡式空气流量计电路图(一)电阻检测(二)电压检测2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.3 空气供给系统的故障诊断与检修丰田凌志LS400轿车卡门漩涡式空气流量计故障诊断流程2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.3 空气供给系统的故障诊断与检修3.3.
23、热膜式空气流量计常见故障及检测热膜式空气流量计常见故障及检测(一)供电电压的检测。(一)供电电压的检测。断开热膜式空气流量计插接器,将点火开关断开热膜式空气流量计插接器,将点火开关置于置于ON,测量热模式空气流量计插接器的电源电压,其值应与蓄电池电压一,测量热模式空气流量计插接器的电源电压,其值应与蓄电池电压一致;若无电压或读数偏差太大,应检查热膜式流量计的电源线路及致;若无电压或读数偏差太大,应检查热膜式流量计的电源线路及ECU。(二)信号电压检测。将点火开关置于(二)信号电压检测。将点火开关置于OFF,拆下空气流量计。在静态,拆下空气流量计。在静态不吹风的情况下,测量热模式空气流量计信号电
24、压应为不吹风的情况下,测量热模式空气流量计信号电压应为0.3V;将;将450W电吹风电吹风的出风口紧靠传感器入口,用冷风挡向传感器内吹风时,电压值为的出风口紧靠传感器入口,用冷风挡向传感器内吹风时,电压值为2.30.1V;吹风机缓慢原理热膜式吹风机缓慢原理热膜式AFS,随着距离的增大,电压值应逐渐减小;当吹风,随着距离的增大,电压值应逐渐减小;当吹风机距传感器入口端机距传感器入口端0.2m时,电压值应为时,电压值应为1.50.1V。否则应更换热模式流量计。否则应更换热模式流量计。2.1 空气供给系统的故障与检修2.1.3 空气供给系统的故障诊断与检修(三)线路检测。将点火开关置于(三)线路检测
25、。将点火开关置于OFF,拔下,拔下ECU插接器,拔下热模式空气流量插接器,拔下热模式空气流量计插接器,测量计插接器,测量ECU与热膜式空气流量计线速阻值,其值应小于与热膜式空气流量计线速阻值,其值应小于1;否则,更换线束。;否则,更换线束。(四)怠速空气流量的检测。发动机怠速不稳时,应进行怠速空气流量的检测。(四)怠速空气流量的检测。发动机怠速不稳时,应进行怠速空气流量的检测。用故障诊断仪读取数据流。以大众汽车为例,选择用故障诊断仪读取数据流。以大众汽车为例,选择08数据,选数据,选001组读取发动机冷却组读取发动机冷却液温度,待冷却液温度到液温度,待冷却液温度到85时,再选时,再选002组读
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