汽车电控系统结构与维修第2版2汽车发动机燃油喷射系统课件.ppt

1、第二章第二章 汽车发动机燃油喷射系统汽车发动机燃油喷射系统 第一节第一节 发动机燃油喷射系统的组成发动机燃油喷射系统的组成第二节第二节 发动机燃油喷射系统的分类发动机燃油喷射系统的分类第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器的结发动机燃油喷射系统传感器的结构原理构原理第四节第四节 发动机燃油喷射系统执行器的结发动机燃油喷射系统执行器的结构原理构原理第五节第五节 汽车电子控制单元的结构原理汽车电子控制单元的结构原理 下一页第二章第二章 汽车发动机燃油喷射系统汽车发动机燃油喷射系统第六节第六节 发动机燃油喷射的控制过程发动机燃油喷射的控制过程第七节第七节 发动机空燃比反馈控制过程发动机空燃比反馈控制

2、过程第八节第八节 发动机断油控制过程发动机断油控制过程第九节第九节 发动机怠速控制过程发动机怠速控制过程第十节第十节 发动机燃油喷射系统传感器的检修发动机燃油喷射系统传感器的检修第十一节第十一节 发动机燃油喷射系统执行器的检修发动机燃油喷射系统执行器的检修第十二节第十二节 发动机燃油喷射系统电控单元的检修发动机燃油喷射系统电控单元的检修 下一页上一页第二章第二章 汽车发动机燃油喷射系统汽车发动机燃油喷射系统第十三节第十三节 燃油喷射式发动机供油系统的燃油喷射式发动机供油系统的检修检修 第十四节第十四节 发动机电子控制系统故障自诊发动机电子控制系统故障自诊断测试断测试第十五节第十五节 发动机电子

3、控制系统故障诊断发动机电子控制系统故障诊断与排除与排除 上一页第一节第一节 发动机燃油喷射系统的组成发动机燃油喷射系统的组成 一、一、空气供给系统空气供给系统空气供给系统简称为供气系统。燃油在发动机内燃烧时，需空气供给系统简称为供气系统。燃油在发动机内燃烧时，需要一定数量的空气。空气供给系统的功用是向发动机提供混要一定数量的空气。空气供给系统的功用是向发动机提供混合气燃烧所需的空气，并测量出进入气缸的空气量。合气燃烧所需的空气，并测量出进入气缸的空气量。根据根据燃油喷射式发动机怠速进气量的控制方式不同，供气系统分燃油喷射式发动机怠速进气量的控制方式不同，供气系统分为旁通空气式和直接供气式两种。

4、为旁通空气式和直接供气式两种。1 旁通空气式供气系统旁通空气式供气系统设有旁通空气道的空气供给系统结构如设有旁通空气道的空气供给系统结构如图图2-1（a）所示。所示。2 直接供气式供气系统直接供气式供气系统怠速转速采用节气门直接控制的发动机控制系统没有设制旁怠速转速采用节气门直接控制的发动机控制系统没有设制旁通空气道，其供气系统的结构如通空气道，其供气系统的结构如图图2-1（b）所示。所示。下一页图图2-1 燃油喷射式发动机供气系统的结燃油喷射式发动机供气系统的结构构 返回第一节第一节 发动机燃油喷射系统的组成发动机燃油喷射系统的组成3 供气系统的结构特点供气系统的结构特点由发动机供气系统的结

5、构可见，与化油器式发动机相比其进由发动机供气系统的结构可见，与化油器式发动机相比其进气道较长且设有动力腔，其目的是：充分利用进气管内的空气道较长且设有动力腔，其目的是：充分利用进气管内的空气动力效应，增大各种工况下的进气量（即增大充气量），气动力效应，增大各种工况下的进气量（即增大充气量），提高发动机的动力性。提高发动机的动力性。气流惯性效应是指在进气管内高速流动的气流在活塞到达进气流惯性效应是指在进气管内高速流动的气流在活塞到达进气冲程的下止点之后，仍可利用进气气流的惯性继续充气一气冲程的下止点之后，仍可利用进气气流的惯性继续充气一段时间，从而增加充气量。段时间，从而增加充气量。气流压力波动

6、效应是指各个气缸周期性、间歇性的进气而导气流压力波动效应是指各个气缸周期性、间歇性的进气而导致进气管内产生一定幅度的气流压力波动。气流压力波动会致进气管内产生一定幅度的气流压力波动。气流压力波动会沿着进气管以音速传播并往复反射。沿着进气管以音速传播并往复反射。下一页上一页第一节第一节 发动机燃油喷射系统的组成发动机燃油喷射系统的组成二、二、燃油供给系统燃油供给系统燃油供给系统简称供油系统，其功用是向发动机提供混合气燃油供给系统简称供油系统，其功用是向发动机提供混合气燃烧所需的燃油量。燃油喷射式发动机供油系统的结构如燃烧所需的燃油量。燃油喷射式发动机供油系统的结构如 图图2-2所示，主要由燃油箱

7、、电动燃油泵、输油管、燃油滤所示，主要由燃油箱、电动燃油泵、输油管、燃油滤清器、油压调节器、燃油分配管、喷油器和回油管等组成。清器、油压调节器、燃油分配管、喷油器和回油管等组成。燃油分配管又称为供油总管或油架。供油系统的结构简图如燃油分配管又称为供油总管或油架。供油系统的结构简图如图图2-3所示。所示。进入发动机气缸的燃油流过的路径为：汽油箱进入发动机气缸的燃油流过的路径为：汽油箱汽油泵汽油泵输输油管油管汽油滤清器汽油滤清器燃油分配管燃油分配管喷油器。喷油器将燃油喷喷油器。喷油器将燃油喷射在进气门附近（缸内喷射系统则直接喷入气缸）。射在进气门附近（缸内喷射系统则直接喷入气缸）。下一页上一页图图

8、2-2 燃油供给系统的结构燃油供给系统的结构 返回图图2-3 燃油供给系统结构简图燃油供给系统结构简图 返回第一节第一节 发动机燃油喷射系统的组成发动机燃油喷射系统的组成三、三、燃油喷射电子控制系统燃油喷射电子控制系统发动机燃油喷射电子控制系统采用的传感器主要有空气流量发动机燃油喷射电子控制系统采用的传感器主要有空气流量传感器（或歧管压力传感器）、曲轴位置传感器、凸轮轴位传感器（或歧管压力传感器）、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、进气温置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、车速传感器；开关信号主要有点火开关信号、启度传感器、车速传感

9、器；开关信号主要有点火开关信号、启动开关信号、电源电压信号；执行器主要有电动燃油泵、电动开关信号、电源电压信号；执行器主要有电动燃油泵、电磁喷油器、油压调节器和怠速控制阀等。磁喷油器、油压调节器和怠速控制阀等。桑塔纳桑塔纳2000GSi、3000型轿车发动机燃油喷射电子控制系型轿车发动机燃油喷射电子控制系统的组成如统的组成如图图2-4所示。所示。返回上一页图图2-4 桑塔纳桑塔纳2000GSi、3000型轿车发型轿车发动机燃油喷射电子控制系统组成动机燃油喷射电子控制系统组成返回第二节第二节 发动机燃油喷射系统的分类发动机燃油喷射系统的分类 一、一、按燃油喷射系统的控制方式分类按燃油喷射系统的控

10、制方式分类按控制方式不同，发动机燃油喷射系统可分为机械控制式、按控制方式不同，发动机燃油喷射系统可分为机械控制式、机电结合式和电子控制式燃油喷射系统三种类型。机电结合式和电子控制式燃油喷射系统三种类型。1 机械控制式燃油喷射系统机械控制式燃油喷射系统机械控制式燃油喷射系统是指利用机械机构实现燃油连续喷机械控制式燃油喷射系统是指利用机械机构实现燃油连续喷射的机械控制系统。射的机械控制系统。1958年，戴姆勒年，戴姆勒-奔驰公司生产的梅赛德斯奔驰公司生产的梅赛德斯奔驰奔驰220S型轿型轿车开始批量装备博世公司与康格菲舍尔公司联合研制的机械车开始批量装备博世公司与康格菲舍尔公司联合研制的机械控制式进

11、气管喷射系统。该系统采用了双柱塞式喷油泵、两控制式进气管喷射系统。该系统采用了双柱塞式喷油泵、两个燃油分配器和个燃油分配器和6只机械式喷油器实现燃油喷射，其结构原只机械式喷油器实现燃油喷射，其结构原理与柴油发动机十分相似。理与柴油发动机十分相似。下一页第二节第二节 发动机燃油喷射系统的分类发动机燃油喷射系统的分类K-Jetronic型（简称型（简称K型）机械控制式燃油喷射系统开辟了型）机械控制式燃油喷射系统开辟了现代汽车燃油喷射技术的先河，将汽车发动机燃油喷射技术现代汽车燃油喷射技术的先河，将汽车发动机燃油喷射技术提高到了一个崭新的水平。该系统采用的燃油分配器与空气提高到了一个崭新的水平。该系

12、统采用的燃油分配器与空气计量器组合在一起构成混合气控制器，漏斗形空气计量器的计量器组合在一起构成混合气控制器，漏斗形空气计量器的挡板与控制器杠杆的一端接触。挡板与控制器杠杆的一端接触。进气量变化时挡板产生位移，并通过杠杆机构操纵燃油分配进气量变化时挡板产生位移，并通过杠杆机构操纵燃油分配器内部的柱塞移动，从而改变燃油计量槽开度的大小来控制器内部的柱塞移动，从而改变燃油计量槽开度的大小来控制喷油器的喷油量，达到控制混合气空燃比的目的。燃油分配喷油器的喷油量，达到控制混合气空燃比的目的。燃油分配器内部的柱塞和柱塞筒的基本结构如器内部的柱塞和柱塞筒的基本结构如图图2-7所示。所示。下一页上一页图图2

13、-7 K型燃油喷射系统油量调节原理型燃油喷射系统油量调节原理返回第二节第二节 发动机燃油喷射系统的分类发动机燃油喷射系统的分类2 机电结合式燃油喷射系统机电结合式燃油喷射系统机电结合式燃油喷射系统是指由机械机构与电子控制装置结机电结合式燃油喷射系统是指由机械机构与电子控制装置结合实现燃油喷射的系统。合实现燃油喷射的系统。1982年，博世公司在年，博世公司在K型机械控型机械控制式燃油喷射系统的基础上，增设了一个燃油压差调节器、制式燃油喷射系统的基础上，增设了一个燃油压差调节器、部分传感器和电子控制器部分传感器和电子控制器ECU，改进研制成功了，改进研制成功了KE-Jetronic型（简称型（简称

14、KE型）机电结合式汽油连续喷射系统，型）机电结合式汽油连续喷射系统，如如图图2-8所示。所示。KE型燃油喷射系统仍为连续喷射系统，与型燃油喷射系统仍为连续喷射系统，与K型机械控制式燃型机械控制式燃油喷射系统的主要区别在于增设了一个燃油压差调节器、电油喷射系统的主要区别在于增设了一个燃油压差调节器、电子控制器、冷却液温度传感器等。燃油压差调节器设在燃油子控制器、冷却液温度传感器等。燃油压差调节器设在燃油分配器中，由电磁线圈、永久磁铁和挡板等组成。分配器中，由电磁线圈、永久磁铁和挡板等组成。下一页上一页图图2-8 KE型机电结合式燃油喷射系统型机电结合式燃油喷射系统 返回第二节第二节 发动机燃油喷

15、射系统的分类发动机燃油喷射系统的分类3 电子控制式燃油喷射系统电子控制式燃油喷射系统电子控制式燃油喷射系统是指由电控单元电子控制式燃油喷射系统是指由电控单元ECU直接控制燃油直接控制燃油喷射的系统，如喷射的系统，如图图2-9所示。桑塔纳所示。桑塔纳GLi、2000GSi、3000型、捷达型、捷达AT、GTX、夏利、夏利2000型轿车以及切诺基吉型轿车以及切诺基吉普车采用的燃油喷射系统均为电子控制式燃油喷射系统。普车采用的燃油喷射系统均为电子控制式燃油喷射系统。供油系统供给一定压力的燃油。供油系统供给一定压力的燃油。空气流量计（空气流量传感器）检测进气量并转变为电信号空气流量计（空气流量传感器）

16、检测进气量并转变为电信号输入电控单元输入电控单元ECU，曲轴位置传感器检测曲轴转速和转角并，曲轴位置传感器检测曲轴转速和转角并转变为电信号输入电控单元用以计算发动机转速，电控单元转变为电信号输入电控单元用以计算发动机转速，电控单元根据进气量信号和转速信号计算基本喷油量，再根据冷却液根据进气量信号和转速信号计算基本喷油量，再根据冷却液温度传感器和其他传感器信号对基本喷油量进行修正，并确温度传感器和其他传感器信号对基本喷油量进行修正，并确定实际喷油量。定实际喷油量。下一页上一页图图2-9 电子控制式燃油喷射系统电子控制式燃油喷射系统 返回第二节第二节 发动机燃油喷射系统的分类发动机燃油喷射系统的分

17、类二、二、按喷油器喷油部位分类按喷油器喷油部位分类按喷油器喷射燃油的部位不同，发动机燃油喷射系统可分为按喷油器喷射燃油的部位不同，发动机燃油喷射系统可分为缸内喷射系统和进气管喷射系统两种类型。缸内喷射系统和进气管喷射系统两种类型。（一）（一）缸内喷射系统缸内喷射系统喷油器将燃油直接喷射到气缸内部的燃油喷射系统称为缸内喷油器将燃油直接喷射到气缸内部的燃油喷射系统称为缸内喷射系统，又称为缸内直接喷射系统。喷射系统，又称为缸内直接喷射系统。（二）（二）进气管喷射系统进气管喷射系统喷油器将燃油喷射在节气门或进气门附近进气管内的燃油喷喷油器将燃油喷射在节气门或进气门附近进气管内的燃油喷射系统称为进气管喷

18、射系统，又称为缸外喷射系统。射系统称为进气管喷射系统，又称为缸外喷射系统。下一页上一页第二节第二节 发动机燃油喷射系统的分类发动机燃油喷射系统的分类进气管喷射系统分为单点喷射系统和多点喷射系统两种类型。进气管喷射系统分为单点喷射系统和多点喷射系统两种类型。1.单点燃油喷射系统单点燃油喷射系统SPI单点燃油喷射系统的英文名称是单点燃油喷射系统的英文名称是Single Point Fuel Injection System，简称，简称SPFI或或SPI，是指在多缸发动，是指在多缸发动机节气门的上方，安装一只或两只喷油器同时喷油的燃油喷机节气门的上方，安装一只或两只喷油器同时喷油的燃油喷射系统。射系

19、统。单点燃油喷射系统将燃油喷在节气门上方的进气管中，并与单点燃油喷射系统将燃油喷在节气门上方的进气管中，并与进气气流混合形成可燃混合气，通过进气歧管再分配到各个进气气流混合形成可燃混合气，通过进气歧管再分配到各个气缸。气缸。下一页上一页第二节第二节 发动机燃油喷射系统的分类发动机燃油喷射系统的分类单点喷射系统的工作原理与多点喷射系统相似，也是由电控单点喷射系统的工作原理与多点喷射系统相似，也是由电控单元根据空气量传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感单元根据空气量传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器等检测的发动机工况信号计算喷油时器、冷却液温度传感器等检测的发动机工况信号

20、计算喷油时间。间。2.多点燃油喷射系统多点燃油喷射系统MPI多点燃油喷射系统的英文名称是多点燃油喷射系统的英文名称是Multi-Point Fuel Injection System，简称，简称MPFI或或MPI，是指在发动机，是指在发动机每个气缸进气门前方的进气歧管上均安装一只喷油器的燃油每个气缸进气门前方的进气歧管上均安装一只喷油器的燃油喷射系统。喷射系统。在进气管多点燃油喷射系统发展过程中，博世公司曾经研制在进气管多点燃油喷射系统发展过程中，博世公司曾经研制出出D型、型、L型、型、LH型和型和M型燃油喷射系统等几种典型的燃油型燃油喷射系统等几种典型的燃油喷射系统，分别代表着不同年代燃油喷

21、射系统的设计思路和喷射系统，分别代表着不同年代燃油喷射系统的设计思路和技术水平。技术水平。下一页上一页第二节第二节 发动机燃油喷射系统的分类发动机燃油喷射系统的分类（1）博世博世D型燃油喷射系统。型燃油喷射系统。D型喷射系统是汽车上应用最早的发动机电子控制燃油喷射型喷射系统是汽车上应用最早的发动机电子控制燃油喷射系统，于系统，于1967年由德国博世公司根据美国本迪克斯公司的年由德国博世公司根据美国本迪克斯公司的专利技术研制而成，应用在当时德国大众汽车公司生产的专利技术研制而成，应用在当时德国大众汽车公司生产的VW1600型和奔驰型和奔驰280SE型轿车上，系统组成如型轿车上，系统组成如图图2-

22、13所示。所示。（2）博世博世L型燃油喷射系统。型燃油喷射系统。L型喷射系统是由型喷射系统是由D型多点燃油喷射系统改进设计而成。系统型多点燃油喷射系统改进设计而成。系统结构原理与结构原理与D型喷射系统基本相同，有所不同的是用翼片式型喷射系统基本相同，有所不同的是用翼片式空气流量传感器取代了空气流量传感器取代了D型喷射系统的歧管压力传感器，因型喷射系统的歧管压力传感器，因此可以直接测量发动机的进气量，提高了喷油量的控制精度，此可以直接测量发动机的进气量，提高了喷油量的控制精度，系统组成如系统组成如图图2-14所示。所示。下一页上一页图图2-13 博世博世D型型MPI燃油喷射系统燃油喷射系统 返回

23、图图2-14 博世博世L型型MPI燃油喷射系统燃油喷射系统 返回第二节第二节 发动机燃油喷射系统的分类发动机燃油喷射系统的分类（3）博世博世LH型燃油喷射系统。型燃油喷射系统。LH型燃油喷射系统是在型燃油喷射系统是在L型喷射系统的基础上改进的喷射系型喷射系统的基础上改进的喷射系统，其结构原理基本相同，主要区别在于统，其结构原理基本相同，主要区别在于LH型喷射系统采用型喷射系统采用了热丝式（即热线式）空气流量传感器来取代了热丝式（即热线式）空气流量传感器来取代L型喷射系统型喷射系统的翼片式空气流量传感器，电控单元开始采用大规模集成电的翼片式空气流量传感器，电控单元开始采用大规模集成电路制作，空燃

24、比采用闭环控制方式进行控制，系统组成如路制作，空燃比采用闭环控制方式进行控制，系统组成如 图图2-15所示。所示。（4）博世博世M型燃油喷射系统。型燃油喷射系统。M型燃油喷射系统是在型燃油喷射系统是在L型喷射系统的基础上，将微机控制点型喷射系统的基础上，将微机控制点火系统与燃油喷射系统组合在一起的综合控制系统，如火系统与燃油喷射系统组合在一起的综合控制系统，如 图图2-16所示。所示。下一页上一页图图2-15 博世博世LH型型MPI燃油喷射系统燃油喷射系统 返回图图2-16 博世博世M型型MPI燃油喷射系统燃油喷射系统 返回第二节第二节 发动机燃油喷射系统的分类发动机燃油喷射系统的分类三、三、

25、按喷油器喷油方式分类按喷油器喷油方式分类按喷油器喷油方式不同，电子控制燃油喷射系统可分为连续喷射按喷油器喷油方式不同，电子控制燃油喷射系统可分为连续喷射和间歇喷射两大类。和间歇喷射两大类。1 连续喷射系统连续喷射系统连续喷射系统是指在发动机运转期间，喷油器连续不断地喷射燃连续喷射系统是指在发动机运转期间，喷油器连续不断地喷射燃油的控制系统。连续喷射方式主要用于机械控制式或机电结合式油的控制系统。连续喷射方式主要用于机械控制式或机电结合式燃油喷射系统，如博世公司研制的燃油喷射系统，如博世公司研制的K-Jetronic型喷射系统和型喷射系统和KE-Jetronic型喷射系统。型喷射系统。2 间歇喷

26、射系统间歇喷射系统间歇喷射系统是指在发动机运转期间，喷油器间歇喷射燃油的控间歇喷射系统是指在发动机运转期间，喷油器间歇喷射燃油的控制系统。根据喷射燃油的时序不同，间歇喷射系统又可分为同时制系统。根据喷射燃油的时序不同，间歇喷射系统又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射系统，如喷射、分组喷射和顺序喷射系统，如图图2-17所示。所示。返回上一页图图2-17 喷油器的喷射时序喷油器的喷射时序 返回第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理 一、一、空气流量传感器空气流量传感器AFS（一）（一）空气流量传感器的功用与类型空气流量传感器的功用与类型空气流量传感器空气

27、流量传感器AFS又称为空气流量计又称为空气流量计AFM，是进气歧管空，是进气歧管空气流量传感器气流量传感器MAFS的简称，其功用是检测发动机进气量的的简称，其功用是检测发动机进气量的大小，并将空气流量信号转换成电信号输入电控单元大小，并将空气流量信号转换成电信号输入电控单元ECU，以供以供ECU计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间。空气计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间。空气流量信号是发动机电控单元流量信号是发动机电控单元ECU计算喷油时间和点火时间的计算喷油时间和点火时间的主要依据。主要依据。根据检测进气量的方式不同，空气流量传感器分为根据检测进气量的方式不同，空气流量传感器分为“D”

28、型型（即压力型）和（即压力型）和“L”型（即流量型）两种类型。型（即流量型）两种类型。下一页第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理（二）（二）翼片式空气流量传感器翼片式空气流量传感器翼片式空气流量传感器翼片式空气流量传感器AFS又称为叶片式又称为叶片式AFS，是一种利用，是一种利用力矩平衡原理而开发研制的流量传感器。该型传感器具有结力矩平衡原理而开发研制的流量传感器。该型传感器具有结构简单、价格便宜、可靠性较高等优点，丰田皇冠构简单、价格便宜、可靠性较高等优点，丰田皇冠2.8（5M-E发动机）、佳美、子弹头、马自达多用途汽车燃油发动机）、佳美、子弹头

29、、马自达多用途汽车燃油喷射系统都采用了翼片式空气流量传感器。喷射系统都采用了翼片式空气流量传感器。1.传感器的结构特点传感器的结构特点翼片式空气流量传感器的结构如翼片式空气流量传感器的结构如图图2-18所示，主要由检测所示，主要由检测部件、电位计、调整部件、接线插座和进气温度传感器五部部件、电位计、调整部件、接线插座和进气温度传感器五部分组成。分组成。下一页上一页图图2-18 翼片式空气流量传感器的结构翼片式空气流量传感器的结构返回第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理（1）检测部件的结构特点：检测部件的结构特点：检测部件的结构如检测部件的结构如图图

30、2-19所示，由测量叶片和缓冲叶片组所示，由测量叶片和缓冲叶片组成。叶片又称为翼片，用热模浇铸成一体，铝质翼片总成固成。叶片又称为翼片，用热模浇铸成一体，铝质翼片总成固定在电位计转轴上。测量翼片在主进气道内随空气流量的变定在电位计转轴上。测量翼片在主进气道内随空气流量的变化而偏转，缓冲翼片在缓冲室内偏转。缓冲室起到阻尼作用，化而偏转，缓冲翼片在缓冲室内偏转。缓冲室起到阻尼作用，当发动机吸入的空气量急剧变化时，使翼片转动平稳，减小当发动机吸入的空气量急剧变化时，使翼片转动平稳，减小翼片脉动。转轴安装在传感器壳体上。翼片脉动。转轴安装在传感器壳体上。在电位计一端的转轴上装有片状螺旋形复位弹簧，其功

31、用是在电位计一端的转轴上装有片状螺旋形复位弹簧，其功用是使测量翼片复位并平衡空气对测量翼片的推力。当弹力与推使测量翼片复位并平衡空气对测量翼片的推力。当弹力与推力平衡时，翼片便处于平衡位置。力平衡时，翼片便处于平衡位置。下一页上一页图图2-19 翼片式空气流量传感器翼片式空气流量传感器AFS检测部件的结构检测部件的结构 返回第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理（2）电位计与调整部件的结构特点：电位计与调整部件的结构特点：电位计安装在传感器壳体上部，由带平衡配重的滑臂和印刷电位计安装在传感器壳体上部，由带平衡配重的滑臂和印刷电路板上的镀膜电阻组成。滑

32、臂中心固定在转轴上，并随转电路板上的镀膜电阻组成。滑臂中心固定在转轴上，并随转轴一起转动。轴一起转动。当翼片带动转轴转动时，滑臂便在镀膜电阻上滑动。配重起当翼片带动转轴转动时，滑臂便在镀膜电阻上滑动。配重起到平衡作用，使滑臂平稳偏摆。电位计内设有调整齿扇和片到平衡作用，使滑臂平稳偏摆。电位计内设有调整齿扇和片状螺旋形复位弹簧。弹簧形状与时钟弹簧相同，一端固定在状螺旋形复位弹簧。弹簧形状与时钟弹簧相同，一端固定在转轴上，另一端固定在调整齿扇上，齿扇上制有刻度标记，转轴上，另一端固定在调整齿扇上，齿扇上制有刻度标记，并用卡簧定位。改变齿扇的定位位置，即可调整复位弹簧的并用卡簧定位。改变齿扇的定位位

33、置，即可调整复位弹簧的预紧力，从而调整传感器的输出特性。预紧力，从而调整传感器的输出特性。下一页上一页第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理（3）连接电路与接线插座的结构特点：连接电路与接线插座的结构特点：印刷电路上的厚膜电阻采用真空淀积工艺制作在陶瓷基片上，印刷电路上的厚膜电阻采用真空淀积工艺制作在陶瓷基片上，原理电路及其连接如原理电路及其连接如图图2-20所示，可变电阻上的滑臂与接所示，可变电阻上的滑臂与接线插座上的信号输出端子线插座上的信号输出端子“VS”连接。连接。（4）进气温度传感器的结构特点：进气温度传感器的结构特点：进气温度传感器由负温

34、度系数型热敏电阻套装在塑料壳体内进气温度传感器由负温度系数型热敏电阻套装在塑料壳体内构成，安装在主进气道的进气口上，电阻两端的引线分别与构成，安装在主进气道的进气口上，电阻两端的引线分别与接线插座上的搭铁端子接线插座上的搭铁端子“E2和温度信号输出端子和温度信号输出端子“THA连接。连接。下一页上一页图图2-20 翼片式空气流量传感器翼片式空气流量传感器AFS原理电路原理电路 返回第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理2.传感器的工作原理传感器的工作原理翼片式空气流量传感器的工作原理如翼片式空气流量传感器的工作原理如图图2-21所示。当吸入所示。当吸

35、入发动机的空气流过传感器主进气道时，传感器翼片就会受到发动机的空气流过传感器主进气道时，传感器翼片就会受到空气气流压力产生的推力力矩和复位弹簧弹力力矩的作用。空气气流压力产生的推力力矩和复位弹簧弹力力矩的作用。（三）（三）涡流式空气流量传感器涡流式空气流量传感器涡流式空气流量传感器是根据卡尔曼涡流理论，利用超声波涡流式空气流量传感器是根据卡尔曼涡流理论，利用超声波或光电信号，通过检测旋涡频率来测量空气流量的一种传感或光电信号，通过检测旋涡频率来测量空气流量的一种传感器。器。1.涡流式流量传感器的测量原理涡流式流量传感器的测量原理风速越高则声音频率越高，这是因为气流流过电线后形成旋风速越高则声音

36、频率越高，这是因为气流流过电线后形成旋涡（即涡流）所致。试验证明，液体、气体等流体均会发生涡（即涡流）所致。试验证明，液体、气体等流体均会发生这种现象。这种现象。下一页上一页图图2-21 翼片式翼片式AFS工作原理简图工作原理简图 返回第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理2.光电检测涡流式空气流量传感器光电检测涡流式空气流量传感器（1）传感器的结构特点：传感器的结构特点：丰田凌志丰田凌志LS400和皇冠和皇冠3.0型轿车装备的光电检测涡流式流型轿车装备的光电检测涡流式流量传感器的结构如量传感器的结构如图图2-24所示，主要由涡流发生器、发光所示，主

37、要由涡流发生器、发光二极管二极管LED、光敏三极管、反光镜、张紧带、集成厚膜控制、光敏三极管、反光镜、张紧带、集成厚膜控制电路和进气温度传感器组成。电路和进气温度传感器组成。在传感器气流入口处设有蜂窝状整流网栅，其作用是使吸入在传感器气流入口处设有蜂窝状整流网栅，其作用是使吸入的空气在涡流发生器上游形成比较稳定地气流，从而保证涡的空气在涡流发生器上游形成比较稳定地气流，从而保证涡流发生器产生与流速成正比的涡流。涡流发生器用合成树脂流发生器产生与流速成正比的涡流。涡流发生器用合成树脂与厚膜集成控制电路封装成一体，传感器内部结构如与厚膜集成控制电路封装成一体，传感器内部结构如图图2-25所示。所示

38、。下一页上一页图图2-24 光电检测涡流式流量传感器光电检测涡流式流量传感器的结构的结构 返回图图2-25 光电检测涡流式传感器剖视图光电检测涡流式传感器剖视图 返回第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理（2）传感器的工作原理：传感器的工作原理：当进气气流流过涡流发生器时，在涡流发生器两侧就会交替当进气气流流过涡流发生器时，在涡流发生器两侧就会交替产生涡流，两侧的压力就会交替发生变化。进气量越大，旋产生涡流，两侧的压力就会交替发生变化。进气量越大，旋涡数量越多，压力变化频率就越高。导压孔将变化的压力引涡数量越多，压力变化频率就越高。导压孔将变化的压力

39、引导到导压腔中，反光镜和张紧带就会随着压力变化而产生振导到导压腔中，反光镜和张紧带就会随着压力变化而产生振动，振动频率与单位时间内产生的旋涡数量成正比。动，振动频率与单位时间内产生的旋涡数量成正比。反光镜将反光镜将LED的光束反射到光敏三极管上，因为光敏三极管的光束反射到光敏三极管上，因为光敏三极管受到光束照射时导通，不受光束照射时截止，所以光敏三极受到光束照射时导通，不受光束照射时截止，所以光敏三极管导通与截止的频率与旋涡频率成正比。信号处理电路将频管导通与截止的频率与旋涡频率成正比。信号处理电路将频率信号转换成方波信号输入率信号转换成方波信号输入ECU之后，之后，ECU便可计算出进气便可计

40、算出进气流量的大小。流量的大小。下一页上一页第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理3.超声波检测涡流式流量传感器超声波检测涡流式流量传感器（1）传感器的结构特点：传感器的结构特点：超声波检测涡流式流量传感器的结构如超声波检测涡流式流量传感器的结构如图图2-26所示，主要所示，主要由涡流发生器、超声波发生器、超声波接收器、集成控制电由涡流发生器、超声波发生器、超声波接收器、集成控制电路、进气温度传感器和大气压力传感器等组成。路、进气温度传感器和大气压力传感器等组成。超声波式流量传感器设有主空气道和旁通空气道，涡流发生超声波式流量传感器设有主空气道和旁通

41、空气道，涡流发生器设在主空气道上。设置旁通空气道的目的是调节主空气道器设在主空气道上。设置旁通空气道的目的是调节主空气道的空气流量。的空气流量。（2）传感器的检测原理：传感器的检测原理：超声波检测涡流式流量传感器的检测原理如超声波检测涡流式流量传感器的检测原理如图图2-27所示。所示。下一页上一页图图2-26 超声波检测涡流式流量传感超声波检测涡流式流量传感器的结构器的结构 返回图图2-27 超声波检测涡流式流量传感超声波检测涡流式流量传感器原理电路器原理电路 返回第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理（四）（四）热丝式与热膜式空气流量传感器热丝式与

42、热膜式空气流量传感器热丝式与热膜式空气流量传感器都是直接检测发动机吸入空热丝式与热膜式空气流量传感器都是直接检测发动机吸入空气的质量流量的传感器。两种传感器的检测原理完全相同，气的质量流量的传感器。两种传感器的检测原理完全相同，热丝式空气流量传感器的检测元件是铂金属丝，热膜式空气热丝式空气流量传感器的检测元件是铂金属丝，热膜式空气流量传感器的检测元件是铂金属膜。流量传感器的检测元件是铂金属膜。铂金属检测元件的响应速度很快，能在几毫秒内反映出空气铂金属检测元件的响应速度很快，能在几毫秒内反映出空气流量的变化，因此测量精度不受进气气流脉动的影响（气流流量的变化，因此测量精度不受进气气流脉动的影响（

43、气流脉动在发动机大负荷、低转速运转时最为明显）。此外还具脉动在发动机大负荷、低转速运转时最为明显）。此外还具有进气阻力小、无磨损部件等优点。有进气阻力小、无磨损部件等优点。下一页上一页第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理1.传感器的结构特点传感器的结构特点热丝式与热膜式空气流量传感器主要由发热元件（热丝或热热丝式与热膜式空气流量传感器主要由发热元件（热丝或热膜）、温度补偿电阻（冷丝或冷膜）、信号取样电阻和控制膜）、温度补偿电阻（冷丝或冷膜）、信号取样电阻和控制电路等组成。电路等组成。（1）热丝式空气流量传感器的结构特点：热丝式空气流量传感器的结构特

44、点：热丝式空气流量传感器的结构如热丝式空气流量传感器的结构如图图2-29所示，传感器壳体所示，传感器壳体两端设制有与进气道相连接的圆形连接接头，空气入口和出两端设制有与进气道相连接的圆形连接接头，空气入口和出口都设有防止传感器受到机械损伤的防护网。口都设有防止传感器受到机械损伤的防护网。（2）热膜式空气流量传感器的结构特点：热膜式空气流量传感器的结构特点：热膜式空气流量传感器是热丝式传感器的改进产品，其发热热膜式空气流量传感器是热丝式传感器的改进产品，其发热元件采用平面形铂金属薄膜（厚约元件采用平面形铂金属薄膜（厚约200 nm）电阻器，故称）电阻器，故称为热膜电阻。为热膜电阻。下一页上一页图

45、图2-29 热丝式空气流量传感器热丝式空气流量传感器AFS的结构的结构 返回第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理2.传感器的工作原理传感器的工作原理利用热丝或热膜作为发热元件的空气流量传感器，其测量原利用热丝或热膜作为发热元件的空气流量传感器，其测量原理完全相同，并与日常生活中使用的电吹风机的工作原理相理完全相同，并与日常生活中使用的电吹风机的工作原理相似。为了叙述方便，下面将热丝与热膜统称为发热元件。似。为了叙述方便，下面将热丝与热膜统称为发热元件。理论和实验证明：在强制气流的冷却作用下，发热元件在单理论和实验证明：在强制气流的冷却作用下，发热元

46、件在单位时间内的散热量跟发热元件的温度与气流温度之差成正比。位时间内的散热量跟发热元件的温度与气流温度之差成正比。为此在热丝式与热膜式流量传感器中，采用了为此在热丝式与热膜式流量传感器中，采用了图图2-32所示所示的恒温差控制电路来实现流量检测。的恒温差控制电路来实现流量检测。下一页上一页图图2-32 热丝式与热膜式流量传感器热丝式与热膜式流量传感器AFS原理电路原理电路返回第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理（五）（五）空气流量传感器性能比较空气流量传感器性能比较翼片式空气流量传感器具有结构简单、价格便宜，而且具有翼片式空气流量传感器具有结构简单

47、、价格便宜，而且具有良好的可靠性，因此在良好的可靠性，因此在20世纪世纪70年代研制的汽车电子控制年代研制的汽车电子控制汽油喷射系统广泛采用。但是，翼片式空气流量传感器体积汽油喷射系统广泛采用。但是，翼片式空气流量传感器体积大、安装不便、急加速时响应特性差、进气阻力较大、需要大、安装不便、急加速时响应特性差、进气阻力较大、需要进行大气压力和进气温度修正。进行大气压力和进气温度修正。为了克服这些缺点，进入为了克服这些缺点，进入80年代以后，相继研制成功了卡尔年代以后，相继研制成功了卡尔曼涡流式、热丝式和热膜式等空气流量传感器。特别是热丝曼涡流式、热丝式和热膜式等空气流量传感器。特别是热丝式和热膜

48、式流量传感器能够直接测量空气气流的质量流量，式和热膜式流量传感器能够直接测量空气气流的质量流量，避免了海拔高度变化引起测量误差，此外还具有响应速度快、避免了海拔高度变化引起测量误差，此外还具有响应速度快、测量精度高等优点，因此现代汽车电子控制汽油喷射系统普测量精度高等优点，因此现代汽车电子控制汽油喷射系统普遍采用。遍采用。下一页上一页第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理二、二、曲轴位置与凸轮轴位置传感器曲轴位置与凸轮轴位置传感器曲轴位置传感器曲轴位置传感器CPS又称为发动机转速与曲轴转角传感器，又称为发动机转速与曲轴转角传感器，凸轮轴位置传感器又称

49、为气缸识别传感器凸轮轴位置传感器又称为气缸识别传感器CIS。（一）（一）曲轴与凸轮轴位置传感器的功用与分类曲轴与凸轮轴位置传感器的功用与分类在发动机电控单元在发动机电控单元ECU控制喷油器喷油和控制火花塞跳火时，控制喷油器喷油和控制火花塞跳火时，首先需要知道究竟是哪一个气缸的活塞即将到达排气冲程上首先需要知道究竟是哪一个气缸的活塞即将到达排气冲程上止点和压缩冲程上止点，然后才能根据曲轴转角信号控制喷止点和压缩冲程上止点，然后才能根据曲轴转角信号控制喷油提前角与点火提前角。油提前角与点火提前角。曲轴位置传感器曲轴位置传感器CPS的功用是：采集发动机曲轴转速与转角的功用是：采集发动机曲轴转速与转角

50、信号并输入信号并输入ECU，以便计算确定并控制喷油提前角与点火提，以便计算确定并控制喷油提前角与点火提前角。前角。下一页上一页第三节第三节 发动机燃油喷射系统传感器发动机燃油喷射系统传感器的结构原理的结构原理凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器CIS的功用是：采集配气凸轮轴的位置信的功用是：采集配气凸轮轴的位置信号并输入号并输入ECU，以便确定活塞处于压缩（或排气）冲程上止，以便确定活塞处于压缩（或排气）冲程上止点的位置。点的位置。发动机燃油喷射系统常用的曲轴与凸轮轴位置传感器分为光发动机燃油喷射系统常用的曲轴与凸轮轴位置传感器分为光电式、磁感应式和霍尔式三种类型。电式、磁感应式和霍尔式三种类型。