《汽車發(fā)動機電控技術》第二章汽油機電控進氣系統(tǒng)

電子控制系統(tǒng)2/3/2023組成傳感器、ECU執(zhí)行器2/3/2023傳感器空氣流量傳感器進氣壓力傳感器發(fā)動機轉速傳感器水溫傳感器進氣溫度傳感器曲軸位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器氧傳感器爆震傳感器2/3/2023L型空氣供給系統(tǒng)的結構與組成2.1汽油機電控進氣系統(tǒng)概述2/3/2023D型空氣供給系統(tǒng)的結構與組成2/3/20232.2空氣流量傳感器的類型、工作原理和檢測2.2.1葉片式空氣流量傳感器

1.葉片式流量傳感器的結構組成1-進氣溫度傳感器2-電動燃油泵控制觸點（動觸點）3-回位彈簧4-電位計5-導線連接器（接插器）6-一氧化碳調節(jié)螺釘7-旋轉測量葉片8-電動燃油泵靜觸點

電位計處2/3/20231-空氣2-進氣溫度傳感器3-閥門4-緩沖室5-緩沖片6-測量片7-空氣主氣道8-旁通道葉片處葉片式空氣流量傳感器旋轉測量葉片結構2/3/20232.葉片式流量傳感器的工作原理

測量葉片6隨空氣的進入而偏轉，帶動其上的電位計，由于電位計的移動，在相應電路上產(chǎn)生電壓的變化，將此變化的電壓輸入到發(fā)動機控制單元ECU中，從而獲得發(fā)動機進氣量的信號。2/3/20233.葉片式空氣流量傳感器的檢測方法與標準值端子名稱THAVSVCVBE2FCE1作用溫度信號電壓流量信號電壓基準電壓電源電壓接地油泵開關接地2/3/2023PREVIA2TZ-FE發(fā)動機葉片式空氣流量傳感器的檢測2/3/2023傳感器各端子間的電阻值(豐田PREVIA)

2/3/20232/3/2023傳感器標準信號電壓值

(豐田PREVIA)

2/3/2023葉片式空氣流量傳感器與ECU之間的連接

2/3/2023小結主要內容本節(jié)主要介紹了葉片式空氣流量傳感器的類型、結構組成、工作原理與檢測方法。在當前的汽車發(fā)動機上此種傳感器應用越來越少。使用此種傳感器的現(xiàn)保有的車輛仍占有一定的數(shù)目。2/3/20232.2.2卡門旋渦式空氣流量傳感器1.卡門旋渦式空氣流量傳感器的類型光學檢測方式超聲波檢測方式2/3/20232.卡門旋渦式空氣流量傳感器的工作原理

空氣流經(jīng)進氣道時，在渦流發(fā)生器的特殊結構作用下，渦流發(fā)生器后部產(chǎn)生有規(guī)律的卡門旋渦，此旋渦的產(chǎn)生引起周圍的空氣壓力發(fā)生變化，由于渦旋是按進氣的一定頻率產(chǎn)生的，因此，周圍壓力的變化也是有一定頻率的，變化的壓力經(jīng)導壓孔引向金屬膜制成的反光鏡使反光鏡產(chǎn)生振動，其振動頻率與渦流發(fā)生的頻率相等，而渦流發(fā)生器的渦流發(fā)生頻率與空氣流速成正比；反光鏡再將發(fā)光二極管投射的光反射給光電管(光敏晶體管)，通過光電管檢測到渦流發(fā)生的頻率，并傳向ECU，ECU則根據(jù)此信號確定發(fā)動機的實際進氣量。2/3/2023超聲波式卡門旋渦空氣流量傳感器的工作原理

空氣流經(jīng)渦流發(fā)生器時，在渦流發(fā)生器后部產(chǎn)生卡門旋渦，引起壓力變化，變化的壓力空氣經(jīng)過超聲波發(fā)射探頭與超聲波接收探頭之間時，產(chǎn)生空氣密度的改變。超聲波發(fā)射探頭不斷地接收超聲波信號發(fā)生器輸送來的超聲波信號，并將其轉換成機械波。超聲波接收探頭安裝在發(fā)射探頭正對面，它利用壓電效應將接收到的機械波轉換成電信號輸送給轉換電路。因卡門旋渦對空氣密度的影響，就會使機械波從發(fā)射探頭傳到接收探頭的時間產(chǎn)生相位差。轉換電路對此相位信號進行處理，就可得到與渦流發(fā)生的頻率成正比的脈沖信號，ECU獲得此信號，就可計算出進入汽缸內的體積空氣量，并進一步換算成相應的空氣質量。2/3/20233.卡門旋渦式空氣流量傳感器的檢測靜態(tài)檢測：電阻檢測動態(tài)檢測：電壓檢測1UZ–FE發(fā)動機渦流式空氣流量傳感器2/3/2023空氣流量傳感器電阻標準值

2/3/20232.2.3熱線式空氣流量傳感器1.熱線式空氣流量傳感器的類型與結構1-防護網(wǎng)2-取樣管3-鉑金熱線4-溫度補償電阻(冷線)5-控制電路6-連接器2/3/20232.熱線式空氣流量傳感器的工作原理熱線溫度由混合集成電路A保持其溫度與吸入空氣溫度相差一定值，熱線式空氣流量傳感器中是始終保證熱線與冷線（溫度補償電阻）之間的差值在100℃～200℃之間的某一個數(shù)值上。當空氣質量流量增大時，混合集成電路A使熱線通過的電流加大，反之，則減小。這樣，就使得通過熱線RH的電流是空氣質量流量的單一函數(shù)。2/3/2023相對于葉片式和卡門旋渦式空氣流量計特點結構簡單進氣阻力小溫度響應快無需進行進氣溫度和壓力修正所以應用越來越廣泛！

2/3/2023熱線式空氣流量傳感器的檢測（日產(chǎn)VG30E型發(fā)動機）就車檢測單件檢測2/3/2023就車檢測發(fā)動機沒有起動時，電壓應低于0.5V；怠速熱機后，電壓應為1.0V～1.3V；當發(fā)動機的轉速達到3000r／min時，輸出電壓應為1.8V～2.0V。2/3/2023單件檢測

空氣流量傳感器輸出信號的檢查

點火開關位于“OFF”位置，拔下空氣流量傳感器的導線連接器，從發(fā)動機上拆下空氣流量傳感器，觀察空氣流量傳感器內的熱線有無斷絲或臟污現(xiàn)象，擴網(wǎng)有無堵塞或破裂，如有異常，應更換該空氣流量傳感器。將蓄電池電壓施加于空氣流量計的端子D和E之間(注意電源極性應正確，D接負極，E接正極)，然后用萬用表電壓檔測量端子B相D之間的電壓，其標準電壓值為1.6V±0.5V(1.1V～2.1V)，如其電壓值不符，則須更換空氣流量傳感器。用小的電風扇給空氣流量傳感器的進風口吹風，同時用萬用表電壓檔測量端子B和D之間的電壓。在吹風的時候其電壓值應上升至2V～4V。同時，信號電壓應隨風量的大小變化而靈敏地變化。

2/3/20232.2.4熱膜式空氣流量傳感器熱膜式空氣流量傳感器結構

工作原理同熱線式空氣流量傳感器2/3/2023熱膜式空氣流量傳感器的檢測

捷達五氣閥電噴發(fā)動機轎車熱膜式空氣流量傳感器

ECU(J220)上的端子11為電源線(+5V)；端子12為信號負極線；端子13為信號正極線。2/3/2023（1）檢查附加熔斷器(30A)是否良好。然后用發(fā)光二極管試燈連接流量傳感器端子2和搭鐵點，起動發(fā)動機，此時應有蓄電池電壓，試燈點亮。（2）若試燈不亮，應檢查熔斷器至空氣流量傳感器端子2之間的線路是否良好，若正常，應檢查燃油泵繼電器。（3）若試燈亮，則檢查流量傳感器端子4在點火開關打開時有無5V電壓。若沒有5V電壓，則檢查流量計至ECU之間的線路是否正常，若線路正常，則發(fā)動機ECU有故障。若有5V電壓，則空氣流量傳感器有故障，應予以更換。（4）點火開關關閉，將插線連接器拔下，用萬用表電阻擋測量，“3”腳與車身搭鐵間應為0Ω(搭鐵腳)。（5）用萬用表電壓擋測量“5”腳與“3”腳間的電壓，發(fā)動機怠速時約1.4V，隨著轉速的升高，電壓升高，最高轉速對應的電壓約為2.5V，否則該流量傳感器應更換。如發(fā)動機不能加速，應拆下空氣濾清器，從流量傳感器的進氣口吹風，風速越高，“5”腳與“3”腳間的電壓越高，否則應更換該流量傳感器。（6）當空氣流量傳感器處有故障時，使用V.A.G1552解碼器，可調出故障碼00553，故障可能是空氣流量傳感器G70信號太小或太大、或者G70不可靠，進行相關檢測。進行數(shù)據(jù)流讀取時，發(fā)動機在怠速運轉的情況下，進入到數(shù)據(jù)組02，檢查進氣質量參數(shù)，標準值應在2.0～4.0g/s。（7）輸出信號波形的檢測。2/3/2023起動發(fā)動機，并使其怠速運轉，怠速穩(wěn)定后，檢查怠速輸出信號電壓做加速和減速試驗。①將發(fā)動機轉速從怠速增至節(jié)氣門全開，持續(xù)2s。②減速到怠速狀況，持續(xù)約2s。③急加速至節(jié)氣門全開，然后再降到怠速。④定住波形，觀察空氣流量傳感器波形。

2/3/20232.3進氣溫度傳感器的工作原理與檢測1.進氣溫度傳感器的結構在傳感器內部加裝一個負溫度系統(tǒng)的半導體熱敏電阻，外部則用環(huán)氧樹脂材料進行密封。2/3/20232.進氣溫度傳感器的工作原理進氣溫度傳感器內部的負溫度系統(tǒng)熱敏電阻的阻值會隨著外界溫度的大小而改變。外界溫度越高，電阻值變得越小，也就是負溫度系統(tǒng)熱敏電阻的阻值的大小與外界溫度的高低成反比，且近似成線性變化。在ECU中有一個標準電阻與傳感器的熱敏電阻串聯(lián)，并由ECU提供5V的標準電壓，E2端子通過ECU中的E1端子搭鐵。當熱敏電阻隨進氣溫度變化時，ECU通過THA端子測得的分壓電位值也隨之變化，ECU根據(jù)此分壓值判斷進氣的溫度。

進氣溫度傳感器與ECU之間的連接電路（見圖）2/3/2023進氣溫度傳感器與ECU之間的連接電路2/3/20233.進氣溫度傳感器的檢測進氣溫度傳感器出現(xiàn)故障時的發(fā)動機現(xiàn)象：不易起動怠還不穩(wěn)尾氣排放超標出現(xiàn)上述現(xiàn)象時，可進行檢測：電阻檢測

輸出信號電壓值檢測

波形檢測2/3/2023電阻檢測：

單件檢查時，點火開關置于OFF位置，拔下進氣溫度傳感器導線連接器，并將傳感器拆下；用電熱吹風器、紅外線燈或熱水加熱進氣溫度傳感器；用萬用表歐姆檔測量在不同溫度下兩端子間的電阻值，將測得的電阻值與標準數(shù)值進行比較。如果與標準值不符，則應更換傳感器。輸出信號電壓值檢測：

當點火開關置于0N位置時，豐田皇冠3.02JZ-GE型發(fā)動機ECU的THA端子與E2端子間，或進氣溫度傳感器連接器THA與E2端子間的電壓值在20℃時應為0.5～3.4V，80℃時應為0.2～1.OV。

2/3/2023

起動發(fā)動機加速至2500r／min，穩(wěn)住轉速看示波器屏幕上波形從左端開始直到右端結束，示波器上橫軸每格5s，一次總共記錄傳感器工作時間為50s，將屏幕上的波形定住，停止測試。

2/3/20232.4節(jié)氣門位置傳感器的類型、工作原理和檢測2.4.1機械式節(jié)氣門體及其位置傳感器1.開關式節(jié)氣門位置傳感器（1）開關式節(jié)氣門位置傳感器的結構與工作原理。

2/3/2023（2）開關型節(jié)氣門位置傳感器的檢測。電源電壓檢查輸出信號電壓檢查端子電阻檢查2/3/2023用萬用表電壓檔測量線束插接器中TL端子的電源電壓，應為蓄電池電壓12V，否則應檢查線路是否斷路。檢查時，傳感器應正常連接，接通點火開關，輸出的信號電壓應為高電平或低電平，并且隨節(jié)氣門軸的轉動而交替變化(由低電平“0”變?yōu)楦唠娖健發(fā)”或由高電平“1”變?yōu)榈碗娖健?”)。檢查怠速端子電阻。拔下傳感器接線插頭，用萬用表的電阻檔測量怠速端子(IDL)與可動端子(TL)之間的電阻，其電阻值應為0Ω。轉動節(jié)氣門軸在40°左右，其電阻值應為∞。檢查功率端子電阻。拔下傳感器接線插頭，用萬用表的電阻檔測量傳感器的功率端子(PSW)與可動端子(TL)之間的電阻值，其電阻值應為∞。轉動節(jié)氣門軸約55°以上，電阻值應變?yōu)?Ω。2/3/20232/3/20232.普通線性節(jié)氣門位置傳感器（1）工作原理。

控制電路與原理IDL-怠速觸點VC-工作電壓VTA-節(jié)氣門位置信號E2-接地2/3/2023（2）檢測。檢查傳感器電阻檢查傳感器線束檢查電源電壓和信號電壓2/3/2023首先拔下傳感器線束插頭，用萬用表檢測信號輸出端子“VTA”與搭鐵端子“E”之間的阻值。當止動螺釘與擋桿之間的間隙為零時，也就是傳感器處于初始狀態(tài)時，阻值應為0.2～6kΩ；當節(jié)氣門全開時，阻值應為1.5～3kΩ。檢測傳感器電源端子“Vc”與搭鐵端子“E”之間的阻值應為1～10kΩ。當用萬用表電阻檔檢測線束電阻時，斷開點火開關，拔下電控單元和傳感器線束插頭，檢測兩插頭上相應端子之間的導線電阻值應當小于0.5Ω。如阻值偏差過大或為∞，說明線束與端子接觸不良或斷路，應進行相應的修理。接通點火開關，用萬用表直流電壓檔檢測傳感器的電源電壓應為5.0V。當節(jié)氣門關閉時，檢測傳感器的信號電壓應為0.5～1.0V；當節(jié)氣門開度逐漸增大時，信號電壓應隨之升高；當節(jié)氣門全開時，信號電壓應為4.0～4.8V。如檢測結果不符合上述數(shù)值，則為傳感器已經(jīng)損壞或失靈，應更換。2/3/20232.4.2半機械式節(jié)氣門體及其控制組件1.半機械式節(jié)氣門體結構1-拉索輪2-節(jié)氣門控制器電位計3-緊急運行彈簧4-節(jié)氣門控制怠速電動機5-節(jié)氣門電位計6-節(jié)氣門控制組件7-怠速開關也稱為直動式節(jié)氣門2/3/20232.半機械式節(jié)氣門傳感器的工作原理

節(jié)氣門電位計直接與節(jié)氣門軸相連接，當駕駛員踩下加速踏板時，節(jié)氣門軸轉動，節(jié)氣門電位計軸也隨之轉動，使其上電阻發(fā)生變化，把這個信號傳至ECU，ECU就判斷出了節(jié)氣門當前打開的具體位置。同時，節(jié)氣門控制器電位計將怠速范圍內節(jié)氣門控制器的位置信號告知ECU。怠速開關向發(fā)動機ECU提供怠速位置信號的。節(jié)氣門控制器控制怠速的作用，當?shù)∷匍_關閉合時，由節(jié)氣門控制器來決定怠速時節(jié)氣門的開度的大小。節(jié)氣門控制組件由發(fā)動機控制單元ECU控制，控制單元收到怠速開關、節(jié)氣門電位計和節(jié)氣門控制器電位計有關目前節(jié)氣門位置的信號后，控制節(jié)氣門控制器動作，使發(fā)動機轉速穩(wěn)定在規(guī)定的怠速轉速范圍內，一般來說，轉速誤差不超過±20r/min。2/3/20233.半機械式節(jié)氣門控制組件的檢測1-節(jié)氣門控制器的正極2-節(jié)氣門控制器負極3-怠速開關信號4-節(jié)氣門供電線(+5V)7-負極5、8-節(jié)氣門電位計信號線2/3/2023供電電壓的檢測測量節(jié)氣門控制組件供電電壓即是測量節(jié)氣門控制器電位計和節(jié)氣門電位計的電源電壓。打開點火開關，用萬用表的20V量程檔，測量節(jié)氣門控制組件插頭端子4和7間電壓應不低于4.5V。線束導通性的檢測檢查節(jié)氣門控制組件插頭端子至發(fā)動機控制單元ECU相應端子(ECU66號端子與傳感器1號端子、ECU59號端子與傳感器2號端子、ECU69號端子與傳感器3號端子、ECU62號端子與傳感器4號端子、ECU75號端子與傳感器5號端子、ECU67號端子與傳感器7號端子、ECU74號端子與傳感器8號端子)之間的電阻值，阻值不得超過1.5Ω。靜態(tài)電阻檢測

1與2之間的電阻值：3～300Ω；全閉時端子3與端子7之間的電阻應小于1Ω；緩慢踩下加速踏板，端子3與7間阻值應為無窮大。端子4與端子7間的電阻應為無窮大。2/3/20232.4.3電子節(jié)氣門體及其位置傳感器1.電子節(jié)氣門體的結構2/3/20232.電子節(jié)氣門位置傳感器的結構與工作原理節(jié)氣門開度傳感器節(jié)氣門開度傳感器電機斷電時的安全電機驅動方式車輛對加速踏板響應靈敏度海拔高度的補償發(fā)動機最高轉速及車速控制

加速踏板位置傳感器2/3/2023節(jié)氣門開度傳感器

節(jié)氣門開度傳感器是節(jié)氣門狀態(tài)的唯一檢測元件，加速踏板位置傳感器是反映駕駛員操作意愿的檢測元件。從控制的角度講，只需一個位置傳感器和一個開度傳感器就夠了，但采用冗余傳感器可大大增加識別硬件故障的可靠性，并保證車輛行駛的安全性，因此ETC系統(tǒng)至少采用2個節(jié)氣門開度傳感器和2個加速踏板傳感器。這些傳感器都是線性電位器，每2個傳感器由同一電源供電，設計成電阻值反向變化，即一個電阻值增加時另一個減小，其輸出電壓成互補的方式，2個傳感器輸出電壓信號的和始終等于供電電壓，這樣可保證當其中一個傳感器出現(xiàn)故障或電源電壓低于規(guī)定值時，及時做出識別。2/3/2023電機斷電時的安全

在節(jié)氣門體設計中應保證驅動電機斷電或控制系統(tǒng)出現(xiàn)不能驅動的故障時，節(jié)氣門能在回位彈簧的作用下返回到一小開度位置，這一開度可使發(fā)動機工作在快怠速工況。這既是安全性的考慮，又是方便性的考慮?？斓∷倏墒剐旭傔^程中發(fā)動機不熄火及車輛不失控，使車輛能開到安全地點。2/3/2023電機驅動方式電子節(jié)氣門使用了有較高的動態(tài)響應性的直流力矩電機驅動，并采用2級齒輪減速。而且，電機驅動電路具有雙向驅動。可以根據(jù)汽車的行駛與負荷狀況，靈活開大和關小節(jié)氣門。其控制原理見圖2-46所示。當駕駛員踩下加速踏板時，踏板位置傳感器將采到的信號傳遞到節(jié)氣門控制單元，同時，發(fā)動機控制ECU和傳動系統(tǒng)ECU分別將轉速等信號與檔位信號送輸?shù)焦?jié)氣門控制單元，控制單元獲得這些信號后，去調控直流電機中的電流大小與方向，去控制節(jié)氣門的開大與關小，與此同時，節(jié)氣門位置傳感器將節(jié)氣門的開度信號反饋到控制單元，以便其及時修正節(jié)氣門開度，保證發(fā)動機在正常的工況下穩(wěn)定工作。2/3/2023調節(jié)車輛對加速踏板響應靈敏度

對海拔高度的補償2/3/2023發(fā)動機最高轉速及車速控制

通過節(jié)氣門目標位置控制實現(xiàn)，由此消除了輸出扭矩的波動。同時，對于自動變速車輛，當變速器處于空擋時，ETC系統(tǒng)采用帶前饋補償?shù)谋壤e分反饋控制節(jié)氣門，將發(fā)動機轉速限定在較低轉速下，防止誤踩加速踏板造成發(fā)動機空載轉速很高給傳動系統(tǒng)帶來的危害。2/3/2023加速踏板位置傳感器2/3/20233.電子節(jié)氣門的