任务7 典型发动机电控电路分析与检测解析

任务7典型发动机电控电路分析与检测任务目标7.1电子控制器电源电路7.2燃油泵控制电路7.3喷油器控制电路7.4发动机怠速控制电路7.5发动机排放控制电路7.6典型发动机电子控制电路7.7任务实施7.8评价反馈任务目标【任务目标】1.了解发动机电控系统的组成与工作原理。2.掌握电子控制器电源电路的分析与检测方法。3.掌握燃油泵控制电路的分析与检测方法。4.掌握喷油器控制电路的分析与检测方法。5.掌握发动机怠速控制电路的分析与检测方法。6.掌握EGR等辅助发动机电控电路的分析与检测方法7.1电子控制器电源电路燃油喷射控制系统电路主要由电子控制器电源电路、燃油泵控制电路、喷油器控制电路和各种辅助控制电路等组成，其作用是控制发动机燃油供给系统及时准确地喷射适量汽油，使发动机在最佳空燃比状态下工作电子控制器电源电路的作用是确保电子控制器正常工作所需的电源。a)点火开关直接控制b)控制电路控制1-点火开关；2-主继电器；3-主继电器控制电路7.1电子控制器电源电路1.电路特点ECU的“BAT”端子直接与蓄电池连接，其作用是在点火开关关断时，使RAM存储器（储存故障码及其他信息)不断电，确保存储的信息不丢失。ECU的主电源端子“+B”由触点常开的主继电器控制，在点火开关接通、主继电器触点闭合时与蓄电池连接，提供ECU正常工作所需的电源。主继电器线圈电路有点火开关直接控制和点火开关与ECU内控制电路共同控制两种形式，后者具有延时关断功能。7.1电子控制器电源电路2.电路原理（1）点火开关直接控制方式接通点火开关时，主继电器线圈通电，主继电器触点闭合，使ECU的主电源电路通路。断开点火开关，主继电器线圈断电，继电器触点立刻张开，ECU主电源端子立刻断电。（2）点火开关与ECU控制方式接通点火开关时，ECU的IGSW端子通电，由ECU内部的主继电器控制电路使主继器线圈通电(ECU的MREL端子输出高电位)，继电器触点闭合，接通ECU主电源电路。开点火开关时，ECU内主继电器控制电路可使MREL端子的高电位保持2s左右，主继电线圈继续通电，从而使ECU的主电源在点火开关断约2s后才关断。电子控制器主电源延时约2s关断的作用是当关断点火开关使发动机熄火时，ECU仍完成某项控制功能。比如，对热丝式空气流量传感器输出大电流脉冲，以清洁热丝；对步进电动机式怠速控制阀输出控制脉冲，使怠速控制阀退回到全开位置等。7.2燃油泵控制电路燃油泵控制电路的基本控制功能是:在发动机起动和运转时，燃油泵工作，发动机一旦异常熄火，就立即使燃油泵停止工作；发动机不工作时，即使点火开关保持接通状态，燃油泵也不会通电工作。1-点火开关；2-主继电器；3-故障检查插座；4-燃油泵继电器；5-燃油泵；6-发动机转速传感器；7-燃油泵检查插座7.2燃油泵控制电路1.电路特点主继电器控制ECU主电源电路，同时也连接燃油泵继电器的电源接柱，控制着燃油泵电源电路。燃油泵继电器为常开触点，控制燃油泵的通断电；燃油泵继电器有两个线圈，其中L1由ECU内部的燃油泵控制电路控制其通断电，L2则是在点火开关拨至起动档时通电；L1、L2其中有一个线圈通电时，就可使燃油泵继电器触点K2闭合。7.2燃油泵控制电路2.工作原理起动时，点火开关拨至起动档，起动开关接通燃油泵继电器线圈L2电路，使触点闭合，燃油泵随即开始通电工作。燃油泵的电流通路为:蓄电池正极→熔断器→主继电器K1→燃油泵继电器K2→燃油泵→搭铁→蓄电池负极。起动后，起动开关断开，L2断电，但发动机已正常运转，ECU接收到发动机转速传感器的电信号，ECU内部的燃油控制电路使ECU的Fc端子与搭铁通路而使线圈L1通电，燃油泵继电器触点K2保持闭合，燃油泵正常通电工作。7.2燃油泵控制电路当发动机熄火时，发动机转速传感器无转速信号产生，ECU接收不到发动机转速信号，内部控制电路使ECU的Fc端子与搭铁断路，使L1迅速断电，燃油泵继电器触点K2断开，燃油泵立刻停止工作。较早的翼片式空气流量传感器带有燃油泵开关，该开关在发动机不运转(进气管无空气主入)时断开，发动机正常工作时闭合。用此燃油泵开关控制燃油泵继电器的L2线圈通断电，使燃油泵在发动机运转时工作，发动机熄火时立即停止工作。7.3喷油器控制电路喷油器控制电路的作用是按ECU的喷油控制脉冲，使喷油器准确、及时地通断电。喷油器实际上是一个直动式开关电磁阀，其驱动方式有电压驱动和电流驱动两种a)低电阻型喷油器b)高电阻型喷油器电压驱动方式的喷油器控制电路1-点火开关；2-附加电阻；3-喷油器驱动电路；4-喷油器7.3喷油器控制电路电流驱动喷油器控制电路1-点火开关；安全主继电器；3-喷油器控制电路；4-喷油器7.3喷油器控制电路1.电路特点喷油器的电源端子通过点火关与蓄电池连接，由ECU中的喷油器驱动电路控制其搭铁通路。喷油器有低电阻型和高电阻型两种，低电阻型喷油器采用电压驱动方式的控制电路中，需串联一个电阻，用于减小喷油器电磁线圈的工作电流，以避免其过热烧坏。电流驱方式的喷油器控制电路与电压驱动方式的控制电路的区别只是在ECU内部，电流驱动方式其驱动电路结构与控制方式比电压驱动方式复杂7.3喷油器控制电路2.电路原理（1）电压驱动方式当微处理器输出喷油指令时，驱动电路中的晶体管VT导通，使喷油器在喷油时间内对保持一固定电压。这种驱动方式由于喷油器线圈自感电动势的阻碍作用，使喷油器喷油响应较慢，喷油器开启滞后时间较长。低电阻型喷油器减少了电磁线圈的匝数，使其电感量减小，可提高线圈电流的上升速率，加快喷油器动态响应速度。但这使喷油器工作时电阻也减小了，会造成喷油器线圈的工作电流过大而容易过热损坏，因而在其驱动电路中需串联附加电阻，用以降低其工作电流。7.3喷油器控制电路2)电流驱动方式当微处理器输出喷油指令时，驱动电路中的晶体管VT迅速饱和导通，使喷油器电磁线圈电流迅速上升至8A左右，喷油器迅速全开。此后，控制电路使喷油器电磁线圈电流减小至仅能维持喷油器阀打开，以防止电磁线圈过热。电流驱动方式虽然其驱动控制电路较为复杂，但采用低电阻型喷油器，动态响应好，因此应用比较广泛。7.3喷油器控制电路(3)各缸喷油器的工作方式1)同时喷射方式各缸同时喷射方式的喷油器控制电路的ECU内只有一个喷油器驱动电路，按发动机转动节拍各缸喷油器同时喷油。这种控制方式结构简单，但其空燃比的控制精度相对较低。2)分组同时喷射方式分组同时喷射方式将喷油器分成两组(四缸发动机)或三组(六缸发动机)，由喷油器控制ECU内的两个或三个喷油器驱动电路按发动机转动节拍控制各组喷油器轮流喷油。喷油器分组同时喷射方式其控制精度有所提高，但增加了喷油器驱动电路，且需要分组气缸识别信号，控制电路相对要复杂一些。7.3喷油器控制电路3)各缸独立喷射方式各缸独立喷射方式喷油控制电路的ECU内有与气缸数相同的驱动电路，按照发动机各缸的工作顺序控制各缸喷油器喷油，各缸独立喷射方式可相对于各缸的每次燃烧所需喷油量都设定一个最佳的喷射时刻，可以进行稀薄燃烧控制进一步降低油耗。这种喷射方式需要气缸识别信号及与气缸数相等的喷油器驱动电路，控制电路更为复杂。7.4发动机怠速控制电路发动机怠速控制电路用于实现发动机的怠速稳定控制和高怠速控制。根据怠速控制方式不同，怠速控制可分为节气门直动式和旁通空气量调节式两种按执行器结构与工作原理的不同，怠速控制又可分为步进电动机式、旋转电磁阀式和开关电磁阀式等。7.4发动机怠速控制电路1.步进电动机式怠速控制系统电路7.4发动机怠速控制电路(1)电路特点步进电动机式怠速控制阀主要由步进电动机、丝杆机构和空气阀等组成。步进电动机的转子与丝杆组成丝杆机构，将步进电动机转子的转动转换为丝杆直线移动，并通过阀杆带动空气阀开启或关闭。ECU内设有主继电器控制电路，当点火开关关断时，使ECU继续通电2s，以便使ECU完成怠速控制电磁阀起动初始位置的设定，控制步进电动机转动至空气阀开启最大位置，为下次起动作好准备。7.4发动机怠速控制电路(2)电路原理电子控制单元(ECU)根据节气门位置传感器、发动机转速传感器、发动机冷却液温度传感器、空调开关、自动变速器档位开关等所提供的电信号进行怠速控制。当需要调整怠速时，ECU输出控制信号，通过其内部的步进电动机驱动电路产生步进电动机转动控制脉冲，使步进电动机转动相应的角度，将空气阀调整至适当的开度。7.4发动机怠速控制电路2.旋转电磁阀式怠速控制系统电路7.4发动机怠速控制电路(1)电路特点旋转电磁阀式怠速控制阀主要由旋转电磁阀和旋转式空气阀组成。旋转电磁阀定子为永久磁铁，转子中绕有两组绕组，转子绕组的电流通过电刷与滑片引入。无论是哪种形式的旋转电磁阀，其控制电路相同:电源端子连接主继电器，在主继电器触点闭合时电磁阀电源被接通；旋转电磁阀的两个控制端子分别受控于ECU的两个怠速控制端子ISC1、ISC2。7.4发动机怠速控制电路(2)电路原理当ECU根据相关传感器及开关电信号确定需要调整怠速时，便输出相应的占空比信号经驱动电路(反相器及VT1、VT2)输出同频反相的电磁阀控制脉冲ISC1、ISC2，控制两个磁线圈的通电时间，使电磁阀转子作相应的转动，以改变空气阀的开关及开启程度。7.4发动机怠速控制电路3.开关电磁阀式怠速控制统电路7.4发动机怠速控制电路(1)电路特点开关电磁阀式怠速控制阀只有开和关两种状态，电磁线圈通时阀开启，电磁线圈断电时阀闭。开关电磁阀式怠速控制阀由ECU的V-ISC端子控制，但控制方式有占空比控制方式和开关控制方式两种。(2)控制原理占空比控制方式：ECU输出频率固定，但占空比变化的怠速控制信号，通过调整电磁的开闭比率来调节怠速辅助空气通道的空气流量，实现怠速的控制。开关控制方式：ECU输出的控制信号只有高电平和低电平两种状态，控制电磁阀的通或断电。因此，开关控制方式的电磁阀式怠速控制阀只有打开(高怠速)和关闭(正常怠)两种工作状态。7.5发动机排放控制电路为进一步降低汽车排放对环境的影响，一些汽车上还配置了废气再循环控制系统、燃油发排放控制系统等电子控制装置。1.废气再循环控制电路废气再循环(ExhaustGasRecirculation—EGR)是将发动机排出的部分废气引入进气管新鲜空气混合后进人气缸，利用废气中所含有大量的二氧化碳(C02)不参与燃烧却能吸收量的特点，降低燃烧温度，以减少NOx的排放。废气再循环控制就是要在保证发动机正工作的前提下，最大限度地抑制NOx。7.5发动机排放控制电路电子控制EGR系统1-EGR电磁阀；2-节气门位置传感器；3-EGR阀；4-冷却液温度传感器；5-发动机转速与曲轴位置传感器；6-起动信号；7-发动机负荷信号7.5发动机排放控制电路(1)结构特点电子废气再循环控制系统ECU通过控制EGR电磁阀的通断电比率来调节EGR阀的开度，实现废气再循环流量的控制。①EGR阀EGR阀为膜片式空气阀，膜片一侧通大气，装有弹簧侧为真空室，其真空度由EGR电磁阀控制。当EGR阀真空室的真空度增大时，真空吸力使膜片克服弹簧力而变形增大，阀的开度增大，废气环流量增加；当EGR阀真空室失去真空度时，膜片在弹簧力作用下回位而使阀关闭，阻断废气再循环。7.5发动机排放控制电路②EGR电磁阀EGR电磁阀为开关式电磁阀，有三个通气口。EGR电磁阀不通电时，阀在弹簧力的作用下将通气口关闭，使EGR阀真空室与进气歧管相通，真空室真空度大；EGR电磁阀线圈通电时，阀在电磁力作用下移动，将通气歧管口关闭，使EGR阀的真空室与大气相通，其真空度减小EGR电磁阀1-空气通道；2-阀体；3-通进气缓冲室；4-接膜片式EGR阀；5-电磁阀线圈；6-通进气管（节气门处）7.5发动机排放控制电路(2)控制原理ECU根据相关传感器的信号判断发动机的工况与状态，并定是否需要废气再循环或再循环流量的大小，然后输出占空比的脉