电控发动机进气系统第一课

1电控发动机检测与维修——主讲：唐春生2第二章：电控发动机进气系统学习目标：1、能够识别进气系统元件位置2、能够检测进气系统的各个传感器3、能够分析进气系统的典型故障应知理论：1、空气流量计的结构和原理2、节气门位置传感器的结构与原理3、进气压力传感器的结构与原理4、进气温度传感器的结构与原理应会技能：1、空气流量计的检测2、进气压力传感器的检测3、节气门位置传感器的检测4、进气温度传感器的检测3维修案例：一辆丰田佳美（TOYOTACAMRY），发动机转速在2800~3000r/min时，发动机抖动，手握到方向盘上会有明显颤抖感，经检测，是进气系统故障，更换的进气系统的一个原件后故障消失，请问这可能是哪个元件的故障，式说明分析思路。专业术语：D型电控发动机、L型电控发动机、步进电动机42.1进气系统的组成课堂回顾按进气顺序依次为:空气滤清器空气流量计节气门体进气歧管进气门气缸（L或LH型）L型或LH型空气流量计（附带有进气温度传感器）Air52.2进气系统分类（L型&D型）L型电控发动机采用空气流量计检测进气量（MAF），结构如图所示：L型电控发动机进气系统元件布置图（添加图片）6L型电控发动机工作流程图空气滤清器空气流量计节气门位置传感器进气歧管怠速空气控制阀发动机在怠速时，节气门处于全闭状态，由怠速执行器根据冷却液温度、空调、动力转向等工况调节进气量。当怠速空气控制阀接收到来自ECU的信号打开时，空气经旁通通道绕过节气门，进入进气歧管。7D型电控发动机采用进气歧管绝对压力传感器（MAP）来检测进气量，结构如图所示：D型电控发动机进气系统元件布置图（添加图片）8D型电控发动机工作流程图进气歧管压力传感器节气门位置传感器进气歧管怠速空气控制阀发动机空气滤清器9提示：D型和L型电控发动机的主要区别就是检测进气流量的方式及相关传感设备的安装位置不同。L型：空气流量传感器一般安装在空气滤清器之后节气门之前D型：进气歧管绝对压力传感器一般安装在节气门之后进气歧管位置102.2.1进气温度传感器（IAT）需要使用进气温度传感器的原因：气体的密度和体系受到温度影响很大很多时候进气压力传感器和进气温度传感器是做在一起的（图1），单独的温度传感器如图2图1图2112.2.2进气温度传感器原理进气温度传感器是一种负温度系数热敏电阻电路原理Vc：5V电压ECU供给Vs：信号E：搭铁122.3空气流量计MAF叶（翼）片式空气流量计卡门漩涡式空气流量计（光电式/超声波式）热线式热膜式进气歧管压力传感器空气流量计分类132.3.1叶（翼）片式空气流量计1、元件识别14叶片式空气流量计电位计部分15叶片式空气流量计电路原理图分析162、叶片式空气流量计数字信号叶片式MAF电路分析电路等效分析:a、R1起始位置时电阻为最大,此时Vs端子输出电压为最小值，K点处于断开状态，油泵只有极少泵油量以维持发动机怠速。b、R1划片由AB，RVc-Vs减小，Vs输出电压增大，K点闭合，油泵泵油量正常以维持其它非怠速工况。c、热敏电阻Rt用于检测进气温度，这是由于不同温度下，想要达到理论空燃比14.7：1（质量比）必须考虑当前进气温度。d、E1、E2为搭铁端子，Fc为12V电压，Vc为5V或者12V电压端子（一般情况下，5V电压由ECU直接供给），Vs为划片电位器输出信号电压，经放大和转换为数字信号后反馈给ECU，THA为热敏电阻输出信号，信号经放大和转换为数字信号后给ECU。现在很多元件一般内置数模转换电路，以减轻ECU的运算负担。173、叶片式空气流量计的检测1、离线状态（静态）检测（点火开关关闭）工具：万用表方法：1、选择万用表蜂鸣档位，黑表笔搭铁，用红表笔检测各端子，可测出E1、E2端子，拨动叶片，可测出Fc端子；2、黑表笔搭E1、E2或者保持搭铁不变，检测电阻，电阻值受温度叶片开度影响的为Vs输出端子；3、向MAF内注入热空气，电阻变小的是THA端子；4、电阻不变或者对地截止的是Vc端子。182、在线状态（动态）检测（点火开关打开并启动发动机）工具：万用表（不推荐）、示波器、试灯方法1：1、万用表在这里主要检测电压，将其打到20V量程直流电压档2、黑表笔搭铁，红表笔探测个端子，12电压的为Fc；5V电压为Vc；3、电压在不拨动划片的情况下，电压变化的为THA；4、拨动划片，电压变化的为Vs端子。3、有关叶片式MAF的参考数据参考教材P38表1-3-119参考资料：2778963639NISSAN旧2532333534无无NISSAN新THAVsVcVBE2FcE1TOYOTA20叶片式空气流量计案例分析案例：一辆丰田大霸王旅行车出现动力不足，加速困难，爬坡无力等现象，排气管冒黑烟是分析其故障。空气流量计又称空气流量传感器，它是将吸入的空气量转换成电信号送至电控单元（ECU），作为决定喷油量的基本信号之一。按其结构型式，可分为翼片式、卡门旋涡式、热线式和热膜式四种前两种为体积流量型，后两种为质量流量型。丰田大霸王旅行车发动机，采用较广泛应用的翼片式空气流量计，右图所示为其结构示意图。212.3.2卡门漩涡式空气流量计1、元件分类：光电式卡门漩涡式空气流量计、超声波式卡门漩涡式空气流量计2、元件识别（光电式）223.卡门漩涡式MAF检测的物理原理主要由设置在空气通道中央的锥状卡门旋涡发生器和相应的旋涡检测装置等组成。当空气流过卡门旋涡发生器时，在其后部将会不断产生卡门旋涡。在单位时间内产生的卡门旋涡的个数（既发生频率）与气流的速度有关，只要测出卡门旋涡的发生频率，即可知道空气流量的大小。234、光电式（反光镜检测法）卡门漩涡MAF原理24当空气流过卡门旋涡发生器时，受交替产生的卡门旋涡的影响，发生器两侧压力也交替发生变化。用导压孔把旋涡发生器两侧的压力引到薄金属制成的反光镜背面，受发生器两侧交替变化压力的作用、反光镜将产生与旋涡发生频率相同的偏转振动，如下图所示。255、超声波式卡门漩涡MAF原理266.卡门漩涡式MAF的检测由于卡门漩涡式空气流量计虽然计量准确，但是其造价相对昂贵，且制作工艺复杂，现在已经淘汰不使用了。其检测方法仅作了解。下面是凌志LS400车上的卡门漩涡式空气流量计：27LS400检测参考数据282.3.3热线式空气流量计1、元件识别A）热线式MAF实物图B）热线式MAF构造图292.热线式MAF的结构组成及分类1、分类：按照热线式空气流量计的铂丝位置不同将其分为主流测量方式和旁通气道测量方式。如下图所示：主流量测量方式旁通气道测量方式旁通气道302.组成防护网是一种金属或者塑料网，进气端的作用是整流（平稳气流），出气端的作用是防回火。热线式空气流浪计由一根热线和一根冷线组成，另外由两个精密电阻（误差很小的电阻）共同构成惠斯顿电桥，利用电桥的平衡原理制成。电路板负责将输出信号放大，有的同时转换为数字信号。313.电气原理变换等效Rh：热线电阻（铂丝制成）Rt：温度补偿电阻，冷线，进气温度传感R1：精密电阻（误差小于1‰）Rs：校正电阻（可小幅调整使电桥初始状态平衡）324.等效电路电气分析Vc输入12V或5V电压，电流经VcRhE，Rh被加热，电阻升高，电桥平衡被破快，Vs上产生一个电压，当空气流过Rh，空气带走Rh的温度致使其电阻降低，这样，电桥循环运作，在Vs上产生一个0~5V的随动电压。状态：Rh温度高，电阻大，Vs输出电压低，空气流量小Rh温度低，电阻小，Vs输出电压高，空气流量大由于热线式空气MAF检测精度高，50%的中高档车都装配这种空气流量计，标准为三线端子，也有在Rt处再串联一个热敏电阻以检测进气温度。提示：这种空气流量计在使用一段时间后，由于空滤没有及时更换，上面可能会沾上脏污，这样测得空气流量会偏小，所以常常在这个上面还有一根自清洁信号线，发动机熄火4S后，电脑控制其瞬间加热到1000℃左右将附在上面的脏污烧尽。332.3.4热膜式空气流量计热膜式空气流量计的电气原理，内部结构上都与热线式很相似，不同的是，热膜式空气流量计的铂丝不是直接裸露在空气中而是被做在了一个树脂片上，这样，热膜式空气流量计更加经久耐用，不易损坏了。损坏可能性：树脂老化，受强冷、回火等因素导致树脂开裂，会导致信号增强，混合气变浓。342.3.5热线式、热膜式MAF的检测1、静态检测（离线）以四线制热线式MAF为例（四线：搭铁、信号、电源正、THA）用万用表蜂鸣档，在常温状态下，R1.2R2.3电阻相等，R1.3电阻约等于R1.2+R2.3，向空气流量计注入热风R1.4受到温度影响而减小，R1.2受热风影响电阻增大，则1为Vcc,2为Vs，3为搭铁，4为THA。2、动态检测（发动机启动）用万用表20V量程电压档，检测，1号端子电压为12V，2号端子电压在0~5V之间变化（需要加减油门，否则变化很小），3号电压为0，四号端子电压受到进气温度的影响。则1为Vcc,2为Vs，3为搭铁，4为THA。1234352.4空气流量计综合故障（案例）案例一：一辆PasstaB5轿车行驶6万公里后出现启动困难，行车、加速无力，最高时速只能在80Km/h，在4S店用VAS5053型解码器读取故障码，无故障码显示。试分析其故障。（大众帕萨特B5轿车采用热线式空气流量计）故障分析：1、由于此车装配热线式空气流量计，且用解码器读取没有故障码，则证明空气流量计并没有损坏，只是有可能发出了错误信号。2、可能是燃油系统故障：燃油泵故障，燃油滤清堵塞、燃油分配器（油架）油压过低、喷油器个别堵塞。3、可能是点火系统故障，该车采用顺序单缸独立点火，可能是因为点火线圈、点火信号故障导致缺缸。4、可能是电控单元故障（发出错误的喷油或点火信号）36检测故障方法：电：解码器读取故障码、动态数据流气：检查进气系统油：检查燃油供给系统火：检查点火系统机：检查机械系统（点火正时、配气机构、曲柄连杆机构）（注意：现代汽车一般机械部分不易损坏，这一步一般最后做）37维修记录1、正常保养：更换了燃油滤清器、机油滤清器、空气滤清器、机油2、故障依旧存在，用解码器读取无故障码，检查数据流并比对标准数据，发现空气流量在怠速、急加速过程中无明显变化，说明进气系统上空气流量计可能存在问题，拆下空气流量计。发现因为空滤更换不及时，且汽车常在灰尘较大的路面行驶，铂丝表面附着了一层污垢。3、解决方法：用化油器清洗剂冲洗铂丝及相关组件，完成吹干空气流量计，装车后用解码器重新匹配。试车故障排除。总结：由于MAF热线上附着脏污，空气流通不能有效带走其热量，致使其电阻过大，传给ECU的信号偏小，致使ECU判断判断喷油了减少，混合气过稀造成上述故障。38背景：该车行程约12万公里，配备V型6缸，双杠同时点火。使用D-LH型EFI。案例二：一辆BuickRegrl（别克君威），配备L46发动机，4E65T自动变速箱，起动回火，难以起动；起动后怠速不稳，加速时回火现象更加严重，松开油门，发动机严重抖动直至熄火。试分析其故障。故障检测：1、用buick专用解码器（TECH-2.泰克兔）读取故障码（无故障码显示）；2、燃油：用燃油压力表检测燃油压力：怠速285~325KPa；急加速325~420KPa；拔下真空管325~420KPa（上述数据属于正常压力范围）3、检查跳火，跳火正常（V型6缸，双缸同时点火）4、读取数据流并测试执行器：油泵、喷油器、点火器、怠速控制阀、EVAP、EGR均正常。5、机械部分：点火正时记号（为错乱，无大修一般不会有问题）6、气门关闭不严（△该车故障）7、拆解进排气管，缸盖和气门组，发现气门间隙积炭过多，严重漏气。8、清除积炭，研磨气门后故障排除。39背景：大众桑塔纳时代超人是国内较为典型的轿车，该车使用热膜式空气流量计，采用双杠同时点火（1、42、3）案例三：一辆VWGSI98时代超人，排气管冒黑烟，100Km油耗达17L,车辆加速无力，发动机温度过高。检测：1、VAS5053解码器读取故障码，