电子控制系统的构造与维修

项目八电子控制系统的构造与维修汽车发动机构造与维修项目八电子控制系统的构造与维修任务一电子控制系统的认知一、电子控制系统的功用和组成电子控制系统的功用是根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油最佳喷射量和最佳点火提前角。此外，还可进行怠速控制、排放控制和故障自诊断等。电子控制系统由传感器、电子控制单元（ECU）、执行器三部分组成，桑塔纳2000GSi型轿车AJR发动机电控燃油喷射系统各部件安装位置如图8-1所示，其控制图如图8-2所示。电子控制系统的核心是ECU，ECU根据发动机中各种传感器送来的信号控制喷油时间、点火正时等。传感器监测发动机的实际工况，计量各种信号并传输给ECU，ECU输出的各种控制指令由执行器执行。项目八电子控制系统的构造与维修图8-1电控燃油喷射系统各组件的安装布置图项目八电子控制系统的构造与维修图8-2桑塔纳2000GSi型轿车AJR发动机电控燃油喷射系统控制图项目八电子控制系统的构造与维修二、电子控制系统主要部件的构造1．传感器传感器是用来测量或检测反映发动机运行状态下的各种物理量、电量和化学量等，并将它们转换成计算机能接受的电信号后再送给ECU。常用的传感器主要有空气流量计、进气歧管绝对压力传感器、发动机转速与曲轴位置传感器、温度传感器（包括冷却液温度传感器、进气温度传感器和排气温度传感器等）、节气门位置传感器、氧传感器、爆震传感器等。另外，还有各类开关、继电器等。项目八电子控制系统的构造与维修1）空气流量计空气流量计是测量发动机进气量，是用来确定基本喷油量的主要依据之一。空气流量计设置在空气滤清器与节气门体之间，也有安装在空气滤清器上，还有将空气流量计与节气门体作成一体安装在发动机上。目前常用的是热线式空气流量计和热膜式空气流量计。项目八电子控制系统的构造与维修（1）热线式空气流量计。热线式空气流量计的结构如图8-3所示，热线是圆筒内保持100℃的电线，由于进入发动机的空气会冷却热线，测量出热线保持100℃所需的电流，就可以算出空气流量。这种空气流量计可以直接测量进气空气的质量流量，无需进行进气温度和大气压力修正，无运动部件，进气阻力小，响应特性较好，可正确测出急减速时空气进气量。图8-3热线式空气流量计项目八电子控制系统的构造与维修（2）热膜式空气流量计。热膜式空气流量计（图8-4）的结构和工作原理与热线式基本相同，只是将发热体由热线式改为热膜式，热膜是由发热金属铂固定在薄的树脂膜上构成。这种结构可使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，增加了发热体的强度，提高了使用寿命，它的金属网用于产生微观紊流，以使测量信号稳定。由于这些优点，使它的应用更为广泛。图8-4热膜式空气流量计项目八电子控制系统的构造与维修2）进气歧管绝对压力传感器电控燃油喷射系统可通过进气歧管压力和发动机转速推算发动机进气量。进气歧管压力的测定靠绝对压力传感器完成。进气歧管绝对压力传感器种类较多，就其信号产生原理可分为半导体压敏电阻式、电容式、膜盒传动的可变电感式和表面弹性波式等。半导体压敏电阻式压力传感器如图8-5所示，它是利用半导体的压电效应原理制成的，这种传感器是将硅片的周边固定在基座上，再将整体封入一壳体内，并在壳体内形成真空，当通道口与进气管相连接时，进气管内的压力就会使传感器内的膜片产生压力，此时由应变电阻组成的电桥电路就会输出与进气管内压力成比例的电压。由于基准压力是真空的压力，使用这种压力传感器可以测定出绝对压力。该传感器具有体积小、精度高、成本低和可靠性、抗振性好等特点，在现代汽车上得到了广泛应用。由于压力传感器结构和测量原理的要求，压力传感器安装在振动较小的车身处，用一根橡胶管作为取气管与进气总管相连。项目八电子控制系统的构造与维修图8-5半导体压敏电阻式压力传感器项目八电子控制系统的构造与维修3）发动机转速与曲轴位置传感器发动机转速与曲轴位置传感器是提供发动机的转速、曲轴转角位置及汽缸行程位置信号，以此确定发动机的基本喷油时刻、喷油量及点火时刻。发动机转速与曲轴位置传感器可分为磁电式、光电式和霍尔式三种类型。此外，就其安装部位来看，有的安装在曲轴前端，有的安装在凸轮轴前端或分电器内以及飞轮上。车型不同，所采用的结构形式有所不同，所以也有曲轴位置传感器或凸轮轴位置传感器之说，两者的原理和结构形式基本相同，只是安装位置有所区别而已。项目八电子控制系统的构造与维修磁电式曲轴转速传感器（图8-6）负责采集曲轴转角位置和发动机转速信号。在曲轴上有一个靶轮，靶轮上有60个齿，传感器对它进行扫描。当靶轮经过传感器时，产生一个变电压信号，其频率随发动机转速变化而变化，控制单元根据交变电压的频率识别发动机的转速。在靶轮上有一处缺两个齿，感应传感器扫描到该处，1缸活塞处于上止点前72°，它是作为控制单元识别曲轴转角位置的基准标记。图8-6曲轴转速传感器项目八电子控制系统的构造与维修4）温度传感器温度传感器有冷却液温度传感器、进气温度传感器与排气温度传感器等，这些传感器多采用的是负温度系数的热敏电阻式温度传感器，即热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。冷却液温度传感器（图8-7）用来检测发动机冷却液温度，该值用于喷油量和点火时刻的修正。当发动机冷却液温度改变时，传感器向控制单元输送的信号电压也发生改变，从而可获得冷却液的温度状态。图8-7冷却液温度传感器项目八电子控制系统的构造与维修5）节气门位置传感器节气门位置传感器通常装在节气门体上，可同时把节气门开度、怠速、大负荷等信号转换成电压信号送至ECU中，以便控制系统根据发动机的各种工况对其喷油量及点火提前角进行最优控制。线性输出型节气门位置传感器的结构如图8-8a）所示，在传感器上安装了两个与节气门联动的电刷触头，其中一个电刷触头在印刷电路基片上的滑片电阻上滑动，利用电阻值的变化，测得与节气门开度对应的线性输出电压，根据输出的电压值，可知节气门的开度。另一个电刷触头在节气门关闭时与怠速触点IDL接触。IDL信号主要给ECU提供怠速信号，用于断油控制和点火提前角修正。节气门开度输出信号VTA则使ECU对喷油量进行控制，随着节气门开度的增大，节气门开度输出电压线性增大，如图8-8b）所示。项目八电子控制系统的构造与维修图8-8线性输出型节气门位置传感器项目八电子控制系统的构造与维修6）氧传感器氧传感器（图8-9）是用锆元素制成的元件，其内外表面涂上一层白金作为电极，内外表面分别与外界空气和废气接触。如果废气中没有氧气，氧化锆内外表面电极间的电动势就会迅速增大，根据这种变化，来准确地检测出可燃混合气是否达到了理论可燃混合气浓度，并向ECU提供可燃混合气浓度的反馈信号，以此控制可燃混合气浓度在理想范围之内。图8-9氧传感器项目八电子控制系统的构造与维修7）爆震传感器爆震传感器（图8-10）利用受压后电压改变的压电元件来检测发动机是否发生爆震的传感器，它可有效地抑制发动机爆震现象的发生。爆震传感器将检测出来的爆震程度传给ECU，ECU可及时对发动机的点火提前角进行反馈控制，来实现发动机点火时刻的闭环控制。图8-10爆震传感器的结构项目八电子控制系统的构造与维修2．控制单元电子控制单元（ECU）的主要功能是根据发动机运转状况和车辆运行状态对发动机进行精确的控制。ECU的主要部件是微型电子计算机（简称微机），可实现多功能的高精度集中控制。ECU的基本结构如图8-11所示，主要由输入回路、A/D转换器（模拟信号/数字信号转换器）、微机和输出回路组成，是对汽油喷射、点火正时、怠速、进气及排放等进行综合控制的发动机管理系统。（1）输入回路。输入回路对各种输入信号进行预处理，一般包括去杂波，把正弦波转换成矩形波及电平转换等。（2）A/D转换器。由于微机只能识别数字信号，A/D转换器将模拟信号转换成数字信号后，才能输至微机中进行处理。（3）微机。微机主要由中央处理器（CPU）、存储器（ROM-RAM）、输入/输出（I/O）装置等组成。微机的功能是根据发动机工作的需要，把各种传感器送来的信号用内存的程序（微机处理的顺序）和数据进行运算处理，并把处理结果（如燃油喷射控制信号、点火控制信号等）送往输出回路。项目八电子控制系统的构造与维修图8-11发动机电子控制装置的基本结构项目八电子控制系统的构造与维修（4）输出回路。输出回路是微机与执行元件之间的连接桥梁，其主要功用是将微机的处理结果放大，生成可以驱动执行元件工作的控制信号。输出回路一般采用的是功率晶体管，根据微机的指令通过功率晶体管的导通与截止来控制执行元件的搭铁回路。控制喷油器的输出回路如图8-12所示，当功率晶体管导通时，喷油器通电喷油；当功率晶体管截止时，喷油器断电停油。图8-12控制喷油器的输出回路项目八电子控制系统的构造与维修任务二电控系统故障码的读取与清除一、实训准备1．实训器材（1）元征X431电眼睛（图8-13）。（2）其他工具及器材：五菱荣光汽车（见图2-28）、举升机（见图2-29）、组合工具（见图2-39）、转向盘护套、变速杆手柄套、座位套、脚垫裙等。图8-13元征X431电眼睛项目八电子控制系统的构造与维修2．准备工作（1）汽车进入工位前，将工位清理干净，准备好相关的器材。（2）将汽车停驻在举升机中央位置（见图2-30）。（3）拉紧驻车制动器操纵杆（见图2-31），并将变速杆置于空挡位置。（4）套上转向盘护套、变速杆手柄套和座位套，铺设脚垫（见图2-32）。项目八电子控制系统的构造与维修二、故障码（DTC）类型定义B系列发动机采用的故障类如下：在3个连续点火循环中诊断运行并成功通过后，控制模块将熄灭故障指示灯。当诊断运行并且通过时，则清除当前故障码（即未通过上次测试的故障码）。如果在连续40个预热循环中，该诊断以及其他和排放有关的诊断都成功通过了测试，则清除历史故障码。用故障诊断仪关闭故障指示灯并清除故障码。项目八电子控制系统的构造与维修三、读取故障码（1）电子控制系统诊断插座位于汽车仪表板下侧（图8-14）。（2）将五菱专用检测仪X-431的16针诊断接口与诊断插座连接上（图8-15）。图8-14读取故障码（1）图8-15读取故障码（2）项目八电子控制系统的构造与维修（3）点击[开始]选项（图8-16）。（4）点击选择“上汽通用五菱车型”（图8-17）。图8-16读取故障码（3）图8-17读取故障码（4）项目八电子控制系统的构造与维修（5）屏幕显示诊断软件的版本号，点击[确定]选项（图8-18）。（6）屏幕显示系统程序初始化，右侧都显示[成功]后，点击[确定]选顶（图8-19）。图8-18读取故障码（5）图8-19读取故障码（6）项目八电子控制系统的构造与维修（7）进入选择菜单，点出[发动机系统]选项（图8-20），选择诊断发动机电控喷射系统。（8）选择点出“车型生产年份”选项（图8-21）。图8-20读取故障码（7）图8-21读取故障码（8）项目八电子控制系统的构造与维修（9）选择点击“发动机控制系统所使用的电控系统程序”选项（图8-22）。（10）点击[确定]选项（图8-23），选择确定采用的是16针诊断接头。图8-22读取故障码（9）图8-23读取故障码（10）项目八电子控制系统的构造与维修（11）开始进入发动机电控系统诊断程序初始化（图8-24）。（12）初始化完成后，屏幕显示诊断功能菜单，点击[读故障码]选项（图8-25）。图8-24读取故障码（11）图8-25读取故障码（12）项目八电子控制系统的构造与维修（13）检查发动机电控系统是否有故障码。如果无故障，屏幕将显示“无故障码”（图8-26）。图8-26读取故障码（13）项目八电子控制系统的构造与维修（14）如有发动机电控系统有故障，故障将以故障码的形式显示在屏幕上（图8-27）。维修人员应先清除故障码，如故障码不能清除，说明电控系统存在故障，需根据故障码提示，进行维修。五菱荣光汽车发动机电控系统故障码，见表8-1。图8-27读取故