汽车电子控制技术教案

第一篇：汽车电子控制技术教案

汽车电子控制技术

陕西职业技术学院教案

系 别： 财经学院 专 业： 汽车检测与诊断技术 年 级： 2013级 课程名称： 汽车电子控制技术 授课老师： 周娟英 实习时间： 2014-2015（2）

《汽车电子控制技术》主编：吴刚

人民交通出版社股份有限公司

2014年8月出版

汽车电子控制技术

第一章

汽车电控基础知识

目的任务

1.了解汽车电子控制技术的发展过程； 2.掌握电子控制系统组成的英文名称； 3.掌握电子控制系统的组成； 4.掌握电子控制系统的简要工作过程。

重点难点

1.电子控制系统的组成； 2.电子控制系统的简要工作过程。

教学方法

讲授 使用教具

PPT、教学视频 课后作业

课后习题 课时安排

课堂教学时数：2 试验教学时数：0 讲授时间：2015年3月9日 星期一 2015年3月10日 星期二

汽车电子控制技术

第一节 汽车电子技术发展简介

一、汽车电子技术的发展过程

二、汽车电子控制技术应用的优越性

第二节 汽车电子控制系统的组成及工作原理

一、汽车电子控制系统的组成与分类

1.发动控制部分－－电控点火装置、电控汽油喷射、废弃再循环系统、怠速控制 2.底盘控制部分－－电控自动变速器、防抱死制动系统、电子控制动力转向系统、电控悬架、巡航控制系统、安全气囊、雷达防撞系统、驱动防滑系统、制动力分配系统、电子稳定控制系统、安全带控制系统

3.车身电控系统－－前照灯控制系统、转向灯控制系统、自动座椅、全自动空调、电子门锁与防盗系统、音响/音像

4.信息系统 －－信息显示与报警系统、语言信息系统、车用导航系统、通信系统

二、电子控制单元的功能与组成 1.电子控制单元所具备基本功能 2.电子控制单元的组成

三、电子控制系统的工作过程

案例分析：桑塔纳2000型轿车ABS灯常亮 课后作业：

1.汽车电控系统由哪几部分组成？ 2.电子控制单元有哪些功能？

3.与发动机单独控制相比，集中控制有哪些优点？ 4.传感器的信号有哪几种类型? 拓展知识点：

1.发动机电控系统由哪些部分组成？ 2.哪些汽车是有电控单元的？

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3.国产奇瑞A3是否有电控单元？ 本章小结：

1.汽车电子控制系统主要由信号输入装置即传感器、电子控制单元、执行器等组成。分发动机控制部分、底盘控制部分、车身电控系统和信息系统四大部分。2.发动机和动力传动集中控制系统：包括发动机集中控制系统、自动化变速控制系统、防抱死制动系统和牵引力控制系统等；电控点火装置、电控汽油喷射、废弃再循环控制、怠速控制。

3.底盘综合控制和安全系统：包括车辆稳定控制系统、主动式车身姿态控制系统、巡航控制系统、防撞预警系统、驾驶员智能支持系统等；电控自动变速器、制动防抱死制动系统、牵引控制、驱动防滑控制系统和车辆横向稳定性控制系统、电控悬架、巡航控制系统、安全气囊、雷达防撞系统、驱动防滑控制系统、安全带控制系统、前照灯控制系统。

4.智能车身电子系统：自动调节座椅系统、智能前灯系统、汽车夜视系统、电子门锁与防盗系统等。

5.通信与信息/娱乐系统：包括智能汽车导航系统、语音识别系统、“ON STAR”系统、汽车维修数据传输系统、汽车音响系统、实时交通信息咨询系统、动态车辆跟踪与管理系统、信息化服务系统等；信息显示与报警系统、语音信息系统、车用导航系统与定位系统、通信系统。

6.电子控制系统的工作过程：从传感器传来的信号，首先进入回路进行处理。如果是数字信号，根据CPU的安排，经I/O借口直接进入计算机。如果是模拟信号，还要经过A/D转换器，将其转换成数字信号后，才能经I/O借口进入计算机。大多数信息暂时存储在RAM内，根据指令再从RAM送至CPU。有时需将存储在ROM中的参考数据引入CPU，使输入到传感器的信号与之进行比较。对来自有关传感器的每一个信号依次取样，并与参考数据进行比较。CPU对这些数据进行比较运算，并进行处理，最后经输出回路去控制执行器动作。如果比较的数据不在范围之内，则以故障码的形式储存，同时故障指示灯闪烁，告知驾驶员或维修人员该汽车有故障及故障内容，便于检修车辆，保证车辆性能稳定，避免事故发生。

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第二章 汽油机电控燃油喷射系统

目的任务

1.了解EFI的分类及组成； 2.熟悉EFI的工作过程及原理； 3.掌握EFI的传感器工作原理及作用； 4.掌握EFI的常见故障排除方法。

重点难点

1.EFI的工作过程及原理； 2.EFI的常见故障排除方法 教学方法

讲授、实训 使用教具

PPT、教学视频 课后作业

课后习题 课时安排

课堂教学时数：8 试验教学时数：

讲授时间：2015年3月14日、3月16日、3月17日、3月21日

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第一节 汽油机燃油喷射系统概述

一、汽车电子技术的发展过程

二、汽油机燃油喷射系统 1.汽油机机燃油喷射系统概述

2.汽油机燃油喷射系统的分类－－汽油喷射部位分类、喷射控制装置的形式不同分类、喷射方式不同分类、按空气流量的测量方式分类、多点间歇喷射系统、按喷油器之间的喷油顺序分类 3.汽油机电控喷射系统的优点

4.电控燃油喷射系统的控制功能－－喷油量的控制（基本喷油时间、起动后各工况下喷油量的修正）、汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理（空气供给系统、燃油供给系统、电子控制系统）

重点：燃油供给系统的主要部件结构及检测诊断-电动汽油泵

第二节 电动汽油泵的控制

一、电动汽油泵的控制内容 1.油泵的开关控制 2.油泵的转速控制

二、电动汽油泵开关的控制

1.由点火开关和空气流量传感器内的油泵开关控制的电动汽油泵控制电路 2.由点火开关和ECU共同控制的电动汽油泵控制电路 3.由ECU控制的电动汽油泵控制电路

三、电动汽油泵转速的控制 1.用电阻器控制的方式 2.由专用ECU控制的方式

3.由发动机ECU直接控制油泵工作电压的控制方式 4.电动汽油泵及控制电路的检测汽车电子控制技术

第三节 过滤器和燃油脉动阻尼器

一、过滤器

过滤器安装在燃油泵之后的油路中，其作用是过滤燃油中的氧化铁、粉尘等固体夹杂物，防止燃料系统堵塞，减小系统的机械磨损，确保发动机稳定运转，提高工作可靠性。

二、燃油脉动阻尼器

作用是使压力脉动衰减，以减小这种波动和降低噪声。

第四节 燃油压力调节器和喷油器

一、燃油压力调节器的组成及作用

作用是使系统油压（即供油总管内油压）与进气歧管压力之差保持常数，一般为250kpa。

二、喷油器

1.喷油器的组成--由滤网、电接头、电磁线圈、复位弹簧、衔铁、针阀轴针、密封圈等组成。2.喷油器的作用

ECU提供给电磁喷油器通电信号的时间长度，控制气缸里的油量。3.喷油器分类

4.喷油器驱动方式－－电流驱动、电压驱动、无效喷射时间、喷油器及其控制电路的检修

第五节 冷启动喷油器与热限时开关

一、冷起动喷油器

冷启动喷油器安装在进气总管上，其功用是发动机在低温起动时投入工作，以改善发动机的低温起动性能。冷启动喷油器主要由电磁线圈、弹簧、柱塞阀与阀座、旋流式喷嘴、滤网和电接头等组成。

二、热限时开关

热限时开关控制由点火开关、冷启动喷油器、热限时开关、电热线圈等组成。

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第六节 燃油供给系统的检测诊断步骤

一、油压表的安装

二、检测油压

1.检测油压项目----燃油系统静态油压、燃油系统保持油压、油压调节器保持油压、发动机运转时燃油系统动态油压、电动汽油泵最大泵油压力和保持压力 2.油压表的拆卸

3.空气供给系统主要部件的结构及检测诊断

4.空气供给系统的主要部件及工作原理---空气滤清器、空气流量传感器和进气压力传感器、节气门体与怠速调整螺钉、怠速空气调整阀

案例分析：雷克萨斯轿车怠速不稳，加速无力，排气管过热故障排除 课后作业：

1.常用汽油机电控燃油喷射系统主要由哪些类型？它们的组成及工作原理如何？分别介绍它们的工作特点。

2.汽油机电控燃油喷射新系统一般由哪几个子系统组成？每个子系统又由哪些部件组成？

3.汽油机电控燃油喷射系统常用的喷油方式有哪几种？同步喷射发动机的喷油正时主要有哪些类型？

4.汽油机电控燃油喷射系统中常用的喷油器有哪些类型？叙述喷油器的检修方法和步骤。

本章小结：

1.汽油机燃油喷射系统由单片机自动控制，包括信号输入传感器、反馈传感器、执行器、故障保护等。发动机ECU收集传感器的信号，包括曲轴位置、凸轮轴位 8 汽车电子控制技术

置、节气门位置、冷却液温度、进气温度、进气流量或进气压力等，内部运算后，驱动执行器，包括汽油泵、喷油嘴、点火线圈、怠速电动机、碳罐电磁阀等工作，再通过反馈传感器、氧传感器、爆震传感器、怠速节气门位置传感器等信号运算下一个循环，当某个传感器失效后，ECU会用替代信号工作，发动机进入跛行模式，能勉强工作，性能会大大降低，同时记录故障内容，点亮发动机故障灯。2.汽油燃油喷射系统的分类。单点喷射、多点喷射；间歇喷射或脉冲喷射式、连续喷射或稳定喷射方式；速度密度控制型、质量流量控制型；同时喷射、分组喷射和顺序喷射。

3.电控燃油喷射系统一般由三个子系统组成，即空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统。

4.电动汽油泵的控制主要包括油泵的开关控制和油泵的转速控制两方面。电动汽油泵的控制电路应具有下列功能。

a.在发动机起动及运转过程中，电动汽油泵应始终工作，以保证足够的燃油压力。b.当点火开关由“OFF”位置转到“ON”位置而未起动发动机时，电动汽油泵应能运转3~5s,使油路中充满压力燃油，以利于起动；

c.当发动机熄火后，即使点火开关仍处于“ON”位置，电动汽油泵也应停止运转;d.有的发动机为了控制泵油量，还根据发动机的负荷和转速等情况，对电动汽油泵的转速进行控制。

5.汽油压力调节器由上面的弹簧室和下面的燃油室组成，中间一个薄膜隔开，弹簧室与真空室相连，有一个进油口、一个出油口和一个真空口。汽油压力调节器的主要功用是：使系统油压（即供油总管内油压）与进气歧管压力之差保持常数，一般为250kpa。这样，从喷油器喷出的汽油量便唯一地取定于喷油器的开启时间。ECU提供给电磁喷油器通电信号的时间长度，专业术语成为喷油脉冲宽度，简称喷油脉冲。

6.喷油器的作用：ECU提供给电磁喷油器通电信号的时间长度，控制气缸里的油量。

7.喷油器的分类：轴针式电磁喷油器、球阀式电磁喷油器和片阀式电磁喷油器。8.喷油器的驱动方式分为电流驱动与电压驱动两种方式。电流驱动只适用于低阻喷油器，电压驱动既可用于低阻喷油器，又可用于高阻喷油器。

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9.冷启动喷油器的作用：冷启动喷油器安装在进气总管上，其功用是发动机在低温启动时投入工作，以改善发动机的低温起动性能。冷启动喷油器主要由电磁线圈、弹簧、柱塞阀与阀座、旋流式喷嘴、滤网和电接头等组成。

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第三章 电子控制系统传感器及检修

目的任务

1.了解电控汽油机燃油喷射系统传感器；

2.熟悉电控汽油机燃油喷射系统的传感器工作过程及原理；

3.掌握电控汽油机燃油喷射系统的常见传感器故障排除方法。

重点难点

1.EFI传感器工作过程及原理； 2.EFI的常见传感器故障排除方法。教学方法

讲授、实训 使用教具

PPT、教学视频 课后作业

课后习题 课时安排

课堂教学时数：6 试验教学时数：

讲授时间：2015年3月24日、3月30日、3月31日 汽车电子控制技术

第一节 汽油机燃油喷射系统传感器概述

一、概述

二、传感器

空气流量传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、冷却液温度传感器、爆震传感器、氧传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器

第二节 空气流量传感器原理及检修

一、空气流量传感器分类

测量原理----叶片式、卡门漩涡式、热线式及热膜式。

二、空气流量传感器原理及检修 1.叶片式空气流量传感器 1）结构 2）波形测量

3）叶片式空气流量传感器检修----外部线路检查、内部电路检查、机械部分检查

2.卡门漩涡式空气流量传感器 1）结构及工作原理 2）波形测量 3）波形分析

4）卡门漩涡式空气流量传感器检修----外部线路检查、内部电路检查、机械部分检查

3.热线式空气流量传感器 1）结构及工作原理 2）波形测量 3）波形分析

4）热线式式空气流量传感器检修----外部线路检查、内部电路检查、机械部分 12 汽车电子控制技术

检查

4.热膜式空气流量传感器

第三节 进气压力传感器

一、半导体压敏电阻式进气压力传感器（MAP）1.结构及工作原理 2.波形测量 3.波形分析

4.半导体压敏电阻式进气压力传感器的检测

二、表面弹性波式进气压力传感器 1.波形测量 2.波形分析

第四节 节气门位置传感器

一、开关触点式节气门位置传感器

开关触点式节气门位置传感器由导向凸轮、节气门轴、控制杆、活动触点、怠速触点、功率触点、导线插头、导向凸轮槽、调整螺钉槽等组成。

二、线性可变电阻式节气门位置传感器

线性可变电阻式节气门位置传感器由电源线、信号线和搭铁3条线组成。

三、综合型节气门位置传感器

综合型节气门位置传感器由怠速开关滑动触点、线性电阻器活动触点、电阻体及基准电压线、节气门开度信号线、怠速信号线和搭铁线4条线组成。1.波形测量 2.波形分析

3.自动变速器电控系统的节气门位置传感器

第五节 曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器

一、曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器概论

二、曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器分类 1.磁感应式曲轴位置传感器

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1）结构 2）工作原理

3）检修---信号及线路检测、内部电路检测、机械部分检测 2.霍尔式曲轴位置传感器 1）结构 2）工作原理

3）检修---电源、线路及机械部分检查；信号检测 3.光电式凸轮轴位置传感器

1）光电式凸轮轴位置传感器的结构和工作原理

2）检修---线路检测、机械部分检测、光电式凸轮轴位置传感器输出信号的检测

第六节 其他辅助传感器

一、进气温度传感器和冷却液温度传感器结构和工作原理 1.进气温度传感器结构及工作原理（THA）2.冷却液温度传感器结构及工作原理（THW）

二、爆震传感器（KNK）1.磁滞伸缩式爆震传感器 2.压电式爆震传感器 3.火花塞金属垫型爆震传感器 4.波形测量及分析 5.爆震传感器检修

三、氧传感器（EGO）

1.氧传感器的分类----氧化钛式、氧化锆式 2.氧化钛式氧传感器 1）氧化钛式氧传感器的结构 2）氧化钛式氧传感器的输出特性 3）氧化钛式氧传感器的工作电路 3.氧化锆式氧传感器 1）氧化锆式氧传感器的结构

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2）氧化锆式氧传感器的输出特性 3）氧化锆式氧传感器的工作电路 4.波形测量 5.氧传感器的检修

四、燃油流量传感器

1.光电式燃油流量传感器的结构 2.光电式燃油流量传感器的检测

案例分析：一辆桑塔纳2000GSi型轿车，在行驶过程中突然出现发动机不能随着加速踏板的踩下而加速，但也不熄火的故障。课后作业：

1.如何检测氧传感器？

2.热线式空气流量传感器的工作原理如何？它如何完成自洁作用？如何检修？热膜式空气流量传感器有何优点？ 3.如何检修进气压力传感器？

4.从外观上怎么样区分氧化钛式和氧化锆式氧传感器？ 本章小结：

1.电控装置传感器主要由9个常用传感器组成，各种传感器将检测到的发动机运行参数输入控制单元，控制单元据此控制燃油量、空气流量和喷油时间等，以实现与发动机工况的最佳匹配，达到节省燃油、净化排气、改善加速性能和低温启动性能等目的。

2.电控发动机常用传感器：空气流量传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、冷却液温度传感器、爆震传感器、氧传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器等。

3.空气流量传感器是测量发动机进气量的装置，它将吸入的空气量转换成电信号送至ECU，作为决定喷油量的基本信号之一。根据测量原理不同，空气流量传感器有叶片式、卡门漩涡式、热线式及热模式几种类型。

4.进气压力传感器有半导体压敏电阻式进气压力传感器和表面弹性波式进气压力传感器两种。

5.节气门位置传感器（TPS）安装在节气门体上，用以检测节气门的开度，它通 15 汽车电子控制技术

过杠杆机构与节气门联动，反映节气门的开度及怠速、加速、减速和全负荷等不同工况。

6.节气门位置传感器有三种：开关触点式、线性可变电阻式和综合型。7.曲轴位置传感器有三种：磁感应式、霍尔式和光电式。

8.进气温度传感器的结构与工作原理与冷却液温度传感器相同，也是采用热敏电阻检测进气的温度。是负温度系数的热敏电阻，随温度的升高电阻值变低。9.爆震传感器有磁滞伸缩式、压电式和火花塞金属垫型爆震传感器。10.氧传感器有氧化钛式和氧化锆式两种。11.燃油流量传感器有光电式燃油流量传感器。

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第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统 目的任务

1.了解电控发动机点火控制系统的组成；

2.熟悉电控发动机点火控制系统工作过程及原理； 3.掌握电控其他控制系统。

重点难点

1.电控发动机点火控制系统工作过程及原理。教学方法

讲授、实训 使用教具

PPT、教学视频 课后作业

课后习题 课时安排

课堂教学时数：8 试验教学时数：

讲授时间：2015年4月7日、4月13日、4月14日、4月14日汽车电子控制技术

第一节 电控发动机点火控制系统一、电控点火系统的组成与功能

1.电控点火系统的组成---传感器、发动机ECU、点火模块、点火线圈、高压线和火花塞等。

2.电控点火系统的功能

二、电控点火系统分类 1.有分电器式点火控制系统 2.无分电器的点火控制系统

三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 1.无分电器的点火控制系统二极管分配式工作原理 2.无分电器的点火控制系统同时点火工作原理 1）同时点火

2）点火线圈分配式同时点火系统工作原理 3）点火器控制原理调整 4）点火线圈组件 5）单独点火

第二节 点火提前角与闭合角的控制

一、点火提前角的控制

ECU根据汽油机的各种工况信号对点火时刻进行控制。首先根据发动机的转速和进气压力信号从存储器存的数据中找到相应的基本点火提前角，然后根据有关传感器信号值加以修正，得出实际点火提前角。实际点火提前角由三部分组成：初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角。1.起动工况的点火时刻控制 2.起动后点火时刻控制 1）基本点火提前角

2）点火提前角的修正----暖机修正、过热修正、空燃比反馈修正、怠速稳定性 18 汽车电子控制技术

修正、爆震修正、最大和最小提前角修正。

二、闭合角的控制 1.ECU对闭合角的控制 2.电子点火器中闭合角的控制 3.1°信号的产生

第三节 发动机爆震的控制

一、半导体压敏电阻式进气压力传感器（MAP）1.结构及工作原理 2.波形测量 3.波形分析

4.半导体压敏电阻式进气压力传感器的检测

二、表面弹性波式进气压力传感器 1.波形测量 2.波形分析

第四节 怠速控制装置

一、怠速控制控制的作用

怠速控制装置就是在发动机内部阻力矩不断变化的情况下，由ECU自动维持发动机以稳定怠速运转，并实现快怠速暖机过程。

二、怠速控制装置的分类 1.节气门制动控制装置

2.旁通空气控制装置----怠速空气阀、怠速控制阀（旋转滑阀式怠速控制阀、步进电机式怠速控制阀、电磁怠速控制阀）

三、怠速控制的条件、原理及过程 1.怠速控制的条件: 作用：实现发动机起动后的快速暖机过程；自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转。

内容：起动后控制、暖机过程控制、负荷变化的控制、减速时的控制等。

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2.怠速控制的原理

控制项目：怠速、快怠速、空调怠速、电器负载高怠速等。3.怠速控制的过程

四、怠速控制系统及怠速控制阀的检测 1.怠速控制系统的就车检测

2.怠速控制阀的检测----电阻值检测、步进电动机的动作检查

第五节 汽油机排放控制系统 一、三元催化转化器、氧传感器与闭环控制 1.概述

2.三元催化转化器的结构、原理及检修 1）结构

2）三元催化转化器检修。常见故障：堵塞引起排气不畅、催化剂过热老化、失效等。

二、微机控制废气再循环系统 1.普通微机控制废气再循环系统 2.可变EGR率废气再循环系统 3.闭环控制式废气再循环系统 4.微机控制废气再循环系统的检测

三、减速废气净化装置

1.混合比加浓式减速废气净化装置的结构和工作原理 2.混合比加浓式减速废气净化装置的检查

四、燃油蒸发控制系统

1.微机控制燃油蒸发控制系统的结构

2.微机控制燃油蒸发控制系统的结构与工作原理 3.燃油蒸发控制系统的检测 4.二次空气喷射系统 5.汽油机进气控制系统

第六节 可变气门正时和气门升程电子控制系统

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一、概述

二、VTEC的结构和原理

三、VTEC检修 1.VTEC电磁阀的检查 2.VTEC压力开关的检查 3.摇臂检查

第七节 废气涡轮增压系统一、废气涡轮增压作用

废气增压利用尾气增压推动涡轮高速转动，涡轮带动泵轮向发动机泵空气，从而提高进气压力，增加每个循环中的进气，使可燃混合气接近于空燃比小于1的稀薄燃烧。这样，在不增加发动机排量的情况下可以提高输出功率，同时也降低了燃油消化率。但是经过泵轮的空气会变热，会使实际的充气量系数小于理论系数，因此，现在的涡轮增压一般都配备有中冷器。

二、废气涡轮增压优缺点

三、废气涡轮增压器原理

利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，带动同轴的叶轮压送由空气滤清器道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度在呢更大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。

四、涡轮增压的特点 1.波形测量 2.波形分析

案例分析 奥迪A6怠速熄火 课后作业：

1.电控点火系统有哪几种型式？各种型式如何组成？ 2.简述各种电控点火系统的工作原理。3.怠速控制装置有哪几种型式？

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4.试述三元催化转化器的工作原理。5.如何检修EVAP？ 6.试述ACIS的工作原理。本章小结：

1.ECU控制的点火系统主要有ECU、传感器和点火执行器三大部分组成，即由传感器、发动机ECU、点火模块、点火线圈、高压线和火花塞等组成。2.电控点火系统的功能。

1）ECU。接受各种传感器送来的信号经过数据处理后，输出信号（缸序信号和点火信号）并通过电能输出传到点火执行器。

2）传感器。在点火系统中应用的传感器主要有空气流量计、发动机转速传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器及爆震传感器等。

3）点火控制装置。具有缸序判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路，其主要功能是接受ECU发出的缸别信号和点火信号，驱动点火线圈工作，并向ECU输入安全信号。

3.电控点火系统分类：分有分电器式点火控制系统和无分电器式点火控制系统，无分电器的点火控制系统有二极管分配式和点火线圈分配式。

4.点火线圈分配式同时点火系统工作原理：点火线圈分配式同时点火系统的构成电控无分电器点火系统最主要的特点是完全取消了传统的分电器，由ECU中附加的点火控制电路和分电电路控制点火控制模块，实现对点火的控制。

5.点火提前角的控制方法：ECU根据汽油机的各种工况信号对点火时刻进行控制。首先根据发动机的转速和进气压力信号从存储器存的数据中找到相应的基本点火提前角，然后根据有关传感器信号值加以修正，得出实际的点火提前角。实际点火提前角由三部分组成：初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角。

6.闭合角控制电路的作用是：根据发动机转速和蓄电池电压调节闭合角，以保证足够的点火能量。在发动机转速上升和蓄电池电压下降时，闭合角控制电路使闭合角加大，即延长一次侧电路的通电时间，防止一次侧储能下降，确保点火能量。在发动机转速下降和蓄电池电压较高时，闭合角控制电路使闭合角减小，即缩减一次侧电路的通电时间，确保一次线圈的安全。

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7.怠速控制装置就是在发动机内部阻力矩不断变化的情况下，由ECU自动维持发动机以稳定怠速运转，并实现快怠速暖机过程。

8.怠速控制的功用：实现发动机起动后的快速暖机过程；自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转。

9.废气再循环是指发动机废气的一部分再送回到进气管，并与新鲜的混合气混合后一起进入气缸参加燃烧，以减小NOx生成量。

10.燃油蒸发控制系统的作用是防止汽车油箱内蒸发的汽油争气排入大气，它由蒸汽回收罐（又称活性碳罐）、控制电磁阀、蒸汽分离阀及相应的蒸汽管道和真空软管等组成。蒸汽分离阀安装在油箱的顶部，邮箱内的汽油蒸汽从该阀出口经管道进入蒸汽回收罐。该阀的作用是防止汽车翻倾时油箱内的燃油从蒸汽管道中漏出。蒸汽回收罐内充满了活性碳罐颗粒，故又称活性碳罐。

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第五章 电控柴油发动机控制系统及检修

目的任务

1.了解电控柴油发动机控制系统的组成；

2.熟悉电控柴油发动机控制系统工作过程及原理； 3.掌握电控柴油发动机控制系统检修方法。重点难点

1.电控柴油发动机控制系统工作过程及原理； 2.电控柴油发动机的检修。教学方法

讲授、实训 使用教具

PPT、教学视频 课后作业

课后习题 课时安排

课堂教学时数：4 试验教学时数：

讲授时间：2015年4月20日、4月21日

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第一节 柴油发动机电控柴油喷射系统的发展历程

一、柴油发动机的发展

二、柴油机SDI电控的燃油喷射系统的发展 1.位置控制式 2.时间控制式

3.共轨式电控喷油系统

三、电控技术的发展前景

第二节 捷达CDX/GDF柴油机轿车优点及喷油控制原理

一、捷达CDX/GDF柴油机轿车优点

1.经济2.环保3.节能4.动力强筋5.安全性能好6.可靠性高

二、柴油发动机的喷油控制原理

柴油机的ECU是通过控制喷嘴的喷油时间来调节发动机输出功率的大小。喷油控制是由发动机的转速和加速踏板的位置来决定的。基本工作原理是ECU根据转速传感器和加速踏板位置传感器的输入信号，首先计算出基本喷油量，然后根据冷却液温度、进气温度和压力等传感器的信号进行修正，再与来自加速位置传感器的信号进行反馈修正后确定最佳喷油量的，与空气的进入量无关（柴油机工作时节流阀体是完全打开的）。

第三节 捷达SDI电控柴油喷射系统的组成元件以及其工作原

理

一、捷达SDI电控柴油喷射系统的组成 1.传感器 2.发动机ECU 3.执行器

二、捷达SDI电控柴油喷射系统的工作原理 1.喷油量控制 2.喷油正时控制

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3.怠速控制

4.各缸喷油量不均匀的修正 5.燃油停供控制

6.进气节流控制在怠速时 7.排气再循环控制 8.增压控制 9.起动预热控制

第四节 柴油机电控喷射系统简介

一、博世式喷油泵电子控制系统

二、分配式喷油泵电子控制系统

第五节 电子控制共轨式柴油喷射系统一、概述

二、柴油共轨系统的发展

三、共轨式柴油机系统的组成和工作原理 1.共轨式柴油机系统的组成 2.共轨式柴油机系统的系统功能

四、SOFIM高压共轨柴油机电控系统介绍 1.概述 2.电动燃油泵 3.飞轮转速传感器 4.凸轮轴相位传感器 5.发动机冷却液温度传感器 6.燃油温度传感器 7.空气压力温度传感器 8.大气压力传感器 9.燃油压力调节传感器 10.电磁喷油器 11.高压油泵电磁阀

汽车电子控制技术

12.燃油压力调节电磁阀 13.制动踏板传感器 14.离合器踏板传感器 15.加速踏板位置传感器 16.五通回油接头总成 17.配电继电器 18.ECU固定推荐方案

五、日本电装ECD-U2高压共轨式喷油系统 1.ECD-U2共轨系统概述

2.ECD-U2系统的主要零部件及其作用

第六节 捷达SDI发动机电控柴油喷射系统的检测以及日常维

护

一、捷达SDI发动机电控柴油喷射系统的检测 1.传感器检修 2.执行器检修

二、捷达SDI发动机电控柴油喷射系统的日常维护

案例分析1 柴油捷达SDI1.9L冷车正常热车熄火无法起动 怠速时排气管突噜；加油冒烟，行驶中换挡时车辆闯动 课后作业：

1.柴油机电控系统如何分类？

2.柴油机电控系统主要的控制功能是什么？ 3.试述共轨式电控喷射系统的结构及工作原理。本章小结：

1.按照喷油高压形成的不同，共轨式电控燃油喷射系统有两种基本型式，即高压共轨式和中压共轨式。

2.中压共轨系统包括共轨蓄压式和共轨液压式。

3.从控制喷油量的方式分，有位置控制式、时间控制式和压力时间控制式。4.柴油轿车具有经济、节能、环保、动力强劲、安全性能好、耐用等优点。

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5.柴油机的ECU是通过控制喷嘴的喷油时间来调节发动机输出功率的大小。喷油控制是由发动机的转速和加速踏板的位置来决定的。基本工作原理是ECU根据转速传感器和加速踏板位置传感器的输入信号，首先计算出基本喷油量，然后根据冷却液温度、进气温度和压力等传感器的信号进行修正，再与来自加速位置传感器的信号进行反馈修正后确定最佳喷油量的，与空气的进入量无关。

6.捷达SDI电控柴油喷射系统主要由喷油泵、喷油器、ECU、转速传感器、曲轴转角位置传感器等组成，系统通过这些传感器检测出发动机不同工况下的转速、油门、冷却液温度等信号，由ECU来决定燃油的喷射量、喷射时刻、喷油压力，使发动机运行最佳，并且ECU不断进行自我检测，如发现有异常现象就会发出警告信号，提醒驾驶员注意，同时ECU进入自我保护程序，能够自动的停机或进入安全模式运行，避免重大事故发生。

7.喷油量控制：由发动机转速信号和加速踏板位置信号计算出基本喷油量，由进气温度、进气压力、冷却液温度等修正信号对喷油量进行修正，通过电磁溢流阀的快速响应对喷油量进行十分精确的控制。

8.喷油正时控制：由发动机转速和加速踏板决定，由进气温度、进气压力、冷却液温度等信号对喷油量进行修正，通过点火正时传感器检测实际燃烧开始时刻，实现对喷油正时的闭环控制，从而排出了对十六烷值和大气条件的变化引起的喷油正时的差异，实现对喷油正时的最佳控制。

9.喷油器的主要零件是喷油嘴、控制喷油率的节流孔、液压活塞和高速电磁阀。喷油器中的高速电磁阀有两种结构：二位二通电磁阀和二位三通电磁阀。

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第六章 自动变速器控制系统及检修

目的任务

1.了解自动变速器控制系统组成；

2.熟悉自动变速器控制系统工作过程及原理； 3.掌握自动变速器控制系统检修方法。

重点难点

1.自动变速器控制系统工作过程及原理； 2.自动变速器的检修。教学方法

讲授、实训 使用教具

PPT、教学视频 课后作业

课后习题 课时安排

课堂教学时数：8 试验教学时数：

讲授时间：2015年4月27日、4月28日、5月5日、5月11日 汽车电子控制技术

第一节 自动变速器概述

一、自动变速器的发展及自动变速器的优点 1.自动变速器的发展 2.自动变速器的优点与缺点

3.自动变速器的组成----变矩器、变速齿轮机构、液压控制系统、电子控制系统

二、自动变速器的分类 1.驱动方式分类 2.前进挡的档位数分类 3.齿轮变速器的类型分类 4.控制方式分类

第二节 电控自动变速器的控制原理

一、电控自动变速器的控制原理

自动变速器是通过传感器和开关检测汽车和发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机冷却液温度、自动变速器油温度等参数转变为电信号，并输入电控单元（ECU）。ECU根据这些信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电子控制信号；换挡电磁阀和油压电磁阀再将ECU发出的控制信号转变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行机构的动作，从而实现自动换挡。

二、电控液力自动变速器的档位

三、液力变矩器

1.液力变矩器的功用与组成 1）功用

2）组成----泵轮、涡轮、导轮、锁止离合器、液力变矩器盖 2.液力变矩器特点

3.液力变矩器的安装位置及锁止离合器

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第三节 自动变速器变速齿轮机构

一、辛普森式齿轮机构自动变速器 1.辛普森式齿轮就够自动变速器概述 1）优点

2）机构---前齿圈、前后太阳轮组件、后行星架、前行星架和后齿圈组件 3）特点

2.辛普森式3挡行星齿轮变速器 3.行星排辛普森式

二、拉维娜式行星齿轮机构

1.拉维娜式行星齿轮机构组成----一大一小两个太阳轮、一长一短两个行星轮、一个齿圈

2.拉维纳式行星齿轮机构特点----两个行星排，太阳轮各自独立，行星架和齿圈共用。

3.2005款奥迪A6L装备09L自动变速器

三、平行轴式齿轮变速器传动机构 1.定轴式齿轮变速传动机构 2.操纵手柄工作过程

3.平行定轴式齿轮变速传动机构主要特点

第四节 自动变速器电子控制系统一、概述

二、电子控制系统组成与功用

1.电子控制系统的组成----信号输入装置、ECU和执行器组成 2.信号输入装置的功用、组成与工作原理 3.ECU的功用、组成与工作原理 4.执行器的功用、组成与工作原理

第五节 典型自动变速器电路

一、广州本田奥德赛汽车手动自动一体化自动变速器

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1.特点 2.电路图

二、丰田A341E型自动变速器 1.丰田A341E型自动变速器特点 2.丰田A341E型自动变速器控制电路

三、大众自动变速器VW电路分析 1.传感元件 2.执行元件 3.控制单元

第六节 电控自动变速器的检测与诊断

一、电控自动变速器检测与诊断的总原则 1）分清故障部位

2）坚持先易后难、逐步深入的原则 3）区分故障的性质

4）充分利用自动变速器各检验项目 5）充分利用自动变速器的故障自诊断功能

6）必须在拆检之后才能确诊的故障，应是故障诊断的最后步骤

7）在进行检测与诊断前，应先阅读有关故障检测指南、使用说明书和该车型的《自动变速器维修手册》，掌握必要的结构原理图、油路图、电控系统电路图等有关资料。

二、电控自动变速器的检测与诊断程序

三、电控自动变速器的检测与诊断前的准备工作

四、自动变速器的故障诊断表

第七节 无极变速器

一、无极变速器概述 1.CVT技术

2.无极变速器的发展 3.无极变速器的优缺点

汽车电子控制技术

4.无极变速器技术未来的发展趋势

二、无极变速器的工作原理

在启动时，CVT处于最大的传动比，之后电控系统通过分析加速踏板的位置、车速、选择驾驶模式以及所设定的控制方式等匹配出最佳的传动比，从而达到最佳的动力性能及经济性能，同时也保证了行驶的舒适性。其动力传动路线是：发动机动力——液力变矩器（或锁止离合器）——行星齿轮机构——VDT——主减速齿轮——差速器——半轴——驱动轮。

三、电子控制系统的功能 1.动力系统控制模块（PCM）2.电控无极变速器工作原理

案例分析 丰田皇冠自动变速器故障升档时车身严重抖动 课后作业：

1.自动变速器由哪几个部分组成，各起什么作用？ 2.液力变矩器是如何工作的？

3.简述辛普森式行星齿轮机构的工作原理。4.如何检修自动变速去？ 5.试述CVT的变速原理？

6.双离合器有何特点？常用哪些车型？ 本章小结：

1.自动变速器的优点：

1）消除了驾驶员换挡技术的差异性。2）提供了良好的传动比转换性能。3）改善了车辆的动力性和通过性。

4）可减轻驾驶员的疲劳强度，提高行车的安全性。5）可减少发动机排气污染。2.自动变速器的分类：

1）按驱动方式分类：后驱自动变速器、前驱动自动变速器（自动驱动桥）。2）按前进挡的档位数分类：3个前进挡、4个前进挡、5个前进挡。

3）按齿轮变速器的类型分类：行星齿轮式自动变速器、定轴式自动变速器两种。

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4）按控制方式分类：全液压控制自动变速器和电子控制自动变速器。3.电控自动变速器的控制原理：通过传感器和开关检测汽车和发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机冷却液温度、自动变速器油温度等参数转变为电信号，并输入电控单元（ECU）。ECU根据这些信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电子控制信号；换挡电磁阀和油压电磁阀再将ECU发出的控制信号转变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行机构的动作，从而实现自动换挡。

4.液力变矩器基本组成：泵轮、涡轮、导轮、锁止离合器、液力变矩器盖组成。5.辛普森式齿轮机构。辛普森式行星齿轮机构由4个独立的元件组成：前齿圈、前后太阳轮组件、后行星架、前行星架和后齿圈组件。

6.辛普森式齿轮特点。辛普森式行星齿轮机构是双排行星齿轮机构，它由两个内啮合式单排行星齿轮机构组合而成，能提供三个前进挡和一个倒档。

7.拉维纳式行星齿轮I机构由一大一小两个太阳轮、一长一短两个行星轮、一个齿圈组成。

8.拉维纳式行星齿轮特点：

1）有两个行星排，但是两个行星排的太阳轮式各自独立的，而行星架和齿圈是共用的。

2）这两个行星排中，一排是单级行星齿轮机构，由大太阳轮带动长行星齿轮，长行星齿轮带动齿圈；另一排是双级行星齿轮机构，由小太阳轮带动短行星齿轮，短行星齿轮再带动长行星齿轮，最后带动齿圈。

9.平行定轴式齿轮变速传动机构主要特点：采用平行定轴式齿轮变速传动机构，而不是采用通常的行星齿轮变速器，这种结构与普通的手动齿轮变速器很相似；除液压控制系统外，还增设有电子控制系统，使车辆在各种道路条件下驾驶均具有良好的平顺性和最佳的档位选择；采用前轮驱动，变速与驱动合为一体，即为变速驱动桥，使动力传递路线短，结构更加紧凑。

10.CVT技术即无极变速技术。它采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系统与发动机工况的最佳匹配。常见的无极变速器有液力机械式无极变速器和金属带式无极变速器。

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第七章 汽车防滑及稳定控制系统

目的任务

1.了解防抱死制动系统的功用； 2.了解防抱死制动系统的组成； 3.熟悉ABS工作过程及原理； 4.掌握ABS检修方法。

重点难点

1.ABS工作过程及原理； 2.ABS检修方法。教学方法

讲授、实训 使用教具

PPT、教学视频 课后作业

课后习题 课时安排

课堂教学时数：6 试验教学时数：

讲授时间：2015年5月12日、5月18日、5月19日

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第一节 ABS概述

一概述 1.ABS的功用 2.ABS的发展与应用

二、ABS的控制方式及控制原理 1.以车轮减速度为控制参数的控制方式 2.以车轮滑移率为控制参数的控制方式

3.以车轮减速度和加速度为控制参数的控制方式 4.以车轮减速度、加速度及滑移率为控制参数的控制方式

三、ABS的组成及功用

1.液压制动系统汽车ABS的布置形式 2.气压控制系统汽车ABS的布置形式 3.气顶液制动系统汽车ABS的布置形式

第二节 ABS主要组成件的结构及工作原理

一、ABS的组成 1.轮速传感器 2.制动压力调节器 3.回油泵与储能器

4.可变容积式制动压力调节器 5.气压式制动压力调节器 6.空气液压助力器输出液压调节器 7.电子控制单元

二、ABS的工作原理 1.ABS的工作 1）常规制动阶段 2）制动压力降低阶段 3）制动压力保持阶段 4）制动压力升高阶段

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2.ABS的工作范围

三、主要车型ABS系统组成及控制电路 1.雷克萨斯LS400 ABS 2.佳美ABS 3.日产车系ABS 4.马自达MX-6 626车型ABS

第三节 驱动防滑控制系统一、汽车驱动防滑系统（ASR）概述 1.ASR的控制方式 2.ASR的组成

二、ASR工作原理 1.基本工作原理

2.ASR制动压力调节装置的工作过程 1）在正常制动时（ASR未起动）

2）车辆加速时（ASR起动）-----压力提高模式、压力保持模式、压力降低模式 3.驱动防滑控制系统控制电路

三、电子制动力分配系统 1.EBD概述 1）EBD的作用 2）EBD的控制过程 3）EBD与ABS的关系 2.EBD结构

1）液压与电子控制单元 2）ABS/EBD调压器的结构

第四节 车身稳定控制系统一、车身稳定控制系统概述

1.车身稳定控制系统种类---电子稳定程序、动态稳定控制、动态稳定及循迹控制系统、车身稳定控制系统、自动稳定系统 2.车身稳定控制系统的作用 3.ABS、ASR、ESP(VSC)的作用

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二、车身稳定控制系统结构 1.ESP的组成及各部件的结构 2.ESP的工作原理 1）转向不足控制 2）转向过度控制

三、典型防滑控制系统和防滑控制系统的检测诊断 1.典型防滑控制系统的介绍和防滑控制系统使用维护 1）系统检查声音 2）工作时的声音 2.故障自诊断测试

3.防滑控制系统故障检测诊断程序 案例分析 ABS灯亮，ABS不起作用 ABS故障指示灯闪亮 课后作业：

1.ABS的组成部件有哪些？ 2.ABS的工作过程是什么？ 3.ASR的工作原理是什么？

4.ABS、ASR、ESP的功能有什么不同？ 5.EBD的功能是什么？ 本章小结：

1.ABS的功用：制动效能和制动时汽车的方向稳定性是指汽车在制动时仍能按指定方向的轨迹行驶，即不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力。2.ABS均由传感器、电子控制单元和制动压力调节器三部分组成。3.ABS工作过程

1）常规制动（制动压力上升）：控制活塞下移至将开关阀顶开位置时，将B腔与A腔联通，由制动主缸来的制动液由A腔经开关阀到B腔而进入轮缸，轮缸的压力将随主缸的压力变化而变化，即常规制动和升压状态。此时车速小于30公里。2）减压：减压时，ECU分别向输出阀和输入阀电磁线圈通入电流，此时输出阀关闭而输入法打开，从液压泵和储能器来的控制压力油由输入阀流入调节器下端 38 汽车电子控制技术 的C腔，推动控制活塞上移，从而使开关阀关闭，将A腔与B腔隔离，从制动主缸来的制动液不在进入B腔。由于控制活塞的上移使B腔的容积增大，与B腔相连的轮缸制动压力下降。

3）保持压力：需要保持轮缸的制动压力时，ECU将输入阀电磁线圈的电路切断，而输出阀电磁线圈仍保持通电。此时输入法关闭，输出阀仍保持关闭，控制液压油不再流入C腔，也不流出C腔，控制活塞保持在一定位置上，B腔容积不在发生变化，轮缸制动压力保持一定。

4）踏板反应：在ABS工作时的减压过程，由于控制活塞上移使A腔的容积减小，将A腔中的制动液压回制动主缸。制动踏板有一种回弹的行程，即踏板反应，使驾驶员能感觉到ABS在工作。

4.驱动防滑控制系统由传感器、电子控制装置和执行器三大部分组成。5.可变容积式制动压力调节器的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路是相互隔开的。可变容积式制动压力调节器主要由电磁阀、控制活塞、液压泵、储能器等组成。

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第八章 电子控制动力转向系统

目的任务

1.了解电子控制动力转向系统的功用； 2.了解电子控制动力转向系统的组成；

3.熟悉电子控制动力转向系统工作过程及原理； 4.掌握电子控制动力转向系统检修方法。

重点难点

1.电子控制动力转向系统工作过程及原理； 2.电子控制动力转向系统的检修。教学方法

讲授、实训 使用教具

PPT、教学视频 课后作业

课后习题 课时安排

课堂教学时数：2 试验教学时数： 讲授时间：2015年5月25日

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第一节 电子控制动力转向系统概述

一、电子控制动力转向系统的功用

根据车速、转向情况等对转向助力实施控制，使动力转向系统在不同的行驶条件下都有最佳的放大倍率：在低速时有较大的放大倍率，可以减轻转向操纵力，使转向轻便、灵活；在高速时则适当减小放大倍率，以稳定转向手感，提高高速行驶的操纵稳定性。

二、电控动力转向系统的优点

三、电子控制动力系统的组成与分类

第二节 液压式电子控制动力转向系统一、液压式电子控制动力转向系统分类

流量式控制式EPS、反作用力控制式EPS、阀灵敏度控制式EPS。

二、液压式电子控制动力转向系统的组成和工作原理 1.流量式控制式EPS 2.反作用力控制式EPS 3.阀灵敏度控制式EPS 第三节 电子控制式电子控制动力转向系统一、电动式EPS主要特点

1.电动机、减速机、转向柱和转向齿轮箱可以制成一个整体，管道、压泵等不需要单独占据空间，易于装车。

2.增加了电动机和减速机，取消了液压管道等部件，使整个系统趋于小型轻量化。3.液压泵仅在必要时使电动机运转，故可以节能。

4.因为零件的数目少，不需要加油和抽空气，所以在生产线上的装配线好。

二、电动式EPS的组成 1.电动式EPS的组成 2.电动式EPS传感器和执行器

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3.电动式EPS的工作原理

第四节 电子式四轮转向系统 一、四轮转向系统概述 1.四轮转向系统也称为4WS系统

4WS车辆转向时，后轮的旋转方向与前轮相反，此时转弯半径尽可能小并改善操纵特性，中速到高速客车的四轮转向系统发展历史较短，该技术的应用主要是改进操纵稳定性和转向响应性能。

2.4WS系统分类---转向角比例控制式4WS、横摆角速度比例控制式4WS。

二、4WS系统工作原理 1.转向角比例控制式4WS系统

转向角比例控制，就是使后轮的转角与转向盘的转角成比例变化，并使后轮在汽车低速行驶时，相对于前轮反向转向；在汽车中、高速行驶时，相对于前路同向转向。

1）系统的组成---ECU、转角比传感器、车速传感器等。2）控制原理

2.横摆角速度比例控制式4WS系统

横摆角速度比例控制，是一种根据检测出的车身横摆角速度来控制后轮转向量的控制方法。有两个优点：可以使汽车的车身方向从转向初期开始就与其行进方向保持高度一致；通过检测车身横摆角速度感知车身的自转运动。1）横摆角速度比例控制式4WS系统组成 2）控制原理

第五节 电子控制动力转向系统的诊断与检修

一、皇冠JZS133型轿车动力转向系统检修 1.电控系统ECU端故障检查 2.电控部件故障的诊断

二、雷克萨斯LS400型轿车电控动力转向异常的故障诊断 1.电子控制系统故障检修 2.电子控制部件的检查

汽车电子控制技术 三、三菱电控动力转向系统的检修 1.EPS警示灯的检查 2.自诊断操作

案例分析 转向盘明显沉重，助力泵噪声很大 课后作业：

1.液压式电子控制动力转向系统有哪些类型？试述其工作原理。2.试述电动式电子控制动力转向系统的组成与工作原理。3.电动式电子控制动力转向系统有哪些主要特点？ 4.试述电子控制动力转向系统的故障诊断过程。本章小结：

1.电子控制动力转向系统的功用：4WS车辆转向时，后轮的旋转方向与前轮相反，此时转弯半径尽可能小并改善操纵特性，中速到高速客车的四轮转向系统发展历史较短，该技术的应用主要是改进操纵稳定性和转向响应性能。2.电控动力转向系统的优点：

1）减小转向时的操纵力---减轻驾驶员的疲劳程度，特别是装用超低压扁平胎的乘用车更为必要。

2）根据车速的高低和行驶条件的变化（静态或动态，好路或坏路），提供合适的转向助力，提高汽车行驶的安全性、操纵性、稳定性。

3.电子控制动力转向系统的组成与分类。电子动力转向系统主要由机械转向结构、转向助力系统和电子控制系统组成。根据转向动力源不同可分为液压电子控制动力转向系统和电子控制动力转向系统。

4.液压式电子控制动力转向系统分类：流量式控制式EPS、反作用力控制式EPS和阀灵敏度控制式EPS三类。5.电动式EPS主要特点：

1）电动机、减速机、转向柱和转向齿轮箱可以制成一个整体，管道、压泵等不需要单独占据空间，易于装车。

2）增加了电动机和减速机，取消了液压管道等部件，使整个系统趋于小型轻量化。

3）液压泵仅在必要时使电动机运转，故可以节能。

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4）因为零件的数目少，不需要加油和抽空气，所以在生产线上的装配线好。由此，从发展的角度看，电动式动力转向系统将成为标准件装备在汽车上。6.电动式EPS的组成。电动式EPS式在机械转向机构的基础上，增加了电动式助力机构、转向助力控制系统后形成的。典型电动式EPS由转矩传感器、直流电动机、电磁离合器、减速机构和车速传感器、EPS-ECU组成的。

7.四轮转向系统也成为4WS系统。四轮装向系统车辆转向时，后轮的旋转方向与前轮相反，此时转弯半径尽可能小并改善操纵特性，中速到高速客车的四轮转向系统发展历史较短，该技术的应用主要是改进操纵稳定性和转向响应性能，轿车的四轮转向系统具有以下两个功能----高速行驶时，以与前轮相同的方向转动后轮，减小整车的摇摆运动，从而改进转向稳定性；中低速行驶时，以与前轮相反的方向转动后轮，使低速行驶时转弯半径减小，中速行驶时转向响应性能得以改进。

8.4WS系统分类：根据控制方式的不同，可分为转向角比例控制式4WS和横摆角速度比例控制式4WS系统。

9.4WS系统工作原理：转向角比例控制，就是使后轮的转角与转向盘的转角成比例变化，并使后轮在汽车低速行驶时，相对于前轮反向转向；在汽车中、高速行驶时，相对于前轮同向转向。

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第九章 电子控制悬架系统及电子巡航系统

目的任务

1.了解电子控制悬架系统的功用、组成； 2.熟悉电子控制悬架系统工作过程及原理； 3.掌握电子控制悬架系统检修方法； 4.熟悉电子巡航控制系统工作过程及原理； 5.掌握电子巡航控制系统检修方法。重点难点

1.电子控制悬架系统、巡航控制系统工作过程及原理； 2.电子控制悬架系统、巡航控制系统的检修方法； 教学方法

讲授、实训 使用教具

PPT、教学视频 课后作业 课后习题

课时安排 课堂教学时数：2 试验教学时数：

讲授时间：2015年5月26日、6月1日

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第一节 电子控制悬架系统一、电子控制悬架系统的工作原理

1.汽车悬架系统的分类-----传统被动式、半主动式（有级半主动式（阻尼有级可调）、无级半主动式（阻尼连续可调））、主动式（电磁阀驱动的油气主动式、步进电动机驱动的空气主动式）2.汽车悬架控制系统的工作原理 1）半主动式悬架的工作原理 2）主动式悬架的工作原理

二、电子控制悬架主要部件的结构与功能 1.悬架阻尼调节装置 1）三级可调式减震器结构 2）压电式减震器的结构 2.空气悬架刚度调节装置 1）空气悬架系统的构造 2）悬架刚度调节原理 3）悬架控制执行器 3.车身高度控制装置 1）系统组成及原理 2）车身高度传感器 4.其他主要部件 1）悬架控制开关 2）高度控制ON/OFF 3）车身高度控制插接器 4）转向传感器

三、货车ECAS系统基本工作原理 1.货车ECAS系统的优点 2.货车ECAS系统功能

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四、悬架系统故障诊断 1.马自达悬架系统故障诊断 2.雷克萨斯LS400故障诊断

第二节 巡航控制系统一、概述

1.汽车巡航控制系统的作用 2.汽车巡航控制系统的优点 3.汽车巡航控制系统的发展 4.定速巡航主要分为三大类

二、巡航控制系统的组成、结构和工作原理 1.巡航控制系统的组成 2.巡航控制系统的基本原理

3.电子控制巡航系统各部件的结构与原理 4.巡航控制系统的使用

三、典型巡航控制系统的介绍和巡航控制系统的维护与检修 1.典型巡航控制系统主要部件的结构与功能 2.巡航控制系统的基本工作原理 3.巡航控制系统的维护与修理 课后习题

1.液压式电子控制动力转向系统有哪些类型？试述其工作原理。2.试述转向角比例控制式4WS系统的组成与工作原理。

3.主动式悬架电控单元的输入主要参数是什么？可以对汽车进行哪些控制？ 4.试说明半主动式、主动式悬架系统的区别。5.电子控制半主动式悬架系统主要结构有哪些？

6.车身高度控制为什么在主动式空气悬架大客车上得到广泛采用？

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第十章 安全气囊SRS系统

目的任务

1.了解安全气囊SRS的功用、组成； 2.熟悉安全气囊SRS工作过程及原理； 3.掌握安全气囊SRS系统检修方法； 重点难点

1.安全气囊SRS工作过程及原理； 2.安全气囊SRS系统检修方法.教学方法

讲授、实训 使用教具

PPT、教学视频 课后作业 课后习题

课时安排 课堂教学时数：4 试验教学时数：

讲授时间：2015年6月8日、6月9日

汽车电子控制技术

第一节 安全气囊ARS系统一、安全气囊系统的概述 1.安全气囊系统的功能 2.安全气囊系统的分类 1）按控制方式 2）按安装位置 3）按发气剂

4）按碰撞传感器位置 5）按点火类型

二、电子式安全气囊系统组成 1.碰撞传感器

2.中央气囊传感器总成或气囊传感器总成 3.侧面气囊系统 4.安全气囊指示灯 5.充气装置和气囊 6.螺旋电缆

7.安全气囊系统线束插接器及其保险机构

三、安全气囊系统工作原理 1.工作原理

2.工作过程---充气、保护、泄气

3.安全气囊系统控制电路---电源电路、诊断电路、报警灯电路、控制输出电路

第二节 典型安全气囊系统和安全气囊系统的检测与诊断

一、风神新蓝鸟SRS系统 1.安全气囊检测诊断注意事项 2.安全气囊系统的检测诊断程序及方法 3.故障诊断程序

二、奥迪A6安全气囊的原理与故障检修 1.SRS系统的组成部件

汽车电子控制技术

2.SRS系统主要部件的结构及工作原理 3.维修注意事项 4.故障诊断与排除方法

三、雷克萨斯400型轿车安全气囊的检修 1.安全气囊的构成与工作原理 2.中央控制器（ECU）接头接脚说明 3.故障码的读取和清除 课后习题

1.安全气囊的作用是什么？ 2.控制单元是如何控制系统工作的？

3.控制单元由哪些部分组成？其作用是什么？ 4.进行安全气囊系统的检测需注意的事项有哪些？ 本章小结：

1.汽车安全技术包括主动安全技术和被动安全技术两方面。主动安全技术上采取措施避免事故发生；被动安全技术上尽可能减少事故造成的伤害。2.安全气囊系统又称为辅助防护系统，其英文缩写为SRS。

3.电子式安全气囊系统由传感器、电子控制装置、充气装置、气囊和螺旋电缆等组成。通常充气装置和气囊制作成一体。

4.安全气囊按其使用的发气剂不同可分为以叠氮化钠型和液态氮型。

5.安全气囊系统工作原理：安全气囊系统的前碰撞传感器有两个，分别固定于前左、右翼子板内侧，还有一个装在汽车中部的安全传感器。当汽车受到前方一定角度内（一般为30°以内），和高速碰撞时（一般在30公里以上），传感器可检测到汽车突然减速，并把信号传给SRS ECU，ECU将这个电信号与储存的碰撞触发数据进行比较，当碰撞强度达到或超过碰撞触发数据时，ECU立即质量电雷管点火，引起火药爆发，引燃氧气发生剂，产生大量压力气体，迅速充满气囊，重开转向盘上的盖。在双气囊汽车中，冲开副驾驶员安全气囊摸包的盖，气囊安全张开，当驾驶员或乘客冲撞气囊时，气囊受压并由小孔排除氮气，持续时间不到1S，使得在发生碰撞事故时，乘员能够与比较柔软的气囊相接触，而不是与坚硬的汽车结构猛烈碰撞，从而达到减少伤害、保护乘员生命安全的目的。

第二篇：汽车电子控制装置教案

智能化上。

随着人工智能技术的飞速发展，将人工智能用于汽车系统控制已成为不争的事实。

二、汽车电子控制技术的现状与发展趋势

目前，国外汽车上应用较多、较为成熟的电子控制装置大致可分为四个方面 : 1.仪表通信

仪表通信类的应用主要有电子钟、电子油耗表、电子温度计、电子车速里程表、电子转速表、旅程计算器、燃料消耗计、电子定时、电子化图示仪表盘、电话及其通信装置、各种报警(灯丝切断，排气温度，水面，液面，未关门，未系安全带等)。

仪表通信类即将采用的新技术主要有大型电子化薄式仪表盘、多路信息传输、光纤通信传输、惯性导航、卫星导航、屏幕显示街道图及交通阻塞状况图、多功能综合屏幕显示等。

2.发动机及传动系

发动机及传动系已经采用的技术主要有交流发电机的整流及集成调节器、电子点火(全晶体管式，集成式，无触点分电器式，一体化点火线圈式)、点火正时控制、废气再循环控制(氧传感器)、燃油喷射电子控制、电子控制化油器、柴油机最佳参数电子控制(喷射，进气，正时等)、发动机最佳参数电子控制(空燃比，点火，废气再循环，怠速，爆燃控制，喷射控制等)、车速自动控制、柴油机启动控制、增压器自动控制、变速器电子控制、离合器电子控制、却系电

子控制、冷启动控制、换挡提示器、发动机停缸控制、车速感应的动力转向装置等。

发动机及传动系即将采用的新技术主要有发动机气缸电子控制、发动机和传动系综合控制、无级变速和自适应速度控制、热电变换、蓄电池容量余值显示、自动巡航系统、电子控制消声器、电子控制动力转向等。

3.安全方面

安全方面已经采用的技术主要有电子防抱制动控制、驱动防滑控制装置、电子主动悬架控制、电子控制四轮转向系统、安全气囊自控装置、刮水器自动控制、速度控制(限速与恒速)、车窗自动控制、轮胎气压报警、防盗报警、防撞车间距报警、未系安全带报警、安全带自动锁紧控制、明暗灯光控制、冲撞记录仪、前大灯控制、后视镜控制、电子门锁等。

安全方面即将采用的技术主要有路面状态显示、防碰撞自动控制、死角处障碍物报警、安全雷达、制动管路故障应急制动、睡眠检测报警、司机突病时自控、电子操纵紧急制动、酒醉检测安全自控、后视摄像及屏幕显示、声音合成报警系统、故障预警提示系统、倒车测距系统等。

4.舒适性方面

舒适性方面已经采用的技术主要有空调自动控制、座椅自动调整、自动照明、红外线控制车门开关、车窗及车门自动开关(声控)、高级立体音响、无线电调谐自动预选、无钥匙开车、车用电视机及音响等。

舒适性方面将要采用的技术主要有全自动空调(温度、湿度、清洁度、含氧量)系统、道路交通信息指示表、行驶路线最优化选择控制、声控驾驶等。

§2-1 汽车发动机电子控制系统的组成与分类

一、功用

汽车发动机电子控制系统的功用是控制燃油喷射式发动机的空燃比和点火时刻。

二、电控燃油喷射系统的基本组成

电控燃油喷射系统尽管类型不少，品种繁多，但它们都具有相同的控制原则： 即以电控单元(ECU)为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器、怠速空气调整器等为控制对象，保证获得与发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分和点火时刻。

电控燃油喷射系统大致可分为空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三个部分。

三、电控燃油喷射系统分类

1)按喷油实现的方式分类 在发动机电子控制系统中，按喷油实现的方式进行分类，可分为机械式、机电混合式和电子控制式三种燃油喷射系统。(1)机械式燃油喷射系统

该系统采用连续喷射方式，可分为单点或多点喷射，其喷油量是通过空气计量板直接控制燃油流量调节柱塞来控制的，采用的是机械式计量方式，故由此得名。

(2)机电混合式燃油喷射系统

其特点是增加了一个电子控制单元(Electric Control Unit，ECU)。ECU可

根据水温、节气门位置等传感器的输入信号来控制电液式压差调节器的动作，以此实现对不同工况下的空燃比进行修正的目的。(3)电子控制式燃油喷射系统

电子控制单元通过各种传感器来检测发动机运行参数(包括发动机的进气量、转速、负荷、温度、排气中的氧含量等)的变化，再由ECU根据输入信号和数学模型来确定所需的燃油喷射量，并通过控制喷油器的开启时间来控制喷入气缸内的每循环喷油量，进而达到对气缸内可燃混合气的空燃比进行精确配制的目的。

2)按喷油器的喷射部位分类 在发动机电子控制系统中，按喷油器的喷射部位进行分类，又可分为缸内喷射和缸外喷射两种形式。(1)缸内喷射

它是将喷油器安装于缸盖上直接向缸内喷油，因此需要较高的喷油压力(3到4MPa)。

由于喷油压力较高，故对供油系统的要求较高，成本也相应较高。现在已经不使用了。(2)缸外喷射

它是指在进气歧管内喷射或进气门前喷射。在该方式中，喷油器被安装于进气歧管内或进气门附近，故燃油在进气过程中被喷射后与空气混合形成可燃混合气再进入气缸内。

相比而言，由于缸外喷射方式燃油的喷油压力(0.1到0.5MPa)不高，且结构

简单，成本较低，故目前应用较为广泛。

3)按喷油器数目分类 在发动机燃油喷射控制系统中，按喷油器数目进行分类，又可分为单点喷射和多点喷射两种形式。(1)单点喷射

单点喷射系统是把喷油器安装在化油器所在的节气门段，通常用一个喷油器将燃油喷入进气流，形成混合气进入进气歧管，再分配到各个气缸中。(2)多点喷射

多点喷射系统是在每缸进气口处装有一只喷油器，由电控单元(ECU)控制顺序地进行分缸单独喷射或分组喷射，燃油直接喷射到各缸的进气门前方，再与空气一起进入气缸形成混合气。

4)按喷油器的喷射方式分类 在发动机电子控制系统中，按喷油器的喷射方式可分为连续喷射和间歇喷射两种形式。(1)连续喷射

在连续喷射系统中，燃油被连续不断地喷入进气歧管内，并在进气管内蒸发后形成可燃混合气，再被吸入气缸内。(2)间歇喷射

又称为脉冲喷射或同步喷射。其特点是喷油频率与发动机转速同步，且喷油量只取决于喷油器的开启时间(喷油脉冲宽度)。

5)按喷油器的喷射时序分类

在发动机电子控制系统中，按喷油器的喷射时序可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种形式。(1)同时喷射

同时喷射是指发动机在运行期间，各缸喷油器同时开启、同时关闭。(2)分组喷射

分组喷射是将喷油器按发动机每工作循环分成若干组交替进行喷射。(3)顺序喷射

顺序喷射则是指喷油器按发动机各缸的工作顺序依次进行喷射。

6)按空气量的检测方式分类 在发动机电子控制系统中，根据空气进气量的检测方式，可分为进气压力感应式和空气流量感应式两种。(1)进气压力感应式

进气压力感应式是通过检测进气歧管的压力(真空度)和发动机的转速，推算发动机吸入的空气量，并计算燃油流量的速度。(2)空气流量感应式

空气流量感应式又分为空气体积流量式和空气质量流量式。空气体积流量式

计量进入气缸的空气的体积量，将该量转变成电信号，输送至ECU，ECU计算出与该体积的空气相适应的喷油量，以控制混合气空燃比的最佳值。空气质量流量式

将进入气缸内空气的质量转换成电信号，输送给 ECU，由 ECU根据空气的质

量计算出与之相适应的喷油量，以控制最佳空燃比。

四、电控燃油喷射系统的基本原理

ECU通过绝对压力传感器或空气流量计的信号计量空气质量，并根据计算出的空气质量与目标空燃比比较即可确定每次燃烧所必需的燃料质量。根据空气质量和发动机转速计算出的喷油时间称为基本喷油持续时间。各种传感器检测冷却水温度、进气温度、节气门开度等与发动机工况有关的参数后，对基本喷油持续时间进行修正，确定最佳喷油持续时间，使实际喷油持续时间接近由目标空燃比确定的喷油持续时间。

§2-2 燃油供给系统一、燃油供给系统的组成与作用

燃油供给系统由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、脉动阻尼减振器、喷油总管、喷油器、冷启动喷油器及油管等组成。

燃油供给系统的作用是向发动机及时地供应各种工况下所需要的燃油量。

二、燃油供给系统的工作原理

液力传动装置的基本形式为液力偶合器与液力变矩器。

三、各部件的结构和工作原理 1.电动燃油泵

电动燃油泵的功能是从油箱中吸入燃油，将油压提高到规定值，然后通过供给系统送到喷油器。

按结构的不同分为滚柱式、涡轮式、齿轮式和侧槽式等。按安装位置的不同分为内装式和外装式。

内装式电动燃油泵安装在油箱内部，优点是不易产生气阻和泄漏，有利于热油输送，且工作噪声小；

外装式电动燃油泵串联在油箱外部的输油管路中，容易布置，但噪声大，且易产生气泡形成气阻，外装式一般采用滚柱式电动燃油泵。

电动燃油泵主要由永磁式驱动电动机、泵体和外壳三部分组成。燃油泵中设有一安全阀，燃油泵工作压力升高到400kPa时，安全阀打开，燃油泵出油腔同时与吸油腔相通，燃油在泵内循环，避免供油压力过高。

为了防止发动机停转时，供油压力突然下降而引起燃油倒流，在燃油泵出

油口安装了单向阀。

当发动机熄火时，燃油泵停止转动，单向阀关闭，这样在供油系统中仍有残余压力，有利于发动机再次启动。

2.汽油滤清器

汽油滤清器的作用是滤除汽油中的杂质，防止污物堵塞喷油器针阀等精密机件。

它装在电动汽油泵之后的输油管路中。它由纸质滤芯再串联一个棉纤维过滤网制成，过滤能力较大，有很好的滤清效果，能滤去直径大于0.01mm的杂质。

其外壳为密封式铁壳，有一定的耐压能力。

在正常使用情况下，这种汽油滤清器的使用寿命较长，汽车每行驶40000km才需更换。

3.汽油压力调节器

汽油压力调节器的作用是根据进气歧管压力的变化来调节进入喷油器的汽油压力，使两者保持恒定的压力差，压力调节在250kPa到300kPa范围内。

汽油压力调节器一般位于分配油管的一端，由金属壳体组成的内腔分为弹簧室和燃油室，弹簧室内有一根通气管与进气歧管相连，使供油系统中的油压不仅取决于弹簧预紧力，而且取决于进气歧管内的气体压力。

4.汽油脉动阻尼器

汽油脉动阻尼器的作用是减小汽油管路中的压力波动，并抑制喷油器或汽油压力调节器在开启与关闭过程中产生的压力脉冲噪声。

汽油脉动阻尼器采用膜片与弹簧组成的缓冲装置，膜片将内腔分为空气室

和燃油室，当油压脉动的汽油进入脉动阻尼器时，该脉动压力通过膜片传给弹簧而被吸收，从而起到缓冲作用。

5.喷油器

喷油器的功能是根据ECU的控制信号向进气歧管、进气总管内喷射定量的雾化汽油。

喷油器按用途和工作条件的需要，有很多种形式，按结构形式分有针轴式、球阀式、片阀式；按驱动方式可分为电压驱动和电流驱动两种形式，按阻值分有高阻值和低阻值两种。

6.冷启动喷油器

冷启动喷油器安装在进气总管上，其功能是发动机在低温启动时投入工作，以改善发动机的低温启动性能。

§2-3空气供给系统一、空气供给系统的功用

功用是为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气，并测量进入气缸的空气量。

二、空气供给系统的组成

空气供给系统主要由空气滤清器、空气流量计、节气门体、节气门位置传感器、进气总管、进气歧管、温度传感器等组成。

1、空气流量计

空气流量计应设置在空气滤清器和节气门体之间。

常用的空气流量计有翼片式空气流量计、卡门旋涡式空气流量计、热线式空气流量计和热膜式空气流量计4种类型。

(1)翼片式空气流量计

翼片式空气流量计由翼片部分、电位计部分及接线插头组成。

翼片部分由测量叶片、缓冲叶片组成。测量叶片随空气流量的变化在空气主通道内偏转。

电位计部分主要由平衡配重、滑臂、回位弹簧、调整齿圈和印制电路板等组成。

由于电位计与测量叶片是同轴的，所以当叶片偏转时，电位计滑臂必然转动。

由于转轴一端装有螺旋回位弹簧，当其弹力与吸入空气气流对测量叶片产生的推力平衡时，叶片就会处于某一稳定偏转位置，而电位计滑臂也处于镀膜

电阻的某一对应位置。

电位计滑臂对电源的分压输出即代表此时的空气流量。

把此电压经A/D(模拟/数字)转换后送微机，微机依据空气量的多少，经过运算、处理，确定应该喷射的汽油量，并经执行器控制喷油，从而得到最佳空燃比。

这种空气流量计的结构简单、可靠性高，但进气阻力大，响应较慢且体积较大。

(2)卡门旋涡式空气流量计

与叶片式空气流量计相比，卡门涡旋式空气流量计具有体积小、质量轻、进气道结构简单、进气阻力小等优点。

所谓卡门旋涡，是指在进气管道中央放置一个锥状涡流发生器，当空气流过时，在涡流发生器后部将会不断产生卡门旋涡的涡流串，测出卡门旋涡的频率便可感知空气流量的大小。

它主要有光电式和超声波式。① 光电式卡门旋涡空气流量计

它是利用光电效应原理进行信号检测与转换的。它主要由管路、旋涡发生器、整流栅、导孔、金属箔板弹簧、发光二极管(LED)、光敏晶体管等部分组成。

在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压力会发生变化，通过导孔作用在金属箔上，从而使其振动。

发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏晶体管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光，其输出经解调得到代表空气流量的频率信号。

② 超声波式卡门旋涡空气流量计

该空气流量计中使用了超声波传感器。

所谓超声波，是指频率高于20kHz，人耳听不到的机械波。

在卡门旋涡发生器下游管路两侧相对安装超声波发射探头和接收探头。因卡门旋涡对空气密度的影响，就会使超声波从发射探头到接收探头的时间较无旋涡变晚，而产生相位差。

对此相位信号进行处理，就可得到旋涡脉冲信号，即代表体积流量的电信号输出。

(3)热线式空气流量计

热线式空气流量计的基本构成包括：取样管、铂金丝、温度补偿电阻、控制电路及壳体等。

根据安装的部位不同，可分为主流测量方式和旁通测量方式。

主流式热线空气流量计的铂金丝和进气温度传感器都安装在主气道中的取样管内。

旁通式热线空气流量计是将铂金丝绕在陶瓷芯管上，并置于旁通气道内。当发动机启动后，空气流过铂金丝周围，使其热量散失，温度下降，桥式电路失去平衡，其输出电位差发生变化；

控制电路根据电桥输出电位差的变化调整加热电流，使电桥处于新的稳定状态，并且在电阻上得到代表空气流量的新的电压输出。

2、进气压力传感器

采用速度-密度方式检测进气量的电控汽油喷射系统，是利用进气歧管压力

传感器来间接地测量发动机吸入空气量的。

3、节气门位置传感器

节气门位置传感器安装在节气门体上，它将节气门开度转换成电压信号输出，以便ECU控制喷油量。

节气门位置传感器有开关式和滑动电阻式等类型。(1)开关式节气门位置传感器

这种节气门位置传感器结构比较简单，价格低廉，但其输出是非连续的，检测性差。

(2)滑动电阻式节气门位置传感器

电位器的动触点(即节气门开度输出触点)随节气门开度在电阻膜上滑动，从而在该触点上得到与节气门开度成比例的线性电压输出。

§2-4 电子控制系统一、电控单元(ECU)接收传感器或其他装置输入的信息，存储、计算、分析处理信息；输出执行命令；ECU不仅用来控制燃油喷射系统，同时还具有点火提前角控制、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、自诊断、失效保护和备用控制系统等多项控制功能。

ECU主要由输入回路、A/D转换器、微处理器和输出回路和总线等组成。

修正用 传感器 曲轴位置传感器 水温传感器 氧传感器 爆燃传感器 节气门位置传感器 其他传感器 ECU 基本测量用 用于检测空气量 传感器 用于检测发动机转速 电磁喷油器 电子点火 怠速控制 废气再循环 其他控制

电子控制系统(1)输入回路

从传感器输出的信号输入ECU后，首先通过输入回路，其中数字信号直接输入微处理器。

模拟信号则由A/D转换器转换成数字信号之后再输入微处理器。(2)A/D转换器

由传感器输入的模拟信号，微处理器不能直接处理，要用A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，再输入微处理器。

（3）微处理器

微处理器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(微机处理的程序)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。

二、传感器

1、发动机转速和曲轴位置传感器

空气流量计检测的是单位时间内的空气流量，为确定每次循环符合最佳空燃比，应求得每次循环吸入的空气量。

即在已知单位时间空气流量的基础上，应检测发动机转速。

为选取合适的喷油时刻和点火时刻，还需检测每缸曲轴转角的位置，故设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有多种形式，常用的有磁感应式、光电式、霍尔等。

(1)磁感应式

传感器由转子和线圈组成。转子固定在分电器轴上，线圈固定在分电器壳体上。

永久磁铁的磁力线经转子、线圈、托架构成封闭回路，转子旋转时，由于转子凸起与托架间的磁隙不断发生变化，通过线圈的磁通也不断变化，线圈中便产生感应电压，并以交流形式输出。

(2)霍尔式传感器

触发叶轮的叶片数等于发动机缸数，叶轮由分电器轴带动旋转，叶片不断地

进出磁场的空气隙。

叶轮以其缺口对着空气隙时，磁铁产生的磁通经导板、空气隙到半导体基片构成回路，这时传感器输出霍尔电压。

当叶轮的叶片进入空气隙时，原磁路被叶片旁通。此时，传感器无霍尔电压输出。

(3)光电式传感器

光电式传感器主要由发光二极管、光敏二极管、信号盘和控制电路组成。发光二极管、光敏二极管和控制电路都装在固定底板座上，发光二极管与光敏二极管位置相对，分别位于信号盘的两侧。

当信号盘挡住发光二极管的光线时，光敏二极管截止，控制电路输出低电压。当缝隙对准发光二极管与光敏二极管时，光线照射到光敏二极管上，控制电路输出高电平。

2、氧传感器

氧传感器安装在排气管内。由于排气中的氧浓度可以反映空燃比的大小，所以在电子控制汽油喷射系统中广泛使用氧传感器。

氧传感器随时将检测的氧浓度反馈给电控装置，电控装置据此判断空燃比是否偏离理论值，一旦偏离，就调节喷油量，以控制空燃比收敛于理论值。

(1)二氧化钛(TiO2)氧传感器

这种氧传感器是一种体电阻型气敏传感器。

它是利用化学反应强、对氧气敏感、易于还原的氧化物半导体材料二氧化钛在与氧气接触时产生氧化还原反应，使晶格结构发生变化，从而导致电阻值发

生变化的原理工作的。

它的工作过程是：当排气中氧含量较高时，二氧化钛的阻值增大；反之，当排气中氧含量较低时，二氧化钛的阻值减小。

(2)二氧化锆(ZrO2)氧传感器

二氧化锆氧传感器的基本元件是专用陶瓷体，即二氧化锆固体电解质管。当锆管接触氧气时，氧气透过多孔铂膜电极，吸附于二氧化锆，并经电子交换成为负离子。

由于锆管内表面通大气，外表面通排气，其内外表面的氧气分压不同，则负氧离子浓度也不同，从而形成负氧离子由高浓度侧向低浓度侧的扩散。

当扩散处于平衡状态时，两电极间便形成电动势，所以二氧化锆氧传感器的本质是化学电池，亦称氧浓差电池。

3、爆震传感器

爆震传感器的功用是把爆震时传到缸体上的机械振动转化成电压信号，输入ECU作为爆震控制信号。

常用的爆震传感器可分为共振型和非共振型两种。① 共振型压电式爆震传感器

选择振荡片的固有频率与被测发动机爆震时的振动频率一致，则当爆震发生时两者共振，压电元件有最大谐振输出。

② 非共振型压电式爆震传感器

非共振型压电式爆震传感器实际是一种加速度传感器。它是以接收加速度信号的形式来检测爆震的，这种传感器与共振型传感器的不同之处在于：它内部

无振荡片，但设置了一个配重块。配重块以一定预应力压紧在压电片上。

当发动机产生爆震时，配重块就以一正比于加速度的交变力施加在压电片上，从而产生输出信号。

三、开关信号(1)启动信号(STA)此信号用来判断发动机是否处在启动状态，启动时，由于进气管内混合气流速慢、温度低，因此汽油的雾化、蒸发较差。

为了改善启动性能，在启动发动机时必须加浓混合气。ECU接收到电信号，确认发动机处于启动状态时，将自动增加喷油量。

(2)空挡启动开关信号(NSW)在装有自动变速器(A/T)的汽车中，ECU用这个信号区别变速器是处于“P”或“N”(停车或空挡)，还是处于“L”、“2”、“D”或“R”挡行驶状态。

NSW信号主要用于怠速系统的控制。(3)空调信号(A/C)A/C空调信号用来检测空调压缩机是否工作。

空调压缩机工作时，向微机输送高电平信号，ECU根据A/C信号控制发动机怠速时的点火提前角、怠速转速和断油转速等。

§2-5 燃油喷射控制

一、喷油器的控制和工作原理

燃油喷射式发动机所需的燃油是燃油泵和喷油器供给的。

当发动机工作时，各传感器将信号输入ECU，ECU根据各输入信号的电平状态，经运算判断后输出控制信号，控制三极管导通或截止。

二、喷油正时

喷油正时就是喷油器什么时候开始喷油的问题。

1、多点间歇喷射

多点间歇喷射分同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种类型。① 同时喷射

所有的喷油器并联连接，ECU根据曲轴位置传感器送入的基准信号，发出喷油器控制信号，控制功率三极管的导通和截止，从而控制各喷油器电磁线圈电路同时接通和切断，使各缸喷油器同时喷油。

通常曲轴每转一周，各缸喷油器同时喷射一次，在发动机的一个工作循环中喷射两次。

由于这种喷射方式是所有各缸喷油器同时喷射，所以喷油正时与发动机进气、压缩、做功、排气的循环没有什么关系。

其缺点是由于各缸对应的喷射时间不可能最佳，有可能造成各缸的混合气形成不一样。

同时喷射正时图 ② 分组喷射

分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成2到4组。

四缸发动机一般把喷油器分成两组，由微机分组控制喷油器，两组喷油器轮流交替喷射。

每一工作循环中，各喷油器均喷射一次或两次。一般多是发动机每转一周，只有一组喷射。

分组喷射正时图 ③ 顺序喷射

顺序喷射也叫独立喷射。曲轴每转两周，各缸喷油器都轮流喷射一次，且像

点火系统一样，按照特定的顺序依次进行喷射。

顺序喷射方式由于要知道向哪一缸喷射，因此应具备气缸判别信号。因此当微机根据判缸信号、曲轴位置信号，确定该缸是排气行程且活塞行至上止点前某一喷油位置时，微机输出喷油控制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸即开始喷射。

顺序喷射可以设立在最佳时间喷油，对混合气的形成十分有利，因此它有利于提高燃油经济性和降低有害物的排放。

顺序喷射正时图

三、喷油量的控制 ① 启动时喷油控制

发动机启动时的基本喷油时间不是根据进气量(或进气压力)和发动机转速计算确定的，而是ECU根据启动信号和当时的冷却水温度，计算出启动时的喷油持续时间。

② 启动后的喷油控制

发动机转速超过预定值时，ECU确定的喷油信号持续时间满足下式： 喷油信号持续时间=基本喷油持续时间×喷油修正系数+电压修正值

式中，喷油修正系数是各种修正系数的总和。A.基本喷油量的控制

根据发动机转速信号和进气管压力信号确定喷油量，是以进气量与进气管压力成正比为前提的，这一前提只在理论上成立。

实际工作中，进气脉动使充气效率变化，进行再循环的排气量的波动也影响进气量测量的准确度。B.启动后喷油量的修正

在确定基本喷油时间的同时，ECU由各种传感器获得发动机运行工况信息，对基本喷油时间进行修正。a.启动后加浓

发动机完成启动后，点火开关由启动(STA)位置转到接通点火(ON)位置，或发动机转速已达到或超过预定值，ECU额外增加喷油量，使发动机保持稳定运行。喷油量的初始修正值根据冷却水温度确定，然后以一固定速度下降，逐步达到正常。b.暖机加浓

冷机时，燃油蒸发性差，为使发动机迅速进入最佳工作状态，必须供给浓混合气。

在冷却水温度低时，ECU根据水温传感器(THW)信号相应增加喷射量。c.进气温度修正

通常以20℃为进气温度信号的标准温度，低于20℃时，空气密度大，ECU增加喷油量，使混合气不致过稀；

进气温度高于20℃时，空气密度减小，ECU使喷油量减少，以防混合气太浓。d.大负荷加浓

发动机在大负荷工况下运转时，要求使用浓混合气以获得大功率。ECU根据发动机负荷增加喷油量。

发动机负荷状况可以根据节气门开度或进气量的大小确定，故ECU可根据进气压力传感器、空气流量计、节气门位置传感器输送的信号判断发动机负荷状况，决定相应增加的燃油喷射量。

大负荷的加浓量约为正常喷油量的10%到30%。有些发动机的大负荷加浓量还与冷却水温度信号(THW)有关。e.过渡工况修正

发动机在过渡工况下运行时(即汽车加速或减速行驶)，为获得良好的动力性、经济性、响应性，空燃比应作相应变化，即需要适量调整喷油量。f.怠速修正(只用于D型EFI系统)在D型EFI系统中，决定基本喷油时间的进气管压力，在过渡工况时，相对于发动机转速将产生滞后。

怠速时发动机转速越低，这种滞后时间越长，怠速就越不稳定。

随进气压力增大或转速降低，增加喷油量；随进气压力减少或转速增高，减少喷油量。g.断油控制 ① 减速断油

发动机在高速下运行急减速时，节气门完全关闭，为避免混合气过浓、燃料

经济性和排放性能变差，ECU停止喷油。

当发动机转速降到某预定转速之下或节气门重新打开时，喷油器投入工作。② 发动机超速断油。

为避免发动机超速运行，发动机转速超过额定转速时，ECU控制喷油器停喷。电子控制自动变速器用到的信号输入装置有传感器和开关，产生的信号一般有脉冲、模拟、开关3种形态。

速度传感器产生脉冲信号，温度传感器产生模拟信号，选择开关则产生开关信号。

§2-6 点火控制

一、控制点火系统的组成

控制点火系统主要有ECU、传感器、各种控制开关、点火线圈、火花塞和点火执行器组成。

1、传感器

凸轮轴位置传感器是确定曲轴基准位置和点火基准的传感器，它保证ECU控制点火系统正常工作最基本的信号。

空气流量传感器是确定进气量大小的传感器，该信号除用来计算基本喷油量外，还用作负荷信号来计算和读取基本点火提前角。

进气温度传感器信号反映发动机吸入空气的温度，利用该信号对基本点火提前角进行休整；另外利用该信号控制启动和发动机暖机期间的点火提前角。节气门位置传感器将节气门开度转换成电压信号，以便ECU利用该信号和车速传感器信号来综合判断发动机所处的工况（怠速、中等负荷、大负荷或减速），并对点火提前角进行修正。

爆震传感器用于点火提前角闭环控制系统，利用该信号来判断发动机是否发生爆震，从而对点火提前角进行修正。各开关信号用于修正点火提前角。

2、ECU ECU是燃油喷射控制系统和点火控制系统的控制核心，存储了该型号发动机在各种工况下的最佳点火提前角，并按预先编制的程序进行计算和判断后，向点火控制器发出最佳点火提前角和点火线圈初级电路导通时间的控制信号。

3、点火控制器

点火控制器是控制点火系统的功率输出级，它接受ECU输出的点火控制信号并进行功率放大，以便驱动点火线圈工作。

二、点火时刻的控制过程

实际点火提前角＝初始提前角+基本提前角+修正提前角

起动期间:固定值 起动后

基本点火提前角的控制：由转速和负荷确定

点火提前角的修正：

部分负荷工况根据冷却水温、进气温度和节气门位置等信号修正。

满负荷工况要特别小心控制点火提前角，以免产生爆震。

最大和最小提前角的控制：微处理器计算的点火提前角必须控制在一定范围内，否则发动机很难正常运转。

三、闭合角的控制

闭合角控制电路的作用是：根据发动机转速和蓄电池电压调节闭合角，以保

证足够的点火能量。在发动机转速上升和蓄电池电压下降时，闭合角控制电路使闭合角加大，即延长一次侧电路的通电时间，防止一次侧储能下降，确保点火能量。

点火线圈的次级电压是和初级电路断开时的初级电流成正比。通电时间短时，初级电流小，会使感应的次级电压偏低，容易造成失火。初级电流大，对点火有利；但通电时间过长，会使点火线圈发热，甚至烧坏，还会使能耗增大。因此要控制一个最佳通电时间。

四、发动机爆震的控制

最常见的是利用发动机的爆震信号作为反馈信息，用来控制大负荷等工况下的点火提前角；

爆震传感器将发动机的爆震状况反馈给ECU，一旦爆震程度超过规定的标准，ECU立即发出点火系统推迟点火；当爆震程度低于规定的标准时，ECU又会将点火时刻提前，循环调节点火时刻的结果，使发动机始终处于临界爆震的工作状态。

§2-7 怠速控制

怠速一般是指发动机对外无功率输出时，以最低转速运转。

怠速转速过高，会增加燃油消耗量。因此，怠速转速应尽可能低。但考虑到减少有害物的排放，怠速转速又不能过低。另外，考虑所有怠速使用条件下，如冷车运转与电器负荷、空调装置、自动变速器、动力转向伺服机构的接入等情况，它们都会引起怠速转速的变化，使发动机怠速不稳甚至会引起熄火现象。怠速时，节气门处于关闭状态，空气通过节气门缝隙及旁通节气门的怠速调节通道进入发动机，由空气流量计（或进气歧管压力传感器）检测该进气量，并根据转速及其它修正信号控制喷油量，使转矩与发动机本身内部阻力矩相平衡，保证发动机在怠速下稳定运转。当发动机的内部阻力矩发生变化时，怠速运转转速将会发生变化。发动机怠速控制装置的功能就是自动维持发动机怠速稳定运转。

一、怠速控制原理

ECU根据从各传感器的输入信号所决定的目标转速与发动机的实际转速进行比较，根据比较得出的差值，确定相当于目标转速的控制量，去驱动控制空气量的执行机构，使怠速转速保持在目标转速附近。

二、节气门直动式控制

节气门直动式怠速控制装置是通过控制节气门开启程度，调节空气流通的面积，达到控制进气量，实现怠速控制的

三、旁通空气式控制

为了控制发动机怠速运转的速度，根据来自发动机ECU的信号，怠速控制阀

增加或减少流过节气门旁通通道的空气量。

§2-8 汽油机进气控制

一、进气惯性增压控制系统

进气惯性增压控制系统，是利用进气流惯性产生的压力波提高进气效率。

二、动力阀控制装置

动力阀控制装置是安装在进气管上，控制进气管空气通道的大小。它可以根据发动机不同负荷来改变进气量，以改善发动机的性能。

小负荷时，真空电磁阀控制动力阀关闭，进气通道变小，发动机输出小功率，来提高燃油经济性；大负荷时，真空电磁阀打开，进气通道变大，发动机输出大功率。

三、废气涡轮增压控制

利用废气排出时的流速，驱动涡轮旋转，涡轮旋转使进气管中的气流增加而增压。

发动机所需要的增压压力目标值大小由ECU根据发动机的运行情况（如加速情况、冷却水温度、爆震状况和进气空气量等）确定。增压压力由进气管压力传感器检测，并作为反馈信号输入ECU，ECU根据其与增压压力目标值的差值，发出不同占空比的脉冲信号（频率为20Hz），控制电磁阀平均开始时间的长短，以调节真空膜盒中的控制压力的大小，控制废气涡轮增压器废气放气阀的开度或可变喷嘴环的角度，从而控制增压器的轮速，产生发动机所需的目标值增压压力。

§2-9 汽油机的排放控制

汽车发动机作为一个大气污染源，应该采取各种有效措施予以治理和改造。现代汽车采取了多种排放控制措施来减少汽车的排气污染，如三元催化转换、废气再循环（EGR）、活性碳罐蒸发控制系统等。

一、废气再循环控制

废气再循环简称为 EGR（Exhaust Gas Recirculation）系统，是目前用于降低NOx排放的一种有效措施。它是将一部分排气引入进气管与新混合气混合后进入气缸燃烧，从而实现再循环，并对送入进气系统的排气进行最佳的控制。EGR系统净化NOx的基本原理是：排气中的主要成分是CO2、H2O和N2等，这三种气体的热容量较高。当新混合气和部分排气混合后，热容量也随之增大。在进行相同发热量的燃烧时，与不混合时相比，可使燃烧温度下降，这样就抑制NOx生成，因为NOx 主要是在高温富氧的条件下生成的。

但是过度的废气再循环，使混合气的着火性能和发动机输出功率下降，将会影响发动机的正常运行，特别是在怠速、低转速小负荷及发动机处于冷态运行时，再循环的废气将会明显降低发动机的性能。

因此应根据发动机结构、工况及工作条件的变化自动调整参与再循环的废气量，并选择NOx排放量多的发动机运转范围，进行适量的EGR控制。通常，EGR的控制指标采用EGR率表示，其定义如下

EGR率 =[ EGR气体流量/（吸入空气量+EGR气体流量）]×100%

1、固定EGR率的电子式EGR控制：

在发动机工作时，ECU根据各传感器，如曲轴位置传感器、冷却液温度传感

器、节气门位置传感器、点火开关等送来的信号，确定发动机目前在哪一种工况下工作，以输出指令，控制废气再循环电磁阀打开或关闭，从而控制废气再循环控制阀打开或关闭，使废气再循环进行或停止。

2、可变EGR率的电子式EGR控制：

可变EGR率废气再循环控制的工作原理是：根据发动机台架试验确定的EGR率与发动机转速、进气量的对应关系，将有关数据存入发动机ECU内的ROM中。发动机工作时，ECU根据各种传感器送来的信号，确定发动机在哪一种工况工作，经过查表和计算修正、输出适当的指令，控制电磁阀的开度，以调节废气再循环的EGR率。

3、闭环控制式的EGR控制：

新鲜空气经节气门进入稳压箱，发动机排气中的一部分（还流废气）经控制阀进入稳压箱，稳压箱中设置有EGR率传感器，它对稳压箱中新鲜空气与废气所形成的混合气中的氧气浓度不断地进行检测，并将检测结果输入ECU。ECU经过分析计算后向控制阀输出控制信息，不断地调整EGR率，使废气再循环的 EGR率时刻在ECU的控制下保持在理想状态，从而有效地减少NOx的排放量。二、三元催化转换控制

该装置装发动机排气管前，把发动机排放废气中的有害气体转化成无毒气体。

三元催化转换器所用的催化剂是铂（或钯）和铑的混合物，催化剂理想工作温度为400~800度。

三元催化转换器只有在理论空燃比14.7附近很窄的范围内工作时，其转换效率才能达到最佳。

三元催化转换器能对排气中的CO、HC、NOx同时进行净化处理。化学反应为： 2NO + 2CO = N2 + 2CO2 2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O 2CO + O2 = 2CO2

三、活性碳罐蒸发污染控制

为了防止燃油蒸汽直接排向大气而产生污染，同时提高燃油的经济性而采用的装置。

油箱的汽油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳。在碳罐右上方有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀，排放控制阀上部的真空度由碳罐控制电磁阀控制，而碳罐控制电磁阀受ECU控制。

§2-10 故障自诊断系统一、自诊断系统的功能及工作情况

发动机运转过程中，ECU内部的故障自诊断电路随时监测各个传感器和执行器的工作状况，一旦发现传感器或执行器参数异常或功能失效时，系统就会接通仪表盘上的故障指示灯电路。

系统同时将检测到的故障内容以故障码的形式存储在RAM中，以便维修人员读取。

二、故障码的显示

故障码是用数字代表出现故障的系统或故障的大致范围。不同的厂家，故障码有所不同，读取方法也不完全一样。常见的有：

1、脉冲电压显示

1）、电压脉冲宽度相同，十位与个位间有一较短的暂停时间，故障码与故障码之间有一较长的暂停时间。

2）、电压脉冲宽度不同，宽脉冲表示十位，短脉冲表示个位，十位与个位间有一较短的暂停时间，故障码与故障码之间有一较长的暂停时间。

3）、电压脉冲宽度相同，位与位间有一较短的暂停时间，故障码与故障码之间有一较宽的电压脉冲。

4）、脉冲电压不同，5V的电压脉冲表示十位，0V的电压脉冲表示个位，故障码与故障码之间以较长的2.5V电压区分。

2、数字显示

故障码以数字的形式显示在组合仪表的显示屏上。

3、发光二极管显示

发光二极管显示法的二极管一般装在ECU上，根据二极管数量的不同，分个二极管显示式、2个二极管显示式和4个二极管显示式。

1个二极管的与仪表板上的故障指示灯闪烁表示法相同；

2个二极管中，红色的显示十位，绿色的显示个位；

4个二极管则采用8、4、2、1码方式显示；

§2-11 安全保险功能和备用系统一、安全保险功能

当电控发动机某一传感器、执行器或控制部分出现故障时，如果ECU仍然按原来的方式控制发动机运行，就可能使发动机或其他部件也出现故障。例如，发动机点火系统出现故障时，ECU仍控制喷油器继续喷油，混合气过浓，未燃烧的混合气进入排气净化装置（三元催化器）后，继续燃烧，使三元催化器温度急剧升高而损坏。

为了避免这种情况的发生，ECU系统一般会启动安全保险功能。手提电脑的备用电池，电脑的UPS等就是类似的安全保险功能。

二、备用系统

当ECU内的控制系统出现故障时，备用系统立即启动，用固定的信号进行控制。该系统仅仅只能维持基本运行性能，而不能保持正常的运行性能。

1、启动备用系统条件

（1）、当微处理器停止输出点火正时控制信号时。

（2）、当进气歧管压力信号电路出现开路或短路时。

2、备用系统工作状态

当ECU的监视器监测到微处理器出现异常时，先接通故障检查指示灯，提醒驾驶员注意，同时自动转换到备用系统工作状态。

备用系统是个简易的控制系统，主要是根据启动信号和怠速触点状态，选择一固定喷油时间和点火提前角进行控制。由于不是最佳参数，故只能维持基本运行性能，使车辆继续行驶，而不能保持正常的运行性能。

§2-12 柴油机电子控制系统一、概述

国际上受日益严格的排放法规限制，目前柴油机电子控制技术在国外达到60%--90%。

柴油机电子控系统组成，与汽油机一样仍然有信号输入装置、电控单元ECU、执行器三部分。

柴油机电子控系统的技术特点：一是其关键技术和在柴油喷射电控执行器上；二是柴油电子控制喷射系统的多样化。

二、电控柴油喷射系统分类

电控柴油喷射系统按直接控制的量来分有位置控制和时间控制两类。

位置控制保留了传统的喷油泵、高压油管和喷油器，以及喷油泵中的齿条齿圈、滑套等控制油量的机械传动机构，只是对齿条或滑套的运动位置控制由原来的机械调速器改为微处理器控制；时间控制系统可以保留原来的喷油泵、高压油管和喷油器，也可以用新型的高压燃油系统，用高速电磁阀直接控制高压燃油的喷射。

三、电子控制柴油喷射系统的控制原理

ECU根据各传感器（包括发动机转速、加速踏板位置、齿条位置、喷油时刻、车速及进气压力、进气温度、冷却水温及燃油温度传感器）实时检测到的发动机运行参数，与ECU中预先存储的参数值或图谱相比较，按其最佳值或计算后的目标值把指令输送给执行器。执行器根据ECU的指令，控制喷油量和喷油正

时。

1、喷油量控制

是由ECU控制电动调速器中的控制套筒的位置来实现增减喷油量。ECU根据加速踏板位置和发动机转速传感器送来的信号，首先算出该工况下的基本喷油量；其次，根据进气压力、进气温度、冷却水温传感器、起动机和空调器等信号，对该基本喷油量进行修正；并且还有根据溢流环位置传感器的信号进行反馈修正，以确定最佳喷油量。

2、喷油时刻的控制

ECU按发动机转速和加速踏板的位置确定出基本喷油时刻，然后根据进气压力、冷却水温度、起动信号和正时器活塞位置信号等，对该时刻加以补充修正，最后确定出与各工况相适应的喷油时刻控制信号，并以该信号控制喷油正时控制阀的工作。

3、怠速转速的控制

ECU根据加速踏板位置传感器、车速传感器、起动信号以及发动机转速信号等，决怠速控制何时开始进行；另外还根据水温传感器、空挡开关和空调器等信号，计算出此时的目标怠速转速，并计算出与该转速相适应的喷油量；还根据发动机转速的反馈信号，不断对喷油量进行修正，以确保发动机在目标怠速转速下稳定运转。

4、进气节流控制

是通过ECU控制电磁阀来控制进气节流阀控制怠速进气量，停车时关断进气降低怠速噪声停机振动。

5、预热塞通电控制

通过ECU控制预热塞的通电时间来提高柴油机低温起动和低温怠速运转。

6、废气再循环控制

减少排气中的NOx排放量，与汽油机电控系统相同。

7、涡轮增压

柴油机的转速不易提高，要提高输出功率，必须增大柴油机的转矩，而采用废气涡轮增压是增大功率的一种有效手段。

8、自诊断和安全功能

ECU控制系统具有故障自诊断功能，当系统发生异常时，系统采用指示灯点亮的方式来报警。

柴油机电控系统

§3-1 自动变速器的分类和基本结构

一、概述：变速器是一种满足汽车在不同工况需要不同转速和扭矩等要求的装置。

自动变速器的采用，使汽车的驾驶变得方便，乘着舒适性大大提高。轿车自动变速器的装车率，日本高达78%，美国为70%，德国为62%，中国为24%。

1、自动变速器的作用

（1）自动适时地换挡

（2）减轻驾驶员的劳动强度

2、自动变速器的优点

(1)汽车起步平稳，能吸收、衰减振动与冲击；提高乘坐的舒适性。(2)自动适应行驶阻力和发动机工况的变化，实现自动换挡，有利于提高汽车的动力性和平均车速。

(3)液力变矩器使传动系的动载荷减小，提高了汽车的使用寿命。(4)驾驶操纵简单，实现换挡自动化，有利于行车安全。(5)能以较低的车速稳定行驶，提高车辆在坏路上的通过性。(6)减少了废气污染。

二、分类

自动变速器的驱动方式、挡位数、变速齿轮的结构形式、变矩器的结构类型

及换挡控制形式等都有不同之处。

1、按结构分类：液控液压式自动变速器、机械无级自动变速器和电控液压式自动变速器三种。

2、按汽车驱动方式分类 ：前轮驱动自动变速器和后轮驱动自变速器。

以上两种为书上的分类，其实还有很多分类。就象人的分类一样，可以按性别，年龄，身份，高矮，胖瘦，地域，国籍，肤色等。

3、按自动变速器前进挡位数分类 ：2挡自动变速器、3挡自动变速器、4挡自动变速器等。

4、按变矩器的类型分类 ：普通液力变矩器式、综合液力变矩器式和带闭锁离合器的液力变矩器式自动变速器三种。

5、按齿轮传动机构的类型分类：普通齿轮式和行星齿轮式两种。

6、按控制方式分类：全液压自动变速器和电子控制自动变速器两种。

7、按工作原理分类 ：液力自动变速器(AT)、机械自动变速器(AMT)和无级自动变速器(CVT)三种。

三、基本结构

现代汽车自动变速器多由以下几部分组成：液力变矩器、油泵、行星齿轮机构、液压自动换挡控制系统、电控装置、冷却和滤油装置以及变速器油等。

§3-2 液力变矩器

一、液力变矩器的作用

液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上。它是通过工作轮叶片的相互作用，引起机械能与液体能的相互转换来传递动力，通过液体动量矩的变化来改变转矩的传动元件，具有无级连续改变速度与转矩的能力。

二、液力偶合器的工作原理

液力传动装置的基本形式为液力偶合器与液力变矩器。

液力偶合器的基本构件是具有若干径向平面叶片的、构成工作腔的泵轮和涡轮。

动力传递的原理

如果准备两台电风扇，将它们相对放置，间距几厘米，然后接通其中一台电风扇电源，则另外一台电风扇也会以同样方向旋转。

三、液力变矩器的结构和工作原理

汽车的液力变矩器由泵轮，涡轮和导轮组成。

泵轮为主动件，它与飞轮连接；涡轮为被动件，它与变速器输入轴连接；导轮介于两轮的液流之间，它与变速器的壳体导管连接。

液力变矩器的结构与偶合器的区别是在泵轮与涡轮之间增加了一个固定在单向离合器上的导轮。

§3-3行星齿轮变速系统一、行星齿轮变速系统的作用和分类

单排行星齿轮

单排行星齿轮机构由太阳齿轮、内齿圈（内齿轮）、行星齿轮架和行星齿轮。单个行星排是两个自由度机构，单行星排的输入与输出轴可实现减(超)速、等速或反转(倒挡)，即两个前进一个倒车的3个排挡。

若一种齿轮固定，另一种齿轮作驱动轮，则剩下的一种齿轮就可以变速转动输出动力。

固定的方法是：内齿轮采用制动器，太阳齿轮采用单向离合器，行星齿轮的固定是指固定行星齿轮支架。实际行星齿轮变速器中是多个行星排的组合轮系。

行星齿轮机构简图

二、几种典型的行星齿轮变速器

目前自动变速器中的行星齿轮变速器大多为三自由度结构，主要有三类：即辛普森(Simpson)式、拉维娜(Ravigneaux)式及CR—CR式。1)辛普森结构

这是以发明者Simpson工程师命名的结构，其结构特点是由两个完全相同齿轮参数的行星排组成，如图所示。

优点是齿轮种类少、加工量少、工艺性好、成本低； 以齿圈输入、输出，强度高，传递功率大； 无功率循环，效率高； 组成的元件转速低，换挡平稳。

辛普森3挡行星齿轮变速器

4挡辛普森结构 2)拉维娜结构

拉维娜行星齿轮机构是由一个单行星排与一个双星行星排组合而成的复合式行星机构。

拉维娜行星齿轮机构共用一行星架、长行星轮和齿圈，故它只有4个独立元件。

其特点是构成元件少、转速低、结构紧凑、轴向尺寸短、尺寸小、传动比变

化范围大、灵活多变、适合FR式布置。

拉维娜结构 3)CR-CR结构

CR-CR结构是指将2组单行星排的行星架C和齿圈R分别组配的变速器，其特点是变速比大、效率高、元件轴转速低。

§3-4 液压控制系统一、液压控制系统的功用

液压系统是自动变速器的重要组成部分，为液力变矩器提供传动介质，完成变速器自动换挡控制。

同时，它还保证变速器各部分的润滑，使变速器得到可靠的散热和冷却。可见，液压系统起到传动、控制、操纵、冷却和润滑等功能。

二、液压系统的组成

自动变速器的液压系统由动力源、执行机构、控制机构、冷却润滑系统等组成。

动力源是被液力变矩器泵轮驱动的油泵，执行机构是指行星齿轮系统的离合器、制动器，控制机构由主油路调压装置、换挡阀和缓冲安全装置及液力变矩器控制装置组成。

第三篇：汽车发动机电控技术 电子教案

第1章 汽车发动机电控技术概述

1.1 概 述

1.1.1 汽车发动机电控技术发展

汽车发动机电控技术的发展始于20世纪60年代，可分为三个阶段:第一阶段，从20世纪60年代中期到70年代末期，主要是为改善部分性能而对汽车电器产品进行技术改造。第二阶段，从20世纪70年代末期到90年代中期。进入20世纪70年代后，随着汽车数量的日益增多，汽车安全问题和排放污染日益严重，能源危机的影响更加突出。第三阶段，从20世纪90年代中期到现在，主要体现在以“人-车-环境”为主线的系统工程整体的优化上。1.1.2 电控技术对汽车发动机性能的影响

1.提高发动机的动力性。2.提高发动机的燃油经济性。3.改善发动机的加速或减速性能。4.改善发动机的起动性能。5.降低排放污染。

6.故障发生率大大降低。

1.2 应用在汽车发动机上的电子控制系统

目前应用在汽车发动机上常用的电子控制系统主要有:电控燃油喷射系统、电控点火系统、怠速控制系统、进气控制系统、排放控制系统、增压控制系统、巡航控制系统、警告提示系统、自诊断与报警系统、失效保护系统和应急备用系统。

1.电控燃油喷射系统

主要是根据进气量确定基本的喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气。

2.电控点火系统 电控点火系统最基本的功能是控制点火提前角。该系统根据各相关传感器信号判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，改善发动机的燃烧过程。

3.怠速控制系统

根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等状况，并通过怠速控制阀对发动机进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。4.进气控制系统 进气控制系统的功能是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机的动力性。

5.排放控制系统 排放控制系统的功能主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。

6.增压控制系统 增压控制系统的功能是对发动机进气增压装置的工作进行控制。

7.巡航控制系统 巡航控制系统的功用是驾驶员设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持在一定的车速进行行驶。8.警告提示系统 由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告提示，如氧传感器失效、油箱油温过高等。

9.自诊断与报警系统 在发动机电控系统中，电子控制单元（ECU）都具有自诊断系统，对控制系统各部分的工作情况进行监测。

10.失效保护系统 失效保护系统的功能主要是当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值工作，以便发动机能继续运转。11.应急备用系统 应急备用系统的功能是当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用系统（备用集成电路），按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防止车辆停驶在路途中。应急备用系统只能维持发动机运转的基本功能，但不能保证发动机的性能。

1.3 汽车发动机电控系统的基本组成

1.3.1 电控系统的基本组成类型

1.电控系统的基本组成任何一种电控系统，其主要组成都可分为信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行元件三大部分。信号输入装置是各种传感器。传感器的功用是采集控制系统所需的信号，并将其转换成电信号通过线路传输给ECU。电子控制单元（ECU）是一种综合控制电子装置，其功用是给各传感器提供参考（基准）电压，接收传感器或其他装置输入的信号，并对所接收的信号进行存储、计算和分析处理，根据计算和分析的结果向执行元件发出指令。执行元件是受ECU控制，具体执行某项控制功能的装置。

2.电控系统的类型 电控系统有两种基本类型:即开环控制系统和闭环控制系统。1.3.2 传感器的类型及功用

汽车发动机集中控制系统所用的传感器主要有: 1.空气流量计（MAFS）

由空气流量计测量发动机的进气量，并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。

2.进气管绝对压力传感器（MAPS）

由进气管绝对压力传感器测量进气管内气体的绝对压力，并将该信号输入ECU，作为燃油和点火控制的主控制信号。3.节气门位置传感器（TPS）节气门位置传感器检测节气门的开度及开度变化（如全关（怠速）、全开）以及节气门开闭的速率（单位时间内开闭的角度）信号，此信号输入ECU，用于燃油喷射控制及其他辅助控制（如EGR、开闭环控制等）。4.凸轮轴位置传感器（CMPS）凸轮轴位置传感器给ECU提供曲轴转角基准位置信号（G信号），作为供油正时控制和点火正时控制的主控制信号。

5.曲轴位置传感器（CKPS）曲轴位置传感器有时称为转速传感器，用来检测曲轴转角位移，作为供油正时控制和点火正时控制的主控制信号。

6.进气温度传感器（IATS）进气温度传感器的功用是给ECU提供进气温度信号，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。

7.发动机冷却液温度传感器（ECTS）发动机冷却液温度传感器给ECU提供发动机冷却液温度信号，作为燃油喷射控制和发动机的修正信号。8.车速传感器（VSS）车速传感器检测汽车行驶速度，给ECU提供车速信号（SPD信号），用于巡航控制和限速断油控制，也是自动变速器的主控制信号。

9.氧传感器（O2 S）氧传感器用来检测汽车排气中的氧含量，向ECU输送空燃比的反馈信号，进行喷油量的闭环控制。

10.爆燃传感器（KS）爆燃传感器用来检测汽油机是否爆燃及爆燃强度，将此信号输入ECU，可作为点火正时控制的修正（反馈）信号。

11.起动开关（STA）发动机起动时，通过起动开关给ECU提供一个起动信号，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。

12.空调开关（A/C）又称空调信号 空调信号用来检测空调压缩机是否工作，空调信号与空调压缩机电磁离合器的电源在一起，ECU根据A/C信号控制发动机怠速时点火提前角、怠速转速和断油转速等，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。

13.挡位开关 自动变速器由P/N（停车或空挡）挡位挂入其他挡位时，发动机负荷将有所增加，挡位开关向ECU输入信号，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。

14.制动灯开关 在制动时，由制动灯开关向ECU提供制动信号，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。

15.动力转向开关 采用动力转向装置的汽车，当转向盘由中间位置向左右转动时，由于动力转向油泵工作而使发动机负荷加大，此时动力转向开关向ECU输入信号，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。

16.巡航（定速）控制开关 当进入巡航控制状态时，由巡航控制开关向ECU输入巡航控制状态信号，由ECU对车速进行自动控制。随着控制系统应用的日益广泛及其功能的扩展，传感器的数量也将不断增加，以满足汽车更高的要求。1.3.3 电子控制单元的基本功能

发动机控制ECU的功能随车型而异，但都必须有如下基本功能:（1）给传感器提供标准2 V、5 V、9 V或者12 V电压，接收各种传感器和其他装置输入的信息，并将输入的信息转换成微机所能接受的数字信号。（2）储存该车型的特征参数和运算中所需的有关数据信息。（3）确定计算输出指令所需的程序，并根据输入信号和相关程序计算输出指令数值。（4）将输入指令信号和输出指令信号与标准值进行比较，确定并储存故障信息。（5）向执行元件输出指令，或根据指令输出自身已储存的信息（如故障信息等）。（6）自我修正功能（学习功能）。1.3.4 执行元件的类型

在发动机集中控制系统中，执行元件主要有:喷油器、点火器、怠速控制阀、巡航控制电磁阀、节气门控制电动机、EGR阀、进气控制阀、二次空气喷射阀、活性炭罐排泄电磁阀、油泵继电器、风扇继电器、空调压缩机继电器、自诊断显示与报警装置、仪表显示器等。

第2章 汽油机电控燃油喷射系统

2.1 电控燃油喷射系统概述

2.1.1 燃油喷射系统的基本概念

燃油喷射式是根据直接或间接测量空气的进气量，确定燃烧所需的汽油量并通过控制喷油量开启时间来进行精确配制，使一定量的汽油以一定的压力通过喷油器喷射到发动机的进气道或汽缸内与相应空气形成可燃混合气。

2.1.2 燃油喷射系统的分类 1.按控制装置的控制方式分类

按控制装置的控制方式的不同可分为机械控制式燃油喷射系统（K型）、机电混合控制式燃油喷射系统（K-E型）和电控燃油喷射系统（EFI）三类。2.按燃油喷射位置分类

按燃油喷射位置不同可分为缸内喷射和缸外喷射。

3.按喷油器安装部位分类

缸外喷射按喷油器安装部位又可分为单点喷射（SPI）和多点喷射（MPI）。

（1）单点喷射是指在进气总管中的节流阀体内设置一只（或两只）喷油器，对各缸实行集中喷射如图2-4（a）所示。（2）多点喷射多点喷射是在每缸进气门前分别设置一喷油器，实行各缸分别供油。多点喷射因其控制精度高而被广泛使用，如图2-4（b）所示。

图2-4 单点喷射和多点喷射示意图

1—燃料;2—空气;3—节气门;4—进气歧管;5—喷油器;6—发动机

4.按燃油喷射方式分类 按燃油喷射方式不同可分为连续喷射和间歇喷射。（1）连续喷射是指在发动机运转期间汽油被连续不断地喷射，其喷油量的大小取决于燃油系统压力的高低。（2）间歇喷射间歇喷射又称脉冲喷射，是指在发动机运转期间汽油被间断地喷射。如图2-5所示。

图2-5 喷油器喷射时序

5.按空气量的计量方式分类 电控燃油喷射系统按对空气量的计量方式不同可分为进气歧管压力计量式（D型）和空气流量计量式（L型）。如图2-6所示为桑塔纳2000GSi型轿车AJR发动机所用的L型电控燃油喷射系统。

图2-6 桑塔纳2000GSi型轿车AJR发动机所用的L型电控燃油喷射系统

1—热线式空气流量计;2—电子控制单元（ECU）;3—电动燃油泵;4—节气门控制器;5—怠速电机（与节气门控制单元一体）;6—进气温度传感器;7—油压调节器;8—喷油器;9—爆燃传感器;10—汽油滤清器;11—点火线圈;12—氧传感器;13—冷却液温度传感器;14—转速传感器

2.1.3 电控燃油喷射系统的组成及工作原理

电控燃油喷射系统一般由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三大部分组成。如图2-7所示为常见电控燃油喷射系统在汽车上的安装情况及零件分配图，如图2-8所示为电控燃油喷射系统的操作原理图。

图2-7 电控燃油喷射系统在汽车上的安装情况及零件分配图

1—喷油器;2—燃油压力调节器;3—辅助空气阀;4—汽油滤清器;5—温度时间开关;6—水温传感器;7—冷起动喷油器;8—空气流量计;9—节气门;10—进气温度传感器;11—节气门位置传感器;12—电控单元;13—降压电阻;14—电动汽油泵;15—汽油缓冲器

图2-8 电控燃油喷射系统的操作原理图

1—油箱;2—汽油滤清器;3—电动汽油泵;4—辅助空气阀;5—汽油缓冲器;6—燃油压力调节器;7—冷起动喷油器;8—水温传感器;9—喷油器;10—温度时间开关;11—节气门位置传感器;12—怠速控制阀;13—空气流量计;14—进气温度传感器;15—旁通空气道调整螺钉;16—空气滤清器;17—电子控制单元;18—点火线圈;19—点火开关;20—EFI继电器;21—电动汽油泵继电器

1.空气供给系统

空气供给系统的功用是根据发动机的工况提供适量的空气，并根据电控单元的指令完成空气量的调节。空气供给系统主要由空气流量计或进气歧管绝对压力传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、进气歧管、辅助空气阀及空气滤清器等组成。2.燃油供给系统

燃油供给系统是根据电控单元的驱动信号，以恒定的压差将一定数量的汽油喷入进气管。燃油供给系统主要由油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油压力调节器、燃油分配管、喷油器等组成。

3.电子控制系统

电子控制系统由电控单元（ECU）、传感器、执行器等组成，它的主要功能是采集发动机的工况信号，计算确定最佳的喷油量、喷油时刻以及点火时刻，还具有故障诊断功能，可保存故障代码，并通过故障指示灯输出故障代码。其基本原理如图2-9所示。

图2-9 电子控制系统基本原理图

2.2 进气系统主要元件的构造与检修

2.2.1 进气系统的组成与类型

根据测量空气流量的方式不同，进气系统可分为质量流量式进气系统（用于L型EFI系统）、速度密度式进气系统（用于D型EFI系统）和节流速度式进气系统三种。1.质量流量式进气系统

如图2-10所示为质量流量式进气系统结构图，该进气系统利用空气流量计直接测量吸入的空气量，通常用测得的空气流量与发动机转速的比值作为计算喷油量的标准。

图2-10 质量流量式进气系统结构图

1—空气滤清器;2—空气流量计;3—节气门体;4—节气门;5—进气总管（稳压箱）;6—喷油器;7—进气歧管;8—辅助空气阀

节气门装在节气门体上，控制进入各缸的空气量，在该总成上还装有空气阀。当温度低时空气阀打开，部分附加空气进入进气总管，以提高怠速转速，加快暖机过程（亦称快怠速）。在装有怠速控制阀（ISCV）的发动机上，由ISCV来完成空气阀的作用。2.速度密度式进气系统

速度密度式进气系统是利用进气歧管绝对压力传感器测得进气歧管中的绝对压力，然后根据绝对压力值和发动机转速来推算出每一循环发动机吸入的空气量。速度密度式进气系统组成如图2-11所示，它与质量流量式进气系统的主要差别是用进气歧管绝对压力传感器代替了空气流量计。

图2-11 速度密度式进气系统组成

1—进气歧管绝对压力传感器;2—发动机;3—稳压箱;4—节流阀体;5—空气滤清器;6—空气阀;7—喷油器

3.节流速度式进气系统 节流速度式进气系统是利用节气门开度和发动机转速来间接计算进气质量的。

2.2.2 进气系统主要零部件的结构

1.空气滤清器 电控燃油喷射发动机的空气滤清器与一般发动机的空气滤清器相同，在此不再作详细介绍。

2.空气流量计 空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间，用来测量进入汽缸内空气量的多少，然后，将进气量信号转换成电气信号输入电控单元，由电控单元计算出喷油量，控制喷油器向节气门室（进气管）喷入与进气量成最佳比例的燃油。

图2-12 叶片式空气流量计的结构图

1—电位计;2—电动汽油泵触点（可动）;3—进气温度传感器;4—电动汽油泵固定触点;5—测量板（叶片）;6—怠速调整螺钉

（1）叶片式空气流量计

如图2-12所示是叶片式空气流量计的结构图，如图2-13所示是叶片式空气流量计的空气通道，如图2-14所示是叶片式空气流量计的电位计部分结构图。叶片式空气流量计由测量板（叶片）、缓冲板、阻尼室、旁通空气道、怠速调整螺钉、回位弹簧等组成，此外内部还设有电动汽油开关及进气温度传感器等。

图2-13 叶片式空气流量计的空气通道

1—旁通空气道;2—进气温度传感器;3—阀门;4—阻尼室;5—缓冲板;6—主空气通道;7—测量板（叶片）

图2-14 叶片式空气流量计的电位计部分结构图

1—空气进口;2—电动汽油泵触点;3—平衡块;4—回位弹簧;5—电位计部分;6—空气出口

叶片式空气流量计的电位计是以电位变化来检测空气量的装置，它与空气流量计测量板同轴安装，能把因测量板开度而产生的滑动电阻变化转换为电压信号，并送给电子控制单元，如图2-15（a）、图2-15（b）所示是电位计与测量板的安装关系及叶片式空气流量计的工作原理图。

图2-15 电位计与测量板的安装关系及叶片式空气流量计的工作原理

1—电位计;2—自空气滤清器来的空气;3—到发动机的空气;4—测量板;5—电位计滑动触头;6—旁通空气道

叶片式空气流量计的电位计内部电路如图2-16所示，电位计检测空气量有电压比与电压值两种方式。

图2-16 电位计内部电路 1—电动汽油泵开关;2—电位计

叶片式空气流量计的电压输出形式有两种，一种是电压值 US 随进气量的增加而降低;另一种则是电压值 US 随进气量的增加而升高，如图2-17所示。

图2-17 叶片式空气流量计的电压输出形式

（2）卡门旋涡式空气流量计

卡门旋涡式空气流量计按照检测方式不同，可以分为反光镜检测方式的卡门旋涡式空气流量计和超声波检测方式的卡门旋涡式空气流量计两种。

如图2-18所示为反光镜检测方式的卡门旋涡式空气流量计结构图及输出脉冲信号波形，这种卡门旋涡式空气流量计是把卡门旋涡发生器两侧的压力变化，通过导压孔引向由薄金属制成的反光镜表面，使反光镜产生振动，反光镜一边振动，一边将发光二极管射来的光反射给光电晶体管，这样旋涡的频率在压力作用下转换成镜面的振动频率，镜面的振动频率通过光电耦合器转换成脉冲信号。

图2-18 反光镜检测方式的卡门旋涡式空气流量计结构图及输出脉冲信号波形

1—反光镜;2—发光二极管;3—钢板弹簧;4—空气流;5—卡门旋涡;6—旋涡发生体 7—压力导向孔;8—光电晶体管;9—进气管路;10—支承板

图2-19 超声波检测方式的卡门旋涡式空气流量计结构图

1—整流栅;2—旋涡发生体;3—旋涡稳定板;4—信号发生器（超声波发射头）;5—超声波发生器;6—通往发动机;7—卡门旋涡;8—超声波接收器;9—与旋涡数对应的疏密声波;10—整形放大电路;11—旁通空气道;12—通往计算机;13—整形成矩形波（脉冲）

如图2-19所示为超声波检测方式的卡门旋涡式空气流量计结构图，这种空气流量计是利用卡门旋涡引起的空气疏密度变化进行测量的，用接收器接收连续发射的超声波信号，因接收到的信号随空气疏密度的变化而变化，由此即可测得旋涡频率，从而测得空气流量。（3）热线式空气流量计（热膜式空气流量计）

热线式空气流量计有三种形式:一种是把热线和进气温度传感器都放在进气主通路的取样管内，称为主流测量式，其结构如图2-20（a）所示;另一种是把热线缠在绕线管上并把它和进气温度传感器都放在旁通空气道内，称为旁通测量式，其结构如图2-20（b）所示。第三种热线式空气流量计的发热体不是热线而是热膜，其结构如图2-20（c）所示。（4）真空度-转速式（压感式）空气流量计（进气歧管压力传感器）

真空度-转速式（压感式）空气流量计，从某种角度上讲，它并不是空气流量计，仅是一只进气歧管压力传感器，但由于其功用仍是测量进入发动机汽缸的进气量。

图2-20 热线式空气流量计

1—防回火网;2—取样管;3—白金热线;4—上游温度传感器;5—控制回路;6—插接器;7—热金属线和冷金属线;8—陶瓷螺线管;9—接控制回路;10—进气温度传感器（冷金属线）;11—旁通空气道;12—主通气路;13—通往发动机;14—热膜;15—金属网 式和半导体式两种。

如图2-21所示为真空膜盒式进气歧管压力传感器的结构图，该传感器由真空膜盒（两个）、随着膜盒膨胀和收缩可左右移动的铁心、与铁心联动的差动变压器以及在大气压力差作用下可在膜盒工作区间进行功率挡与经济挡转换的膜片构成，传感器被膜片分为左右两个气室。

图2-21 真空膜盒式进气歧管压力传感器的结构图

1—大气压力侧;2—歧管负压侧;3—印刷线路板;4—回位弹簧;5—差动变压器;6—铁心;7—中空膜盒;8—膜片;9—膜盒支点

如图2-22所示为半导体式进气歧管压力传感器的结构图，它由半导体压力转换元件（硅片）与过滤器组成。该传感器的主要元件是一片很薄的硅片，硅片底面粘接了一块硼硅酸玻璃片，使硅膜片中部形成一个真空窗以传感压力，如图2-23（a）所示。硅片中的四个电阻连接成惠斯通电桥形式，如图2-23（b）所示。

图2-22 半导体式进气歧管压力传感器的结构图 1—真空室;2—硅片;3—输出端子;4—过滤器

图2-23 半导体式压力传感器硅膜片的结构及电路

1—硅片;2—硅;3—真空管;4—硼硅酸玻璃片;5—二氧化硅膜;6—应变电阻;7—金属块;8—稳压电源;9—差动放大器 3.节气门体

（1）多点式（MPI）节气门体

节气门体位于空气流量计和发动机之间的进气管上，与驾驶员的加速踏板联动，是使进气通道变化，从而控制发动机运转工况的装置，如图2-24所示为节气门体的外观和结构原理图。节气门体包括控制进气量的节气门通道和怠速运行的旁通空气道，节气门位置传感器也装在节气门轴上，用来检测节气门开度。

图2-24 节气门体的外观和结构原理图

1—怠速调整螺钉;2—旁通通道;3—节气门;4—节气门轴;5—稳压箱（缓冲室）;6—加速踏板;7—加速踏板金属丝;8—操纵臂;9—回位弹簧;10—节气门位置传感器;11—辅助空气阀;12—通冷却水管路;13—缓冲器

（2）单点式（SPI）节气门体

SPI式节气门体较MPI式节气门体结构复杂，主要是在SPI式节气门体内还装有集中供油用的主喷油器、压力调节器和节气门位置传感器。主喷油器只有一个，它装在节气门壳体的上部，所喷出的燃油供给发动机各缸使用，如图2-25所示是SPI式节气门体结构图。

图2-25 SPI式节气门体结构图

1—空气阀;2—压力调节器;3—节气门;4—通往油箱;5—自空气滤清器来的空气;6—喷油器;7—来自电动汽油泵;8—调节螺钉;9—通往发动机

4.空气阀

发动机冷起动时，温度低，摩擦阻力大，暖机时间长。空气阀的作用是在发动机低温起动时，可通过空气阀为发动机提供额外的空气（此部分空气也由空气流量计计量），保持发动机怠速稳定运转，使发动机起动后迅速暖车，从而缩短暖车时间。（1）双金属片调节式空气阀

双金属片调节式空气阀的结构及工作原理如图2-27所示，它由双金属元件、加热线圈和空气阀等组成，旁通空气空道截面积的大小由双金属片控制回转控制阀门来决定。

图2-26 由空气阀构成的空气通道

1—通往发动机的空气;2—进气歧管;3—空气阀;4—怠速螺钉;5—自空气滤清器来的空气;6—节气阀;7—缓冲罐（稳压箱）

图2-27 双金属片调节式空气阀的结构及工作原理

1—加热线圈;2—接空气进气歧管;3—阀门;4—接空气滤清器;5—销;6—双金属片

如图2-28所示是双金属片调节式空气阀的空气量调节范围曲线，当环境温度为 20℃时，发动机起动后3 min～ 6 min，空气阀即可受双金属片推动而关闭。

图2-28 双金属片调节式空气阀的空气量调节范围曲线（环境温度为20℃时）

（2）石蜡调节式空气阀

石蜡调节式空气阀，根据发动机冷却液温度，控制空气通路面积。如图2-29（a）所示是这种一体化结构的总体构成。当发动机处于低温状态时，冷却液温度低，石蜡体积收缩，阀门在外弹簧作用下打开，如图2-29（b）所示，空气流经阀门从旁通空气道进入进气管。发动机暖车后，冷却液温度升高，石蜡体积膨胀变大，推动空气阀克服内弹簧的弹力向左移动，将空气阀关闭，截断空气通道，如图2-29（c）所示。

图2-29 石蜡调节式空气阀的结构与工作原理

1—怠速调整螺钉;2—自空气滤清器来的空气;3—节气门;4—至进气总管;5—感温器;6—阀门;7—冷却水流;8—弹簧;9—空气阀柱塞

5.怠速控制阀

怠速控制阀不仅集中了节气门和由怠速调整螺钉控制的旁通通道的功能，而且还能在ECU控制下，根据发动机实际工况来改变怠速时流入发动机的空气量。6.真空调节器

真空调节器结构如图2-30（a）所示，当汽车急减速（发动机制动）时，进气管真空度突然增加，真空调节器内的A腔真空度上升，吸起膜片向上抬，将真空调节器控制阀打开，把一部分空气送入进气压力缓冲器内，从而可以抑制进气管真空度剧增，防止发动机瞬时熄火。如图2-30（b）所示是真空调节器的效果曲线图，使用真空调节器后，可以在汽车急减速时，保证进气管真空度曲线平滑过渡，减少进气管真空度的波动幅度，维持发动机转速平

稳。

图2-30 真空调节器的结构与效果曲线图

1—通往进气缓冲器;2—膜片;3—通进气管;4—阀门;5—进气阀;6—A腔;7—装真空调节器时的进气管真空度曲线;8—无真空调节器时的曲线;9—急减速状态

2.3 燃油供给系统主要元件的构造与检修

燃油系统的框图及系统构成如图2-31所示，它主要由油箱、电动汽油泵、燃油压力调节器、汽油滤清器、喷油器、冷起动喷油器和温度时间开关等构成。

图2-31 燃油系统的框图及系统构成

1—油箱;2—电动汽油泵;3—燃油滤清器;4—喷油总管;5—喷油器;6—冷起动喷油器;7—接进气歧管;8—燃油压力调节器;9—回油管;10—各缸进气歧管;11—吸入空气

2.3.1 燃油滤清器

燃油滤清器是把含在汽油中的氧化铁、粉尘等固体夹杂物质除去，防止燃油系统堵塞，减小机械磨损，确保发动机稳定运转，提高可靠性。其结构如图2-32（a）所示。滤芯元件一般采用菊花形和盘簧形两种结构，如图2-32（b）所示。盘簧形结构具有单位体积过滤面积大的特点。

图2-32 燃油滤清器

2.3.2 电动汽油泵 电动汽油泵有两种安装方式:一种是在油箱外，安装在输送管路中的外装串联式;另一种是安装在油箱中的内装式。从结构形式分，电动汽油泵有滚柱式、旋涡式和次摆线式三种，其分类情况如下: EFI用电动汽油泵外装串联式——滚柱式内装式滚柱式旋涡式次摆线式目前电动汽油泵一般都安装在汽车的油箱内，如图2-33所示。

图2-33 油箱内安装的电动汽油泵

1—进油滤网;2—电动汽油泵;3—隔振橡胶;4—支架;5—汽油出油管;6—小油箱;7—油箱;8—

回油管

1.外装串联式电动汽油泵

这种电动汽油泵安装在油箱外，它主要由油泵驱动电机和滚柱式油泵组成，如图2-34所示。

图2-34 外装串联式电动汽油泵

1—阻尼稳压器;2—单向阀;3—泵室;4—吸入口;5—安全阀;6—油泵驱动电动机;7—排出

口;8—膜片;9—转子;10—泵套;11—滚柱

2.内装式电动汽油泵

内装式电动汽油泵因其安装在油箱内，所以噪音小，同串联式电动汽油泵相比，它不易

产生气阻和燃油漏泄。

图2-35 内装旋涡式电动汽油泵

1—出油阀;2—安全阀;3—电刷;4—电枢;5—磁极;6—叶轮;7—滤网;8—泵盖;9—泵壳;10

—叶片沟槽;11—蜗轮

内装式电动汽油泵具有泵油量大，泵油压力较高（可达 600 kPa以上）、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点，所以，应用最为广泛。

3.电动汽油泵控制电路

电动汽油泵的控制包括油泵开关控制和油泵转速控制。如图2-36（a）所示为采用内部装有电动汽油泵开关触点的空气流量计电动汽油泵控制电路图。无论是采用卡门旋涡式还是采用热线式空气流量计，都是用如图 2-36（b）所示的ECU的晶体管来控制电动汽油泵的供电情况。

图2-36 电动汽油泵控制电路

（一）1—蓄电池;2—点火线圈开关;3—主继电器;4—断路继电器;5—空气流量计;6—电动汽油泵;7—输入回路;8—后备集成电路;9—分电器

控制电路如图2-37（a）所示，ECU根据发动机转速和负荷控制油泵继电器工作，当发动机中小负荷低转速运转时，触点B闭合，油泵电路中串入电阻器5使油泵转速降低;当大负荷高转速时，ECU发出信号切断油泵继电器，A点闭合，使油泵转速升高。

图2-37 电动汽油泵控制电路

（二）1—点火开关;2—主继电器;3—断路继电器;

4、11—油泵继电器;5—电阻器;6—油泵开关;7—电动汽油泵;8—蓄电池;9—机油压力开关;10—发电机开关

如图2-37（b）所示为带有自动保护功能的电动汽油泵控制电路，该电路能在点火开关处于“断开”位置时，发动机的机油压力为零，或发电机不转动时，电动汽油泵不工作，从而防止汽油喷出而引起火灾。

2.3.3 燃油压力调节器

燃油压力调节器的作用是控制喷油器的喷油压力保持为255 kPa的恒定值，使发动机在各种负荷和转速下，都能精确地进行喷油控制。

图2-38 燃油压力调节器的结构

1—弹簧室;2—弹簧;3—膜片;4—燃油室;5—回油阀;6—壳体;7—真空管接头

燃油压力调节器的结构如图2-38所示，它由金属壳体构成，其内部由膜片分成弹簧室和燃油室两部分，来自输油管路的高压油由入口进入并充满燃油室，推动膜片，打开阀门，在设定压力下和弹簧力平衡，部分燃油经回油管流回油箱，输油管内压力的大小取决于弹簧的压力。

图2-39 燃油压力脉动减振器结构

1—阀门;2—弹簧;3—膜片;4—来自电动汽油泵;5—输送管道

2.3.4 燃油压力脉动减振器

当喷油器喷射燃油时，在输送管道内会产生燃油压力脉动，燃油压力脉动减振器能够使燃油压力脉动衰减，以减弱燃油输送管道中的压力脉动传递，降低噪声。如图2-39所示为燃油压力脉动减振器结构。

2.3.5 喷油器

EFI系统中使用的喷油器是电磁式的，喷油器通过绝缘垫圈安装在进气歧管或进气通道附近的缸盖上，并用输油管将其位置固定，根据ECU提供的喷射信号进行燃油喷射。

1.对喷油器的要求

（1）具有良好的雾化能力和适当的喷雾形状;（2）具有良好的流量特性;（3）具有良好的防积炭功能;（4）使用寿命长;（5）结构简单。

2.喷油器的种类

根据燃油喷射类型不同，喷油器可分为SPI用喷油器（图2-40）和MPI用喷油器（图2-41）;按结构形式不同，喷油器可分为从喷油器下部供油方式（图2-40）和从喷油器上部供油方式（图2-41）两种;以喷油器喷口形式来区分，可分为针阀型和孔型两种（图2-41）。

图2-40 喷油器下部供油方式

1—燃油出口;2—燃油入口

图2-41 喷油器上部供油方式

3.喷油器的结构与工作原理

如图2-42所示是喷油器的结构图，在筒状外壳内装有电磁线圈、柱塞、回位弹簧和针阀等。柱塞和针阀装成一体，在回位弹簧压力作用下，针阀紧贴阀座，将喷孔封闭。另外，为防止油中所含杂质影响针阀动作，设有滤清器，为适应不同应用场合，设有调整针阀行程的调整垫片。

图2-42 喷油器的结构图

1—燃油接头;2—电插头;3—电磁线圈;4—衔铁;5—行程;6—阀体;7—壳体;8—针阀;9—凸缘部;10—调整垫片;11—弹簧;12—滤清器

图2-43 喷油器附加电阻

1—喷油器附加电阻;2—喷油器线圈4.喷油器附加电阻

如图2-43所示，在控制喷油器的电磁线圈电路中串联一只附加电阻后，流过电磁线圈的电流受到限制而减少，从而可以提高喷油器电磁线圈的响应特性。附加电阻有如下两种串联方式。如图2-44（a）、图2-44（b）所示是多缸发动机每缸喷油器都分别串联一只附加电阻。

图2-44 喷油器附加电阻

1—附加电阻;2—喷油器;3—喷射信号

如图2-44（c）、图2-44（d）所示是共用式附加电阻，对于偶数多缸发动机，首先把汽缸分为两组，然后每一组汽缸喷油器共用一只附加电阻。

5.喷油器的喷雾特性

喷油器所喷燃油的雾化情况和油束形状对发动机工作影响很大，如果油束形状合理，雾化效果好，那么发动机就会获得冷起动性好、怠速平稳、排污少的效果。对于SPI系统，由于喷油器安装在节气门附近，燃油喷出后，在进气管中有较长时间的雾化过程，故所需燃油压力较低;而对于MPI系统，喷油器一般安装在进气管或汽缸盖上，因为是朝向进气门喷射燃油，雾化时间短，为保证良好的雾化，应使油压相应提高。

图2-45 双孔式喷油器的结构图（2TZ-FE型发动机）

1—针阀;2—电线插座;3—电磁线圈

2.3.6 冷起动喷油器

冷起动喷油器是一种装在进气总管中央部位进行燃油辅助喷射的电磁阀式喷油阀，冷起动喷油器的结构如图2-46所示，冷起动喷油器由燃料入口插接器、电线接头、电磁线圈、可动磁芯、旋涡喷油嘴等组成。为了提高向各汽缸分配燃油的均匀性，有的冷起动喷油器上设有两个旋涡式喷油嘴，其结构如图2-48所示，其安装如图2-47（b）所示。

图2-46 冷起动喷油器的结构图

1—旋涡喷油嘴;2—喷射管道;3—阀;4—电磁线圈;5—电线接头;6—燃油入口插接器;7—旋涡喷油嘴构造;8—阀座;9—可动磁芯;10—弹簧

图2-47 冷起动喷油器的安装图

1—冷起动喷油器;2—进气;3—进气总管;4—进气歧管

图2-48 两个旋涡喷油嘴的冷起动喷油器结构图 1—弹簧;2—电磁线圈;3—电线插座;4—柱塞

1.温度时间开关控制

温度时间开关的结构如图2-49（a）所示，它主要由双金属片、加热线圈及搭铁触点等构成。由于其工作工况是由发动机温度和起动电流共同决定的，因此它应装在能反映发动机温度的位置上。当发动机温度较低时，温度时间开关的触点闭合，当点火开关处于“STA”位置时，电流按图2-49（b）中箭头方向流动，使冷起动喷油器喷油。发动机起动后，点火开关转至“ON”位置时，冷起动喷油器停止喷油。在起动过程中，若起动机运转时间过长，有可能使火花塞被淹湿。但由于电流流过加热线圈，使双金属片受热弯曲，触点断开（图2-49（c）），电流不再流经冷起动喷油器，因而可防止火花塞被淹湿。同时，加热线圈②进一步加热双金属片，以免触点再次闭合。

图2-49 温度时间开关结构图及与冷起动喷油器的工作原理

1—电线接头;2—钉形壳体;3—双金属片;4—加热线圈;5—搭铁触点;6—蓄电池;7—点火开关;8—线圈①;9—线圈②;10—温度时间开关

2.ECU控制

ECU控制冷起动喷油器的电路如图2-50所示，为了改善发动机冷起动性能，在使用温度时间开关控制的同时，ECU还可以根据冷却液温度对冷起动喷油器的喷油时间进行控制。

图2-50 ECU控制冷起动喷油器的电路图

1—温度时间开关;2—冷起动喷油器;3—水温传感器

2.4 电控系统主要元件的构造与检修

电控系统的功用是接收来自表示发动机工作状态的各个传感器输送来的信号，根据ECU内预存的程序加以比较和修正，决定喷油量和点火提前角。如图2-51所示是与电控燃油喷射控制有关的主要控制系统部件的构成图。

图2-51 与电控燃油喷射控制有关的主要控制系统部件的构成图

1—断路继电器;2—主继电器;3—起动装置;4—电动汽油泵;5—油箱;6—汽油滤清器;7—蓄电池;8—曲轴位置传感器（分电器）;9—点火开关;10—点火线圈;11—大气压力传感器;12—空气滤清器;13—进气温度传感器;14—空气流量计;15—冷起动喷油器;16—空气阀;17—节气门位置传感器;18—燃油压力调节器;19—氧传感器;20—温度时间开关;21—冷却液温度传感器

2.4.1 传感器 1.水温传感器

水温传感器安装在发动机节温器出水口附近，它的功用是检测发动机冷却液温度。发动机在运转过程中，混合气浓度需根据发动机温度的高低进行修正，并采用水温传感器向ECU输送温度信号。水温传感器的结构如图2-52（a）所示，它由封闭在金属盒内的对温度变化非常敏感的负温度系数热敏电阻（NTC电阻）构成，利用电阻值的变化来检测冷却液的温度。热敏电阻的特性如图2-52（b）所示，冷却液温度越低电阻值越大，冷却液温度越高电阻值越小。将该传感器的信号输入到ECU，就可以根据冷却液温度进行喷油量的控制。冷却液温度传感器与ECU的连接电路如图2-52（c）所示。

图2-52 水温传感器结构、热敏电阻特性及与ECU的连接电路

1—NTC电阻;2—外壳;3—电线接头;4—水温传感器;5—接蓄电池端;6—电控单元（ECU）;7—水温信号

2.进气温度传感器

进气温度传感器的功能是检测发动机吸入（进入空气流量计）的空气温度，并将空气温度信号转变成ECU能识别的电信号传送给ECU，它根据进气温度的高低，做不同程度的额外喷油。图2-53（a）所示是进气温度传感器的剖面图，图2-53（b）所示是进气温度传感器与ECU的连接电路图。

图2-53 进气温度传感器剖面图及与ECU的连接电路 1—导线;2—空气流量计壳体;3—热敏电阻;4—进气温度传感器

3.曲轴位置传感器和发动机转速传感器

检测发动机转速及曲轴转角位置，需要采用发动机转速传感器和曲轴位置传感器。具有这种功能的传感器形式很多，其中使用最多的是电磁式传感器、光电式传感器和霍尔效应式传感器。

（1）电磁式传感器

这种传感器可用于测定曲轴、凸轮轴和分电器驱动轴的转动位置，用来控制点火和燃油喷射时间或测量发动机转速。如图2-54所示的复合转子和耦合线圈构成。下面以四缸四行程发动机为例，就检测特定汽缸曲轴转角基准位置（如压缩上止点）进行说明。

图2-54 G、N耦合线圈安装图

1—转子G;2—耦合线圈G1;3—耦合线圈G 2;4—转子N;

5、9—耦合线圈N;6—转子G、Ne;7—耦合线圈G

1、G 2;8—分电器

安装在分电器轴（分电器转1圈曲轴转2圈）上的具有一个凸起部分的转子G与分电器轴一起转动时，由于转子和耦合线圈G

1、G 2之间的磁隙不断发生变化，在各个耦合线圈上，相对分电器每转1圈，就会产生一个电压脉冲。通过合理设计，使转子G的凸起部分在一缸及四缸压缩上止点时，最靠近耦合线圈G 1、G 2。这样，通过检测G

1、G 2耦合线圈的电压变化，就可以知道一缸、四缸的压缩上止点位置。图2-55（a）为G

1、G 2产生的电压信号实例。图2-55（b）所示，利用信号G和信号N的组合，就可以检测特定汽缸的曲轴转角位置，把G、N信号输入ECU，即可决定满足发动机多种运转条件的喷油量及喷油时刻。

图2-55 曲轴转角信号

（2）光电式传感器

图2-56（a）所示是光电式曲轴转角传感器的工作原理图，位于光敏二极管对面的是作为光源的发光二极管，在它们之间有一个能断续遮光的转盘。

图2-56 光电式曲轴转角传感器的工作原理与结构图 1—输出信号;2—光敏二极管;3—发光二极管;4—电源;5—转盘;6—转子头盖;7—密封盖;8—波形电路;9—第一缸120°信号缝隙;10—1°信号缝隙;11—120°信号缝隙

图2-56（b）、图2-56（c）所示为六缸发动机用分电器内的光电式曲轴转角传感器的结构，它由发光二极管和光敏二极管组合来检测带缝隙的转盘的旋转位置，安装在分电器内（或凸轮轴前部）。它决定分组喷射控制及电子点火控制曲轴每转两转的供油正时和点火正时。（3）霍尔效应式传感器

如图2-57所示，磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流 I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。如图2-57所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用做点火正时传感器。

图2-57 霍尔效应式传感器

1—霍尔半导体元件;2—永久磁铁;3—挡隔磁力线的叶片

4.车速传感器

车速传感器主要有舌簧开关型和光电耦合型两种形式，下面主要以舌簧开关型为例讲述其原理。舌簧开关型车速传感器可用于检测汽车速度（装在组合仪表内），如图2-59（a）所示，也可用于指示曲轴位置（装在分电器内），如图2-59（b）所示。

图2-59 舌簧开关型车速传感器

1—磁铁;2—至转速表软轴;3—舌簧开关;4—分电器轴

舌簧开关传感器工作原理如图2-61（a）、图2-61（b）所示，触点的磁性与磁铁近侧极性相反，从而使舌簧开关触点靠本身磁性吸引，使开关导通。磁铁随转速表软轴转动后，当只有一端靠近舌簧开关时，触点则不受磁力线影响，触点分开。这样，两个舌簧开关在转速表软轴上的磁铁作用下，相互以180°的夹角进行通、断变换，把汽车行驶速度信息输入ECU，舌簧开关与ECU的连接电路如图2-61（c）所示。

图2-61 舌簧开关传感器的工作原理及ECU的连接电路图 1—数字式仪表;2—舌簧开关;3—磁铁;4—ECU;5—至其他计数装置 5.节气门开度传感器

节气门开度传感器的作用是测量节气门在全闭还是在全开的位置，将节气门的开闭状态信号输送给ECU，可以满足节气门不同开度状态的喷射量控制。节气门开度传感器通常有三种形式，分别是:线性式节气门开度传感器，开关式节气门开度传感器，编码式节气门开度传感器。

（1）线性式节气门开度传感器

如图2-62（a）所示为线性式节气门开度传感器的结构图，传感器有两个同节气门联动的可动电刷触点，一个触点可在位于基板上的电阻体上滑动，利用电阻值的变化，测量与节气门开度相对应的线性输出电压，根据输出的电压值，可知道节气门的开度。（2）开关式节气门开度传感器

如图2-63（a）所示是开关式节气门开度传感器的结构图，该传感器由安装在节气门体上并与节气门轴联动的凸轮、可检测出怠速位置的怠速触点、可检测出全开位置的全开触点（也叫功率触点）以及沿导向凸轮沟槽移动的可动触点等构成。图2-63（b）为开关式节气门开度传感器的结构简图。图2-63（c）所示是开关式节气门开度传感器的输出特性。

图2-62 线性式节气门开度传感器

1—电阻体;2—检测节气门开度用的电刷;3—检测节气门全关闭的电刷;Vcc —电源端子;VTA —节气门开度输出端子;IDL—怠速触点;E1 —地线;4—怠速触点开关;5—滑动触头;6—节气门开度传感器

图2-63 开关式节气门开度传感器

1—导向凸轮;2—节气门轴;3—控制杆;4—可动触点;5—怠速触点;6—全开触点（功率触点）;7—导线插头;8—导向凸轮槽;9—全开触点信号;10—怠速触点信号;11—节气门开度传感器 如图2-63（c）所示，节气门全关时，可动触点和怠速触点接触，可以检测出节气门的全关闭状态，即输出高电平（5 V或12 V），否则输出0 V。若节气门的开度较大（如50°以上），可动触点和全开触点（功率触点）接触，可以检测节气门的大开度状态，即可输出高电平，否则输出0 V。

图2-64 编码式节气门开度传感器

（3）编码式节气门开度传感器

编码式节气门开度传感器的结构如图2-64所示，它是通过印制电路板上的编码图形与外部驱动轴运动并在图形上滑动的触点，来检测出节气门回转角的。如图2-65（a）所示为怠速回转时节气门开度传感器状态，此时，如IDL触点处于闭合，即可检测出怠速状态。如图2-65（b）所示为加速回转时节气门开度传感器状态，此时，加速触点与印制电路板的加速线路Acc1与Acc2 交替处于闭合、打开状态。对于在一定时间内的急加速，与信号检出的同时，ECU进行非同步喷射控制，以提高加速容量。如图2-65（c）所示为高负荷回转时节气门开度传感器状态，在节气门打开一定程度时，功率触点（PSW）处于闭合状态，即可检测出高负荷状态。如图2-65（d）所示为减速回转时节气门开度传感器状态，此时加减速检测触点处于打开状态，ECU不进行非同步喷射控制。6.爆燃传感器（在第3章介绍）

7.氧传感器（在第4章介绍）

8.大气压力传感器

检测大气压力需采用大气压力传感器，同第二节中所述的测定进气管压力的半导体式进气歧管压力传感器一样，测定大气压力大多采用根据压电效应制成的半导体式压力传感器。

图2-65 各运转状态下节气门开度传感器的状态

1—加减速检测触点ON;2—加减速检测触点OFF

图2-66 主继电器的结构

1—线圈;2—滑阀（可动铁心）;3—调整块;4—触点

2.4.2 继电器 1.主继电器

主继电器的作用是使包括ECU在内的电控燃油喷射系统的各部件不受电源干扰和电压脉冲的影响。主继电器一般多采用滑阀型，图2-66所示是主继电器的结构图，图2-67（a）所示为不装步进电动机式怠速控制阀的主继电器电源电路。图2-67（b）所示是装有步进电动机式怠速控制阀的主继电器电源电路，主继电器由ECU控制。采用双回路点火开关的汽车，使用单触点式主继电器，具体接线如图2-68（a）所示。采用单回路点火开关的汽车，使用双触点式主继电器，其具体接线如图2-68（b）所示，这些电路图对检修电路极有参考价值。

图2-67 主继电器的电源电路

1—点火开关;2—主继电器;3—ECU

图2-68 主继电器接线图

1—点火开关;2—一般电器设备;3—接ECU和电动汽油泵;4—单触点式主继电器;5—接喷油

器和火花塞

2.断路继电器

断路继电器是控制电动汽油泵的继电器，该继电器的作用是使电动汽油泵只有在发动机运转时才工作，即当点火开关接通，但发动机不运转时，油泵停止泵油。如图2-69所示为断路继电器的结构和电路图。

图2-69 断路继电器的结构和电路图 1—可动片;2—线圈;3—触点K 2.4.3 发动机控制单元（ECU）

发动机控制单元根据各种传感器送来的信号，确定满足发动机运转状态所需的燃油喷射量，并根据该喷射量去控制喷油器的喷射时间。图2-70是ECU的构成框图。

图2-70 ECU的构成框图

1—传感器;2—模拟信号;3—输入回路;4—A/D转换器;5—输出回路;6—执行元件;7—微机;8—数字信号;9—ROM-RAM记忆装置

2.5 电控系统喷油器与供油正时控制

燃油喷射式发动机所需燃油靠喷油器供给。各种类型汽车执行元件喷油器的控制电路大同小异，如图2-71所示为桑塔纳2000系列轿车喷油器的控制电路。

图2-71 桑塔纳2000系列轿车喷油器的控制电路（括号内代号为桑塔纳2000GSi型轿车ECU

插座端子代号）

2.5.1 供油正时的控制

供油正时就是指喷油器何时开始喷油。根据燃油喷射时序的不同，多点燃油喷射系统又可分为同时喷射的控制、分组喷射的控制和顺序喷射的控制三种喷射方式。1.同时喷射的控制

多点燃油同时喷射就是各缸喷油器同时喷油，其控制电路如图2-72（a）所示，各缸喷油器并联在一起，电磁线圈中的电流由一只功率三极管VT驱动控制。喷油器控制信号波形如图2-72（b）所示。由于各缸同时喷油，因此供油正时与发动机进气—压缩—做功—排气工作循环无关，如图2-72（c）所示。

图2-72 多点燃油同时喷射控制电路与正时关系

2.分组喷射的控制

多点燃油分组喷射就是将喷油器喷油分组进行控制，一般将四缸发动机分成两组，六缸发动机分成三组，八缸发动机分成四组。四缸发动机分组喷射的控制电路如图2-73（a）所示。供油正时关系如图2-73（b）所示。3.顺序喷射的控制

多点燃油顺序喷射控制就是各缸喷油器按照一定的顺序喷油。由于各缸喷油器独立喷油，因此也叫独立喷射，控制电路如图2-74（a）所示。

图2-73 多点燃油分组喷射控制电路与正时关系

在顺序喷射的控制中，发动机工作一个循环（曲轴转2圈720°），各缸喷油器按照特定的顺序依次喷油一次，供油正时关系如图2-74（d）所示。

图2-74 多点燃油顺序喷射控制电路与正时关系

2.5.2 喷油量的控制

喷油量的控制大致可分为起动控制、基本喷油量控制、加减速控制、怠速控制和空燃比反馈控制等。

1.发动机起动时喷油量的控制

发动机起动时，起动机驱动发动机运转，其转速很低（50 r/min左右）且波动较大，导致反映进气量的空气流量信号或进气压力信号误差较大。因此，在发动机冷起动时，ECU不是以空气流量传感器信号或进气压力信号作为计算喷油量的依据的，而是按照可编程只读存储器中预先编制的起动程序和预定空燃比控制喷油。起动控制采用开环控制，ECU首先根据点火开关、曲轴位置传感器和节气门位置传感器提供的信号，判定发动机是否处于起动状态，以便决定是否按起动程序控制喷油，然后根据冷却液温度传感器信号确定基本喷油量。2.发动机起动后喷油量的控制

在发动机运转过程中，喷油器的总喷油量由基本喷油量、喷油修正量和喷油增量三部分组成，如图2-76所示。基本喷油量由进气量传感器（空气流量传感器或歧管压力传感器）和曲轴位置传感器（发动机转速传感器）信号计算确定;喷油修正量由与进气量有关的进气温度、大气压力、氧传感器等传感器信号和蓄电池电压信号计算确定;喷油增量由反映发动机工况的点火开关信号、冷却液温度和节气门位置等传感器信号计算确定。

图2-76 喷油量控制示意图

（1）基本喷油量的控制

基本喷油量（或基本喷油时间）是在标准大气状态（温度为20℃，压力为101 kPa）下，根据发动机每个工作循环的进气量、发动机转速和设定的空燃比来确定的。（2）喷油修正量的控制

①ECU根据空气温度和大气压力等信号，对喷油量（喷油时间）进行修正，使发动机在各种运行条件下，都能获得最佳的喷油量。②空燃比的修正为了提高发动机动力性、经济性和降低废气的排放，在工况不同时，其空燃比也不相同。③空燃比反馈修正电控发动机都配装了三元催化转换器和氧传感器，借助于安装在排气管上的氧传感器反馈的空燃比信号，对喷油脉冲宽度进行反馈优化控制。④蓄电池电压修正喷油器的电磁线圈为感性负载，其电流按指数规律变化，因此当喷油脉冲到来时，喷油器阀门开启和关闭都将滞后一定时间，为此必须进行修正。

（3）喷油增量的控制

增量是在一些特殊工况下（如暖机、加速等），为加浓混合气而增加的喷油量。加浓的程度可表示为:①起动后增量②暖机增量③加速增量。2.5.3 断油控制

断油控制是电脑在一些特殊工况下，暂时中断燃油喷射，以满足发动机运转中的特殊要求。它包括以下几种断油控制方式: 1.超速断油控制

超速断油是在发动机转速超过允许的最高转速时，由电脑自动中断喷油，以防止发动机超速运转，造成机件损坏，也有利于减小燃油消耗量，减少有害物排放。2.减速断油控制

减速断油控制过程是由电脑根据节气门位置、发动机转速、水温等运转参数，作出的综合判断。在满足一定条件时，电脑执行减速断油控制。

3.溢油消除

起动时燃油喷射系统向发动机提供很浓的混合气。若多次转动起动马达后发动机仍未起动，淤集在汽缸内的浓混合气可能会浸湿火花塞，使之不能跳火。这种情况称为溢油或淹缸。此时驾驶员可将油门踏板踩到底，并转动点火开关，起动发动机。电脑在这种情况下会自动中断燃油喷射，以排除汽缸中多余的燃油，使火花塞干燥。4.减扭矩断油控制

装有电子控制自动变速器的汽车在行驶中自动升挡时，控制变速器的电脑会向燃油喷射系统的电脑发出减扭矩信号。燃油喷射系统的电脑在收到这一减扭矩信号时，会暂时中断个别汽缸（如2、3缸）的喷油，以降低发动机转速，从而减轻换挡冲击。

第3章 汽油机电控点火系统

3.1 电控点火系统的功能

3.1.1 点火提前角的控制

1.点火提前角对发动机性能的影响

图3-1 点火提前角对发动机性能的影响

A—不点火;B—点火过早;C—点火适当;D—点火过迟

点火时刻对发动机的影响很大。如图3-1所示。若点火过早，则活塞还在向上止点移动过程中，气体压力已达到很大数值。这时气体压力作用的方向与活塞运动的方向相反，此时有效功减小，发动机功率也将减小。因此，应当在活塞到达上止点之前点火，使气体压力在活塞位置相当于曲轴转到上止点后10°～15°时达到最高值。点火时曲轴的曲拐位置与压缩行程结束活塞在上止点时曲拐位置之间的夹角，称为点火提前角。通常把发动机发出功率最大和油耗率最小的点火提前角称为最佳点火提前角。最佳点火提前角除了保证发动机的动力性和燃料的经济性外，还必须保证排放污染最小。发动机工况不同，需要的最佳点火提前角也不相同。

图3-2 点火提前角的计算

2.点火提前角的计算

微机控制的点火提前角由初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角组成，如图3-2所示。

（1）初始点火提前角

初始点火提前角又称为固定点火提前角，其值的大小取决于发动机的形式，并由曲轴位置传感器的初始位置决定，一般为上止点前6°～12°。（2）基本点火提前角

基本点火提前角是发动机最主要的点火提前角，是设计微机控制点火系统时确定的点火提前角。

（3）修正点火提前角

为使实际点火提前角适应发动机的运转状况，以便得到良好的动力性、经济性和排放性能，必须根据相关因素（如冷却液温度、进气温度、开关信号等）适当增大或减小点火提前角，即对点火提前角进行必要的修正。修正点火提前角的项目有多有少，主要有暖机修正、怠速稳定性修正、空燃比反馈修正和过热修正。3.点火提前角的控制

为了说明微机控制的点火系统的工作过程，下面以四缸发动机点火时刻为例说明。设该发动机判缸信号在上止点前BTDC105°时产生、曲轴转速2000 r/min时 最佳点火提前角为上止点前BTDC30°，如图3-9所示。

图3-9 点火提前角的控制过程

3.1.2 通电时间的控制

通电时间是指大功率管的导通时间，即点火线圈初级绕组的通电时间。如图3-10所示为蓄电池电压与通电时间的修正曲线。

图3-10 蓄电池电压与通电时间的修正曲线

在实际控制中，ECU是将导通时间转换成曲轴转角进行控制的，因此通电时间控制又称为闭合角控制。

3.2 电控点火系统的组成与工作原理

3.2.1 电控汽油机点火系统的类型

按点火系统结构和发展过程可分为:传统点火系统和计算机控制的点火系统。在传统点火系统中有:（1）触点式点火系统。（2）晶体管辅助点火系统。（3）无触点式电子点火系统。无触点式电子点火系统按点火触发信号产生的方式不同又可分为:①磁感应式。②光电式。③霍尔效应式。

3.2.2 电控点火系统基本组成与工作原理

电控点火系统主要由电源、传感器、电控单元ECU、点火控制器、点火线圈、分电器（有分电器电控系统）、各种控制开关以及火花塞等组成。

1.电源

电源一般由蓄电池和发电机共同组成，主要是给点火系统提供电能。2.传感器

传感器主要用来检测与点火有关的发动机的工况信息，并将检测结果输入ECU，作为计算和控制点火时刻的依据。虽然各型汽车采用的传感器的类型、数量、结构及安装位置不尽相同，但是其作用都大同小异，而且这些传感器大多与燃油喷射系统、怠速控制系统等电子控制系统共用。传感器主要由凸轮轴位置（上止点位置）传感器、曲轴位置（曲轴转速与转角）传感器、空气流量传感器、节气门位置（负荷）传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、车速传感器、爆燃传感器、各种控制开关、点火控制器以及火花塞等组成，如图3-11所示。

图3-11 微机控制点火系统的组成

（1）凸轮轴位置（上止点位置）传感器是确定曲轴基准位置和点火基准的传感器。该传感器在曲轴旋转至某一特定的位置（如1缸上止点点火在上止点前某一确定的角度）时，输出一个脉冲信号，ECU将这一脉冲信号作为计算曲轴位置的基准信号，再利用曲轴转角信号计算出曲轴任一时刻所处的具体位置。凸轮轴位置和曲轴位置信号是保证ECU控制电子点火系统正常工作的最基本的信号。

（2）空气流量传感器是确定进气量大小的传感器。空气流量信号输入ECU后，除了用于计算基本喷油时间之外，还用做负荷信号来计算和读取基本点火提前角。（3）进气温度传感器信号反映发动机吸入空气的温度。（4）节气门位置传感器将节气门开启角度转化为电信号输入ECU，ECU利用该信号和车速传感器信号来综合判断发动机所处的工况（怠速、中等负荷、大负荷、减速），并对点火提前角进行修正。

（5）爆燃传感器用于点火提前角闭环控制系统。ECU根据爆燃传感器输出的信号来判断发动机是否发生爆燃，从而对点火提前角进行修正。3.电控单元（ECU）

电控单元（ECU）既是燃油喷射控制系统的控制中心，也是点火控制系统的控制中心。在ECU的只读存储器（ROM）中，除存储有监控和自检等程序之外，还存储有由台架试验测定的该型发动机在各种工况下的最佳点火提前角。4.点火控制器

点火控制器又称点火电子组件、点火器或功率放大器，是微机控制点火系统的功率输出级，它接收ECU输出的点火控制信号并进行功率放大，以便驱动点火线圈工作。3.2.3 有分电器电控点火系统

微机控制点火系统按点火线圈高压电分配方式可分为机械配电方式和电子配电方式。机械配电方式是指分火头将高压电分配至分电器盖旁电极，再通过高压线输送到各缸火花塞的传统配电方式。采用机械配电方式分配高压电的点火系统称为有分电器点火系统。3.2.4 无分电器电控点火系统

电子配电方式是指在点火控制器控制下，点火线圈的高压电按照一定的点火顺序，直接加在火花塞上的直接点火方式。采用电子配电方式分配高压电的点火系统称为无分电器电控点火系统DIS（Distributorless Ignition System），无分电器电控点火系统主要有以下两种类型。

1.同时点火方式

同时点火是指点火线圈每产生一次高压电，都使两个汽缸的火花塞同时跳火，即双缸同时点火。次级绕组产生的高压电将直接加在四缸发动机的1、4缸或2、3缸（六缸发动机的1、6缸、2、5缸或3、4缸），火花塞电极上跳火。双缸同时点火时，一个汽缸处于压缩行程末期，是有效点火;另一个处于排气行程末期，缸内温度较高而压力很低，火花塞电极间隙的击穿电压很低，对有效点火汽缸火花塞的击穿电压和火花放电能量影响很小，是无效点火。曲轴旋转一转后，两缸所处行程恰好相反。双缸同时点火时，高压电的分配有二极管分配和点火线圈分配两种形式。2.单独点火的控制

点火系统采用单独点火方式时，每一个汽缸都配有一个点火线圈，且直接安装在火花塞上方，其基本组成和工作原理和同时点火方式相同。单独点火的优点是省去了高压线，点火能量损耗进一步减少，此外，所有高压部件都可安装在发动机汽缸盖的金属屏蔽罩内，点火系统对无线电的干扰可大幅降低。3.2.5 爆燃控制系统 1.爆燃控制系统组成

图3-15 爆燃控制系统组成

利用点火提前角闭环控制系统能够有效地控制点火提前角，从而使发动机工作在爆燃的临界状态。带有爆燃控制的点火提前角闭环控制系统如图3-15所示，由传感器、带通滤波电路、信号放大电路、整形滤波电路、比较基准电压形成电路、积分电路、点火提前角控制电路和点火控制器等组成。2.爆燃的判别

常用的方法是，将发动机无爆燃时的传感器输出电压与产生爆燃时的输出电压进行比较，从而得出结论。

（1）基准电压的确定

最简单的方法如图3-16所示，首先对传感器输出信号进行滤波和半波整流，利用平均电路求得信号电压的平均值，然后再乘以常数倍即可形成基准电压UB，平均值的倍数由设计制造时的试验确定。

图3-16 基准电压的确定方法

（2）爆燃强度的判别

确定爆燃强度常用的方法如图3-17所示，首先利用基准电压值对传感器输出信号进行整形处理，然后对整形后的波形进行积分，求得积分值 Ui。当积分值Ui超过基准电压UB时，ECU将判定发动机发生爆燃。

图3-17 爆燃强度的判别

3.爆燃的控制

爆燃控制系统是一个闭环控制系统，发动机工作时，ECU根据爆燃传感器信号，从存储器中查寻相应的点火提前角控制点火时刻，控制结果由爆燃传感器反馈到ECU输入端，再由ECU对点火提前角进行修正，控制过程如图3-15所示。

3.3 电控点火系统主要元件的构造和维修3

3.3.1 汽车电子点火控制器的组成

汽车电子点火控制器又称为汽车无触点电子点火控制器（简称无触点电子点火器或无触点电子点火组件）。汽车电子点火控制器用来将传感器输入的交变信号脉冲进行整形、放大，转变为点火控制信号，经开关型功率晶体三极管放大后控制点火线圈初级绕组的通断和点火系统的工作。点火控制器内部主要由汽缸判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号控制等电路组成。如图3-18所示。在有分电器的电控点火系统中，点火线圈一般都与分电器组装在一起，称之为整体式点火组件，如图3-19所示。

图3-18 点火控制器内部电路组成

图3-19 整体式点火组件

1—垫片;2—电容器;3—导线夹;4—分电器盖;5—点火器;6—分电器壳体;7—点火线圈防尘罩;8—分电器电缆;9—分火头;10—点火线圈

在无分电器电控点火系统中，点火线圈一般单独安装在点火控制器附近，如图3-20所示。

图3-20 无分电器电控点火系统点火控制器位置

1—点火控制器;2—点火线圈

电子点火控制器的检查方法有以下几种控制:（1）外观检查法（2）测量输入电阻法（3）用干电池检查法（4）用试灯检查法 3.3.2 点火线圈

点火线圈实际上就是一种升压变压器，其作用就是将蓄电池或发电机输出的低压升高到15 kV～20 kV，供火花塞产生高压电火花。1.点火线圈的类型

根据点火线圈铁心的形状和磁路的不同，常将点火线圈分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈两类。

（1）开磁路点火线圈

开磁路点火线圈由矩形硅钢片叠成的铁心、初级绕组、次级绕组等组成，其结构及其磁路图如图3-24所示。

图3-24 开磁路点火线圈结构及其磁路图（2）闭磁路点火线圈

闭磁路点火线圈与开磁路点火线圈在结构上的明显差异是铁心。闭磁路点火线圈采用了“口”字形或“日”字形铁心而不是条形铁心，其显著特点是初、次级绕组在磁路上耦合紧密，即耦合系数大，可达0.95～0.98。图3-25是闭磁路点火线圈结构及其磁路图。

图3-25 闭磁路点火线圈结构及其磁路图

2.点火线圈的检测方法

（1）外观检查查看点火线圈外表面，如发现其胶木盖裂损、接线柱松动、滑丝、外壳变形、工作时温度过高、填充物外溢或高压插座接触不良等现象时，说明其质量不良，应更换新件。（2）点火线圈绝缘性能检查用万用表 R×10 kΩ挡检查，将两表笔分别接点火线圈初级绕组接线线柱和外壳，正常情况其绝缘电阻应为∞，否则应更换新件。（3）点火线圈初级绕组的检查用万用表 R×1Ω挡，测量点火线圈两低压接线柱间的电阻。（4）点火线圈次级绕组的检查用万用表 R×1Ω挡，测量点火线圈正极和高压端之间的电阻，其阻值一般在5 kΩ～15 kΩ之间。

3.3.3 爆燃传感器

爆燃传感器是点火时刻闭环控制必不可少的重要部件，其功用是将发动机爆燃信号转换为电信号传递给ECU，ECU根据爆燃信号对点火提前角进行修正，从而使点火提前角保持最佳。按检测发动机缸体振动频率的检测方式不同，爆燃传感器可分为共振型和非共振型两种。汽车用爆燃传感器按结构不同可分为电感式和压电式两种。1.电感式爆燃传感器

（1）电感式爆燃传感器结构特点

电感式爆燃传感器为共振型爆燃传感器，主要由感应线圈、伸缩杆、永久磁铁和壳体组成。

（2）电感式爆燃传感器工作原理

当发动机产生振动时，传感器的伸缩杆就会随之产生振动，感应线圈中的磁通量就会发生变化。由电磁感应原理可知，线圈中就会感应交变电动势，即传感器就有信号电压输出，输出电压高低取决于发动机的振动强度和振动频率。如图3-27所示为电感式爆燃传感器输出波形。

图3-27 电感式爆燃传感器输出波形

2.压电式爆燃传感器

（1）压电式非共振型爆燃传感器 非共振型压电式爆燃传感器的结构如图3-28所示，主要由套筒、压电元件、惯性配重、塑料壳体和接线插座等组成。

图3-28 压电式非共振型爆燃传感器的结构图

1—套筒底座;2—绝缘垫圈;3—压电元件;4—惯性配重;5—塑料壳体;6—固定螺栓;7—接线插座;8—电极

压电元件的信号输出端就会输出与振动频率和振动强度有关的交变电压信号，如图3-29所示。

图3-29 转速不同时压电式非共振型爆燃传感器输出波形

图3-30 压电式火花塞座金属垫圈型爆燃传感器结构图

1—火花塞;2—垫圈;3—爆燃传感器;4—汽缸垫

3.检测

（1）桑塔纳2000GLi型轿车爆燃传感器的检测 当爆燃传感器发生故障时，发动机ECU能检测到有关信息，并使发动机进入故障应急状态下运行。利用专用的V.A.G1551或V.A.G1552故障阅读仪，通过诊断插座可以读取此故障的有关信息。检修爆燃传感器时，可用万用表电阻OHM×100 kΩ或 R×10 kΩ挡检测传感器电阻。检测时，断开点火开关，拔下传感器线束插头，检测结果应当符合表3-1规定。（2）桑塔纳2000GSi，捷达AT、GTX型轿车爆燃传感器的检测

桑塔纳2000GSi，捷达AT、GTX型轿车爆燃传感器电路连接及插头和插座上端子位置如图3-31所示，检修时用万用表电阻OHM×100 kΩ或 R×10 kΩ挡检测传感器电阻。检测时，断开点火开关，拔下传感器线束插头，检测结果应当符合表3-2规定。

图3-31 爆燃传感器电路连接及插头和插座上端子位置结构图

3.3.4 点火控制电路

1.桑塔纳2000GLi型轿车点火电路

桑塔纳2000GLi型轿车无触点晶体管点火系统主要由内装霍尔传感器的分电器、点火控制器、点火线圈、火花塞等组成，如图3-32所示。点火过程大致可分为下面三个阶段:

图3-32 桑塔纳2000GLi型轿车无触点晶体管点火电路

（1）当霍尔传感器输出接通信号时，点火控制器接通点火线圈初级绕组，蓄电池提供低压电路电流。

（2）当霍尔传感器输出断路信号时，点火控制便切断点火线圈初级绕组，低压电流及其产生的磁场立即消失。

（3）高压电流经过分电器送到各缸火花塞时，高压电经火花塞的中心电极，击穿中心电极与旁电极之间的火花塞间隙，进入旁电极。在击穿火花塞间隙时，点燃火花塞附近的可燃混合气，完成强制点火功能。2.丰田花冠轿车电子点火电路

丰田花冠（Corolla）轿车采用的是分电器电控点火系统，它主要由点火开关、分电器、电子点火控制器、点火线圈以及火花塞组成。3.丰田皇冠轿车电子点火电路

丰田皇冠轿车采用的是无分电器电控点火系统，如图3-34所示。

图3-34 丰田皇冠轿车电子点火电路

其基本的工作原理如下:（1）来自曲轴位置传感器的信号曲轴位置传感器由G1、G2及 Ne三个线圈组成，其功能是判别汽缸、检测曲轴的转角以及决定点火时刻的原始设定位置。

（2）ECU输出信号ECU通过曲轴位置传感器接收到G1、G2、Ne 信号，向点火控制器输出IGf、IGdA、IGdB 三个信号。

（3）点火控制器点火控制器内有汽缸判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路，其主要功能是接收IGf、IGdA、IGdB 信号，并依次驱动各个点火线圈工作。另外，它还向ECU输入安全信号（IGf）。

（4）安全信号IGf 安全信号是将点火控制器断续点火线圈的初级电流的信号反馈给ECU的信号，使点火控制器具有安全功能。

第4章 汽车机辅助控制系统

4.1 怠速控制系统

4.1.1 怠速控制系统概述 1.怠速控制系统的功能

怠速是指节气门关闭，油门踏板完全松开，且发动机对外无功率输出并保持最低转速稳定运转的工况。怠速控制系统的功能是根据发动机工作温度和负载，由ECU自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。

图4-1 怠速控制系统的组成

1—冷却液温度信号;2—A/C开关信号;3—空挡位置开关信号;4—转速信号;5—节气门位置信

号;6—车速信号;7—执行元件

2.怠速控制系统的组成

怠速控制系统主要由传感器、ECU和执行元件三部分组成，如图4-1所示。3.怠速控制的方法

怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。在发动机集中控制系统中，控制怠速进气量的方法可分为两种基本类型:节气门直动式和旁通空气式。如图4-2所示，节气门直动式通过执行元件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量，而在旁通空气式怠速控制系统中，设有旁通节气门的怠速空气道，由执行元件控制流经怠速空气道的空气量。

图4-2 怠速进气量控制方式

1—节气门;2—进气管;3—节气门操纵臂;4—执行元件;5—怠速空气道

4.1.2 节气门直动式怠速控制器

节气门直动式怠速控制器的外形及结构图如图4-3所示，主要由直流电动机、减速齿轮机构、丝杠机构和传动轴等组成。直流电动机可正转可反转，当直流电动机通电转动时，经减速齿轮机构减速增扭后，再由丝杠机构将其旋转运动转换为传动轴的直线运动。

图4-3 节气门直动式怠速控制器的外形图及结构图

1—节气阀操纵臂;2—怠速控制器;3—节气门体;4—喷油器;5—燃油压力调节器;6—节气门;7—防转六角孔;8—弹簧;9—直流电动机;10、11、13—齿轮;12—传动轴;14—丝杠

4.1.3 步进电动机型怠速控制阀

1.控制阀的结构与工作原理

步进电动机型怠速控制阀的结构如图4-4所示。步进电动机由转子和定子构成，丝杠机构将步进电动机的旋转运动变为阀杆的直线运动，控制阀与阀杆制成一体。步进电动机的结构如图4-

5、图4-6所示，主要由用永久磁铁制成的有16个（8对磁极沿圆周均匀分布）磁极的转子和两个定子铁心组成。

图4-4 步进电动机型怠速控制阀的结构图

1—控制阀;2—前轴爪;3—后轴承;4—密封圈;5—丝杠机构;6—线束插接器;7—定子;8—转子

图4-5 步进电动机的结构 1、2—线圈;3—爪极;4—定子B;5—转子;6—定子A

图4-6 定子结构示意图

步进电动机的工作原理如图4-7所示。当ECU控制步进电动机的线圈按1-2-3-4的顺序依次搭铁时，定子磁场顺时针转动（图4-7（b）向右），由于与转子磁场间的相互作用（同性相斥，异性相吸），使转子随定子磁场同步转动。同理，步进电动机的线圈按相反的顺序通电时，转子则随定子磁场同步反转。转子每转一步便与定子错开一个爪极的位置，由于定子有32个爪极（上、下两个铁心各16个），所以步进电动机每转一步为1/32圈（约11°转角），步进电动机的工作范围为0～125个步进级。

图4-7 步进电动机的工作原理

图4-8 步进电动机型怠速控制阀电路

2.控制阀的检修

（1）在检修步进电动机型怠速控制阀时的注意事项①不要用手推或拉控制阀，以免损坏丝杆机构的螺纹。②不要将控制阀浸泡在任何清洗液中，以免步进电动机损坏。③安装时，检查密封圈不应有任何损伤，并在密封圈上涂少量润滑油。

（2）检修步进电动机型怠速控制阀的方法①拆开怠速控制阀线束插接器，将点火开关转至“ON”但不起动发动机，在线束侧分别测量B1 和 B2 端子（参照图4-8）与搭铁之间的电压，均应为蓄电池电压（9 V～14 V），否则说明怠速控制阀电源电路有故障。②发动机起动后再熄火时，2 s～3 s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“嗡嗡”声，否则应进一步检查怠速控制阀、控制电路及ECU。③拆开怠速控制阀线束插接器，在控制阀侧分别测量端子（参照图4-8）B1 与S1 和S3、B2 与S2 和S4 之间的电阻，阻值均应为10Ω～30Ω，否则应更换怠速控制阀。④如图4-9所示，拆下怠速控制阀后，将蓄电池正极接至B1 和 B2 端子，负极按顺序依次接通S1-S2-S3-S4 端子时，随步进电动机的旋转，控制阀应向外伸出;蓄电池负极按相反顺序依次接通S4-S3-S2-S1 时，则控制阀应向内缩回。3.控制阀的控制内容

（1）起动初始位置的设定为了改善发动机的再起动性，在发动机点火开关关断后，ECU的M-REL端子（图4-8）向主继电器线圈供电一段时间（2 s）。在这段时间内，蓄电池继续给ECU和步进电动机供电（2 s），ECU使怠速控制阀回到起动初始（全开）位置。待步进电动机回到起动初始位置后，主继电器线圈断电，蓄电池停止给ECU和步进电动机供电，怠速控制阀保持全开（125步）不变，为下次起动做好准备。

图4-9 步进电动机型怠速控制阀工作情况检查

（2）起动控制发动机起动时，由于怠速控制阀预先设定在全开位置，在起动期间经怠速空气道可供给最大的空气量，发动机容易起动。

（3）暖机控制暖机控制又称快怠速控制，在暖机过程中，ECU根据冷却液温度信号按内存的控制特性控制步进电机的运动步数，从而控制怠速控制阀开度，随着温度的上升，怠速控制阀开始逐渐关闭。当冷却液温度达到70℃时，暖机控制过程结束。

（4）怠速稳定控制在怠速运转时，ECU将接收到的实际转速信号与存储器中的目标转速进行比较，其差值超过一定值（一般为20 r/min）时，ECU将通过步进电动机控制怠速控制阀，调节怠速空气供给量，使发动机的实际转速与目标转速相同。

（5）怠速预测控制发动机在怠速运转时，空挡起动开关、空调开关的接通或断开都将使发动机的负荷立即发生变化。

（6）电器负载增多时的怠速控制在怠速运转时，如使用的电器负载增大到一定程度时，蓄电池电压就会降低。

（7）学习控制在发动机使用过程中，由于磨损等原因会导致怠速控制阀的性能发生改变，虽然怠速控制阀的位置相同，但实际的怠速转速会与初设的目标转速略有不同。

4.1.4 旋转电磁阀型怠速控制阀 1.控制阀的结构与工作原理

旋转电磁阀型怠速控制阀的结构如图4-10所示。控制阀安装在阀轴的中部，阀轴的一端装有圆柱形永久磁铁，永久磁铁对应的圆周位置上装有位置相对的两个线圈。由ECU控制两个线圈的通电或断电，改变两个线圈产生的磁场强度，即可改变控制阀的位置，从而调节怠速空气口的开度，以实现怠速空气量的控制。

图4-10 旋转电磁阀型怠速控制阀

1—控制阀;2—双金属片;3—冷却液腔;4—阀体;

5、7—线圈;6—永久磁铁;8—阀轴;9—怠速空气口;10—固定销;11—挡块;12—阀轴限位杆

ECU控制旋转电磁阀型怠速控制阀工作时，控制阀的开度是通过控制两个线圈的平均通电时间（占空比）来实现的。

2.控制阀的控制内容

旋转电磁阀型怠速控制阀（旁通空气式怠速控制系统）的控制内容主要包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习控制，具体内容与步进电动机控制旁通空气式怠速控制系统基本相同。

3.控制阀的检修

旋转电磁阀型怠速控制阀电路（日本丰田PREVIA轿车）如图4-12所示，在维修时，应进行如下检查:

图4-12 旋转电磁阀型怠速控制阀电路

（1）拆开怠速控制阀线束插接器，将点火开关转至“ON”的位置，但不起动发动机，在线束插接器侧测量电源端子（+B）与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压（9 V～14 V），否则说明怠速控制阀电源电路有故障。

（2）在发动机达到正常工作温度、变速器处于空挡位置时，使发动机维持怠速运转，用专用短接线短接故障诊断座上的TE1 与E1 端子，发动机转速应保持在1000 r/min～ 1200 r/min，5 s后转速下降约200 r/min。

（3）拆开怠速控制阀上的三端子线束插接器，在控制阀侧分别测量中间端子（+B）与两侧端子（ISC1 和ISC2）之间的电阻，正常应为18.8Ω～22.8Ω，否则应更换怠速控制阀。

图4-13 占空比控制电磁阀型怠速控制阀结构 1、5—回位弹簧;2—电磁线圈;3—阀杆;4—控制阀

4.1.5 占空比控制电磁阀型怠速控制阀

1.控制阀的结构与工作原理

占空比控制电磁阀型怠速控制阀结构如图 4-13所示，主要由控制阀、阀杆、电磁线圈和回位弹簧、进气口、出气口等组成。控制阀的工作原理:控制阀与阀杆制成一体，当电磁线圈通电时，电磁线圈就会产生电磁吸力，当它超过回位弹簧的弹力时，阀杆将被吸起，使阀杆离开阀座，将旁通空气道打开;当电磁线圈断电时，阀杆在回位弹簧的作用下回位，旁通空气道关闭。

图4-14 快怠速控制阀的结构

1—冷却液腔;2—石蜡感温器;3—控制阀;

4、5—弹簧 2.控制阀的控制内容

占空比控制电磁阀型怠速控制系统的控制内容包括起动控制、暖机控制、反馈控制、怠速预测控制和学习控制。但由于占空比控制电磁阀型怠速控制阀控制的旁通空气量少，在采用此种控制阀的怠速控制系统中，仍需要快怠速控制阀辅助控制发动机暖机过程的空气供给量。快怠速控制阀的结构如图4-14所示，主要由石蜡感温器、控制阀和弹簧等组成。

4.1.6 开关型怠速控制阀

图4-16 开关型怠速控制阀的结构

1—线圈;2—控制阀

1.控制阀的结构与工作原理

开关型怠速控制阀的结构，如图4-16所示，主要由线圈和控制阀组成。其工作原理与占空比控制电磁阀型怠速控制阀类似。不同的是开关型怠速控制阀工作时，ECU只对阀内线圈通电或断电两种状态进行控制，电磁线圈通电时，控制阀开启，线圈断电时，则控制阀关闭。开关型怠速控制阀也只有开或关两个位置。

2.控制阀的控制内容

当发动机工作时，ECU根据发动机的工作状况对控制阀线圈只进行通、断电控制，其控制条件见表4-1。在满足以下条件之一时，控制阀开或关。

4.2进气控制系统

在发动机电控系统中，进气控制系统主要包括动力阀控制系统、谐波增压控制系统、可变配气相位控制系统。

4.2.1 动力阀控制系统 1.动力阀控制系统的功能

动力阀控制系统的功能是控制发动机进气道的空气流通截面大小，以适应发动机不同转速和负荷时对进气量的要求，从而改善发动机的动力性。

2.动力阀控制系统的结构原理

ECU控制的动力阀控制系统如图4-17所示。动力阀控制系统主要由真空罐、真空电磁阀、ECU、膜片真空气室、动力阀等组成。

图4-17 动力阀控制系统

1—真空罐;2—真空电磁阀;3—ECU;4—膜片真空气室;5—动力阀

控制进气道空气流通截面大小的动力阀安装在进气管上，动力阀的开闭由膜片真空气室控制，ECU根据各传感器信号通过真空电磁阀（VSV阀）控制真空罐与膜片真空气室的真空通道。发动机小负荷运转时，进气量较少，ECU断开真空电磁阀搭铁回路，真空罐中的真空度不能进入膜片真空气室，动力阀处于关闭位置，进气通道变小。当发动机大负荷运转时，进气量较多，ECU接通真空电磁阀搭铁回路，真空罐中的真空度经真空电磁阀进入膜片真空气室，动力阀开启，进气通道变大。动力阀控制系统的主要控制信号有发动机转速、温度、空气流量等。

4.2.2 谐波增压控制系统

谐波进气增压控制系统工作原理如图 4-18所示。当发动机转速较低时，同一汽缸的进气门关闭与开启间隔的时间较长，此时进气控制阀关闭，使进气管内压力波的传递距离为进气门到空气滤清器的距离;当发动机处于高速区域运转时，此时进气控制阀开启，由于大容量进气室的参与，在进气道控制阀处形成气帘，使进气压力脉动波只能在空气室出口和进气门之间传播，缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速时得到较好的进气增压效果。谐波进气增压控制系统控制原理如图4-19所示。ECU根据发动机转速信号控制电磁真空阀的开闭，低速时，电磁真空阀由于不通电而关闭，真空罐无法与真空马达的管路相通，真空马达不动作，进气增压控制阀处于关闭状态，此时进气压力波传播距离较长;高速时，ECU接通电磁真空阀的电路，电磁真空阀开启，真空罐与真空马达的管路相通，真空马达动作，将进气增压控制阀开启，缩短了进气压力波的传播距离。

图4-18 谐波进气增压控制系统工作原理图

1—喷油器;2—进气道;3—空气滤清器;4—进气室;5—涡流控制阀;6—进气控制阀;7—节气阀;8—真空驱动器

图4-19 谐波进气增压控制系统原理图

4.2.3 可变配气相位控制系统

目前，汽车发动机一般都是根据性能的要求，通过试验来确定某一常用转速下较合适的配气相位，在装配时，对正配气正时标记，即可保证已确定的配气相位，且在发动机使用中，已确定的配气相位是不能改变的。自然发动机性能只能在某一常用转速下最好，而在其他转速下工作时，发动机的性能相对较差。为解决上述问题，在有些汽车发动机上采用了可变配气相位控制机构。例如日本本田公司生产的汽车发动机上，配备了更先进的VTEC（Variable Valve Life Timing & Valve Electronic Control）、可变配气正时（相位）及气门升程电子控制系统。

1.VTEC机构的组成

VTEC机构的组成如图4-20所示。同一缸的两个进气门有主、次之分，即主进气门和次进气门。每个进气门通过单独的摇臂驱动，驱动主进气门的摇臂称为主摇臂，驱动次进气门的摇臂称为次摇臂，在主、次摇臂之间装有一个中间摇臂，中间摇臂不与任何气门直接接触，三个摇臂并列在一起组成进气摇臂总成。进气摇臂总成如图4-21所示，在三个摇臂靠近气门的一端均设有油缸孔，油缸孔中装有靠液压控制的正时活塞、同步活塞、阻挡活塞及弹簧。正时活塞一端的油缸孔与发动机的润滑油道相通，ECU通过电磁阀控制油道的通或断。

图4-20 VTEC机构的组成

1—正时片;2—中间摇臂;3—次摇臂;4—同步活塞B;5—同步活塞A;6—正时活塞;7—进气门;8—主摇臂;9—凸轮轴

图4-21 进气摇臂总成

1—同步活塞B;2—同步活塞A;3—弹簧;4—正时活塞;5—主摇臂;6—中间摇臂;7—次摇臂

2.VTEC机构的工作原理

发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，机油压力不能作用在正时活塞上，在次摇臂油缸孔内的弹簧和阻挡活塞的作用下，正时活塞和同步活塞A回到主摇臂油缸孔内，与中间摇臂等宽的同步活塞B停留在中间摇臂的油缸孔内，三个摇臂彼此分离，如图4-22所示，此时，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆（不起作用）;次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开闭，其目的是防止次进气门附近积聚燃油。当发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速达到设定值时，电脑向VTEC电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油的机油压力作用在正时活塞一侧，由正时活塞推动两同步活塞和阻挡活塞移动，两同步活塞分别将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂，如图4-23所示。

图4-22 VTEC机构低速工作状态

1—主凸轮;2—次凸轮;3—次摇臂;4—阻挡活塞;5—同步活塞A;6—正时活塞;7—主摇臂;8—同步活塞B

图4-23 VTEC机构高速工作状态

1—中间凸轮;2—中间摇臂

3.VTEC控制系统电路

VTEC控制系统电路如图4-24所示。发动机控制ECU根据发动机转速、负荷、冷却液温度和车速信号控制VTEC电磁阀。电磁阀通电后，通过压力开关给电脑提供一个反馈信号，以便监控系统工作。

图4-24 VTEC控制系统电路图

4.VTEC系统的检修

在维修时，拆下VTEC电磁阀总成后，检查电磁阀滤清器，若滤清器有堵塞现象，应更换滤清器和发动机润滑油。电磁阀密封垫一经拆下，必须更换新件。拆开VTEC电磁阀，用手指检查阀的运动是否自如，若有发卡现象，应更换电磁阀。发动机不工作时，拆下气门室罩盖，转动曲轴分别使各缸处于压缩上止点位置，用手按压中间摇臂，应能与主摇臂和次摇臂分离单独运动。

4.3 增压控制系统

增压控制系统的功能是根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的工作，控制进气压力、提高发动机的动力性和经济性。根据增压装置使用的动力源不同，增压装置可分为废气蜗轮增压和动力增压两种类型。废气蜗轮增压是利用发动机排出的废气能量驱动增压装置工作，动力增压则是利用发动机输出动力或电源驱动增压装置工作。图4-25所示为废气蜗轮增压控制系统。

图4-25 废气蜗轮增压控制系统

1—切换阀;2—驱动气室;3—空气冷却器;4—空气滤清器;5—ECU;6—释压电磁阀

4.4 排放控制系统

在现代汽车尤其是轿车上装用了多种排放控制系统，主要包括:曲轴箱强制通风（PCV）控制系统、废气再循环（EGR）控制系统、三元催化转换器（TWC）控制系统、二次空气供给系统和热空气供给系统、燃油蒸气排放（EVAP）控制系统等，其中EGR控制系统、TWC控制系统、二次空气供给系统、EVAP控制系统采用了ECU控制。4.4.1 废气再循环控制系统

废气再循环简称EGR，是指在发动机工作时，将一部分废气重新引入汽缸参加燃烧的过程。EGR是目前降低NOx 的一种有效的方法。废气再循环的程度用EGR率来表示，它是指发动机进行废气再循环时，废气再循环量在进入缸内的气体中所占的比率，即

EGR率=［EGR量/（进气量+EGR量）］×100%

图4-27 开环控制EGR系统

1—EGR电磁阀;2—节气门;3—EGR阀;4—水温传感器

1.开环控制EGR系统

开环控制EGR系统（日本公爵3.0E轿车）如图4-27所示，主要由EGR阀和EGR电磁阀等组成。EGR阀安装在废气再循环通道中，用以控制废气再循环量。EGR电磁阀安装在通向EGR阀的真空通道中，ECU根据发动机冷却液温度、节气门开度、转速和起动等信号来控制电磁阀的通电或断电。ECU不给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空通道接通，EGR阀开启，进行废气再循环;ECU给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空通道被切断，EGR阀关闭，停止废气再循环，这种控制系统属于普通电子控制的EGR系统。在开环控制EGR系统中，EGR率只能预先设定，发动机在各种工况下的实际EGR率则不能检测。

2.闭环控制EGR系统

在闭环控制EGR系统中，以实际检测的EGR率或EGR阀的开度作为反馈控制信号，控制精度更高。用EGR阀开度作为反馈信号的闭环控制EGR系统如图4-28所示。与采用普通电子控制的EGR系统相比，只是在EGR阀上增设了一个EGR阀开度传感器（电位计式）。闭环控制EGR系统工作时，EGR阀开度传感器可将EGR阀开启高度的信号转换为相应的电压信号，并反馈给ECU，ECU根据反馈信号控制真空电磁阀的动作，调节EGR阀的真空度，从而改变EGR率。

图4-28 用EGR阀开度作为反馈信号的闭环控制EGR系统

3.EGR控制系统的检查

（1）一般检查在冷起动后，立即拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空软管口应无真空吸力;发动机温度达到正常温度后，怠速时按上述方法检查，其结果应与冷起动时相同;发动机在正常工作温度下，若将转速提高到2500 r/min左右，折弯真空软管后并从EGR阀上拆下软管，发动机转速应有明显提高（因中断废气再循环）。若不符合上述要求，说明EGR系统工作不正常，应查明故障原因，予以排除。

（2）EGR电磁阀的检查在冷态下测量电磁阀电阻，一般应为33Ω～39Ω;如图4-30所示，EGR电磁阀不通电时，从通往进气管侧接头处吹入空气应畅通，从通往大气的滤网处吹入空气应不通。

（3）EGR阀的检查如图4-31所示，用手动真空泵给EGR阀膜片上方施加约15 kPa的真空度时，EGR阀应能开启;不施加真空度时，EGR阀应能完全关闭。若不符合上述要求，应更换EGR阀。

图4-30 EGR电磁阀的检查

1—通往大气的滤网;2—通往进气管侧软管接头;3—EGR阀侧软管接头

图4-31 EGR阀的检查

4.4.2 三元催化转换器（TWC）与空燃比反馈控制系统 1.三元催化转换器

三元催化转换器是利用转换器中的三元催化剂，将发动机排出废气中的有害气体转变为无害气体。它安装在排气管中部。

图4-33 TWC的转换效率与混合气浓度的关系

发动机排出的废气流经TWC时，三元催化剂不仅可使废气中的HC和CO有害气体进一步氧化，生成无害气体CO2 和H2 O，并能促使废气中的NOx 与CO反应生成无害的CO2 和N2。TWC将有害气体转变成无害气体的效率受很多因素的影响，其中影响最大的是混合气浓度和排气温度。TWC的转换效率与混合气浓度的关系如图4-33所示。只有在标准的理论空燃比14.7附近，对废气中三种有害气体（碳氢化物、一氧化碳、氮氧化物）的转换效率均比较高。

图4-34 电控燃油喷射系统的闭环控制原理图

2.氧传感器

（1）氧传感器可分为氧化锆（ZrO2）式和氧化钛（TiO2）式两种类型①氧化锆式氧传感器氧化锆式氧传感器结构及其输出特性如图4-35所示，该传感器的基本元件是氧化锆管，氧化锆管固定在带有安装螺纹的固定套内，在氧化锆管内、外表面均覆盖着一薄层铂作

第四篇：汽车电子教案

汽车电子基础

一、电路的基本组成

1．什么是电路

电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式联接起来的总体，为电流的流通提供了路径。

图1-1 简单的直流电路

2．电路的基本组成

电路的基本组成包括以下四个部分：

(1)电源(供能元件)：为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。

(2)负载(耗能元件)：使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。

(3)控制器件：控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。

(4)联接导线：将电器设备和元器件按一定方式联接起来(如各种铜、铝电缆线等)。

3．电路的状态

(1)通路(闭路)：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。

(2)开路(断路)：电路中没有电流通过，又称为空载状态。

(3)短路(捷路)：电源两端的导线直接相连接，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。

二、电路模型(电路图)由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型，也叫做实际电路的电路原理图，简称为电路图。例如，图1-2所示的手电筒电路。

理想元件：电路是由电特性相当复杂的元器件组成的，为了便于使用数学方法对电路进行分析，可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模型)来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。

理想元件的电气符号如下：

表1-1常用理想元件及符号

图1-2 手电筒的电路原理图

第二节 电流和电压

一、电流的基本概念

电流的形成：

电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流，其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向)，电流的大小：

其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量，称为电流强度(简称电流)，用符号I或 i(t)表示，讨论一般电流时可用符号i。

设在 t = t2－t1时间内，通过导体横截面的电荷量为 q = q2－q1，则在 t时间内的电流强度可用数学公式表示为

q i(t)t式中，t为很小的时间间隔，时间的国际单位制为秒(s)，电量 q的国际单位制为库仑(C)。电流i(t)的国际单位制为安培(A)。

电流的单位：

常用的电流单位还有毫安mA、微安 A、千安kA等，它们与安培的换算关系为 mA = 10-3A；

A = 10-6 A；

kA = 103 A

电流的测量：

测量时应注意以下几点：

1、对交、直流电流应分别使用交流电流表、直流电流表（万用表交流档、直流档）。

2、电流表应串联到被测电路中。

3、万用表的表壳接线端上标明的“+”“-”记号，应和电路的极性保持一致，不能接错，否则指针要反偏，既影响正常的测量，也容易顺坏万用表。

4、每个万用表的电流档都有一定的测量范围，称为电流表的量程。一般被测电流的数值在电流表的量程的一半以上，读书较为准确。因此在测量之前应先估计被测电流大小，一边选择适当的量程。若无法估计，可用电流表的最大量程档测量，当指针偏转不到1、3刻度时，再改用较小档去测量，知道测得正确数值为止。

二、直流电流

如果电流的大小及方向都不随时间变化，即在单位时间内通过导体横截面的电量相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称为直流(Direct Current)，记为DC或dc，直流电流要用大写字母I表示。

qQI常数

tt

直流电流I与时间t的关系在I－t坐标系中为一条与时间轴平行的直线。

三、交流电流

如果电流的大小及方向均随时间变化，则称为变动电流。对电路分析来说，一种最为重要的变动电流是正弦交流电流，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化，将之简称为交流(Alternating current)，记为AC或ac，交流电流的瞬时值要用小写字母i或i(t)表示。

四、电压

1．电压的基本概念

电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。

电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(V)、千伏(kV)等，它们与伏特的换算关系为 mV = 103 V；

V = 106 V；kV = 103 V 2．直流电压与交流电压

如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。

如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。

电压的测量：

第三节 电 阻

一、电阻元件

电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。

l电阻定律：

R

S ——制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆 · 米( · m)； l ——绕制成电阻的导线长度，国际单位制为米(m)；

S ——绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为平方米(m2)； R ——电阻值，国际单位制为欧姆()。

经常用的电阻单位还有千欧(k)、兆欧(M)，它们与  的换算关系为 k = 103 ；

M = 106 

二、电阻与温度的关系

电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1C时电阻值发生变化的百分数。

如果设任一电阻元件在温度t1时的电阻值为R1，当温度升高到t2时电阻值为R2，则该电阻在t1 ~ t2温度范围内的(平均)温度系数为

R2R1

R1(t2t1)如果R2 > R1，则  > 0，将R称为正温度系数电阻，即电阻值随着温度的升高而增大；如果R2 < R1，则  < 0，将R称为负温度系数电阻，即电阻值随着温度的升高而减小。显然  的绝对值越大，表明电阻受温度的影响也越大。

R2 = R1[1  (t2－t1)]

第四节 部分电路欧姆定律

一、欧姆定律

电阻元件的伏安关系服从欧姆定律，即

U = RI 或

I = U/R = GU

其中G = 1/R，电阻R的倒数G叫做电导，其国际单位制

图1-4 线性电阻的伏安特性曲线 为西门子(S)。

二、线性电阻与非线性电阻

电阻值R与通过它的电流I和两端电压U无关(即 R = 常数)的电阻元件叫做线性电阻，其伏安特性曲线在 I－U平面坐标系中为一条通过原点的直线。

电阻值R与通过它的电流I和两端电压U有关(即R  常数)的电阻元件叫做非线性电阻，其伏安特性曲线在I－U平面坐标系中为一条通过原点的曲线。

通常所说的“电阻”，如不作特殊说明，均指线性电阻。

第五节 电能和电功率

一、电功率

电功率(简称功率)所表示的物理意义是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能。两端电压为U、通过电流为I的任意二端元件(可推广到一般二端网络)的功率大小为

P = UI

功率的国际单位制单位为瓦特(W)，常用的单位还有毫瓦(mW)、千瓦(kW)，它们与W的换算关系是 mW = 103 W；kW = 103 W 吸收或发出：一个电路最终的目的是电源将一定的电功率传送给负载，负载将电能转换成工作所需要的一定形式的能量。即电路中存在发出功率的器件(供能元件)和吸收功率的器件(耗能元件)。

习惯上，通常把耗能元件吸收的功率写成正数，把供能元件发出的功率写成负数，而储能元件(如理想电容、电感元件)既不吸收功率也不发出功率，即其功率P = 0。

通常所说的功率P又叫做有功功率或平均功率。

二、电能

电能是指在一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量，用符号W表示，其国际单位制为焦尔(J)，电能的计算公式为

W = P · t = UIt 通常电能用千瓦小时(kW · h)来表示大小，也叫做度(电)：

1度(电)= 1 kW · h = 3.6  106 J。

即功率为1000 W的供能或耗能元件，在1小时的时间内所发出或消耗的电能量为1度。

【例1-1】有一功率为60 W的电灯，每天使用它照明的时

间为4小时，如果平均每月按30天计算，那么每月消耗的电能

为多少度？合为多少J?

解：该电灯平均每月工作时间t = 4  30 = 120 h，则

W = P · t = 60  120 = 7200 W · h = 7.2 kW · h

6即每月消耗的电能为7.2度，约合为3.6  10  7.2  2.6  107 J。

三、电气设备的额定值

为了保证电气设备和电路元件能够长期安全地正常工作，规定了额定电压、额定电流、额定功率等铭牌数据。

额定电压——电气设备或元器件在正常工作条件下允许施加的最大电压。额定电流——电气设备或元器件在正常工作条件下允许通过的最大电流。

额定功率——在额定电压和额定电流下消耗的功率，即允许消耗的最大功率。额定工作状态——电气设备或元器件在额定功率下的工作状态，也称满载状态。轻载状态——电气设备或元器件在低于额定功率的工作状态，轻载时电气设备不能得到充分利用或根本无法正常工作。

过载(超载)状态——电气设备或元器件在高于额定功率的工作状态，过载时电气设备很容易被烧坏或造成严重事故。

轻载和过载都是不正常的工作状态，一般是不允许出现的。

四、焦尔定律

电流通过导体时产生的热量(焦尔热)为

Q = I2Rt I ——通过导体的直流电流或交流电流的有效值，单位为A。R ——导体的电阻值，单位为 。

T ——通过导体电流持续的时间，单位为s。Q ——焦耳热单位为J

第二章

第三节 电阻的串联

一、电阻串联电路的特点

图2-7 电阻的串联

设总电压为U、电流为I、总功率为P。

1.等效电阻:

R =R1  R2  „  Rn 2.分压关系：

3.功率分配：

UU1U2UnI R1R2RnRPP1PP2nI2 R1R2RnR

特例：两只电阻R1、R2串联时，等效电阻R = R1  R2 , 则有分压公式

R1R2U1U，U2U

R1R2R1R

2二、应用举例

解：将电灯(设电阻为R1)与一只分压电阻R2串联后，接入

【例2-3】有一盏额定电压为U1 = 40 V、额定电流为I = 5 A的电灯，应该怎样把它接入电压U = 220 V照明电路中。

U = 220 V电源上，如图2-8所示。

解法一：分压电阻R2上的电压为

U2 =U－U1 = 220  40 = 180 V，且U2 = R2I，则

U180R2236

I5R1UU，且R118，可得 解法二：利用两只电阻串联的分压公式U1R1R2IUU1R2R136

U1即将电灯与一只36  分压电阻串联后，接入U = 220V电源上即可。

【例2-4】有一只电流表，内阻Rg = 1 k，满偏电流

为Ig = 100 A，要把它改成量程为Un = 3 V的电压表，应

该串联一只多大的分压电阻R？

解：如图2-9所示。

该电流表的电压量程为Ug = RgIg = 0.1 V，与分压电阻R串联后的总电压Un = 3 V，即将电压量程扩大到n = Un/Ug = 30倍。

利用两只电阻串联的分压公式，可得图2-9 例题2-4 RgUgUn，则

RgR

URgn1Rg(n1)Rg29k

UgUg

上例表明，将一只量程为Ug、内阻为Rg的表头扩大到量程为Un，所需要的分压电阻为R =(n  1)Rg，其中n =(Un/Ug)称为电压扩大倍数。

RUnUg第四节 电阻的并联

一、电阻并联电路的特点

设总电流为I、电压为U、总功率为P。

1.等效电导:

G = G1  G2  „  Gn

即

2.分流关系：

R1I1 = R2I2 = „ = RnIn = RI = U 3.功率分配：

R1P1 = R2P2 = „ = RnPn = RP = U2 特例：两只电阻R1、R2并联时，等效电阻

RR1R2，则有分流公式

R1R21111 RR1R2RnI1R2I，I2I

R1R2R1R2R1

图2-10 电阻的并联

二、应用举例

【例2-5】如图2-11所示，电源供电电压U = 220 V，每根输电导线的电阻均为R1 = 1 ，电路中一共并联100盏额定电压220 V、功率40 W的电灯。假设电灯在工作(发光)时电阻值为常数。试求：(1)当只有10盏电灯工作时，每盏电灯的电压UL和功率PL；(2)当100盏电灯全部工作时，每盏电灯的电压UL和功率PL。

解：每盏电灯的电阻为R = U2/P = 1210 ，n盏电灯并联后的等效电阻为Rn = R/n 根据分压公式，可得每盏电灯的电压

RnULU，2R1Rn2UL功率

PL

R(1)当只有10盏电灯工作时，即n = 10，图2-11 例题2-5

则Rn = R/n = 121 ，因此

2RnULULU216V，PL39W

2R1RnR(2)当100盏电灯全部工作时，即n = 100，则Rn = R/n = 12.1 ，2RnULULU189V，PL29W

2R1RnR

【例2-6】 有一只微安表，满偏电流为Ig = 100 A、内阻Rg = 1 k，要改装成量程为In = 100 mA的电流表，试求所需分流电阻R。

解：如图2-12所示，设 n =In/Ig(称为电流量程扩

R大倍数)，根据分流公式可得IgIn，则

RgRn1本题中n = In/Ig = 1000，RRg

图2-12 例题2-6

Rg1k1。

n110001上例表明，将一只量程为Ig、内阻为Rg的表头扩大到量程为In，所需要的分流电阻为R =Rg

R/(n  1)，其中n =(In/Ig)称为电流扩大倍数。

第六节 万用电表的基本原理

一、万用表的基本功能

万用电表又叫做复用电表，通常称为万用表。它是一种可以测量多种电量的多量程便携式仪表，由于它具有测量的种类多，量程范围宽，价格低以及使用和携带方便等优点，因此广泛应用于电气维修和测试中。

一般的万用表可以测量直流电压、直流电流、电阻、交流电压等，有的万用表还可以测量音频电平、交流电流、电容、电感以及晶体管的  值等。

二、万用表的基本原理

万用表的基本原理是建立在欧姆定律和电阻串联分压、并联分流等规律基础之上的。万用表的表头是进行各种测量的公用部分。表头内部有一个可动的线圈(叫做动圈)，它的电阻Rg称为表头的内阻。动圈处于永久磁铁的磁场中，当动圈通有电流之后会受到磁场力的作用而发生偏转。固定在动圈上的指针随着动圈一起偏转的角度，与动圈中的电流成正比。当指针指示到表盘刻度的满标度时，动圈中所通过的电流称为满偏电流Ig。Rg与Ig是表头的两个主要参数。

1.直流电压的测量

将表头串联一只分压电阻R，即构成一个简单的直流电压表，如图2-16所示。测量时将电压表并联在被测电压Ux的两端，通过表头的电流与被测电压Ux成正比

UxI

RRg在万用表中，用转换开关分别将不同数值的分压电 阻与表头串联，即可得到几个不同的电压量程。图2-16 简单的直流电压表

【例2-9】如图2-17所示某万用表的直流电压表部分电

路，五个电压量程分别是U1 = 2.5 V，U2 = 10 V，U3 = 50 V，U4 = 250 V，U5 = 500 V，已知表头参数Rg = 3 k，Ig = 50 A。

试求电路中各分压电阻R1、R2、R3、R4、R5。

解:利用电压表扩大量程公式R =(n  1)Rg，其中n =(Un/Ug)，Ug = RgIg = 0.15 V。(1)求R1：

n1=(U1/Ug)= 16.67，R1 =(n  1)Rg = 47 k

(2)求R2：把Rg2 = Rg  R1 = 50 k 视为表头内阻，n2 =(U2/U1)= 4，则

R2 =(n  1)Rg2 = 150 k

(3)求R3：把Rg3 = Rg  R1  R2 = 200 k 视为表头内阻，n3 =(U3/U2)= 5，则

R3 =(n  1)Rg3 = 800 k

(4)求R4：把Rg4 = Rg  R1  R2  R3 = 1000 k 视为表头内阻，n4 =(U4/U3)= 5，则

R4 =(n  1)Rg4 = 4000 k = 4 M

(5)求R5：把Rg5 = Rg  R1  R2  R3  R4 = 5 M 视为表头内阻，n5 =(U5/U4)= 2，则

R5 =(n  1)Rg5 = 5 M 图2-17 例题2-9 2.直流电流的测量

将表头并联一只分流电阻R，即构成一个最简单的直流电流表，如图2-18所示。设被测电流为Ix，则通过表头的电流与被测电流Ix成正比，即

IGRIx RgR

图2-18 简单的直流电流

图2-19 多量程的直流电流表

分流电阻R由电流表的量程IL和表头参数确定

RIgILIgRg

实际万用表是利用转换开关将电流表制成多量程的，如图2-19所示。

3.电阻的测量

万用表测量电阻(即欧姆表)的电路如图2-20所示。

可变电阻R叫做调零电阻，当红、黑表笔相接时(相当于被测电阻Rx = 0)，调节R的阻值使指针指到表头的满刻度，即

EIg

RgrR万用表电阻档的零点在表头的满度位置上。而电阻无穷大时(即红、黑表笔间开路)指针在表头的零度位置上。

当红、黑表笔间接被测电阻Rx时，通过表头的电流为

IE

RgrRRx可见表头读数I与被测电阻Rx是一一对应的，并且成反比关系，因此欧姆表刻度不是线性的。

三、万用表的使用

1．正确使用转换开关和表笔插孔

万用表有红与黑两只表笔(测棒)，表笔可插入万用表的“”、“”两个插孔里，注意一定要严格将红表笔插入“”极性孔里，黑表笔插入“”极性孔里。测量直流电流、电压等物理量时，必须注意正负极性。根据测量对象，将转换开关旋至所需位置，在被测量大小不详时，应先选用量程较大的高档试测，如不合适再逐步改用较低的档位，以表头指针移动到满刻度的三分之二位置附近为宜。

2．正确读数

万用表有数条供测量不同物理量的标尺，读数前一定要根据被测量的种类、性质和所用量程认清所对应的读数标尺。

3．正确测量电阻值

在使用万用表的欧姆档测量电阻之前，应首先把红、黑表笔短接，调节指针到欧姆标尺的零位上，并要正确选择电阻倍率档。测量某电阻Rx时，一定要使被测电阻不与其它电路有任何接触，也不要用手接触表笔的导电部分，以免影响测量结果。当利用欧姆表内部电池作为测试电源时(例如判断二极管或三极管的管脚)，要注意到：黑表笔接的是电源正极，红表笔接的是电源负极。

4．测量高电压时的注意事项

在测量高电压时务必要注意人身安全，应先将黑表笔固定接在被测电路的地电位上，然后再用红表笔去接触被测点处，操作者一定要站在绝缘良好的地方，并且应用单手操作，以防触电。在测量较高电压或较大电流时，不能在测量时带电转动转换开关旋钮改变量程或档位。

5．万用表的维护

万用表应水平放置使用，要防止受震动、受潮热，使用前首先看指针是否指在机械零位上，如果不在，应调至零位。每次测量完毕，要将转换开关置于空档或最高电压档上。在测量电阻时，如果将两只表笔短接后指针仍调整不到欧姆标尺的零位，则说明应更换万用表内部的电池；长期不用万用表时，应将电池取出，以防止电池受腐蚀而影响表内其它元件。

第七节 电阻的测量

一、电阻的测量方法

电阻的测量在电工测量技术中占有十分重要的地位，工程中所测量的电阻值，一般是在106  ~ 1012  的范围内。为减小测量误差，选用适当的测量电阻方法，通常是将电阻按其阻值的大小分成三类，即小电阻(1  以下)、中等电阻(1  ~ 0.1 M)和大电阻(0.1 M 以上)。测量电阻的方法很多，常用的方法分类如下：

1.按获取测量结果方式分类

(1)直接测阻法 采用直读式仪表测量电阻，仪表的标尺是以电阻的单位(、k 或M)刻度的，根据仪表指针在标尺上的指示位置，可以直接读取测量结果。例如用万用表的  档或M 表等测量电阻，就是直接测阻法。

(2)比较测阻法 采用比较仪器将被测电阻与标准电阻器进行比较，在比较仪器中接有检流计，当检流计指零时，可以根据已知的标准电阻值，获取被测电阻的阻值。

(3)间接测阻法 通过测量与电阻有关的电量，然后根据相关公式计算，求出被测电阻的阻值。例如得到广泛应用的、最简单的间接测阻法是电流、电压表法测量电阻(即伏安法)。它是用电流表测出通过被测电阻中的电流、用电压表测出被测电阻两端的电压，然后根据欧姆定律即可计算出被测电阻的阻值。

2．按被测电阻的阻值的大小分类

(1)小电阻的测量 是指测量1  以下的电阻。测量小电阻时，一般是选用毫欧表。要求测量精度比较高时，则可选用双臂电桥法测量。

(2)中等电阻的测量 是指测量阻值在1  ~ 0.1 M 之间的电阻。对中等电阻测量的最为方便的方法是用欧姆表进行测量，它可以直接读数，但这种方法的测量误差较大。中等电阻的测量也可以选用伏、安表测阻法，它能测出工作状态下的电阻值。其测量误差比较大。若需精密测量可选用单臂电桥法。

(3)大电阻的测量 是指测量阻值在0.1 M 以上的电阻。在测量大电阻时可选用兆欧表法，可以直接读数，但测量误差也较大。

二、伏安法测电阻

图2-21(a)是电流表外接的伏安法，这种测量方法的特点是电流表读数I包含被测电阻R中的电流I与电压表中的电流IV，所以电压表读数U与电流表读数I的比值应是被测电阻R与电压表内阻RV并联后的等效电阻，即(R//RV)= U/I，所以被测电阻值为

RU UIRV如果不知道电压表内阻RV的准U确值，令R，则该种测量方法适I用于R << RV情

况，即适用于测量阻值较小的电阻。

图2-21(b)是电流表内接的伏安法，这种测量方法的特点是电压表读数U包含被测电阻R端电压U与电流

图2-21 伏安法测电阻

表端电压UA，所以电压表读数U与电流表读数I的比值应是被测电阻R与电流表内阻RA之和，即R  RA = U/I，所以被测电阻值为

U

RRA

IU如果不知道电流表内阻的准确值，令R，则该种测量方法适用于R >> RA的情

I况，即适用于测量阻值较大的电阻。

第五篇：4.3电子控制技术触摸开关的制作教案

触摸开关的制作

一、活动说明

根据第三章《电子控制系统的信号处理》的教学内容及学习目标，电路对数字信号的处理是本章的核心内容，本章教学可让学生通过试验来感受数字电路的奥妙。在电子技术高度发达的今天，数字信号往往由集成电路或大规模集成电路来处理，集成电路内部结构是我们看不见摸不到的，本活动中的主活动是通过分立元件——开关三极管组成逻辑电路对数字信进行处理。本活动设置的目的就是让学生通过触摸开关的制作、试验，进一步理解电子电路中信号的传递与处理，加深对数字信号、数字逻辑、数字电路的理解，感受数字电路的应用所带来的乐趣。

本活动时间约需45分钟，可以用在学生学习第三节数字集成电路之后。如果采用参考活动，建议将活动安排在第四节“数字电路的应用”中。按照《活动手册》中的“活动提示”一步步进行活动。教师也可以根据实际情况，灵活处理该活动。

二、教学建议

1.活动的导入可以用类似于活动手册中活动描述的方式。

2.活动提示1：工作原理是由教师来完成分析的。教师可以在实验电路中分离出一级电路来复习三极管的开关特性及数字信号的传递，然后再分析整个电路的信号处理与工作情况，对控制系统的各个组成部分进行划分。

3.活动提示2：主要是认识元器件。电阻器由学生结合附录中有关电阻器色标法的内容进行认读，三极管S9014、D8550的引脚排列与SC8050相同(见图)，二极管有白圈或黑圈的一端为负，发光二极管长引脚的电极为正极。各元件规格见表3-1。让学生在认识元器件的过程中观察电路板，熟悉元件在电路板中的位置。

4．活动提示3：本步骤是活动的关键，将元器件正确地安装到电路板上，如果有任何一个元件出现差错，均可导致电路不能正常工作。安装元件的次序必须是从低

到高、从小到大、先卧式后立式，特别要注意三极管的管脚或朝向、二极管和发光二极管的正负极。焊接时任何相邻二个焊点不能连在一起，焊点呈圆锥形，每个焊点表面光亮且形状相似，发光二极管和继电器引脚的焊接时间不宜过长，否则会引起元件损坏；焊接后立式元件应与电路板保持垂直，卧式元件应躺在电路板上。用斜口钳剪多余引脚时，必须是剪断，剪的位置是焊点圆锥形的锥顶，切不可剪了一半再将引脚拉断，否则很容易导致电路板铜箔脱落。

5．活动提示4：教师主要检查元器件安装有没有错误、焊点有无粘连、电源连接是否正确。试验所用的电源最好采用物理实验室中的可调稳压电源，在试验过程中用干燥的手去触摸与用汗湿的手去触摸效果会有差别。学生试验一般不接交流电源和灯泡，以确保安全；教师可做一次带负载的试验，以反映继电器的作用。

6.在制作完成后让学生完成问题讨论。

参考答案：

（1）输入量是人体触摸信号；控制器由V1、V2、V3、V4及周边二极管、电阻等元件组成，执行器是继电器，控制对象为用电器电源，输出量为用电器电源的通断。

（2）在灯亮时，V1处于 导通 状态，V2处于 导通 状态。在灯灭时，V1处于 截止 状态，V2处于 截止 状态。这说明三极管可以当作 开关 使用。