汽车发动机故障诊断技术教案第二章(第二～九讲)（精选5篇）

第一篇：汽车发动机故障诊断技术教案第二章(第二～九讲)

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《发动机电控技术》 教学教案 第1页 总37页

第二讲

第二章 汽油机燃油喷射系统(1/8)

【课 题】 §2-1汽油机燃油喷射系统概述

§2-2汽油机燃油喷射系统的组成及工作原理

【课程性质】 理论课与实验相结合 【授课对象】 汽车检测与维修专业

【巩固上讲内容】 发动机电控系统的基本组成及工作原理 【教学目的与要求】 掌握现代汽油喷射系统的分类

掌握汽油发动机电子控制系统的组成及功能 了解汽油发动机电子控制系统的工作原理

【教学重点】 现代汽油喷射系统的分类

汽油发动机电子控制系统的组成及功能

【教学难点】 汽油发动机电子控制系统的工作原理 【授课方法】 讲授法、多媒体教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

现代汽油喷射系统的分类 35分钟 汽油发动机电子控制系统的组成、功能及工作原理 45分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】简述汽油发动机电子控制系统的组成、功能及工作原理 【教学内容】

§2-1 现代汽油喷射系统的分类

一、电控燃油喷射系统的分类 1.按喷射系统执行机构不同分类

①多点喷射系统（MPI）：多点喷射系统是指在每一个气缸的进气门前均安装一只喷油器,喷油器适时喷油。

②单点喷射系统（SPI）：单点喷射系统是指在节流阀体上安装一只或两只喷油器,向进气歧管中喷油形成燃油混合气,进气行程时燃油混合气被吸入气缸内。2.按喷射控制装置的形式不同分类

①机械式：空气计量器与燃油分配器组合在一起,空气计量器检测空气流量的大小后,靠连接杆传北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第2页 总37页 动操纵燃油分配器的柱塞动作,以燃油计量槽开度的大小控制喷油量,达到控制混合气空燃比的目的。

②电子控制式：根据各种传感器送至电脑的发动机运行状况的信号,由电脑运算后,发出控制喷油量和点火时刻等多种执行指令,实现多种机能的控制.即为发动机电子集中控制系统。

③机电一体混合式：在燃油分配器上安装了一个由电脑控制的电液式压差调节器,电脑根据水温、节气门位置等传感器的输入信号控制电液式压差调节器动作,以调节燃油供给量。3.按喷射方式不同分类

①间歇喷射系统：在发动机运转期间汽油间歇喷射是在进气过程中的某时间内进行的,喷油量大小取决于喷油器持续开启时间,即电脑指令的喷油脉冲宽度。

②连续喷射系：燃油喷射的时间占有全部工作循环的时间,连续喷射都是喷在进气道内,大部分燃油是在进气门关闭后喷射。4．按喷射位置的不同分类 ①进气道喷射式 ②缸内直接喷射式 5.按喷射时序分类

①同时喷射：同时喷射是指发动机在运转期间,各缸喷油器同时开启且同时关闭,由电脑的同一个喷油指令控制所有的喷油器同时动作。

②分组喷射：分组喷射是指将喷油器分成两组交替喷射,电脑发出两路喷油指令,每路指令控制一组喷油器。

③顺序喷射：顺序喷射是指喷油器按发动机各缸进气行程的顺序轮流喷射,它具有喷射正时,由电脑根据曲轴位置传感器提供的信号,辨别各缸的进气行程,适时发出各缸的喷油脉冲信号,以实现次序喷射的功能。

a）同时喷射 b）分组喷射 c）顺序喷射 6.按空气流量的检测方式分类

汽油喷射系统: ①歧管压力计量式（D型EFI系统）

②翼片式或叶片式（L型EFI系统）③卡门旋涡式（L型EFI系统）④热线式（LH型EFI系统）北京城市学院

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⑤热膜式（LH型EFI系统）

1）、歧管压力计量式 将歧管压力和转速信号输送到电脑,由电脑根据该信号计算出充气量,再产生与之相对应的喷油脉冲,控制喷油器喷射适量的燃油.2）、翼片式和卡门旋涡式 其计量方式属于体积流量型,即通过计量气缸充气的体积,将物理量转变成电信号输送至电脑,电脑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。

3）、热线式和热膜式 直接测量进入气缸内空气的质量,将该空气的质量转换成电信号,输送给电脑,由电脑根据空气的质量计算出与之相适应的喷油量,以控制空燃比在最佳值。

二、电控汽油喷射系统的优点

1.能实现空燃比的高精度控制 2.充气效率高 3.瞬时响应快

4.起动容易,暖机性能好 5.节油和排放净化效果明显

6.减速断油功能也能降低排放,节省燃油 7.便于安装。

§2-2汽油发动机电子控制系统的组成及功能

一、进气系统

1、组成:空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气歧管、怠速控制装置。

2、功能:为发动机可燃混合气的形成提供必须的空气。

3、工作原理:行驶时,空气的流量由通道中的节气门来控制。怠速时,节气门关闭,空气由旁通气道通过。怠速控制是由怠速调整螺钉和怠速空气调整器调整流经旁通道的空气量来实现的。如图所示：

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二、燃油系统

1、组成: 燃油泵、燃油滤清器、燃油脉动减振器、喷油器、燃油压力调节器及供油总管等组成。

2、功能: 提供洁净和压力稳定不变的燃油,并根据电脑指令喷射适量的燃油。

3、工作原理:具有一定压力的燃油送到各喷油器,喷油器根据电脑的喷油指令,开启喷油阀,将适量的燃油喷于进气门前,待进气时将燃油混合气吸入气缸。

三、点火系统

1、组成: 点火电子组件、点火线圈、火花塞、及高压导线等。

2、功能: 计算出点火时刻和通电时间。

3、工作原理: 电脑根据曲轴位置传感器和转速、水温等工况传感器信号计算出点火时刻和通电时间,将计算结果送到点火电子组件,由点火电子组件控制点火线圈的初级电路接通和断开,使火花塞点火。

四、电子控制系统、1、组成: 传感器、ECU和执行器三部分组成。

2、功能: 根据发动机各种传感器送来的信号控制喷油时间、点火时刻等等。

3、工作原理: 电脑根据空气流量计计算进气量，根据进气量和转速计算出基本喷油持续时间，然后进行温度、海拔高度、节气门开度等各种工作参数的修正,得到最佳喷油持续时间。北京城市学院

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第三讲

第二章 汽油机燃油喷射系统(2/8)

【课 题】 §2-2汽油机燃油喷射系统的组成及工作原理 【课程性质】 理论课与实验课相结合 【授课对象】 汽车检测与维修专业 【巩固上讲内容】 发动机电控系统的基本组成

【教学目的与要求】 掌握汽油发动机电子控制系统的组成及功能

了解汽油发动机电子控制系统的工作原理

【教学重点与难点】掌握EFI系统的工作原理

掌握汽油发动机电子控制系统的燃油喷射控制

【教学难点】汽油发动机电子控制系统的工作原理 【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

现代汽油喷射系统的工作原理 40分钟 汽油发动机电子控制系统的燃油喷射控制 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】简述同时喷射、分组喷射和顺序喷射的区别 【教学内容】

§2-2 ＥＦＩ系统的工作原理

一、EFI系统的工作原理

（一）Ｄ型ＥＦＩ系统

1、燃油压力的建立与燃油喷射方式

油箱内的燃油被燃油泵吸出并加压至350KPa左右,经燃油滤清器滤去杂质后,被送至发动机上方的燃油分配油管.分配油管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通.喷油器是一种电磁阀,由ECU控制.通电时电磁阀开启,压力燃油以雾状喷入进气歧管内,与空气混和,在进气行程中被吸进气缸.分配油管的未端装有燃油压力调节器,用来调整分配油管中汽油的压力,使油压保持某一定值（约250-300KPa）.多余的燃油从燃油压力调节器上的回油口经回油管返回油箱。

2、进气量的控制与测量 北京城市学院

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进气量由驾驶员通过加速踏板操纵节气门来控制。节气门开度不同，进气量也不同，同时进气歧管内的真空度也不同。在同一转速下，进气歧管真空度与进气量有一定关系。进气压力传感器可将进气歧管内真空度的变化转变成电信号的变化，并传送给ECU，ECU根据进气歧管真空度的大小计算出发动机进气量。

3、喷油量与喷油时刻的确定

喷油量由ECU控制。ECU根据进气压力传感器测量得的信号计算出进气量，再根据分电器中的曲轴位置传感器测得信号计算出发动机转速，根据进气量和转速计算出相应的基本喷油量；ECU控制各缸喷油器在每次进气行程开始之前喷油一次，并通过控制每次喷油的持续时间来控制喷油量。喷油持续时间愈长，喷油量就愈大。一般每次喷油的持续时间2-10ms。各缸喷油器每次喷油的开始时刻则由ECU根据曲轴位置传感器测得的1缸上止点的位置来控制。由于这种类型的燃油喷射系统的每个喷油器在发动机一个工作循环中只喷油一次，故属于间歇喷射方式。

4、不同工况下的控制模式

电控燃油喷射系统能根据各个传感器测得的发动机各种运转参数，判断发动机所处的工况，选择不同模式的程序控制发动机的运转，实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制怠速断油、自动怠速控制等功能。

D型ＥＦＩ系统具有结构简单、工作可靠等优点，但由于采用压力作为控制喷油量的主要因素，因此，存在这样的缺点：在汽车突然制动或下坡行驶中节气门关闭时，加速反应效果不良；当大气状况较大变化时，会影响控制精度。现代汽车使用的D型ＥＦＩ 系统都是经过改进了的，即采用运算速度快、内存容量大的ECU，大大提高了控制精度，控制的功能也更加完善。这种系统通常用于中档车型上，如丰田HIACE小客车、丰田CROWN轿车等。(二)L型ＥＦＩ系统

L型ＥＦＩ系统是在D型ＥＦＩ系统的基础上，经改进而形成的。它是目前汽车上应用最广泛的燃油喷射系统。L型ＥＦＩ系统的构造和工作原理与D型ＥＦＩ系统基本相同，但它以空气流量计代替D型ＥＦＩ系统中的进气压力传感器，可直接测量发动机进气量，提高了控制精度。(三)Mono系统

该系统是一种低压中央喷射系统，是单点喷射系统。在原来安装化油器的部位仅用一只电磁喷油器进行集中喷射，与化油器相比，能迅速地输送燃油通过节气门，在节气门上方没有或极少发生燃油附着管壁现象，因而消除了由此而引起的混合与燃烧的延迟，缩短了供油和空燃比信息反馈之间的时间间隔，提高了控制精度，改善了排放。

二、燃油喷射控制 北京城市学院

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（一）喷油正时控制

电控汽油喷射系统的控制功能包括喷油正时控制、喷油量控制、燃油停供控制和燃油泵控制。对于多点间歇喷射发动机，喷油正时分为同步喷油和异步喷油。

同步是指发动机各缸工作循环，在既定的曲轴转角进行喷油，同步喷油有规律性。

异步喷油与发动机的工作不同步，无规律性，是在同步喷油的基础上，为改善发动机的性能额外增加的喷油。

1．同步喷油正时控制（1）同时喷射

原理：各缸喷油器都由ECU控制，同时喷油和停油。

喷油正时控制是以发动机最先进入作功行程的缸为基准，在该缸排气行程上止点前某一位置，ECU输出指令信号，接通该组喷油器电磁线圈电路开始喷油。

同时喷射控制电路图

同时喷射特点，如下图所示 每个工作循环同时喷油2次

各缸喷油时间不可能最佳，混合气质量不一致 电路结构与软件较简单，早期多采用

同时喷射正时图

（2）分组喷射

原理：把所有喷油器分成2～4组，由ECU分组控制喷油器。

以各组最先进入作功的缸为基准，在该缸排气行程上止点前某一位置，ECU输出指令信号，接通北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第8页 总37页 该组喷油器电磁线圈电路，开始喷油。

分组喷射控制电路图

特点：每个工作循环各组均喷射1次（或2次）

分组喷射正时图

（3）顺序喷射

原理：喷油器驱动回路数与气缸数目相等。

ECU根据凸轮轴位置传感器（G信号）、曲轴位置传感器（Ne信号）和发动机的作功顺序，确定各缸工作位置。当确定各缸活塞运行至排气行程上止点某一位置时，ECU输出喷油控制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸开始喷油。

顺序喷射控制电路图

顺序喷射特点：

能够设立最佳喷油时间，对混合气形成有利；喷油正时在排气上止点前60-70°； 控制软件复杂。北京城市学院

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顺序喷射正时图

（二）喷油量控制 1．起动喷油控制

在发动机转速低于规定值或点火开关接通位于STA（起动）档时，ECU根据冷却液传感器信号（THW信号），由内存的水温——喷油时间图，确定基本喷油时间，根据进气温度传感器（THA信号）对喷油时间作修正（延长或缩短）。然后在根据蓄电池电压适当延长喷油时间，以实现喷油量的进一步的修正，即电压修正。

2．起动后喷油量控制

喷油持续时间 = 基本喷油持续时间×喷油修正系数 + 电压修正值（1）基本喷油时间：

D型EFI系统的基本喷油时间是根据发动机转速信号和进气管绝对压力信号确定。L型EFI系统的基本喷油时间是由发动机转速信号和空气流量计信号确定。

（2）起动后各工况下喷油量的修正：

①起动后加浓修正:根据冷却液温度确定喷油时间的初始修正值；

②暖机加浓修正:在达到正常温度之前，根据冷却液温度信号进行喷油时间修正； ③进气温度修正:根据进气温度传感器提供的进气温度信号（THA信号），对喷油时间进行修正；低于20℃是空气密度大，ECU适当的增加喷油时间，高于20℃的适当的减少喷油时间。

④大负荷加浓:根据PIM信号和Vs信号以及节气门位置传感器输送的全负荷信号（PSW信号）或VTA信号判断发动机负荷状况，大负荷时适当增加喷油时间。

⑤过渡工况空燃比控制:主要根据PIM信号或Vs信号、Ne信号、SPD信号、VTA信号、北京城市学院

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NSW信号判断过渡工况，对喷油时间进行修正。

⑥怠速稳定性修正:ECU根据PIM信号和Ne信号对喷油量进行修正，随着进气管绝对压力增大或怠速降低，适当增加喷油时间；反之，减少喷油时间。

3．断油控制

-减速断油控制——当汽车减速时，ECU将会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，以降低碳氢化合物及一氧化碳的排放量。

-超速行驶断油——加速时，发动机超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时，ECU将切断燃油喷射控制电路，停止喷油，防止超速。

4．异步喷油量控制

发动机起动和加速时的异步喷油量是固定，各缸喷油器以一个固定的喷油持续时间，同时向各缸增加一次喷油。

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第四讲

第二章 汽油机燃油喷射系统(3/8)

【课 题】 §2-3汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 【课程性质】 理论课与实验课相结合 【授课对象】 汽车检测与维修专业 【巩固上讲内容】 EFI系统的工作原理

【教学目的与要求】 掌握电动燃油的结构及工作原理

掌握电动燃油泵控制电路的检修

【教学重点】 电动燃油泵的结构和工作原理 【教学难点】 电动燃油泵控制电路的检修

【授课方法】讲授法、现场教学法（配备实物模型及发动机实验台）【课时分布】巩固上讲内容 5分钟

电动燃油的结构及工作原理 40分钟 电动燃油泵控制电路的检修 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】如何检查燃油系统的油压？ 【教学内容】

§2-3汽油机燃油供给系统的工作原理

燃油供给系统由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、脉动阻尼器及油管组成。

一、电动燃油泵

1．作用：给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。2．类型：

（1）按安装位置不同分为：

内置式——安装在油箱中，具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、管路安装简单。外置式——串接在油箱外部的输油管路中，易布置、安装自由大，单噪声大，易产生气阻。（2）按电动燃油泵的结构不同分为：涡轮式、滚柱式、转子式和侧槽式。3．电动燃油泵的结构 1）涡轮式电动燃油泵

（1）结构：主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀组成。北京城市学院

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（2）原理

油泵电动机通电时，电动机驱动涡轮泵叶片旋转，由于离心力的作用，使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳，将燃油从进油室带往出油室。由于进油室的燃油不断增多，形成一定的真空度，将燃油从进油口吸入；而出油室燃油不断增多，燃油压力升高，当达到一定值时，顶开出油阀出油口输出。出油阀在油泵不工作时阻止燃油流回油箱，保持油路中有一定的压力，便于下次起动。如图

涡轮式电动燃油泵结构示意图

1—前轴承2—电动机定子3—后轴承4—出油阀5—出油口6—卸压阀 7—电动机转子 8—叶轮 9—进油口 10—泵壳体 11—叶片

（3）优点

泵油量大、泵油压力较高、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点。此外，由于不需要消声器所以可以小型化，因此广泛的应用在轿车上。如捷达、本田雅阁。

2）滚柱式电动燃油泵（1）结构

主要由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。（2）原理

当转子旋转时，位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下，紧压在泵体内表面上，对周围起密封作用，在相邻两个滚柱之间形成工作腔。在燃油泵运转过程中，工作腔转过出油口后，其容积不断增大，形成一定的真空度,当转到与进油口连通时，将燃油吸入；而吸满燃油的工作腔转过进油口后，容积不断减小，使燃油压力提高，受压燃油流过电动机，从出油口输出。

二、燃油泵控制 北京城市学院

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（1）ECU控制的燃油泵控制电路

燃油泵ECU控制电路

工作原理：

起动或重负荷时：发动机ECU通过FPC端子向燃油泵ECU发出高电平信号，燃油泵ECU向燃油泵输出高电压(约12V)，燃油泵高速运转。

怠速或轻负荷时：发动机ECU通过FPC端子向燃油泵ECU发出低电平信号，燃油泵ECU向燃油泵输出低电压(约9V)，燃油泵低速运转。

（2）燃油泵开关控制的燃油泵控制

主要用于装用叶片式空气流量计的L型EFI系统中。如图所示：

开关控制的燃油泵电路

控制原理： 北京城市学院

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起动时：起动机继电器闭合，开路继电器线圈L1通电，开路继电器触点闭合，燃油泵运转。起动后正常运转：翼片式空气流量计中的翼片因进气气流转动，使燃油泵开关闭合，开路继电器线圈L2通电，开路继电器触点闭合，燃油泵运转

发动机停转时：L1和L2线圈不通电，燃油泵停止工作。（3）采用转速控制的燃油泵控制电路

如图所示，此控制电路根据发动机转速和负荷的变化，通过燃油泵继电器改变油泵的供电线路，从而控制油泵的工作转速。

转速控制的燃油泵控制电路

工作原理：

点火开关STA：起动机继电器闭合，同时ECU有STA信号，起动机起动。STA信号和NE信号输入ECU：Tr1接通，开路继电器闭合，燃油泵运转。

起动或重负荷时：ECU中的Tr2断开，燃油泵继电器闭合，燃油泵高速运转；怠速或轻负荷时：ECU中的Tr2接通，燃油泵继电器断开，电流流过燃油泵电阻器，燃油泵低速运转

三、燃油泵及控制电路的检修

1．燃油系统油压的检查

（1）检查油箱中的燃油，释放燃油系统压力。（2）检查蓄电池，拆下负极电缆。

（3）将专用压力表接在脉动阻尼器位置（对于韩国大宇或通用）或进油管接头处（对于丰田）。（4）接上负极电缆，起动发动机使其维持怠速运转。北京城市学院

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（5）拆下燃油压力调节器上真空软管，用手堵住进气管一侧，检查油压表指示的压力，多点喷射系统应为0.25 ～0.35MPa ,单点喷射系统为0.07～0.10MPa。若过低，说明燃油压力调节器有故障，更换后仍过低，应检查是否有堵塞或泄露，如没有，应更换燃油泵；若过高，应检查回油管是否堵塞，若正常，说明燃油压力调节器有故障。

（6）接上燃油压力调节器的真空软管，检查燃油压力表的指示应有所下降（约为0.05 MPa），否则检查真空管是否有堵塞和漏气，若正常，说明燃油压力调节器有故障。

（7）将发动机熄火，等待10min后观察压力表的压力，多点喷射系统不低于0.20 MPa，单点喷射系统不低于0.05 MPa。

（8）检查完毕后，应释放系统压力拆下油压表，装复燃油系统。2．燃油泵控制电路的检查

（1）用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上。（2）将点火开关转至“ON”位置，但不要起动发动机。

（3）旋开油箱盖能听到燃油泵工作的声音，或用手捏进油软管应感觉有压力。（4）若听不到燃油泵的工作声音或进油管无压力，应检修或更换燃油泵。

（5）若有燃油泵不工作故障，且上述检查正常，应检查燃油泵电路导线、继电器、易熔线和熔丝有无断路。3．燃油泵的拆装与检测

拆装燃油泵时注意：应释放燃油系统压力，并关闭用电设备。拆下燃油泵后，测量燃油泵两端子之间电阻，应为2～3Ω。用蓄电池直接给燃油泵通电，应能听到油泵电机高速旋转的声音。

注意：通电时间不能太长。北京城市学院

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第五讲

第二章 汽油机燃油喷射系统(4/8)

【课 题】 §2-3汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 【课程性质】 理论课与实验课相结合 【授课对象】 汽车检测与维修专业

【巩固上讲内容】 电动燃油泵的结构及工作原理；燃油系统油压的检查

【教学目的与要求】 掌握油压调节器、喷油器、冷启动喷油器等元件的结构及工作原理

掌握压调节器、喷油器、冷启动喷油器等元件的检修

【教学重点】 压调节器、喷油器、冷启动喷油器等元件的结构和工作原理 【教学难点】 压调节器、喷油器、冷启动喷油器等元件控制电路的检修 【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

压调节器、喷油器、冷启动喷油器等元件的结构和工作原理 40分钟 压调节器、喷油器、冷启动喷油器等元件控制电路的检修 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】如何检修喷油器？ 【教学内容】

§2-3汽油机燃油供给系统的工作原理

三、燃油滤清器

功用：滤清燃油中的杂质和水分，防止燃油系统堵塞，减小机件磨损，保证发动机正常工作。一般采用纸质滤心，每行驶20000～40000㎞或1到2年应更换，安装时应注意燃油流动方向的箭头，不能装反。

四、脉动阻尼器

功用：减小在喷油器喷油时，油路中的油压可能会产生微小的波动，使系统压力保持稳定。组成：由膜片、回位弹簧、阀片和外壳组成。

原理：发动机工作时，燃油经过脉动阻尼器膜片下方进入输油管，当燃油压力产生脉动时，膜片弹簧被压缩或伸张，膜片下方的容积稍有增大或减小，从而起到稳定燃油系统压力的作用。

五、燃油压力调节器

1．作用：稳定燃油管的压力，使它与进气歧管之间的压力差保持恒定为250～300 kPa。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第17页 总37页 2．燃油管压力与进气歧管压力保持恒定的压力差

ECU对喷油质量的控制是时间控制，喷油压力便成影响喷油量和空燃比的重要因素，若在相同的喷油持续时间，若喷油压力不同，喷油量也不同。为了精确的控制喷油量和空燃比，必须确保喷油压力与进气歧管真空度之间的压力差为恒定值。3．组成：

主要由阀片、膜片、膜片弹簧和外壳组成。4．原理：

发动机工作时，燃油压力调节器膜片上方承受的压力为弹簧压力和进气管内气体的压力之和，膜片下方承受的压力为燃油压力，当压力相等时，膜片处于平衡位置不动。当进气管内气体压力下降时，膜片向上移动，回油阀开度增大，回油量增多，使输油管内燃油压力也下降；反之，进气管内气体压力升高时,燃油的压力也升高。5．燃油压力调节器的检修 1）燃油压力调节器的就车检查（1）燃油压力调节器工作情况的检查

检查时用油压表测量发动机怠速运转时的燃油压力，然后拆下调节器上的真空软管。这时燃油压力应升高50Kpa，否则应予以更换。（2）燃油压力调节器保持压力的检查

将燃油压力表接入燃油管路，用一根导线将电动燃油泵的两个检测孔短接；打开点火开关，让电动燃油泵运转10秒，然后关闭点火开关取下导线；再将燃油压力调节器的回油管夹紧，5分钟后观察油压，如果该油压下降，表明调节器有泄露，应更换。2）燃油压力调节器的拆卸检查

拆下燃油压力调节器的进油管和真空软管，这时两者之间应不通；否则，表明有泄露，应予以更换。

六、喷油器

1．功用：根据ECU指令，控制燃油喷射量。

2．安装：单点喷射系统安装在节气门体空气入口处，多点喷射安装在进气歧管。3．构造：由滤网、线束连接器、电磁线圈、回位弹簧、衔铁和针阀等组成。

4．原理：当电磁线圈通电时，产生电磁吸力，将衔铁吸起并带动针阀离开阀座，同时回位弹簧被压缩，燃油经过针阀并由轴针与喷口的环隙或喷孔中喷出；当电磁线圈断电时，电磁吸力消失，回位弹簧迅速使针阀关闭，喷油器停止喷油。

5．类型：高阻（电阻13～16Ω）和低阻（电阻2～3Ω）。北京城市学院

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6．驱动方式：电流驱动和电压驱动 7．喷油器检修

（1）喷油器泄露情况的检查 将喷油器装在分配油管上，用一根导线将诊断座上燃油泵的检测插孔短接，并打开点火开关。燃油泵开始运转，注意观察喷油器有无漏油。如果漏油，其漏油量在1分钟内应少于一滴，否则应予以更换。

（2）喷油器电阻检查 低电阻阻值为2～3Ω，高电阻阻值为13～16Ω。低阻值的喷油器不可直接与蓄电池连接，应串联一个适当阻值的5压电阻，以免烧坏电磁线圈。

（3）喷油量检查 用专用设备检查，检查15s内的喷油量应为50～70ml，重复测量三次。8．喷油器的控制电路

喷油器电流驱动电路

9．喷油器的控制电路的检查

（1）拔下喷油器连接器插头。（2）接通点火开关，不要启动发动机。

（3）测量喷油器控制线连接器插头上的电源线的电压，应为12V。若无电压，检查点火开关及熔断器或主继电器及线路。

（4）检查ECU的喷油器搭铁线，搭铁是否良好。

（5）将专用检查试灯串接到喷油器连接器两插头上，起动发动机，试灯应闪烁，不亮或不闪烁则控制回路有故障，可检查喷油器至ECU的线路和ECU是否有故障，也可以用示波器检测喷油器脉冲波形，对控制电路进行检查。

七、冷起动喷油器及其控制电路

1．功用：在发动机冷起动时喷油，以加浓混合气，改善发动机的冷起动性能。

2．原理：发动机起动时，起动继电器线圈通电，触点闭合使蓄电池电压送至冷起动喷油器，正时开关控制冷起动搭铁回路接通，冷起动喷油器喷油。若冷却水温度较高，正时开关则断开，冷起动喷油器不喷油。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第19页 总37页

3．冷起动喷油器的控制类型

（1）热限时开关控制 发动机在热状态下起动时，热限时开关处于关断状态，冷起动喷油器不喷油；低温起动时，触点闭合，冷起动喷油器喷油，经一定时间触点断开，冷起动喷油器停止喷油。

（2）ECU和热限时开关协同作用 当水温在20-25摄氏度时，由热限时开关控制；当水温在25-当水温在20-25摄氏度时，由ECU继续控制，水温超过60摄氏度时，ECU使冷起动喷油器停止供油。

4．冷起动喷油器的检修

（1）冷起动喷油器的就车检查 用万用表检查电阻。

（2）冷起动喷油器的检验 检查泄漏情况及喷油量，与喷油器的方法相同。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第20页 总37页

第六讲

第二章 汽油机燃油喷射系统(5/8)

【课 题】 §2-4汽油机空气供给系统的组成及工作原理 【课程性质】 理论课与实验课相结合 【授课对象】 汽车检测与维修专业

【巩固上讲内容】 §2-3汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 【教学目的与要求】 掌握怠速空气调整器的结构和工作原理

掌握各类怠速空气调整器的检修

【教学重点】 掌握怠速空气调整器的结构及检修 【教学难点】 怠速空气调整器的工作原理 【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

怠速空气调整器的结构及工作原理 40分钟 怠速空气调整器控制电路的检修 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】如何检修怠速步进电机？ 【教学内容】

§2-4汽油机空气供给系统的工作原理

一、空气供给系统基本元件的构造

（一）空气滤清器

一般为干式纸质滤心式，结构与普通发动机上相同。

（二）节气门体与怠速调整螺钉

节气门体安装在进气管中，来控制发动机正常工况下的进气量。主要由节气门、节气门位置传感器、怠速空气道等组成。节气门位置传感器装在节气门轴上，来检测节气门的开度。有的车上还设有副节气门和副节气门位置传感器，例如在LS400上还设有牵引控制系统（TRC），当车辆处于TRC控制状态行驶时，无论是起步、匀速或加减速工况，汽车均能根据道路状况确保输出最佳的驱动力和牵引性能。在TRC控制行驶状态下，发动机的主节气门由主节气门强制开启器打开（全开），进气量由副节气门控制，节气门开度信号也由副节气门位置传感器负责将信号传送给ECU。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第21页 总37页 注意：装有节气门限位螺钉的汽车，一般不允许调节节气门限位螺钉，除非怠速控制阀发生故障而无法及时修复，可通过调整节气门最小开度来保持发动机怠速运转，故障排除后，应将节气门限位螺钉调回原位。

（三）怠速控制系统的工作原理

1．怠速控制系统的功能：

用高怠速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。2．怠速控制的方法：节气门直动式和旁通空气式。3．怠速空气阀（1）功用：

提高冷起动怠速，加快暖机预热过程，增加暖机过程中所需的空气量，也称高怠速控制 发动机完成暖机后，通过辅助空气阀的空气被自动切断，恢复正常怠速 现代发动机集中管理系统，高怠速控制由怠速控制阀完成（2）石腊式补充空气阀

当冷却液温度>80℃时，阀门完全关闭（3）双金属片式补充空气阀

双金属片的动作由加热线圈通电时间或发动机水温决定，当水温<-20℃时，阀门全开；当水温>60℃时，阀门全闭 4．旋转滑阀式怠速控制阀 1）控制阀的结构与工作原理

ECU控制两个线圈的通电或断开，改变两个线圈产生的磁场，两线圈产生的磁场与永久磁铁形成的磁场相互作用，可改变控制阀的位置，从而调节怠速空气口的开度，以实现怠速控制。

工作原理：ECU控制旋转滑阀式怠速控制阀的两个线圈的平均通电时间（占空比）来实现怠速的调整。2）控制阀的控制内容

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。3）控制阀的检修

（1）拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检测电源端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压。

（2）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，用专用短接线接故障诊断座上的TE1与E1端子，发动机转速应保持在1000～1200r/min，5s后转北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第22页 总37页

速下降约200 r/min。

（3）拆下怠速控制阀上的三端子线束连接器，在控制阀侧分别测量中间端子（＋B）与两侧端子（ISC1和ISC2）的电阻应为18.8～22.8Ω。5．步进电动机型怠速控制阀 1)控制阀的结构与工作原理

步进电机主要由转子和定子组成，丝杠机构将步进电机的旋转运动转变为直线运动，使阀心作轴向移动，改变阀心与阀座之间的间隙。

2）丰田车系步进电机型怠速控制阀工作过程，如图所示：

转子八对磁极，定子A、B各16个爪极，定子线圈A的两组线圈与定子线圈B的两组线圈反极性，定子共分为32个磁极爪，步进一个爪极转角11.25°，步进32步转子转一圈，丰田车系步进电机0~125步。

怠速步进电机结构示意图

工作原理，当ECU控制使步进电机的线圈按1-2-3-4顺序依次搭铁时，定子磁场顺时针转动，由于与转子磁场间的相互作用，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。定子有32个爪级，步进电动机每转一步为1/32圈，工作范围为0～125个步进级。3）步进电机的检修

①拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检测B1和B2与搭铁间的电压，为蓄电池电压。

②发动发动机后再熄火时，2～3s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“嗡嗡”响声。③拆下控制阀线束连接器，测量B1与S1和S3、B2与S2和S4间的电阻，应为10～30Ω。④拆下怠速电磁阀，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—北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第23页 总37页

S4端子时，随步进电动机的旋转，控制阀应向外伸出，若负极按反方向接通S4—S3—S2—S1端子，则控制阀应向内缩回。6．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

结构主要由控制阀、阀杆、线圈和弹簧等组成。

工作原理：控制阀的开度取决于线圈产生的电磁力大小，与旋转阀型怠速控制阀相同，ECU是通过控制输入线圈脉冲信号的占空比来控制电场强度，以调节控制阀的开度，从而实现怠速空气量的控制。2）控制阀的控制内容

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。3）控制阀的检修

①拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检测电源端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压。

②拆下怠速控制阀上的两端子线束连接器，在控制阀侧分别测量两端子之间电阻应为10～15Ω。

7．开关型怠速控制阀

1）控制阀的结构与工作原理

主要由线圈和控制阀组成。工作原理与占空比电磁阀相同，不同的是开关型怠速控制阀工作时，ECU只对阀内线圈通电和断电两种状态控制。2）控制阀的控制内容

只进行通、断电的控制。由于旁通气量少，为此需要快怠速控制辅助控制发动机暖机过程的空气量。

二、怠速控制阀控制的内容

1、起动初始位置的设定

关闭点火开关使发动机熄火后，ECU的M—REL端子向主继电器线圈供电延续约2～3s。在这段时间内，蓄电池继续给ECU和步进电动机供电，ECU使怠速控制阀回到起动初始位置。

2、起动控制

在起动期间，ECU根据冷却液温度的高低控制步进电动机，调节控制阀的开度，使之到起动后暖机控制的最佳位置，此位置随冷却液温度的升高而减小。

3、暖机控制

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怠速控制阀的开度，随温度上升，北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第24页 总37页 怠速控制阀开度渐渐减小。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

当转速信号与确定的目标转速进行比较有一定差值时（一般为20r/min），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

在发动机负荷发生变化时，为了避免怠速转速波动或熄火，ECU会根据各负荷设备开关信号，通过步进电动机提前调节怠速控制阀的开度。

6、电器负荷增多时的怠速控制

如电器负荷增大到一定程度时，蓄电池电压会降低，为了保证电控系统正常的供电电压，ECU根据蓄电池电压调节怠速控制阀的开度，提高发动机怠速转速，以提高发动机的输出功率。

7、学习控制

由于磨损原因导致怠速控制阀性能发生变化，怠速控制阀的位置相同时，实际的怠速转速与设定的目标转速略有不同，ECU利用反馈控制使怠速转速回归到目标转速的同时，还可将步进电动机转过的步数存储在ROM中，以便在此后的怠速控制过程中使用。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第25页 总37页

第七讲

第二章 汽油机燃油喷射系统(6/8)

【课 题】 §2-4汽油机空气供给系统的组成及工作原理 【课程性质】 理论课与实验课相结合 【授课对象】 汽车检测与维修专业

【巩固上讲内容】 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 【教学目的与要求】 掌握空气流量计的结构及工作原理

掌握空气流量计控制电路的检修

【教学重点】 空气流量计控制电路的检修 【教学难点】 空气流量计的结构及工作原理 【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

空气流量计的结构及工作原理 40分钟

空气流量计控制电路的检修 40分钟

小结与答疑 5分钟

【作 业】如何检修各类空气流量计？ 【教学内容】

§2-5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理

一、空气流量计

空气流量计的类型：叶片式、卡门涡旋式、热线式和热膜式。1．叶片式空气流量计

1）结构

如图，空气流量计主要由测量板、补偿板、回位弹簧、电位计、旁通气道组成，此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关及进气温度传感器等。

在流量计内还设有缓冲室和缓冲叶片，利用缓冲室内的空气对缓冲叶片的阻尼作用，可减小发动机进气量急剧的变化引起测量叶片脉动，提高测量精度。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第26页 总37页

l—电位计滑臂2—可变电阻3—接进气管4—测量叶片5—旁通空气道 6—接空气滤清器 2）工作原理

来自空气滤清器的空气通过空气流量计时，空气推力使测量板打开一个角度，当吸入空气推开测量板的力与弹簧变形后的回位力相平衡时，叶片停止转动。与测量板同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度，将进气量转换成电压信号VS送给ECU。3）检测

测量VC与E2、VS与E2、THA与E2之间的电阻。点火开关ON，测量各端子之间的电压。测量燃油泵开关的导通性。

叶片式空气流量计电路图

2．卡门旋涡式空气流量计

在气流通道中放一个锥状的涡流发生器，气体通过时在锥体后产生许多卡门旋涡的涡流串。卡门旋涡的频率和空气流速之间存在一定的关系。测得卡门旋涡的频率就可以求出空气的流速，再乘以空气通道面积就可以得到进气的体积流量。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第27页 总37页

1）分类：按检测分为超声波检测和反光镜检测法。2）反光镜检测法

检测部分结构：镜片、发光二级管和光电晶体管组成。

原理：空气流经过发生器时，压力发生变化，经压力导向孔作用在反光镜上，使反光镜发生振动，从而将发光二极管投射的光发射给光电管，对反射光进行检测。即可得到涡流的频率。频率高对应的进气量大。3）超声波检测法

结构：由超声波信号发生器、超声波发射探头、涡流稳定板、涡流发生器、整流器、超声波接收探头和转换电路组成。

原理：卡门涡旋造成空气密度变化，受其影响，信号发生器发出的超声波到达接收器的时机或变早或变晚，测出其相位差，利用放大器使之形成矩形波，矩形波的脉冲频率为卡门涡旋的频率。4）检测：

点火开关转至“ON”位置，检测VC与E2间电压应为5V，KS与E2间电压应为4～6V。发动机运转时，KS与E2间电压应为2～4V，进气量越大，电压越高。测量THA与E2之间的电阻，与标准参数对照，不符合要求就更换。3．热线式空气流量计 1）工作原理：

如下图，热线电阻RH以铂丝制成，RH和温度补偿电阻RK均置于空气通道中的取气管内，与RA、RB共同构成桥式电路。RH、RK阻值均随温度变化。当空气流经RH时，使热线温度发生变化，电阻减小或增大，使电桥失去平衡，若要保持电桥平衡，就必须使流经热线电阻的电流改变，以恢复其温度与阻值，精密电阻RA两端的电压也相应变化，并且该电压信号作为热式空气流量计输出的电压信号送往ECU。

热线式空气流量计工作原理

2）自洁功能 在1000℃以上将粉尘烧掉。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第28页 总37页

3）检测

接通点火开关，不起动发动机，测E与D、E与C之间的电压为蓄电池电压。B与C间的信号电压：发动机工作时为2～4V 发动机不工作为1.0～1.5V F与D间电压，关闭点火开关时，电压应回零并在5s后有跳跃上升，1s后在回零，说明自洁信号良好。4．热膜式空气流量计（1）组成及原理

工作原理：与热线式相同

热膜：帕金属片固定在树脂薄膜上。优点是提高可靠性和耐用性，不粘附灰尘。图为桑塔纳2000AJR发动机热膜式空气流量计原车电路图 北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第29页 总37页

桑塔纳2000GSi型轿车发动机部分电路图

G39-氧传感器 G70-空气流量计 J17-汽油泵继电器 J220-发动机控制单元 N31-第2缸喷油器 N32-第3缸喷油器 N33-第3缸喷油器 N80-活性炭罐电磁阀 S5-汽油泵保险丝（10A）T4a-发动机线束与氧传感器插头连接（4针，在发动机舱中间支架上）T8a-发动机线束与发动机右线束插头连接（8针，在发动机舱中间支架上）T80-发动机线束、发动机右线束与发动机控制单元插头连接（80针，在发动机控制单元上）机右线束内）

空气流量计：端子2（电源12V）、端子4（参考电压5V）、端子5和3（空气流量信号与接地）

-正极连接线（在发动机线束内）

-正极连接线（在发动北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第30页 总37页

第八讲

第二章 汽油机燃油喷射系统(7/8)

【课 题】 §2-5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 【课程性质】 理论课与实验课相结合 【授课对象】 汽车检测与维修专业

【巩固上讲内容】 空气流量计的组成及工作原理

【教学目的与要求】 掌握进气压力传感器、节气门位置传感器和电磁式曲轴位置传感器的结构及工作原理，掌握上述三种传感器的检修

【教学重点】 传感器电路的检修 【教学难点】 传感器的工作原理

【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

传感器的结构及工作原理 40分钟

传感器控制电路的检修 40分钟

小结与答疑 5分钟

【作 业】如何检修电磁式曲轴位置传感器？ 【教学内容】

§2-5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理

二、进气管绝对压力传感器 1．进气管绝对压力传感器的类型

半导体压面敏电阻式、电容式、膜盒式、表面弹性波式等。2．半导体压面敏电阻式的结构及工作原理

进气管绝对压力传感器由压力转换元件和放大压力转换元件输出信号的集成电路和真空室构成。压力转换元件是硅片。硅片的一面是真空，另一面作用的是进气管的压力。在进气管的压力作用下，硅片将产生变形，使硅片的电阻阻值发生变化，从而使电桥的电压变化，再通过集成放大电路放大后输入到ECU的PIM端子。3．控制电路

如图所示，为皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机进气压力传感器电路图。

进气压力传感器：端子VCC（电源5V）、端子PIM（进气压力信号电压）、端子E2（传感器接地）北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第31页 总37页

4．进气管绝对压力传感器的检修

检测：将点火开关转至“ＯＮ”，检测VCC和E2间应为5V左右，PIM与E2之间的输出电压应随着真空度增加而降低。

三、节气门位置传感器

1．作用：检测节气门的开度及开度变化，此信号输入ECU，控制燃油喷射及其他辅助控制。2．电位计式节气门位置传感器

利用触点在电阻体上的滑动来改变电阻值，测得节气门开度的线形输出电压，可知节气门开度。全关时电压信号应约为0.5V，随节气门增大，信号电压增强，全开时约为5V。如下图所示：

（a）结构和原理（b）输出特性（c）控制电路 3．线性输出式节气门位置传感器的检修

怠速触点在节气门全闭时应闭合，即IDL和E之间的电阻为零，随着节气门开度的增大，VTA和E之间的电阻线性增大，否则说明该传感器有故障。4．触点式节气门位置传感器

由滑动触点和两个固定触点（功率触点和怠速触点）组成。节气门全关闭时，可动触点与怠速触点接触，当节气门开度达50°以上时，可动触点与怠速触点接触，检测节气门大开度状态。5．开关式节气门位置传感器的检修

用万用表的电阻挡测量怠速触点和功率触点的导通性，怠速触点在节气门全闭时电阻应为零，北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第32页 总37页 节气门略打开一点怠速触点断开，电阻为无穷大。功率触点在节气门开度小于50%时应断开，电阻为无穷大，节气门开度超过50%时应闭合，电阻为零。

四、发动机转速与曲轴位置传感器 1．功用、类型及位置

功用：检测发动机上止点、曲轴转角、发动机转速信号送给ECU，以确认曲轴位置，用来控制喷油正时和点火正时

类型：磁电式、光电式、霍尔式

位置：经常安装在发动机的曲轴端、凸轮轴端、飞轮上或分电器内 2．磁电式

1）结构与原理如下图所示

丰田TCCS系统，位于分电器内，利用转子旋转使磁通量变化，从而在感应线圈里产生交变的感应电动势信号，将此信号放大后，送入电脑ECU。

2）发动机转速（Ne）信号如下图所示：

曲轴转角1°信号=30°转角时间/30等分

发动机转速：Ne信号以2个脉冲时间（曲轴60°）为基准计算和检测 3）曲轴位置（G）信号如下图所示：

G信号：辨别气缸及检测活塞上止点位置。G1为第6缸压缩上止点前10°，G2为第1缸压北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第33页 总37页

缩上止点前10°

G信号：ECU利用Ne信号计算曲轴转角的基准信号

4）控制电路如下图所示：

G1-G-：第6缸上止点位置电脉冲信号 G2-G-：第1缸上止点位置电脉冲信号 Ne-G-：曲轴转速电脉冲信号

3．电磁式曲轴位置传感器的检修（丰田车系）

1）电磁式曲轴位置传感器电阻的检查：用万用表的电阻挡测量传感器上各端子间的电阻。2）电磁式曲轴位置传感器输出信号的检查：拔下电磁式曲轴位置传感器的导线连接器，当发动机转动时用示波器检查曲轴位置传感器上G1-G0、G2-G0、Ne-G0端子，应有脉冲信号输出。

3）电磁式曲轴位置传感器的线圈与信号转子的间隙检查：用塞尺测量信号转子与传感器线圈凸出部分的空气隙。若间隙不符合要求则须更换分电器壳体总成。

电磁式曲轴位置传感器的就车检查：

①用交流电压表的2V挡测量其输出电压，起动时应高于0.1V,运转时应为0.4-0.8V。②用频率表测量其工作频率。③用示波器检测其输出信号的波形。

④如果在传感器上能检测到电压信号，而在ECU连接器上检测不到信号，则应检查传感器至ECU之间的导线及插头。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第34页 总37页

第九讲

第二章 汽油机燃油喷射系统(8/8)

【课 题】 §2-5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 【课程性质】 理论课与实验课相结合 【授课对象】 汽车检测与维修专业

【巩固上讲内容】 进气压力传感器、节气门位置传感器和电磁式曲轴位置传感器原理与检修 【教学目的与要求】 掌握其他传感器的结构及工作原理

掌握其他传感器控制电路的检修

【教学重点】 传感器控制电路的检修 【教学难点】 传感器的结构和工作原理

【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

其他传感器的结构和工作原理 40分钟 其他传感器控制电路的检修 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】如何检修光电式曲轴位置传感器？ 【教学内容】

§2-5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理

四、发动机转速与曲轴位置传感器

（一）霍尔式曲轴位置传感器

1）组成：由转子、永久磁铁、霍尔晶体管和放大器组成。

2）原理：ECU通过电源使电流通过霍尔晶体管，旋转转子的凸齿经过磁场时使磁场强度改变，霍尔晶体管产生的霍尔电压放大后输送给ECU，ECU根据霍尔电压产生的次数确定曲轴转角和发动机转速。

霍尔效应原理如图所示：

a）叶片对永久磁铁和霍尔元件隔磁，不产生霍尔电压 b）叶片离开空气隙，产生霍尔电压 北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第35页 总37页

（a）（b）

3）霍尔式曲轴位置传感器的检修

（1）拔下传感器插头，打开点火开关，检查插头上电源端子与搭铁之间的电压，应为8V或12V（视车型而定）。若无电压，则应检查传感器至ECU之间的线路及ECU上相应端子的电压。（2）插回传感器插头，起动发动机，测量传感器输出端子的信号电压，应为3V-6V。若无信号电压，则为传感器故障。

（3）用示波器检查传感器输出电压的波形。

（二）光电式曲轴位置传感器

1）组成：由转子、发光二极管、光敏二极管和放大器组成。

2）原理：利用发光二极管作为信号源。随转子转动，当透光孔与发光二极管对正时，光线照射到光敏二极管上产生电压信号，经放大电路放大后输送给ECU。如图所示：

光电式曲轴位置传感器

曲轴1°信号供ECU计算曲轴转角和发动机转速；曲轴120°信号，供ECU确认活塞上止点(前70°)位置。

北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第36页 总37页

信号盘结构

3）光电式曲轴位置传感器的检修

（1）拔下传感器插头，打开点火开关，检查插头上电源端子与搭铁端子之间的电压，应为5V或12V（视车型而定）。若无电压，则应检查传感器至ECU之间的线路及ECU上相应端子的电压。

（2）插回传感器插头，起动发动机，转速保持在2500r/min左右，测量传感器输出端子的电压，应为2-3V，否则为传感器损坏。（3）用示波器检测其信号波形。

五、温度传感器

1．水温传感器结构及工作原理（1）功能

检测冷却液温度转化为电信号，送给ECU作为喷油量、点火正时的修正信号。安装在气缸体水道或冷却水出口处。（2）结构与原理

具有负温度系数热敏电阻特性，冷却液温度升高，热敏电阻值降低（3）控制电路如图所示：

THW信号：冷却液温度越高，热敏电阻越低，电路总电阻减小，电路电流增大，ECU内电阻R分压增加，热敏电阻分压降低，即THW信号电压减小；E2：传感器接地。

2．进气温度传感器

功用：给ECU提供进气温度信号，作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号。

D型安装在空气滤清器或进气管内，L型安装在空气流量计内。进气温度传感器内的热敏电阻随着进气温度的增大而减小，使得分压值也随之减小，ECU根据分压来判断进气温度。3．水温传感器和进气温度传感器的检修

1）元件检测：测量传感器在不同温度下的电阻值。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第37页 总37页

2）在线测量：打开点火开关测量电压，应为5V，插回插头，起动发动机，测量不同温度下的电压，应在4-0.5V之间变化。

六、信号开关

常用的有：起动开关、空调开关、档位开关、制动开关、动力转向开关和巡航控制开关等。

七、车速传感器

功用：检测汽车行驶速度，给ECU提供车速信号，用于巡航控制和限速断油控制。类型：舌簧开关式和光电式。

八、电子控制单元（ECU）（本教学内容只作了解）

主要由输入回路、模/数转换器、微型计算机和输出回路组成

第二篇：汽车发动机故障诊断技术教案第八章(第二十四～二十五讲)

北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第1页 总10页

第二十四讲

第八章 常见车型发动机电控系统故障的自诊断(1/2)

【课 题】 §8-1 丰田车系读取故障码的方法 §8-2 捷达汽车故障码的读取 【课程性质】 理论课

【授课对象】 汽车检测与维修专业

【巩固上讲内容】 亚洲车系保养灯归零和欧洲车系保养灯归零方法 【教学目的与要求】掌握丰田车系读取故障码的方法 掌握捷达汽车故障码的读取 【教学重点】 人工读取电控发动机故障码 【教学难点】 解码器读取故障码 【授课方法】 现场教学法、案例教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

人工读取和清除丰田车系电控发动机故障码 40分钟 解码器读取和清除故障码 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】如何读取和清除丰田车系的故障码？ 【教学内容】

§8-1 丰田车系读取故障码的方法

一、1992年—1995年生产的丰田车系故障码诊断方法

1、普通方式读取故障码：

（1）节气门处于全关闭位置，变速器置于N或P档，关闭所有用电设备，将点火开关置于ON，不要起动发动机。

（2）用专用跨接线（SST）将诊断座中TE1与E1插孔跨接，如图所示： 北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第2页 总10页

（3）通过仪表板上的“CHECK ENGINE”故障灯闪烁的间隔与次数，按照故障码从小到大的顺序，显示故障码。

（4）所有的故障码显示完毕后，再关闭点火开关，拆下跨接线。

2、开关信号诊断模式读取故障码

（1）跨接诊断座中TE2与E1，点火开关处在“OFF”位置但不起动。这时“CHECK ENGINE”灯亮，进入开关测试模式。

（2）起动发动机，使车速达到10Km/h以上。如果发动机不能起动，检测灯将会闪烁显示故障码42、43。

（3）停下汽车但是不要使发动机停转。用跨接线跨接诊断座上午TE1与E1，通过仪表板上的“CHECK ENGINE”故障灯闪烁的间隔与次数读取故障码。如果没有故障码存储，“CHECK ENGINE”故障灯会以0.25秒的间隔均匀闪烁。

（4）记录所有的故障码，关闭点火开关，拆下跨接线，退出诊断模式。3．故障码的清除

故障排除后，将ECU中存储的故障码清除，方法有两种：一是关闭点火开关，从熔丝盒中拔下EFI熔丝（15A）10s以上；二是将蓄电池负极电缆拆开10s以上，但此种方法同时使时钟、音响等有用的存储信息丢失。

二、1994年以后生产的凌志车型发动机自诊断

1994年以后生产的凌志车型发动机装有OBD-Ⅱ诊断座，同时也保留了通过故障指示灯的闪烁显示故障码的功能。

1、“通常”模式读取故障码

（1）在诊断座上接上凌志扫描测试仪。

（2）打开点火开关，发动机不起动，打开扫描仪，并确认其处于“通常”模式。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第3页 总10页

（3）使用扫描测试仪读出故障码和“故障状态数据”。（4）记录所有的故障码和“故障状态”数据

（5）当使用OBD-Ⅱ扫描测试仪时，关闭点火开关然后再打开，记录所有的故障码和“故障状态”。读完码后，关闭扫描测试仪和点火开关。

（6）根据显示的故障码查“故障码表”检修故障。检修完故障后，必须清除故障码。

2、清除故障码

（1）用扫描测试仪清除故障码。如果使用凌志扫描测试仪，将“通常”诊断模式板到“检查”模式或从“检查”模式板到“通常”诊断模式时，故障码就清除了。

（2）从熔丝盒中拔下EFI熔丝（15A）10s以上。（3）将蓄电池负极电缆拆开10s以上。

§8-2 捷达汽车故障码的读取方法

一、VAG1551故障阅读器的结构和操作过程

1、调取故障码

德国大众车系装用Motronic系统的桑塔纳、帕萨特、奥迪、捷达等轿车，故障码的调取一般使用专用的故障诊断仪 V．A．G1551或V．A．G1552及专用传输线，V．A．G1552与V．A．G1551的区别主要是不带打印功能。专用传输线有多种以适应不同车型。

使用专用诊断仪调取故障码时应注意：各车型诊断座位置和形式不同，必须选用带有不同连接器的专用传输线。如桑塔纳2000诊断座位于换挡手柄前部、捷达三轿车诊断座位于中央继电器盒右侧，两车型的诊断座均为16端子，必须选用Ｖ．A．G1551／3专用传输线；奥迪A6轿车诊断座位于发动机室靠近驾驶员座位侧的辅助继电器盒内，有两个两端子诊断座，必须选用V．A．G1551／1专用传输线。此外，从1989年开始，德国大众公司生产的部分车型都在仪表板上配备了故障指示灯“CHECK”，不需专用诊断仪而利用“CHECK”灯也可读取故障码，但也有些车型的“CHECK”灯只起一个警告灯的作用，调取故障码时还必须使用自制的二极管灯。

大众车系使用专用诊断仪调取和清除故障码的操作方法基本相同，操作前应检查蓄电池电压必须大于11.5V，发动机工作温度必须高于80℃。以桑塔纳2000轿车为例，正确操作步骤如下：

（1）关闭点火开关，将专用传输线V.A.G1551／3的一端（5端子）与诊断仪相应接口连接，传输线另一端（16端子）与换档手柄前部的故障诊断座连接。

（2）打开点火开关，输入发动机ECU的地址代码“01”，然后按“Q”键确认，这时屏幕显示：经一段时间后屏幕上显示ECU的版本号和编号。

（3）按“→”键进入功能选择。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第4页 总10页

（4）输人功能代码“02”，再按“Q”键确认，有故障时，屏幕上将显示出故障数量。之后按“→”键，将依次显示每一个已检测到的故障代码及故障原因。在显示故障原因时，若屏幕底部出现“/SP”，表示该故障为间歇性出现的故障。有多个故障码时，可将故障信息打印出来。

（5）故障码调取完成后，输入功能代码“06”，再按“Q”键确认即可退出。然后关闭点火开关，拆下专用诊断仪和传输线。

2、清除故障码

（1）按调取故障码步骤（1）、（2）、（3）进行操作后，输人功能代码“05”并按“Q”键确认，即可清除故障码。若故障码所代表的故障还没有排除，故障码将无法清除。

（2）故障码清除完毕后，输入功能代码“06”，再按“Q”键确认即可退出。然后关闭点火开关，拆下专用诊断仪和传输线。

二、德国奔驰车系

奔驰车系的车型众多，电脑控制系统更新快。奔驰车的更新换代按SEL、S、C、E等划分成不同级别，不同级车主要是电脑控制系统不同，从而使故障自诊断方式也不同，有些只能用专用诊断仪调取和清除故障码。1992年后生产的奔驰车多数装用16端子（位于发动机舱、驾驶室前壁上）或38端子诊断座（位于右前避震器侧），奔驰车系各型轿车，即使装有16端子OBD－Ⅱ诊断座，也无法人工调取故障码。1、16端子诊断座故障码的调取与清除

将指针式电压表（或二极管灯）连接到“16＃”电源端子与所需诊断的系统端子（电控燃油喷射系统为4＃，电控点火系统为8＃，综合控制电脑为14＃）之间，打开点火开关，但不起动发动机，此时电压表指针应不摆动（或二极管灯不亮），否则说明电脑不良。然后用另一导线使诊断系统端子（4号端子）搭铁2～4s,此时仍应保持电压表（或二极管灯）连接在诊断座端子之间，松开搭铁导线后观察电压表指针摆动（或二极管灯闪亮）规律读取故障码。每次只能调出一个故障码，若有多个故障码时，必须重复上述操作。

清除故障码时，先按上述方法调取故障码，等故障码输出完毕2～3s后，再使塔铁线搭铁6～8s，松开搭铁线后关闭点火开关30s以上，即可清除故障码。与调取故障码类似，每次操作只能清除一个故障码，有多个故障码时需重复上述操作。最后再重复故障码调取程序，若输出故障码为1，说明系统正常，否则说明仍有故障或故障码没有清除。2、38端子诊断座故障码的调取与清除

38端子诊断座故障码的调取与清除与16端子诊断座类似，只是连接端子号不同。与发动机有关的诊断端子介绍如下：诊断座上“3＃”端子为电源端子，“4＃”和“5＃”端子分别为右侧和左侧LH控制电脑诊断端子，“7＃”端子为电子节气门控制系统诊断端子，“17＃”和 “18＃”端子北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第5页 总10页 分别为右侧和左侧EZL／AKR点火控制电脑诊断端子。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第6页 总10页

第二十五讲

第八章 常见车型发动机电控系统故障的自诊断(2/2)

【课 题】 §8-3 宝马车系故障码诊断法 §8-4日产车系发动机自诊断 【课程性质】 理论课

【授课对象】 汽车检测与维修专业

【巩固上讲内容】 丰田车系读取故障码的方法和捷达汽车故障码的读取 【教学目的与要求】 掌握宝马车系故障码的读取方法 掌握日产车系故障码的读取方法 【教学重点】 宝马车系故障码的读取方法 【教学难点】 日产车系故障码的读取方法 【授课方法】 现场教学法、案例教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

宝马车系电控发动机故障码读取 40分钟 日产车系及美国车系故障码的读取方法 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】如何读取和清除宝马车系的故障码？ 【教学内容】

§8-3 宝马车系故障码诊断法

一、德国宝马车系

1989年后生产的宝马车多数采用DME55端子或88端子电脑，除欧规宝马车外，都可用仪表盘上的“CHECK ENGINE”灯读取故障码。而欧规宝马车系仪表盘上没有“故障灯”，调取故障码时必须在DME电脑相应端子上连接二极管灯。

打开点火开关，在5s内将节气门全开5次，即可由仪表盘上的“CHECK ENGINE”灯或在电脑相应端子上连接的二极管灯读取故障码。故障码为4位数，闪烁输出故障码时，4位数的位与位之间熄灭间隔为3s。

清除故障码时，拆开蓄电池负极电缆15s以上，再起动发动机怠速运转1min以上即可清除故障码。

二、日本日产车系

随车型不同，故障码的调取与清除分三种不同方式： 北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第7页 总10页

1、如果在主电脑侧有一红一绿两个指示灯，另有一个“TEST”（检测）选择开关，调取故障码时，先打开点火开关，然后将“TEST”开关转至“ON”位置，两个指示灯即开始闪烁。根据红绿灯的闪烁次数读取故障码，红灯闪烁次数为故障码的十位数，绿灯闪烁的次数为故障码的个位。清除故障码时，将“TEST”开关转至“OFF”位置，再关闭点火开关即可清除故障码。主电脑位于仪表盘后或叶子板后。

2、如果在主电脑侧只有一个红色显示灯，另有一个可变电阻调节旋钮孔，调取故障码时，先打开点火开关，然后将可变电阻旋钮顺时针拧到底，等2 s后再将可变电阻旋钮逆时针拧到底，红色显示灯即开始闪烁输出故障码。每次操作只能输出一个故障码，有多个故障码时需重复上述操作。清除故障码时，将可变电阻旋钮顺时针拧到底，等15s 后再逆时针旋到底，再等2 s后关闭点火开关即可清除故障码。

3、如果仪表盘上有故障指示灯 “CHECK ENGINE”，则可通过短接诊断座上的相应端子调取故障码，日产车系故障诊断座位于发动机盖板支撑杆上方的熔丝盒内，有12端子和14端子两种，调取故障码时，先打开点火开关，然后取出12端子或14端子诊断座，并用跨接线短接诊断座上“6＃”和“7＃”端子（14端子诊断座）或“4＃”和“5＃”端子（12端子诊断座），等2s后拆开短接导线，仪表盘上的“CHECK ENGINE”灯即闪烁输出故障码（波形见下图）。每次操作只能输出一个故障码，有多个故障码时需重复上述操作。清除故障码时，将诊断座右上侧的两个端子短接15s以上，再关闭点火开关即可清除故障码。

§8-4 日产车系故障码输出波形

三、日本本田车系

1、广州本田故障码调取与清除

当仪表盘上的“MIL”灯点亮时，应按以下程序调取故障码：

（1）关闭点火开关。

（2）用专用短路插头SCS（或普通导线）短接2端子诊断座，广州本田轿车诊断座位于仪表盘下方。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第8页 总10页

（3）打开点火开关但不要起动发动机，仪表盘上的“ MIL”或 “CHECK ENGINE”灯将以闪烁次数输出故障码。故障码l～9将通过单纯的短闪来显示，故障码10～41通过长、短闪显示，长闪次数代表十位数，短闪次数代表个位数。多个故障码按由小到大顺序依次输出。

清除故障码的程序如下：

（1）从诊断座上拆开专用SCS短路插头。（2）关闭点火开关。

（3）记下无线电台预设的频率。

（4）从副驾驶座位前面的仪表盘下熔丝／继电器盒中拆下13号（7.5A）备用时钟熔丝，或拆开蓄电池负极电缆，等10s以上即可清除故障码。

（5）重新设置无线电台的频率和时钟。

2、日本本田故障码调取与清除

日本本田各车型故障码的调取与清除方法、故障码含义略有不同，在维修时注意查阅相关资料。日本本田各车型故障码的调取与清除方法可分以下三种类型：

（1）在仪表盘上设有“CHECK ENGINE”灯。此类车型（如ACCORD等）故障码调取与清除方法和广州本田相同，只是诊断座位于工具箱内右侧或发动机室侧。

（2）电脑位于工具箱下面，在电脑上设有1个红色指示灯，此类车型（如 HONDA等）的故障码调取方法是：将点火开关“ON”，电脑上的红色指示灯即开始闪烁输出故障码，但每次只输出1个故障码，故障码输出波形与广州本田相同；故障清除后，拆开蓄电池负极电缆10s以上即可清除故障码；l个故障码清除后，再进行路试，检查有无其他故障码。

（3）电脑位于驾驶员座椅下面，电脑上设有4个指示灯，此类车型的故障码调取方法是：将点火开关“ON”，电脑上的4个红色指示灯即开始闪烁输出故障码；每个指示灯闪亮代表一个数字（由左到右分别为1、2、4、8），将闪亮的指示灯所代表的数字相加，即为输出的故障码，每次只输出1个故障码，故障清除后，拆开蓄电池负极电缆10s以上即可清除故障码。

四、美国克莱斯勒车系

克莱斯勒车系一般使用DRB－Ⅱ专用诊断仪调取或清除故障码，步骤如下： 1.将DRB－Ⅱ专用诊断仪连接到位于发动机舱内靠近发动机控制ECU的诊断座上。2.起动发动机，反复开闭空调开关，然后熄火发动机。

3.接通点火开关并选择故障读取功能，即可从DRB－Ⅱ诊断仪上读取所有故障信息。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第9页 总10页

4.清除故障码时，可在DRB－Ⅱ诊断仪上输入取消故障码的指令，或拆开蓄电池负极电缆15s以上即可。

1994～1995年克莱斯勒公司生产的部分轿车采用16端子OBD－Ⅱ诊断座，将点火开关转至“ON”位置，等 5～10s后，仪表盘上的“CHECK ENGINE”灯即闪烁输出故障码。

五、美国通用／韩国大宇车系 1、1993年前通用公司和大宇公司生产的轿车均采用12端子诊断座。调取故障码时，用专用跨接线将诊断座上的A端子与B端子短接，仪表盘上的“CHECK ENGINE”灯即闪烁输出故障码，故障码为两位数，故障码输出波形与日本丰田车系类似，故障灯闪亮与熄灭的时间均为0.4s，闪亮的次数代表故障码数值，一个故障码的十位与个位之间有1.2s熄灭的间隔。但需注意：调取故障码时，故障灯首先输出故障码12三次，然后再按顺序输出其他故障码，所有故障码均输出完后，再重复输出。清除故障码时，将蓄电池负极电缆线拆开30s以上即可。2、1993年后通用公司生产的轿车，一般都在空调面板上直接调取或清除各控制系统的故障信息。读取与清除方法如下：

（l）打开点火开关，同时按下冷气空调面板上“OFF”键及 “TEMP▲”键，直到屏幕显示“00”后放开两个按键。

（2）按风速调节键“▲”或“▼”，选择所需的诊断系统。诊断系统代号：屏幕显示“00”时为发动机系统诊断，显示“01”时为中央电脑诊断，显示“02”时为空调系统诊断，显示“03”时为安全气囊系统诊断，显示“04”时为ABS系统诊断。

（3）再按“OUT TEMP”键，即进入故障码调取功能。若电脑检测到系统有持续性故障，则正常显示两位数故障码；若电脑检测到系统有间歇性故障，则显示三位数故障码，间歇性故障码仅在正常故障码前加“1”。如：故障码14表示目前有“冷却液温度传感器信号电压过低”故障，故障码114则表示曾经发生过“水温传感器信号电压过低”故障。

（4）按“AUTO”键退出诊断功能。

（5）故障码的清除。按上述步骤（1）、（2）、（3）操作，然后按下“OFF” 键即可清除故障码，再按下“AUTO”键结束本次操作。

1994～1995年通用公司生产的部分轿车装有16端子OBD－Ⅱ诊断座，用专用跨接线短接诊断座上的“5＃”和“6＃”端子，即可由仪表盘上的故障指示灯“CHECK ENGINE” 读取故障码。

七、美国福特车系

1991年后福特公司生产的轿车多数装用的EEC—Ⅳ系统，在此仅以装用该系统的美规福特车系为例介绍故障码的调取与清除方法。故障码的调取可分为 KOEO（Key On Engine Off）和 KOER（Key On Engine Running）两种状态。KOEO状态是指将点火开关转置 “ON”，但不起动发动机；KOER状态是北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第10页 总10页 指在发动机运转状态下调取故障码。福特车系均可使用专用诊断仪（FORD SUPER STAR Ⅱ）获取故障码。

美规福特车一般采用6＋1端子诊断座。调取故障码时可使用指针式电压表或二极管灯，根据电压表的摆动次数（或二极管灯的闪烁规律）读取故障码，也可根据仪表盘上的“CHECK ENGINE”灯闪烁规律读取故障码。故障码以三位数表示故障码。

用电压表读取故障码时，首先将电压表量程选择在0～15V，将电压表正表笔与蓄电池正极相连，负表笔与诊断座的“STO”（测试输出）端子连接，使电脑进入KOEO或KOER状态，再用导线连接诊断座上的“STI”（测试输入）和 “SIGNAL RETURNPIN”（信号返回）端子，即可根据电压表的摆动次数读取故障码。如输出故障码“112”时，电压表指针先摆动1次，停2s，再摆动1次，又停2s，随后摆动2次。

清除故障码时，先进入KOEO状态，当刚开始输出故障码时，立即拆下诊断座上的连接导线，即可清除故障码。

1994年后装用OBD—Ⅱ系统、且保留短接方式调取故障码的福特车，将16端子OBD—Ⅱ诊断座上的“13＃”端子与“15＃”端子短接，即可从仪表盘上的“CHECK ENGINE”灯读取故障码。

第三篇：汽车发动机故障诊断技术教案第四章(第十四～十七讲)

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《发动机电控技术》 教学教案 第1页 总18页

第十四讲

第四章 汽油机辅助控制系统(1/4)

【课 题】 §4-1汽油机排放控制系统及检修(1/2)【课程性质】 理论课与实验课相结合 【授课对象】 汽车检测与维修专业

【巩固上讲内容】 点火系统电器元件的故障诊断及维修 【教学目的与要求】 掌握排放控制系统电路的检修

了解排放控制系统工作原理

【教学重点】 排放控制系统电路的检修 【教学难点】 排放控制系统工作原理

【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

三元催化转换器的结构与检修 40分钟 氧传感器与闭环控制 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】如何检修氧传感器和活性碳罐？ 【教学内容】

§4-1汽油机排放控制系统及维修(1/2)一、三元催化转换器与空燃比反馈控制系统 1．三元催化转换器的功能

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。2．三元催化转换器的构造

三元催化剂一般为铂（或钯）与铑的混合物。3．影响三元催化转换器转换效率的因素

影响最大的是混合气的浓度和排气温度。

只有在理论空燃比14.7附近，三元催化转化器的转化效率最佳，一般都装有氧传感器检测废气中的氧的浓度，氧传感器信号输送给ECU，用来对空燃比进行反馈控制。

此外，发动机的排气温度过高（815℃以上），TWC转换效率将明显下降。4．氧传感器 北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第2页 总18页

（1）氧化锆氧传感器

在敏感元件氧化锆的内外表面覆盖一层铂，外侧与大气相同。

在400℃以上的高温时，若氧化锆内外表面处的气体中的氧的浓度有很大差别，在铂电极之间将会产生电压。当混合气稀时，排气中氧的含量高，传感器元件内外侧氧的浓度差小，氧化锆元件内外侧两极之间产生的电压很低（接近0V），反之，如排气中几乎没有氧，内外侧的之间电压高（约为1V）。在理论空燃比附近，氧传感器输出电压信号值有一个突变，如下图。（2）氧化钛氧传感器

主要由二氧化钛元件、导线、金属外壳和接线端子等组成。

氧化锆氧传感器及其输出特性 a）结构 b）输出特性

1—法兰2—铂电极3—氧化锆管4—铂电极5—加热器 6—涂层7—废气8—套管9—大气

当废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增大；反之，废气中氧浓度较低时二氧化钛的电阻值减小，利用适当的电路对电阻变量进行处理，即转换成电压信号输送给ECU，用来确定实际的空燃比。（3）氧传感器控制电路

日本丰田LS400轿车氧传感器控制电路。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第3页 总18页

氧传感器控制电路

闭环控制，当实际空燃比比理论空燃比小时，氧传感器向ECU输入的高电压信号（0.75～0.9V）。此时ECU减小喷油量，空燃比增大。当空燃比增大到理论空燃比时，氧传感器输出电压信号将突变下降至0.1 V左右，ECU立即控制增加喷油量，空燃比减小。如此反复，就能将空燃比精确地控制在理论空燃比附近一个极小的范围内。

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《发动机电控技术》 教学教案 第4页 总18页

第十五讲

第四章 汽油机辅助控制系统(2/4)

【课 题】 §4-1汽油机排放控制系统及检修(2/2)【课程性质】 理论课与实验课相结合 【授课对象】 汽车检测与维修专业

【巩固上讲内容】 点火系统电器元件的故障诊断及维修 【教学目的与要求】 掌握排放控制系统电路的检修

了解排放控制系统工作原理

【教学重点】 排放控制系统电路的检修 【教学难点】 排放控制系统工作原理

【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

废气再循环的结构与检修 40分钟 燃油蒸气排放控制系统 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】如何检修氧传感器和活性碳罐？ 【教学内容】

§4-1汽油机排放控制系统及维修(2/2)

二、废气在循环控制系统（EGR）1．EGR控制系统功能

将适当的废气重新引入气缸参加燃烧，从而降低气缸的最高温度，以减少NOx的排放量。种类：开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统。2．开环控制EGR系统

如图，主要由EGR阀和EGR电磁阀等组成。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第5页 总18页

开环控制EGR系统

原理：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阀的真空度通道被切断，EGR阀关闭，停止废气在循环。

EGR率＝[EGR量／（进气量＋EGR量）]×100℅ 3．闭环控制EGR系统

闭环控制EGR系统，检测实际的EGR率或EGR阀开度作为反馈控制信号，其控制精度更高。与开环相比只是在EGR阀上增设一个EGR阀开度传感器，控制原理，EGR率传感器安装在进气总管中的稳压箱上，新鲜空气经节气门进入稳压箱，参与再循环的废气经EGR电磁阀进入稳压箱，传感器检测稳压箱内气体中的氧浓度，并转换成电信号送给ECU，ECU根据此反馈信号修正EGR电磁阀的开度，使EGR率保持在最佳值。4．EGR控制系统的检修

（1）一般检查：拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空软管应无真空吸力；发动机温度达到正常工作温度后，怠速时检查结果应与冷机时相同，若转速提高到2500 r/min左右，拆下真空软管，发动机转速有明显提高。

（2）EGR电磁阀的检查：冷态测量电磁阀电阻应为33～39Ω。电磁阀不通电时，从进气管侧吹入空气应畅通，从滤网处吹应不通；接上蓄电池电压时，应相反。

（3）EGR阀的检查：如图，用手动真空泵给EGR阀膜片上方施加约15KPa的真空度，EGR阀应能开启，不施加真空度，EGR阀应能完全关闭。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第6页 总18页

EGR阀的检查

三、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统 1．EVAP控制系统功能

收集汽油箱和浮子室内蒸气的汽油蒸气，并将汽油蒸气导入气缸参加燃烧，从而防止汽油蒸气直接排出大气而防止造成污染。同时，根据发动机工况，控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸气量。2．EVAP控制系统的组成与工作原理

如图，油箱的燃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，排放控制阀内部的真空度由碳罐控制电磁阀控制。

EVAP控制系统

发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信号，控制碳罐电磁阀的开闭来控制排放控制阀上部的真空度，从而控制排放控制阀的开度。当排放控制阀打开时，燃油蒸气通过排放控制阀被吸入进气歧管。

在部分电控EVAP控制系统中，活性碳罐上不设真空控制阀，而将受ECU控制的电磁阀直接装在活性碳罐与进气管之间的吸气管中。如图韩国现代轿车装用的电控EVAP控制系统。北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第7页 总18页

韩国现代轿车EVAP系统

3．EVAP控制系统的检测

（1）一般维护：检查管路有无破损或漏气，碳罐壳体有无裂纹，每行驶

20000㎞应更换活性碳罐底部的进气滤心。

（2）真空控制阀的检查：拆下真空控制阀，用手动真空泵由真空管接头给真空控制阀施加约5KPa真空度时，从活性碳罐侧孔吹入空气应畅通，不施加真空度时，吹入空气则不通。（3）电磁阀的检查：拆开电磁阀进气管一侧的软管，用手动用真空泵由软管接头给控制电磁阀施加一定的真空度，电磁阀不通电时应能保持真空度，若接蓄电池电压，真空度应释放。测量电磁阀两端子间电阻应为36～44Ω。

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第十六讲

第四章 汽油机辅助控制系统(3/4)

【课 题】 §4-2汽油机进气控制系统及检修 【课程性质】 理论课与实验课相结合 【授课对象】 汽车检测与维修专业

【巩固上讲内容】 汽油机排放控制系统及检修 【教学目的与要求】 掌握汽油机进气控制系统的检修

了解汽油机进气电控系统的工作原理

【教学重点】 汽油机进气控制系统的检修 【教学难点】 汽油机进气电控系统的工作原理 【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

汽油机进气控制系统的检修 40分钟 汽油机进气电控系统的工作原理 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】如何检修可变气门正时和升程？ 【教学内容】

§4-2汽油机进气控制系统及维修

一、谐波增压控制系统（ACIS）

谐波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。1．压力波的产生

当气体高速流向进气门时，如进气门突然关闭，进气门附近气流流动突然停止，但由于惯性，进气管仍在进气，于是将进气门附近气体被压缩，压力上升。当气体的惯性过后，被压缩的气体开始膨胀，向进气气流相反方向流动，压力下降。膨胀气体的波传到进气管口时又被反射回来，形成压力波。

2．压力波的利用方法

一般而言，进气管长度长时，压力波长，可使发动机中低转速区功率增大；进气管长度短时，压力波波长短，可使发动机高速区功率增大。3．波长可变的谐波进气增压控制系统 北京城市学院

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丰田皇冠车型2JZ—GE发动机采用在进气管增设一个大容量的空气室和电控真空阀，以实现压力波传播路线长度的改变，从而兼顾低速和高速的进气增压效果。

系统工作原理如图，ECU根据转速信号控制电磁真空通道阀的开闭。低速时，电磁真空孔道阀电路不通，真空通道关闭，真空罐的真空度不能进入真空气室，受真空气室控制的进气增压控制阀处于关闭状态。此时进气管长度长，压力波长大，以适应低速区域形成气体动力增压效果。高速时，ECU接通电磁真空道阀的电路，真空通道打开，真空罐的真空度进入真空气室，吸动膜片，从而将进气增压控制阀打开，由于大容量空气室的参与，缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速区域也得到较好的气体动力增压效果。

ACIS系统工作原理

1—喷油器2—过气道3—空气滤清器 4—过气室 5—涡流控制气门 6—进气控制阀 7—节气门 8—真空驱动器 维修时检查空气真空电磁阀的电阻为38.5～44.5Ω。

二、动力阀控制系统

功用：根据发动机不同的负荷，改变进气流量去改善发动机的动力性能。

工作原理：受真空控制的动力阀在进气管上，控制进气管空气通道的大小。发动机小负荷运转时，受ECU控制的真空电磁阀关闭，真空室的真空度不能进入动力阀上部的真空室，动力阀关闭，进气通道变小，发动机输出小功率。当发动机负荷增大时，ECU根据转速、温度、空气流量信号将真空电磁阀电路接通，真空电磁阀打开，真空室的真空度进入动力阀，将动力阀打开，进气通道变大，发动机输出大的扭矩和功率。

维修时主要检查真空罐、真空气室、和真空管路有无漏气，真空电磁阀电路有无短路或断路。

三、可变配气相位控制系统（VTEC）

1．对配气相位的要求

要求配气相位随着发动机转速的变化，适当的改变进、排气门的提前或推迟开启角和迟后关闭角。北京城市学院

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2．VTEC机构的组成

同一缸有主进气门和次进气门，主摇臂驱动主进气门，次摇臂驱动次进气门，中间摇臂在主次之间，不与任何气门直接接触。

VTEC配气机构与普通配气机构相比较，主要区别是：凸轮轴上的凸轮较多，且升程不等，结构复杂。

3．VTEC机构的工作原理

功能：根据发动机转速、负荷等变化来控制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。工作原理：发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，此时，三个摇臂彼此分离，主凸轮通过摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆；次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量关闭。配气机构处于单进、双排气门工作状态，单进气门由主凸轮轴驱动。当发动机高速运转，电脑向VTEC电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油道的机油压力作用在正时活塞一侧，此时两个活塞分别将主摇臂和次摇臂与中间摇臂接成一体，成为一个组合摇臂。此时，中间凸轮升程最大，组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作。

当发动机转速下降到设定值，电脑切断电磁阀电流，正时活塞一侧油压下降，各摇臂油缸孔内的活塞在回位弹簧作用下，三个摇臂彼此分离而独立工作。4．VTEC系统电路 5．VTEC系统的检测

发动机不工作时，拆下气门室罩，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。

在使用中，本田车系若有故障21，说明VTEC电磁阀或电路有故障，按以下进行检查： ①清除故障码，在重新调取故障码。

②关闭点火开关，拆开VTEC电磁阀线束，测电磁阀线圈电阻应为14～30Ω。③检查VTEC电磁阀与电脑之间的接线。

④起动发动机，当工作温度正常时，检查发动机转速分别为1000r/min、2000 r/min和4000 r/min时的机油压力。

⑤用换件法检查电脑是否有故障。

四、巡航控制系统及电控节气门系统

（一）巡航控制系统

1．巡航控制系统的功能（1）匀速控制功能 北京城市学院

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（2）巡航控制车速设定功能（3）滑行功能（4）加速功能（5）恢复功能（6）车速下限控制功能（7）车速上限控制功能（8）手动解除功能（9）自动解除功能（10）自动变速器控制功能（11）快速修正巡航控制车速功能（12）自诊断功能 2．巡航控制系统的组成

主要由操纵开关、安全开关、传感器、巡航控制ECU和执行元件组成。3．电动机式巡航控制执行元件

主要执行元件有电动机、电磁离合器、位置传感器和安全开关。4．气动膜片式巡航控制执行元件

主要有真空输送阀、真空输送电磁阀、真空释放阀、膜片气室和膜片拉杆等组成。5．巡航控制使用注意事项

（1）在天气恶劣条件下不要使用。

（2）在解除巡航控制模式后，应关闭巡航控制系统的控制开关。（3）在坡道较大或较多的道路上行驶时不要使用。（4）若巡航指示灯闪亮时，说明有故障，请勿使用。

（5）ECU是巡航控制系统的中枢，对电磁环境、湿度及机械振动有较高的要求。6．巡航控制系统的使用方法（1）设定巡航速度（2）解除巡航控制模式（3）提高巡航控制车速（4）降低巡航控制车速 7．巡航控制系统的检修

系统工作时，如果ECU在预定的时间内收不到车速信号，或由于操纵开关或执行元件故障而自动解除巡航控制模式，系统指示灯闪烁5次，说明巡航控制系统有故障。北京城市学院

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（二）电控节气门系统

1．电控节气门系统的功能（1）非线性控制（2）怠速控制（3）减小换档冲击控制（4）驱动力控制（TRC）（5）稳定性控制（VSC）（6）巡航控制

2．电控节气门系统结构与工作原理

结构如图所示，为LS400轿车节气门电控系统。

电控节气门系统

1— 电磁离合器2—加速踏板位置传感器3—节气门控制杆 2— 4—节气门5—节气门位置传感器6—节气门控制电动机

工作原理如图所示，发动机ECU根据各传感器输入信号确定最佳的节气门开度，并通过对控制电动机和电磁离合器的控制改变节气门开度。3．电控节气门系统的检测

发生故障时，系统自动停止工作，指示灯“CHECK ENGING”亮，调取故障码，并按故障提示诊断和排除故障。

五、废气涡轮增压控制

（一）增压控制系统功能

根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的工作，以达到控制进气压力、提高发动机动力性和经济性的目的。北京城市学院

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（二）废气涡轮增压原理

当ECU检测到进气压力在0.098MPa以下时，受ECU控制的释压电磁阀的搭铁回路断开，释压电磁阀关闭。此时涡轮增压器出口引入的压力空气，经释压阀进入驱动空气室，克服气室弹簧的压力推动切换阀将废气进入涡轮室的通道打开，同时将排气旁通道口关闭，此时废气流经涡轮室使增压器工作。当ECU检测到的进气压力高于0.098MPa时，ECU将释压电磁阀的搭铁回路接通，释压电磁阀打开，通往驱动器室的压力空气被切断，在气室弹簧弹力的作用下，驱动切换阀，关闭进入涡轮室的通道，同时将排气旁通道口打开，废气不经涡轮室直接排出，增压器停止工作，进气压力下降，只到进气压力降至规定的压力时，ECU又将释压阀关闭，切换阀又将进入涡轮室的通道口打开，废气涡轮增压器又开始工作。

废气涡轮增压原理图

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第十七讲

第四章 汽油机辅助控制系统(4/4)

【课 题】 §4-3故障自诊断系统、§4-4失效保护和备用系统 【课程性质】 理论课与实验课相结合 【授课对象】 汽车检测与维修专业

【巩固上讲内容】 汽油机进气控制系统及检修

【教学目的与要求】 掌握故障码的读取与清除和失效保护功能

了解故障自诊断功能的工作原理

【教学重点】 故障码的读取与清除 【教学难点】 故障自诊断功能的工作原理 【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

故障自诊断功能的工作原理 40钟 故障码的读取与清除和失效保护功能 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】如何读取丰田车系的故障码？ 【教学内容】

§4-3故障自诊断功能

一、故障自诊断系统的功能

1．通过自诊断测试判断电控系有无故障，有故障时，指示灯发出警报，并将故障码存储。2．在维修时，通过一定操作程序可将故障码调出，进行有针对性的检查。3．当传感器或其电路发生故障时，自动起动失效保护功能。

4．当发生故障导致车辆无法行驶时，自动起动应急备用系统，以保证汽车可以继续行驶。

二、自诊断系统工作原理

1、传感器的故障自诊断

系统正常工作进，传感器输送给ECU的各种信号的电平都是在规定范围内变化，当某一电路出现超出规定范围的信号，或ECU在一段时间里收不到某一传感器的输入信号，或输入信号在一段时间内不发生变化时，故障自诊断功能就判定为该电路信号出现故障。如水温传感器（THW）正北京城市学院

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常工作时，其输出电压信号在 0.1~4.8V范围内变化。如果水温传感器输出电压低于0.1V（相当于水温高于139℃）或高于4.8V（相当于水温低于-50℃）时，ECU即判断为故障信号，并将设定的故障并存入存储器内.发动机工作中，如果偶然出现一次不正常信号，ECU自诊断不会判断为故障。只有当不正常信号持续一定时间或多次出现时，ECU才能判定为故障。如发动机转速在1000r/min时，转速信号（Ne信号）丢失3～4个脉冲信号，ECU不会判定为转速信号故障，“检查发动机”警示灯也不会亮，转速信号的故障码也不会存入存储器内。

2、执行器的故障自诊断

对执行器的故障进行诊断，一般需增加专用电路来监测。丰田汽车电子控制点火系统中点火器（有的车型将点火器与ECU做成一件）的故障自诊断电路中，其中IGT为点火信号，IGF为点火监控信号。当点火电路中控制点火线圈一次线圈通断的功率三极管不能正常工作时，点火监控电路就不能得到功率三极管正常工作（不断地交替导通和截止）的信号，它就不能把点火监控信号IGF反馈给ECU。ECU只要收不到该反馈信号，就判定点火系统发生故障。与此同时，ECU立即切断喷油脉冲信号，使喷油器停止喷射燃油。

如果由于某种原因，偶尔出现一次不正常信号，如上所述，ECU并不会判定为故障。一般，需点火器6次没有点火监控信号反馈给ECU，才判定点火系统发生故障。

3、配线电路的故障自诊断

故障信号的出现不只是与传感器或执行本身发生故障有关，而且还与相应的配线电路故障有关。当水温传感器与ECU间的配线开路时，其输出的电压信号就会高于4.8V，ECU也会判定为水温传感器故障。同理，当水温传感器与ECU之间的配线短路搭铁时，其输出的电压信号就会低于0.1V，ECU也会判定为水温传感器发生故障。

三、自诊断形式

1）连续诊断方式。在车辆正常运行工况，ECU自动地、连续地执行此方式的自诊断流程。2）KOEO方式（Key On，Engine off），即打开点火开关，但不起发动机的方式。此时，ECU需要由电控系统的诊断接口收到相应的命令后才会进入此方式的自诊断流程。

3）ER方式（Engine Running），即打开点火开关并起动发动机的方式。此时，ECU也需要由诊断接口收到相应的命令都会进入此方式的自诊断流程。

由于自诊断是按事先设置好的流程进行，当执行KOEO和ER诊断方式时，如果某个故障在流程之前发生，但在流程进行中恰好消失，该保障就会漏检。为了克服这种情况，一些系统专门设置了“晃动检查”，ECU将连续监测指定的信号。此时，可对待检查的传感器或接头进行摇动、轻敲等，往往能查出不明显的接触不良、锈蚀、脱焊等故障。北京城市学院

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四、第二代随车诊断系统OBD—Ⅱ简介

OBD是ON一BOARD DIAGNOSITICS的缩写，其由美国汽车工程学会（SAE）提出，经环保机构（EPA）和加州资源协会（CABR）认证通过。OBD—Ⅱ随车诊断系统具有以下特点：

1）按照SAE标准，提供统一的16脚诊断座，安装于驾驶室仪表板下方。

如图：

2）OBD—Ⅱ诊断模式采用高效率的明码编码方式以及压缩数据包方式传递信息，读取和消除故障码可在瞬间利用仪器完成。

3）OBD—Ⅱ诊断座仍保留了通过跨接诊断的引脚从故障指示灯或LED灯、电压表上读取故障码的功能。

4）OBD—Ⅱ资料传输线有两个标准：①ISO—k和ISO—l国际统一标准7#、15#脚；②SAE—J1850美国统一标准2#、10#脚。

5）各种车辆相同故障码代号及故障码意义统一。OBD—Ⅱ故障码由5个字组成。6）具有行车记录功能，能记录车辆行驶过程的有关数据资料。7）具有重新显示记忆故障功能，由仪器直接消除故障码功能。

五、故障码的读取和消除方法

（一）故障信息的显示方法大致有以下几种：

1）由“检查发动机”（CHECK ENGINE）警示灯闪烁故障码，或由ECU上的指示灯指示。2）在组合仪表的信息显示屏上出现故障码。

3）通过诊断座上的故障诊断输出端子输出故障信息资料，并跨接显示灯闪烁读出故障码，或跨接检测仪器如百分率表、闭角表、电脑检测仪等直接读取故障信息资料。

几种常见车型故障码的读取方法：

（1）通用车系 跨接OBD—Ⅱ诊断座的6#、5#端子，由“CHECK ENGINE”灯闪烁读码。（2）福特车系 跨接16针诊断座的13#、15#端子，由“CHECK ENGINE”灯读取故障码。（3）克莱斯勒车系 将点火开关打开等约5~10s后，由“CHECK ENGINE”灯读故障码。北京城市学院

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（4）奔驰车系 无法由OBD—Ⅱ诊断座利用跨接试灯方式读取故障码，但可由38针诊断座中第4孔读取HFM发动机电脑故障码，或由38针诊断座第19#孔读取DM电脑故障码。

（5）沃尔沃车系 在OBD—Ⅱ诊断座3#孔与16#跨孔之间接上跨接灯（由一个LED灯和330电阻串联组成），同时3#孔搭铁5s，读出发动机系统故障码。

（6）丰田车系 将OBD—Ⅱ16针诊断座5#与6#跨接或将TE1与E1端子跨接，由仪表板上“CHECK ENGINE”灯闪烁读出。

（7）三菱车系 三菱车系可由OBD—Ⅱ诊断座中读出下列5个系统的故障码：发动机故障码读取可将OBD—Ⅱ诊断座1#端子搭铁，由“CHECK ENGINE”灯闪烁显示。自动变速器故障码可用显示灯跨接OBD—Ⅱ诊断座的6#、4#端子，由跨接灯闪烁读出。ABS故障参政可用显示灯跨接OBD—Ⅱ诊断座的8#、4#端子，由跨接灯闪烁读出。SRS故障码可用显示灯跨接OBD—Ⅱ诊断座的12#、4#端子，由跨接灯闪烁读出。定速故障码可用显示灯跨接OBD—Ⅱ诊断座13#、4#端子，由跨接灯闪烁读出。

（二）故障码的清除

1、用故障诊断仪清除故障码。

2、把汽车蓄电池负极电缆或通往发动机电控系统的电源线或熔丝拔掉约30s清除掉ECU中存储的故障代码。

注意：使用拔掉蓄电池负极电缆的方法清除故障码，将会使汽车上石英钟和音响等装置内存中的内容一起清除掉。

在清除故障码后，应起动发动机，看“CHECK ENGINE”灯是否又闪亮。若又闪亮，说明系统仍存在故障，需进一步诊断。

§4-4失效保护和备用系统一、失效保护系统

失效保护功能主要有：

1）空气流量计或进气压力传感器断路或短路时，ECU按节气门位置传感器的信号，以三种固定的喷油量控制喷油。当节气门位置传感器内的怠速开关闭合时，以固定的怠速喷油量喷油；当怠速开关断开而节气门尚未全开时，以固定的小负荷喷油量喷油；当节气门开开或接近全开时，以固定的大负荷喷油量喷油。

2）水温传感器断路或短路时，ECU按水温为80℃的状态控制喷油。3）进气温度传感器断路或短路时，ECU按进气温度为20℃的状态控制喷油。

4）节气门位置传感器（线性输出式）信号电路故障。当线性输出式节气门位置传感器产生断路或短路故障时，ECU将检测到节气们处于全开或完全关闭状态信号，此时安全保险功能将采用正常运北京城市学院

《发动机电控技术》 教学教案 第18页 总18页 转值（标准值），通常按节气门开度为0或25值控制发动机工作。

5）大气压力传感器断路或短路时，ECU按101.13kPa控制喷油或进入备用系统工作状态。6）氧传感器输出电压保持不变或变化过于缓慢进，ECU将取消反馈控制，并以开环控制方式控制喷油。

7）曲轴位置传感器（G1和G2）信号电路故障。由于G信号用于识别气缸和确定曲轴基准角，当出现开路或短路时，发动机无法控制，将造成发动机不能起动或失速。如果仍能收到G1或G2信号，则曲轴在基准角还能由保留的G信号判别。

8）点火确认信号故障。如果点火系统中产生故障造成不能点火，ECU检测不到由点火控制器返回的点火认定信号。此时，ECU安全保险功能立即停止燃油喷射，以防止大量燃油进入气缸而不能点火工作。

9）爆震传感器（KNK）信号或爆震控制系统故障。当爆震传感器信号电路开路或短路，或ECU内爆震控制系统出现故障，无论是否产生爆震，点火提前角控制将无法由爆震控制系统控制执行，这将导致发动机损坏，此时安全保险功能将点火提前角固定在一适当值。

二、备用系统

当电控系统发生某些故障时，将无法控制发动机运转，此时ECU中的备用系统会接通备用集成电路（IC）。用固定的信号控制燃油喷射和点火正时，控制发动机进入强制运转，使发动机仍能维持运转，以便驾驶员能将车辆开到修理厂进行检修。

当遇到下列情况之一时，ECU自动接至备用系统工作状态： 1）微处理器停止输出点火正时控制信号（IGT）时。

2）进气压力传感器信号电路出现开路或短路（只适于D型EFI系统）时。3）曲轴位置传感器信号电路开路或短路时

4）当ECU中的中央微处理器（CPU）、输入/输出（I/O）接口和存储器发生故障时。

第四篇：汽车发动机故障诊断技术教案第六章(第二十～二十一讲)

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第二十讲

第六章 柴油机电控系统(1/2)

【课 题】 §6-1柴油机电控系统概述

§6-2柴油机电控系统的组成及工作原理 【课程性质】 理论课

【授课对象】 汽车检测与维修专业 【巩固上讲内容】 汽车电路识别

【教学目的与要求】 掌握柴油机的三代电控燃油喷射系统的划分方法

掌握柴油机电控系统是如何实现喷油过程

【教学重点】 柴油机电控系统喷油过程

【教学难点】 三代柴油电控燃油喷射系统的工作原理。【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

电动燃油泵的结构及工作原理 40钟 电动燃油泵控制电路的检修 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】如何检查燃油系统的油压？ 【教学过程】

§6-1柴油机电控系统概述

一、柴油机电控技术的发展

柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。

柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间—压力控制（压力控制）第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷油系统）

改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进北京城市学院 《发动机电控技术》 教学教案 第2页 总9页

行“时间－压力控制”或“压力控制”。

特点：通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电/液控制执行元件等，组成数字式高频调节系统，有电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正时。但供油压力还无法独立控制。

二、柴油机电控燃油喷射系统的优点

1、改善低温起动性。

2、降低氮氧化物和烟度的排放。

3、提高发动机运转稳定性。

4、提高发动机的动力性和经济性。

5、控制涡轮增压。

6、适应性广。

三、柴油机电控系统的功能

1、燃油喷射控制（1）供（喷）油量控制（2）供（喷）油正时控制

（3）供（喷）油速率和供（喷）油规律的控制（4）喷油压力的控制（5）柴油机低油压保护（6）增压器工作保护

2、怠速控制

（1）怠速转速的控制（2）各缸均匀性的控制

3、进气控制（1）进气节流控制（2）可变进气涡流控制（3）可变配气正时控制

4、增压控制

5、排放控制

6、起动控制

7、巡航控制

8、故障自诊断和失效保护 北京城市学院 《发动机电控技术》 教学教案 第3页 总9页

9、柴油机与自动变速器的综合控制

§6-2柴油机电控系统的组成及工作原理

一、柴油机电控燃油喷射系统的组成

柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外，对喷油正时和喷油的压力都有很高的要求。（柴油机电控燃油喷射系统的喷油压力较高约为19.6MPa）

各种柴油电控系统的区别在于控制功能、传感器的数量和类型、执行元件的类型、ＥＣＵ控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置，但基本组成与其他电子控制系统一致，也是由传感器、ＥＣＵ、执行元件三部分组成。

1、传感器

（1）加速踏板位置传感器（2）反馈信号传感器（3）燃油温度传感器（4）其他传感器和信号开关

2、柴油机控制ＥＣＵ

根据各传感器输入信号和内存程序，计算出供（喷）油量和供（喷）油开始时刻，并向执行元件发出执令信号。

3、执行元件

执行ＥＣＵ的指令，调节柴油机的供（喷）油量和供（喷）油正时。

二、位置控制方式

第一代柴油机电控燃油喷射系统主要以电控直列柱塞泵或电控转子分配泵为特征。

1、直列柱塞泵的供油量控制

“位置控制”的直列柱塞泵供油量控制装置一般采用占空比控制型电磁阀（简称占空比电磁阀）式或直流电动机式电子调速器。

2、转子分配泵的供油量控制

“位置控制”的转子分配泵供油量控制装置，一般采用转子式或占空比电磁阀式电子调速器。第一代 位置控制系统

位置控制系统不仅保留了传统的泵－管－嘴系统，还保留了原喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽等控制油量的机械传动机构，只是对齿条或者滑套的运动位置予以电子控制。

日本Denso公司的ECD－V1，德国Bosch公司的EDC和日本Zexel公司的COVEC等都属于位置控制的电控分配泵系统。日本Zexel公司的COPEC，德国Bosch公司的EDR系统和美国Caterpillar公司的PEEC系统等都属于位置控制的电控直列泵系统。北京城市学院 《发动机电控技术》 教学教案 第4页 总9页

三、时间控制方式

供油量的“位置控制”特点是用模拟量来控制执行元件工作，通过对喷油泵油量控制机构的定位来得到所需的供油量。不论采用何种类型的电子调速器，总是需要由部分机械装置来完成对喷油泵供油量的调节，也会降低控制精度和响应速度。所以继供油量“位置控制”之后出现了“时间控制”。

1、转子分配泵的供油量控制

在回油通道中安装一个有ＥＣＵ控制的高速电磁阀来控制回油通道的开闭，也就实现供油量的“时间控制”。“时间控制”的转子分配泵取消了油量控制滑套和泵油柱塞上的回油槽（或孔）。

2、Ｐ－Ｔ喷油器的供油量控制

取消了原Ｐ－Ｔ燃油系统中结构复杂的调速器和喷油器中的计量装置，使燃油供给系统大为简化。

高速电磁阀关闭的时刻即是喷油开始时刻，高速电磁阀关闭的持续时间决定了喷油量。第二代 时间控制系统

时间控制系统是用高速强力电磁阀直接控制高压燃油，一般情况下，电磁阀关闭，开始喷油；电磁阀打开，喷油结束。喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量取决于电磁阀关闭的持续时间。传统喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽和提前期等全部取消，对喷射定时和喷射油量控制的自由度更大。

日本Zexel公司的Model-1电控分配泵，美国Detroit公司的DDEC电控泵喷嘴、德国Bosch公司的EUP13电控单体泵都属于时间控制系统。我国专家欧阳明高和丹麦Sorenson研制的“泵－管－阀－嘴（Pump/Pipe/Valve/Injector－PPVI）”电控燃油喷射系统也属于第二代电控喷射系统。

四、时间－压力控制方式

第二代柴油机电控燃油喷射系统中最典型的是电控共轨式燃油喷射系统。在电控共轨式燃油喷射系统中，对喷油量的控制采用“时间－压力控制”或“压力控制”，用得最多的是“时间－压力控制”方式。

在该系统中，ＥＣＵ控制供油压力调节阀使喷油器的喷油压差保持不变，再通过控制三通电磁阀工作实现喷油量和喷油正时的控制。电磁阀通电开始时刻决定了喷油的开始时刻，其通电时间决定喷油量。

五、压力控制方式

在后期开发的柴油机电控共轨式燃油喷射系统中，为降低对供油压力的要求，喷油量的控制采用控制喷油压力的方法实现，即喷油量的“压力控制”方式。

喷油器喷孔尺寸一定，喷油时间一定，控制喷油压力即可控制喷油量；而在增压活塞和柱塞尺寸北京城市学院 《发动机电控技术》 教学教案 第5页 总9页 一定时，喷油压力（即增压压力）取决于共轨中的油压，共轨中的油压是由ＥＣＵ根据各种传感器信号通过燃油压力调节阀来控制的，所以将此种喷油量控制方式称为“压力控制”方式。在系统中，ＥＣＵ根据实际的共轨压力信号对共轨压力进行闭环控制。

第三代 共轨电控喷射系统

共轨式电控喷射系统改变了传统的柱塞泵脉动供油的原理，通过油锤响应、液力增压、共轨蓄压或者高压共轨等形式形成高压。采用压力时间式燃油计量原理，用电磁阀控制喷射过程，可以实现对喷射油量和喷射定时的灵活控制。

高压共轨系统被世界内燃机行业公认为20世纪三大突破之一，将成为21世纪柴油机燃油系统的主流。德国Bosch公司、日本Denso公司和英国Lucas公司都研制出了电控高压共轨系统，并开始小批量向市场供货。

德国戴姆勒·奔驰公司利用Bosch公司的技术首先在世界范围内推出了采用新型高压共轨燃油喷射系统的4气门直喷式柴油机，并用于A、C级轿车上。日本Hino公司利用Denso公司的技术在新型K13C型柴油发动机和J系列柴油发动机上均采用了高压共轨系统，日本Mitsubishi公司也利用Denso公司的技术在重型柴油发动机上应用了高压共轨系统。

第三代 共轨电控喷射系统基本特点：

高压共轨系统利用较大容积的共轨腔将油泵输出的高压燃油蓄积起来，并消除燃油中的压力波动，然后再输送给每个喷油器，通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。其主要特点可以概括如下：

1、共轨腔内的高压直接用于喷射，可以省去喷油器内的增压机构；而且共轨腔内是持续高压，高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得多。

2、通过高压油泵上的压力调节电磁阀，可以根据发动机负荷状况以及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节，尤其优化了发动机的低速性能。

3、通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时，喷射油量以及喷射速率，还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。第三代共轨电控喷射系统——典型系统

高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器。供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。

第三代共轨电控喷射系统——喷射系统

预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入气缸，在缸内发生预混合或者部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟期。这样缸内压力升高率和峰值压力都会下降，发动机工作比较缓和，同时缸内温度降低使得NOX排放减小。预喷射还可以降低失火的可能性，改善高压共轨系统的冷起动性能。北京城市学院 《发动机电控技术》 教学教案 第6页 总9页 主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期内喷入气缸内的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可以缩短喷射时间从而缩短缓燃期，使燃烧在发动机更有效的曲轴转角范围内完成，提高输出功率，减少燃油消耗，降低碳烟排放。主喷射末期快速断油可以减少不完全燃烧的燃油，降低烟度和碳氢排放。

北京城市学院 《发动机电控技术》 教学教案 第7页 总9页

第二十一讲

第六章 柴油机电控系统(2/2)

【课 题】 §6-3典型柴油机电控系统的结构及工作原理 【课程性质】 理论课

【授课对象】 汽车检测与维修专业 【巩固上讲内容】 EFI系统的工作原理

【教学目的与要求】掌握电动燃油的结构及工作原理

掌握电动燃油泵控制电路的检修

【教学重点】 电动燃油泵的结构和工作原理 【教学难点】 电动燃油泵控制电路的检修 【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法

【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟

电动燃油泵的结构及工作原理 40钟 电动燃油泵控制电路的检修 40分钟 小结与答疑 5分钟

【作 业】柴油机电控系统由哪些部分组成？ 【教学过程】

§6-3典型柴油机电控系统的结构及工作原理

传统柴油机供给系统中，都是采用机械离心式或液压式供油提前角自动调节器来控制喷油泵的供油正时，间接实现对喷油器喷油正时的调节。而在柴油机电控燃油喷射系统中，一般都是由ECU根据柴油机转速、负荷等传感器信号对供（喷）油正时进行控制。

在第二代柴油机电控燃油喷射系统和部分采用“时间控制”供（喷）油量的第一代柴油机电控燃油喷射系统中，取消了传统的供（喷）油提前角自动调节器，采用由ECU控制的高速电磁阀控制供（喷）油的开始时刻（即正时），并增加供（喷）油正时传感器，实现了供（喷）油正时的闭环控制。

一、转子分配泵供油正时电控系统

在第一代柴油机电控燃油喷射系统中，转子分配泵供油正时的控制通常是在原供油提前角自动调节器活塞两侧油腔之间增加一条液压通道，并由ECU通过电磁阀控制该液压通道来实现。ECU主要根据柴油机转速和负荷传感器信号确定基本供油提前角，再根据冷却液温度等传感器信号进行修正，并通过电磁阀控制正时活塞左右两侧油腔内的燃油压力差，以改变正时活塞的位置；正时活塞左右移动北京城市学院 《发动机电控技术》 教学教案 第8页 总9页 时，通过传动销带动转子分配泵内的滚轮架转动，从而改变喷油泵的供油正时。

正时传感器（正时活塞位置传感器）为差动电感式。传感器铁心随正时活塞移动，传感器线圈内产生与活塞位置成正比的电压（自感电动势）信号,ECU根据此传感器信号对喷油泵供油正时进行闭环控制。

一、本电装公司ＥＣＤ－Ｖ1系统

日本丰田公司柴油轿车最早装用的就是由日本电装公司开发的ECD－V1系统，该系统是在转子分配式喷油泵的基础上，加装电子控制装置而形成的。主要传感器包括：发动机转速传感器、加速踏板位置传感器、滑套位置传感器、正时活塞位置传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、车速传感器、空档开关、起动开关、空调开关等。

ECD—V1系统的控制功能包括：燃油喷射控制、进气节流控制、预热塞控制、自诊断和安全保护功能等。

二、本电装公司ＥＣＤ－Ｖ3系统

日本电装公司开发的ECD—V3系统也是在转子分配式喷油泵基础上，增加电子控制装置形成的柴油机电控燃油喷射系统。与ECD—V1系统相比，主要是喷油量控制方法不同，ECD—V3系统是通过控制喷油时间来实现对喷油量控制的，即ECU在确定喷油器的喷油开始时刻后，再通过回油控制电磁阀来控制柱塞泵回油的时刻（即停止喷油的时刻），以此来控制喷油量；为控制喷油时间，在转子分配式喷油泵内增设了泵角传感器。泵角传感器采用电磁感应式，向ECU提供喷油泵凸轮轴位置和转角信号。

此外，ECD—V3系统装用光电式着火正时传感器，对喷油正时实施反馈控制。发动机转速传感器安装在曲轴上。

三、本五十铃公司Ｉ－ＴＥＣ系统

五十铃公司Ｉ—TEC（全电子控制式）是在转子分配式喷油泵基础上，增加电子控制装置形成的全电子控制式柴油机电控燃油喷射系统。该系统的主要特点是：具有巡航控制功能，设有燃油温度传感器，不对喷油正时进行反馈控制。此外，加速踏板位置传感器采用差动电感式；进气节流（节气门）不受ECU控制。

四、直列柱塞泵电控系统

装用直流电动机式电子调速器的直列柱塞泵电控系统，用电子调速器取代原有的机械调速器，以实现对喷油量的控制；用正时控制器取代原有的机构离心式供油提前角自动调节器，来对喷油正时进行控制；并设有油量调节拉杆（或齿条）位置传感器和正时传感器，对喷油量和喷油正时的控制均采用闭环控制方式。

五、美国CaterPillar公司HEUI系统

该系统具有共轨式柴油机电控燃油喷射系统的基本组成和结构，属第二代电控共轨式燃油喷射系北京城市学院 《发动机电控技术》 教学教案 第9页 总9页 统。该系统的控制功能包括：燃油喷射控制、进气控制、起动控制、故障自诊断、失效保护和应急备用，同时还具有与其他控制系统进行数据传输的功能。HEUI系统的喷油量控制采用了“压力控制”方式，通过由传感器、ECU和执行元件等组成的控制系统，对循环喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油压力进行控制。

六、日本电装公司ＥＣＤ－Ｕ２系统

该系统主要用于载重汽车装用的柴油机上，日本日野汽车公司、三菱汽

车公司和日产汽车公司生产的载重汽车柴油机多数采用ECD－Ｕ２系统。该系统具有共轨式喷油系统的基本组成和结构，属于第二代柴油机电控燃油喷射系统，ECD－Ｕ２系统的组成，由各种传感器、ECU、燃油压力控制阀和三通电磁阀等组成的控制系统，对喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油压力进行“时间压力控制”。

第五篇：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