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电控辅助控制系统


汽车发动机电控技术教案

第四章
课程名称 课程性质 任课教师 授课对象 教学目的和 要

汽油机电控辅助控制系统
汽车发动机电控技术 理论课 职 称 专业 年
总学时:16 学时 讲课:10 学时 实习:6 学时

班级

了解实效保护系统、自诊断系统和应急备用系统;掌

握怠速速控制 系统、进气控制系统的原理和检测;掌握 EVAP、EGR 控制系统的工作 求 原理及检修; 重点:怠速控制系统、进气控制系统、排放控制系统以巡航控制系 统的功能、控制原理及主要元件的构造与检修。 难点:怠速控制系统的控制原理。

教学重点和 难 点

教学进程 第 次课
第 1 次课 第 2 次课 第 3 次课 第 4 次课 第 5 次课 怠速控制系统 进气控制系统、增压控制系统 电子起动系统 排放控制系统 巡航控制及电控节气门系统、 冷却风扇及发电机控 制系统 故障自诊断系统、失效保护系统、应急备用系统

授课章节

学 时
1 2 1 2 2

备 注

第 6 次课

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教案(章节备课)
第1 节
怠速控制系统 一、怠速控制系统的功能与组成 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.怠速控制系统的组成 主要由传感器、ECU、和执行元件三部分组成。 3.怠速控制的方法 怠速控制也就是对怠速工况下的进气量进行控制。控制基本类型有节气 门直动式和旁通空气式。 二、节气门直动式怠速控制器 结构主要由直流电动机、减速齿轮机构、丝杠机构和传动轴等组成。 原理: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。传动轴顶靠在节气门最小开 度限制器上,发动机怠速运转时,ECU 根据各传感器的信号,控制直流电动 机的正反转和转动量,以改变节气门最小开度限制器的位置,从而控制节气 门的最小开度,实现对怠速进气量进行控制的目的。 三、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。安装在节气 门上。 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。 2.控制阀的检修 (1)在检修时应注意 1)不要用手推拉控制阀,以免损坏丝杠机构的螺纹。 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,检查密封圈好坏,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 之间的

教 案 内 容

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

步进电动机型怠速控制阀工作情况检查 a)接蓄电池正极 b)接蓄电池负极

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3.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, 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。 四、旋转电磁阀型怠速控制阀
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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。 双金属片制成的卷簧,起保护作用。当流过阀体冷却液腔的冷却液温度 变化时, 双金属片变形, 带动挡块转动, 从而改变阀轴转动的两个极限位置, 以控制怠速控制阀的最大开度和最小开度。 工作原理: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 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 。 五、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。 由于旁通气量少,为此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。 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 。 六、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。 3.控制阀的检测 同占空比控制电磁阀相同。

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第2节
进气控制系统 一、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。 二、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 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。

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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
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5—涡流控制气门

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6—进气控制阀 7—节气门 8—真空驱动器

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维修时检查空气真空电磁阀的电阻为 38.5~44.5Ω 。 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。 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

VTEC 控制系统

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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。

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第3节
增压控制系统 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。 二、废气涡轮增压 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。

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废气涡轮增压原理图

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第4节
排放控制系统 一、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。

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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。

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。
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(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 36~44 Ω。 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。

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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。

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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。

教 案 内 容
EGR 阀的检查

三、三元催化转换器(TWC)与空燃比反馈控制系统 1.TWC 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.TWC 的构造 三元催化剂一般为铂(或钯)与铑的混合物。 3.影响 TWC 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 (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。

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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

教 案 内 容

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。

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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5.TWC 及氧传感器的检修 (1)使用注意事项 1)装有氧传感器和 TWC 装置的汽车,禁止使用含铅汽油。 2) 装用蜂巢型转换器的汽车, 一般汽车每行驶 80000 ㎞应更换转换器芯 体。 3)装用颗粒型转换器的汽车,其颗粒形催化剂的重量低于规定值时,应 更换。 (2)热型氧传感器加热器的检查 检测加热器线圈的电阻,如:丰田 LS400 在 20℃时线圈阻值应为 5.1~ 6.3Ω 。 (3)氧传感器信号检查 发动机高速运转,直到氧传感器的工作温度达 到 400℃以上再维持怠速运转。然后反复踩动加速踏板,并测量氧传感器输 出信号电压,加速时应为高电压信号,减速时应输出低电压信号。 四、二次空气供给系 1.二次空气供给系功能: 在一定工况下,将新鲜空气送入排气管,促使废气中的一氧化碳和碳氢 化合物进一步氧化,从而降低一氧化碳和 HC 的排放量,同时加快三元催化 转换器的升温。 2.组成与工作原理 控制阀主要由舌簧阀和膜片阀组成。 工作原理:点火开关接通后,蓄电池向二次空气电磁阀供电,ECU 控制 电磁阀搭铁回路。电磁阀不通电时,关闭通向膜片阀真空室的真空通道,膜 片阀弹簧推动膜片下移,关闭二次空气供给通道;ECU 给电磁阀通电,进气 管真空度将膜片阀吸起,使二次空气进入排气管。 3.二次空气供给系统的检修 (1)低温起动发动机后,拆下空气滤清器盖,应听到舌簧阀发出的“嗡、 嗡”声。 (2) 拆下二次空气供给软管, 用手指盖住软管口检查, 发动机温度在 18~ 63℃范围内怠速运转时,有真空吸力;温度在 63℃以上,起动后 70s 内应有 真空吸力,起动 70s 后应无真空吸力;发动机转速从 4000r/min 急减速时, 应有真空吸力。 (3)拆下二次空气阀,从空气滤清器侧软管接头吹入空气应不漏气。 (4)电磁阀的检查,阻值应为 36~44Ω 。

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第5节

巡航控制及电控节气门系统

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一、巡航控制系统 1.巡航控制系统的功能 (1)匀速控制功能 (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。 二、电控节气门系统 1.电控节气门系统的功能

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(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。

教 案 内 容
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 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。

电控节气门系统工作原理

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。

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第6节
冷却风扇及发电机控制系统 一、冷却风扇控制系统 功能: 发动机控制 ECU 根据冷却液温度传感器信号和空调开关信号, 通 过风扇继电器来控制风扇电动机电路的通断,以实现对风扇的控制。 原理:北京切诺基 4.0L 发动机冷却风扇系统电路图,发动机控制 ECU 控制风扇继电器线圈的搭铁回路,当冷却液温度低于 98℃时,ECU 断开风 扇继电器搭铁回路,冷却风扇不工作;当却液温度高于 103℃时,冷却风扇 工作。如果选择空调开关信号,不管冷却液温度多少,风扇始终工作。

教 案
风扇继电器控制电路

内 容

二、发电机控制系统 功能:根据蓄电池电压信号,控制发电机的输出信号。 原理:蓄电池电压信号经端子 3 输送给 ECU,ECU 控制发电机励磁绕 组的搭铁回路以调节磁场强度,从而实现发电机输出电压的控制。

发电机控制系统电路

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汽车发动机电控技术教案
第7节
故障自诊断系统 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.传感器故障自诊断原理 若传感器输入 ECU 的信号超出正常范围,或在一定时间内 ECU 收不到 该传感器信号,或该传感器输入 ECU 的信号在一定时间内不发生变化,自 诊断系统均判断定为“故障信号” 。 例如水温传感器,当传感器向 ECU 输送的信号电压低于 0.3V 或高于 4.7V,自诊断系统会判断为故障信号。 2.执行元件故障自诊断原理 在没有反馈信号的开环控制中,执行元件如有故障,自诊断系统只能根 据 ECU 输出的执行信号来判断。原理与传感器类似。 带有反馈信号的闭环控制工作时,自诊断系统还可根据反馈信号判别故 障。 三、自诊断系统的使用 故障指示灯

教 案 内 容

故障指示灯控制电路

当检测到有故障时,仪表盘上的故障指示灯“CHECK ENGINE”点亮, 以警告驾驶员或维修人员。 在使用中,点火开关接通,发动机没有起动或起动后的短时间内, “故障 指示灯”点亮是正常现象,当起动后几秒钟内或发动机达到一定转速(一般 为 500r/min)后, “故障指示灯”应熄灭。 四、OBD—Ⅱ简介 OBD 是“ON—BOARD DINGOSITICS”的缩写,是由美国汽车工程学 会(SEA)提出的,经环保机构( EPA)和加州资源协会( CARB)认证通 过的。

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汽车发动机电控技术教案
第8节
失效保护系统 一、失效保护系统的功能 功能: 在电控系统中, 当自诊断系统判定某传感器或其电路出现故障 (即 失效)时,由自诊断系统起动而进入工作状态,给 ECU 提供设定的目标信 号来代替故障信号,以保持控制系统继续工作,确保发动机仍能继续运转。 二、失效保护系统设定的标准信号 1.冷却水温度信号 若冷却水温度传感器或其电路发生故障时, 失效保护系统给 ECU 提供设 定的冷却水温度信号, 通常按冷却水温度为 80℃控制发动机工作,防止混合 气过浓或过稀。 2.进气温度传感器 当进气温度传感器或其电路发生故障时, 失效保护系统给 ECU 提供设定 的进气温度信号, 通常按进气温度为 20℃控制发动机工作,防止混合气过浓 或过稀。 3.点火确认信号 点火系统发生故障造成不能点火, ECU 接收不到点火控制反馈的点火确 认信号时,失效保护系统使 ECU 立即切断燃油喷射,使发动机停止运转。 4.节气门位置传感器信号 当节气门位置传感器或其电路发生故障时, ECU 将始终接收节气门处于 全开或全关状态信号, 无法对喷油量进行精确控制。 此时, 失效保护系统中, 通常按节气门开度为 0°或 25°设定标准的节气门位置传感器。 5.点火提前角 爆燃传感器或其电路发生故障时, 失效保护系统使 ECU 将点火提前角固 定在一个适当值。 6.凸轮轴位置传感器 当凸轮轴位置传感器发生故障时,导致 G1 和 G2 两个信号不能输送给 ECU,则只能利用应急备用系统维持发动机基本运转。 7.空气流量计信号 若空气流量计或其电路发生故障,ECU 无法按进气量计算基本喷油量, 将引起发动机失速或不能起动。此时,失效保护系统使 ECU 根据起动信号 和节气门位置传感器信号按固定的喷射时间控制发动机工作。 8.进气管绝对压力传感器信号 如此传感器发生故障,ECU 无法按进气流量计算基本喷油量,失效保护 系统使 ECU 按设定的固定值控制喷油量,或起动应急备用系统维持发动机 运转。

教 案 内 容

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第9节 教 案 内 容
应急备用系统 一、应急备用系统的功能 功能:由 ECU 内的备用 IC 来完成,只能维持汽车的基本功能,而不能 保证发动机正常性能运行。 二、应急系统的工作原理 当起动备用系统工作后,备用 IC 根据控制所需的几个基本传感器信号, 按照固定的程序对执行元件进行简单的控制。应急备用系统工作时,只能根 据起动开关信号和怠速触点信号将发动机的工况简单地分为起动、怠速和非 怠速,并按预先设定的固定数值输出喷油控制信号和控制信号。 1.一般在哪些情况下需要提高发动机的怠速转速? 2.简述步进电机式怠速控制执行机构的工作原理。 3.步进电机式怠速控制执行机构的控制内容有哪些? 4.影响三元催化转换器寿命的因素有哪些? 5. 简述丰田 2JZ—GE 发动机上的进气惯性增压系统的作用与工作原理。 6.废气涡轮增压控制系统的作用与基本工作原理。 7.简述空燃比反馈控制的工作原理。 8.无水温传感器故障码,水温传感器信号是否正常?为什么? 9.谐波增压控制系统中压力波是如何产生的? 10.冷却风扇控制系统的功能? 1.汽油机怠速控制系统可使发动机在各种工况下能自动调节其怠速。 2.怠速控制执行机构通过对怠速空气量的控制来控制发动机的怠速转 速。 3.怠速控制的方式有旁通空气式和节气门直动式两种。 4.汽油机怠速控制系统主要由发动机主控制器 ECU、执行机构和各种 传感器等组成。 5.步进电机的正常工作范围为 0~125 个步级(日本车),0~255 个步级 (美国车)。 6.步进电机式怠速控制执行机构的控制内容有:起动初始位置设定、 起动后控制、暖机控制、反馈控制、发动机转速变化的预控制、学习控制。 7.节气门直动式怠速控制执行机构通过控制节气门的开启程度来调节 怠速时的空气流量,从而实现怠速的控制。 8.丰田车旋转电磁阀式怠速控制执行机构的线圈阻值为 18.8Ω ~22.8 Ω 之间。 9.电控动力阀控制系统通过改变进气管通道的截面积改变进气量,以 改善发动机的动力性。 10.电控进气惯性增压控制系统是利用进气气流惯性产生的压力波来提 高进气效率的。
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作 业

本 章 小 结

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11.谐波增压进气控制系统在进气管中增设大容量的空气室和电控真空 阀, 实现压力波传播线路长度的改变, 从而达到低速和高速的进气增压效果。 12.VTEC 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。 13.根据增压装置使用的动力源不同,增压装置可分为废气涡轮增压和 动力增压两种类型。 14.废气涡轮增压控制系统控制废气流经涡轮室对进气增压。 15.废气中的有害成份主要是 CO、HC 和 NOx,CO 在混合气浓时多, HC 在怠速和减速时最多,NOx 在行驶时最多。 16.汽车排放废气主要来自发动机燃烧后的排放、曲轴箱窜气和汽油蒸 发。 17.汽车排放后净化控制的内容有废气再循环、三元催化转换器。 18.燃油蒸气控制主要采取了由发动机控制单元控制的活性炭罐蒸发污 染控制装置。 19.废气再循环是将排气歧管中废气回送到进气歧管,随混合气进入气 缸,降低发动机燃烧室温度,抑制 NOx 的产生。 20 .三元催化转换器是把发动机排出废气中的有害气体转化为无害气 体。 21.发动机控制单元接受氧传感器反馈信号,对理论空燃比进行精确的 反馈控制。 22.巡航控制系统由操纵开关、安全开关、传感器、巡航控制 ECU、和 执行元件组成。有电动机式和气动膜片式两种。 23. 电控节气门系统功能有非线性控制、 怠速控制、 减小换挡冲击控制、 驱动力控制、稳定性控制和巡航控制。 24.冷却风扇控制系统功能:发动机控制 ECU 根据冷却液温度传感器 信号和空调开关信号,通过风扇继电器来控制风扇电动机电路的通断,以实 现对风扇的控制。 25.发电机控制系统功能:根据蓄电池电压信号,控制发电机的输出信 号。 26. ECU 内设置一个信号监测软件,如某一信号不在范围内或一段时间 内没有发生应该有的变化,ECU 判断该信号有故障,并设定故障码。 27.OBD—Ⅱ的产生是为了加强对废气排放的监控,采用标准 16 孔诊 断座和统一标准的故障码。 28.应急备用系统的功能是由 ECU 内的备用 IC 来完成,只能维持汽车 的基本功能,而不能保证发动机正常性能运行。

本 章 小 结

备 注

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