1、四、系统维修安全事项 641.汽油喷射电子控制系统诊断维修注意安全事项 642.安全措施 64 一 、电喷控制系统的工作原理1. 电子控制系统的基本组成任何电子控制系统，都是由以下三部份组成的：（1） 传感器将发动机的各种非电学物理量转变成电学量，借此将各种信息提供给子控制单元。用于力帆系统电子控制系统的传感器有： 进气压力温度传感器；节气门位置传感器；冷却液温度传感器；氧传感器；爆震传感器； 曲轴位置传感器；（2） 电子控制单元是整个电子控制系统的大脑，英文缩写成ECU。它对传感器提供的各种信息进行分析和处理，将得出的结果以指令的形式发送给执行器，从而使发动机在优化的状态下运行。（3） 执行
2、器执行电子控制单元的指令。执行器是电子控制系统的手脚。用于电子控制系统的执行器有：喷油器 点火线圈 步进电机 炭罐控制阀 2. 四冲程发动机多点喷射的喷油方式 （1） 同时喷射：各缸喷油器同时喷油。每缸每循环喷油两次。（2） 分组喷射：偶数缸发动机相继点火的两个缸同时喷油，如四缸机中1、3缸同时喷油；曲轴转过360以后2、4缸同时喷油。每缸每循环喷油一次。（3） 顺序喷射：各缸喷油器都在各自固定的曲轴相位喷油。 同时喷射的场合，各缸混合气生成的状况有差别，对发动机工作过程最不利。顺序喷射的场合，各缸混合气生成的状况相同，对发动机工作过程最有利。分组喷射居于两者之间。3.汽油机电子控制系统的基本
3、功能 （1）燃油定量电子控制 这是汽油机电子控制系统最重要的功能，对汽油机的动力性、经济性和排放以及整车的行驶性和舒适性有举足轻重的作用，涉及闭环控制、起动控制、起动后控制、暖机控制、怠速控制（即怠速转速控制）、部分负荷控制、全负荷控制、加速减速控制、超速断油控制、倒拖断油控制和蒸发排放物控制（炭罐控制）等。（2）点火正时控制 这是汽油机电子控制系统仅次于燃油定量的重要功能，同样对汽油机的动力性、经济性和排放以及整车的行驶性和舒适性有重要的作用，包括爆震电子控制。4.汽油机燃油定量电子控制的基本原理及各工况控制策略 （1）空燃比或过量空气系数 空燃比指的是空气和燃油的混合气（以下简称混合气）中
4、含有的空气和燃油的质量比； 理论当量空燃比指的是理论上当混合气中的燃油完全燃烧、空气和燃油两者都无过剩时空气和燃油的质量比。理论当量空燃比是一个常数，因燃料而异，对汽油和柴油而言，大约为14.7:1。 混合气的实际空燃比跟理论当量空燃比之间的比例称为过量空气系数，用希腊字母表示。 =1表示混合气的实际空燃比等于理论当量空燃比； 1表示混合气的实际空燃比大于理论当量空燃比，混合气偏稀； 1.1时，对CO排放的影响就很小了。 太小或太大都可能导致混合气点火失败。冷起动时由于发动机会生成燃油壁膜而使混合气中的燃油浓度下降，所以混合气必须加浓。加速时也必须加浓。（3）汽油机燃油定量电子控制的核心问题
5、汽油机燃油定量电子控制的核心问题是对混合气的空燃比或过量空气系数的控制。化油器发动机依靠化油器控制过量空气系数，精度有限；电子控制汽油喷射发动机依靠电子控制系统可以将过量空气系数精确地控制在要求的数值范围内。 由于混合气的实际空燃比或过量空气系数既和空气量有关，又和燃油量有关，所以汽油机电子控制系统既和空气有关，又和燃油有关。简单地说，汽油机电子控制系统要根据气缸每循环吸入空气的质量多少来决定喷入多少燃油。目前使用的车用汽油机一般都是多点、间歇喷射的，所以必须根据每缸每循环吸入的空气质量来确定每缸每循环喷入的燃油量。这是汽油机燃油定量电子控制的核心问题。当然其间还要考虑其它因素如发动机温度等。
6、（4）每缸每循环吸入的空气量 在稳定工况下，发动机的负荷即阻力矩是跟气缸压力产生的扭矩相平衡的。当发动机的排量确定后，发动机的扭矩主要由喷入的燃油量决定。但是，汽油机中喷入的燃油量受吸入的空气量制约。如前所述，汽油机要求混合气的过量空气系数保持在0.85和1.10之间，不许越出这个范围。这意味着，每缸每循环吸入的空气量决定了每缸每循环所能喷入的燃油量，进而决定了发动机的扭矩。所以每缸每循环吸入的空气量反映了发动机的负荷，称为负荷信息。（5）喷油器单位时间喷油量保持恒定 喷油器每缸每循环的喷油量跟喷油持续时间和单位时间内的喷油量即喷油速率有关。所以，燃油定量的控制可以通过控制喷油持续时间和/或单
7、位时间内的喷油量来实施。当然，为了使问题简化，希望这两个参数中有一个固定不变。人们可以选择令喷油持续时间保持不变，也可以选择令喷油速率保持不变。对于计算机来说，控制喷油持续时间比控制喷油速率方便得多，所以目前的汽油喷射电子控制系统几乎都是令喷油速率保持不变，通过改变喷油持续时间来控制空燃比。 对于确定的喷油器来说，喷油速率取决于喷油器里面跟外面的压力差。为了使喷油速率保持不变，就必须使这个压力差保持不变。喷油器的油直接来自油轨，所以喷油器里面的压力就是油轨压力；喷油器往进气门前面喷油，那里的压力就是进气歧管压力。进气歧管压力是随着节气门转角的增大而增大的，换句话说，这个压力是不断改变着的，所以
8、油轨压力也必须跟着它改变才能保持喷油器内外的压力差不变。这项任务由燃油压力调节器完成。（6）汽油机燃油定量电子控制的实施 ECU根据传感器提供的负荷、转速、进气温度、冷却液温度、节气门开度、蓄电池电压和空燃比等信息确定每次喷油的持续时间，发出电脉冲给喷油器令其开启并保持开启相应的时间。（7）燃油定量的闭环控制 为了使三效催化转化器能够最大限度地净化发动机排放的有害物质，要求在满足一定条件的情况下使混合气的过量空气系数保持在0.99到1.00的一个非常狭小的范围内。为此，在三效催化转化器前面的排气管上装设一个氧传感器。ECU根据氧传感器反馈的信息调节燃油定量，使保持在接近于1的一个很小的范围内。
9、此时信息和物质的流动构成一个封闭的环形，故得名闭环控制。燃油定量的闭环控制保证了发动机能够满足严格的排放法规。（8）怠速转速调节汽车油门踏板完全松开，发动机保持在一个设定的、能维持稳定运转的低转速，这种工况称为怠速。怠速转速的调节通过调节点火提前角和怠速空气量来实现。当实际的怠速转速低于软件设定的怠速转速目标值时，ECU一方面提高点火提前角，另一方面令怠速执行器将怠速空气通道的截面积增大，吸入空气的流量增加，ECU相应地增加喷油时间，喷入更多的燃油，使发动机的扭矩增大，怠速转速上升。反之亦然。（9）起动控制 起动工况是指发动机从静止开始，由起动电机拖转到一个设定的转速并且点燃和发火的过程。EC
10、U根据节气门位置传感器和转速传感器信号识别起动工况。起动工况结束时的转速是根据发动机冷却液温度设定的。起动工况需要特别加浓的混合气，因此要比正常情况多喷很多油。就某一个工作循环而言，混合气加浓的程度跟发动机冷却液温度、起动过程中经历的时间以及转速的变化等因素有关。（10）起动后控制 起动后工况因为紧跟在混合气加浓的起动工况之后，而且发动机转速还比较低，所以要在起动后的一段时间内加浓，在此期间逐渐减少到正常喷油水平。（11）暖机控制 发动机冷却液温度达到正常水平之前都称为暖机。暖机工况可以跨越从起动后、怠速、倒拖、部分负荷、加速、减速到全负荷的各种工况。暖机工况下，因为发动机温度低，也要求混合气
11、加浓。加浓的程度取决于当时的冷却液温度传感器信号。（12）部分负荷控制 部分负荷工况是指节气门部分开启的工况。ECU根据节气门位置传感器信号识别部分负荷工况。如果不考虑排放的话，部分负荷工况燃油定量控制的目标是降低油耗。所以要求混合气略偏稀。但是，当其它条件符合时，为了提高三效催化转化器的转化效率以降低排放，部分负荷可以实行闭环控制。此时混合气不稀也不浓。（13）全负荷控制 全负荷工况是指节气门接近全开的工况。ECU根据节气门位置传感器信号识别全负荷工况。全负荷工况燃油定量控制的目标是高的扭矩。所以要求混合气偏浓。（14）加速减速控制 节气门开度迅速地加大或减小的过程称为加速或减速。ECU根据
12、节气门位置传感器信号识别加速或减速工况。加速时混合气要加浓，减速时混合气要减稀。加浓或减稀的程度取决于节气门转动的角速度、冷却液温度、进气温度、负荷和转速等因素。（15）超速断油控制 发动机转速超过发动机标定转速一定程度时，ECU就会停止喷油，以避免发动机超速运转，发生危险。断油后转速下降到低于标定转速一定程度时，恢复喷油。（16）倒拖断油控制 在发动机转速超过一定水平的场合，如果完全松开油门踏板，那么节气门会迅速关闭，喷油停止，发动机转速迅速降低。此时离合器应该是接合着的，变速箱应该是挂着档的。与正常运行的情况相反，此时汽车依靠惯性拖转发动机，称为倒拖。倒拖时，发动机断油，因此不但不输出功，
13、而且消耗功，可以帮助汽车制动。 本来，油门踏板完全松开时，发动机应该进入怠速状态，不应该断油。但是由于当时的转速太高，ECU会切断喷油。等到转速下降到接近怠速转速时又恢复喷油，以避免重新起动发动机。（17）蒸发排放物控制 利用炭罐中储存的活性炭吸收燃油箱中的燃油蒸汽，可以控制燃油蒸发排放物外逸，减少环境污染。可是，炭罐中的活性炭不能无限制地吸收燃油蒸汽。所以要在适当的时候将活性炭吸收的燃油蒸汽通过进气管送入气缸燃烧，于是形成了炭罐清洗气流。但是，炭罐清洗气流什么时候流通，以及以多大的流量流通，都要由ECU通过炭罐控制阀加以控制。5.汽油机点火正时电子控制的基本原理 （1） 点火提前角 点火提前
14、角就是火花塞打火时曲轴位置超前于压缩上止点的曲轴转角度数。（2） 点火提前角对汽油机性能和排放的影响 在发动机的绝大多数工况下，提高点火提前角可以提高发动机的扭矩和功率、降低油耗，但是会提高HC和NOX的排放。过大的点火提前角会导致爆震。（3） 点火正时电子控制的核心问题 点火正时电子控制的核心问题就是点火提前角的控制。应在不发生爆震，而且排放不超过标准的前提下，尽可能地将点火提前角调节到能产生最大功率、扭矩和最低油耗的数值。（4） 爆震及爆震控制 爆震是气缸内未燃混合气突然自燃的现象。爆震对发动机的危害极大，严重的爆震会损坏发动机。爆震跟许多参数有关，但是这些参数中能够在发动机电子控制系统中
15、加以调节的却只有点火提前角。减小点火提前角可以减少发生爆震的倾向性。爆震的发生具有随机性。同样的点火提前角，平时可能不发生爆震，可是在某些偶然因素的影响下也可能发生爆震。所以为了防止爆震的发生，选择点火提前角时要留有余地。传统的化油器发动机就是因为爆震的缘故，不得不选择了较小的点火提前角，因而如前所述限制了发动机扭矩、功率的提高和油耗的降低。电子控制汽油喷射发动机由于具备爆震控制功能，在行将发生爆震时可以将点火提前角调小来避免爆震的发生，所以在平时可以采用较大的点火提前角，明显地提高了发动机的扭矩和功率，降低了油耗。电子控制汽油喷射发动机的爆震控制功能首先依赖于爆震传感器提供的爆震信号。爆震传
16、感器提供的信号中夹杂着其他机械原因引起的振动信号，ECU必须对爆震传感器提供的信号进行去伪存真的分析和处理。必要时ECU会调小点火提前角以避免爆震的发生。等到爆震信号不再出现时，逐步恢复到原先的点火提前角。二、零部件构造和性能1.进气压力温度传感器用途：测量15120KPa范围内的进气歧管绝对压力及进气气流的温度，为发动机提供负荷信息。组成和原理：这个传感器由两个传感器即进气压力传感器和进气温度传感器组合而成，装在稳压箱上面。进气压力传感器由一片硅芯片组成。在硅芯片上蚀刻出一片压膜片。压力膜片上有4 个压电电阻，这4 个压电电阻作为应变元件组成一个惠斯顿电桥。硅芯片上除了这个压力膜片以外，还集
17、成了信号处理电路。硅芯片跟一个金属壳体组成一个封闭的参考空间，参考空间内的气体绝对压力接近于零。这样就形成了一个微电子机械系统。硅芯片的活性面上经受着一个接近于零的压力，它的背面上经受着通过一根接管引入的、待测的进气岐管绝对压力。硅芯片的厚度只有几个微米， 所以进气歧管绝对压力的改变会使硅芯片发生机械变形，4 个压电电阻跟着变形，其电阻值改变。通过硅芯片的信号处理电路处理后，形成与压力成线性关系的电压信号。进气温度传感元件是一个负温度系数（NTC）的电阻。类似于水温传感器，随着进气温度的升高电阻值降低，发动机ECU通过内部的一个对比电路来监测进气温度的变化（相当于串联电路）。故障诊断：进气压力
18、温度传感器的后续电子装置可以判断进气压力传感器线路断路、短路及传感器损坏等故障，当ECU检测出传感器的输出信号超出了其输出特性曲线以外的信号时ECU就判断传感器故障。比如：进气压力高于进气压力的上限或者进气压力低于进气压力的下限时，ECU就判断为传感器故障（启动时进气压力低于下限值，但ECU能判断出启动工况），同时点亮发动机故障灯，采用故障模式运行。（并非所有故障时故障灯都亮）进气压力温度传感器管脚定义如下：1 号接地；2 号输出温度信号；3 号接5V； 4 号输出压力信号2.节气门位置传感器 本传感器用于向ECU 提供节气门转角信息。根据这个信息，ECU 可以获得发动机负荷信息、工况信息（如
19、起动、怠速、倒拖、部分负荷、全负荷）以及加速和减速信息。本传感器为三线式，ECU通过监测电压变化来检测节气门开度。本传感器是一个具有线性输出的角度传感器，由两个圆弧形的滑触电阻和两个滑触臂组成。滑触臂的转轴跟节气门轴连接在同一个轴线上。滑触电阻的两端加上5V 的电源电压US。当节气门转动时，滑触臂跟着转动，同时在滑触电阻上移动，并且将触点的电位UP 作为输出电压引出。所以它实际上是一个转角电位计ECU实际采用的数值为Up/Us的比值，采用此数值可以避免因发电机电压波动所引起的传感器数值波动。ECU通过监测节气门转角是否超过其信号输出的上限值或者下限值，当输出信号超过其上下限值时ECU判定为节气
20、门位置传感器故障，发动机进入故障模式运行，发动机故障灯点亮（传感器受撞击，内部脏污等都容易引起发动机故障）。接插件的形状定义如图所示：标识ECU管脚定义1J1-205V+2J1-055V-3J1-24信号输出安装：紧固螺钉的许用拧紧力矩：1.5Nm-2.5Nm 。3.冷却液温度传感器本传感器用于提供冷却液温度信息。为发动机ECU提供水温信号，用于启动、怠速、正常运行时的点火正时、喷油脉宽的控制。本传感器是一个负温度系数（NTC）的热敏电阻，其电阻值随着冷却液温度上升而减小，但不是线性关系。负温度系数的热敏电阻装在一个铜质导热套筒里面。ECU通过一个分压电路将热敏电阻的阻止变化转化成一个变化的电
21、压提供给ECU，从而检测水温变化。当冷却液温度大于其可信的上限值时，水温低于其可信的下限值时故障标志位置位，发动机故障灯点亮，发动机进入故障模式运行，ECU按照发动机水温故障模式时设定的水温进行点火、喷油控制，同时风扇开始高速运转。传感器管脚定义如下：4.爆震传感器本传感器用于向ECU 提供发动机爆震信息，进行爆震控制。爆震传感器是一种振动加速度传感器，装在发动机气缸体上。传感器的敏感元件是一个压电元件。发动机气缸体的振动通过传感器内的质量块传递到压电晶体上。压电晶体由于受质量块振动产生的压力在两个极面上产生电压，把振动信号转变成交变的电压信号输出。由于发动机爆震引起的振动信号的频率比发动机正
22、常的振动信号频率高得多，所以ECU 对爆震传感器的信号进行滤波处理后可以区分出爆震和非爆震信号。当发动机的负荷、转速和冷却液温度分别超过了门槛值，而且没有设置爆震传感器故障信息记录时，爆震传感器的信号被用于爆震闭环控制。当爆震闭环控制激活时，爆震传感器的信号输入到ECU，经过放大、滤波后进行积分。当在一定的曲轴转角内的积分值超过了门槛值时，ECU 就认为出现了爆震，于是将该时刻点火提前角减小一个角度。如果下一个循环又出现爆震，就将点火提前角再减小一个角度；如果后面的几个循环没有再出现爆震，就逐步将点火提前角恢复到正常值。ECU 对各种传感器、执行器以及功率放大电路和检测电路进行监测。一旦发现下
23、列情况之一，爆震传感器的故障标志位置位 爆震传感器故障 爆震控制数据处理电路故障 判缸信号不可信爆震传感器的故障标志位置位之后，爆震闭环控制关闭，将储存在ECU 中的点火提前角减小一个安全角。当出错频度降到低于设定值时，故障标志位复位。安装提示：拧紧力矩205Nm。安装注意事项：爆震传感器的中间有孔，用一个M8的螺栓紧固在气缸体上。对于铝合金的气缸体，采用30mm长的螺栓；对于铸铁的气缸体，采用25mm长的螺栓。拧紧力矩205Nm。安装位置应使传感器容易接受到来自所有气缸的振动信号。应当通过对发动机机体的模态分析来确定爆震传感器的最佳安装位置。通常，在四缸发动机中爆震传感器安装在第2缸和第3缸
24、之间，在三缸机中安装在第2缸的中央。注意不要让各种液体如机油、冷却液、制动液、水等长时间接触到传感器。安装时不允许使用任何类型的垫圈。传感器必须以其金属面紧贴在气缸体上。传感器的信号电缆布线时应该注意，不要让信号电缆发生共振，以免断裂。必须避免在传感器的1号和2号针脚之间接通高压电，因为这样一来可能会损坏压电元件。5.氧传感器本传感器用于提供喷入发动机气缸中的燃油在吸入的空气中完全燃烧后氧是否过剩的信息。ECU 利用这一信息可以进行燃油定量的闭环控制，使得发动机排气中三种主要的有毒成份即碳氢化合物HC、一氧化碳CO 和氮氧化物NOX都能够在三效催化转化器中得到最大程度的转化和净化。氧传感器的传
25、感元件是一种带孔隙的陶瓷管，管壁外侧被发动机排气包围，内侧通大气。传感陶瓷管壁是一种固态电解质，内有电加热管，把陶瓷体加热到300度的时候陶瓷体就开始工作。即具有固态电解质的特性。由于其材质的特殊，使得氧离子可以自由地通过陶瓷管。正是利用这一特性，将浓度差转化成电势差，从而形成电信号输出。若混合气体偏浓。则陶瓷管内外氧离子浓度差较高，电势差偏高，大量的氧离子从内侧移到外侧，输出电压较高；若混合气偏稀，则陶瓷管内外氧离子浓度差较低，电势差较低，仅有少量的氧离子从内侧移动到外侧，输出电压较低。氧传感器的工作电压在0.1-0.9V之间波动，10秒钟应该变化5-8次，低于这个频值说明传感器老化，需要更
26、换。该传感器无法修复。一旦发现下列情况之一，氧传感器的故障标志位置位： 蓄电池电压不可信 进气歧管绝对压力信号不可信 发动机冷却液温度信号不可信 喷油器驱动级故障氧传感器故障标志位置位之后，燃油定量闭环控制关闭，采用储存在ECU中的基本喷油时间进行燃油定量。氧传感器的拧紧力矩为50 至60Nm，更换氧传感器后应该在氧传感器上涂抹一层防锈油，防止生锈后无法拆除氧传感器应该安装在排气管上能保证代表排气成份且能满足规定的温度限值的位置。安装地点应当尽量靠近发动机。排气管上应设有螺纹，供拧入氧传感器之用，见下图。6.电子控制单元ECU ECU是发动机电子控制系统的核心部分，传感器为ECU提供各种电控用
27、的信号，然后ECU通过内部计算后控制喷油器、点火线圈等一系列的执行动作，来控制发动机的工作。组成：带屏蔽的外壳和印刷电路板，在电路板上集成了很多的电子控制单元用于电喷系统的控制。通过螺钉固定在仪表板下放。管角定义：序号标号名称阻值误差范围J1-01V-IGK点火开关119K01%J1-02V-EL主继电器输出18KJ1-03VS车速传感器J1-04TMAP-VCC压力温度传感器电源1892K10KTPS-GND节气门位置负端0602J1-06VSL-U-1B前氧地端J1-07J1-08J1-09ACCIN空调压缩机开关输入99K01KJ1-10J1-11K-LINE诊断线1432K1KJ1-12CRKA曲轴位置传感器正端552KJ1-13J1-14CANLCAN低J1-15CANHCAN高18M2MJ1-16J1-17VBAT电瓶正端J1-18J1-19TPSVCC节气门位置正端J1-21TMAPGND温度压力地
