#中山雷氏学校汽发动机教案单元5电控汽油喷射系统构造与维修.docx

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#中山雷氏学校汽发动机教案单元5电控汽油喷射系统构造与维修

中山雷氏学校汽发动机教案首页

第次授课授课时间年月日学时级班教案修改时间年月日

第次授课授课时间年月日学时级班教案修改时间年月日

课程名称

汽车发动机构造与维修

专业名称

汽车检测与维修

授课教师/职称

授课方式

三个月gg班

授课题目<章、节）

单元5电控汽油喷射系统的构造与维修

教材及参考书目

教材：

汤定国.汽车发动机构造与维修.北京：

人民交通出版社，2005

参考书目：

陈家瑞主编．汽车构造．北京：

人民交通出版社，2003

清华大学汽车项目系编着．汽车维修．北京：

人民邮电出版社，2000

教案目的与要求：

1、熟悉电控汽油喷射系统的分类、组成和工作原理；

2、掌握电控汽油喷射系统主要零部件的构造和工作原理；

3、熟悉电控汽油喷射系统主要检测仪器的性能；

4、掌握电控汽油喷射系统主要检测仪器的使用方法；

5、掌握电控汽油喷射系统主要部件的检测方法；

6、掌握电控汽油喷射系统三个子系统的检修方法；

7、熟悉电控汽油喷射系统常见故障种类和现象；

8、掌握电控汽油喷射系统常见故障的诊断和排除方法。

内容和时间安排、教案方法：

1．内容和时间安排：

16学时

2．教案方法：

以课堂讲授为主，结合实训及作业、辅导进行

教案重点和难点：

1．重点：

构造、维修与故障诊断

2．难点：

维修与故障诊断

复习思考题、作业题：

思考题：

实行情况及分析：

第5章电控汽油喷射系统构造与维修

第1节电控汽油喷射系统的分类与组成

一、电控汽油喷射系统的分类

1、直接测量空气流量方式的汽油喷射系统

<1）体积流量方式。

利用翼片式空气流量计或卡门涡流式空气流量计，直接测量单位时间发动机吸入的空气体积流量。

博世公司L-Jetronic系统

<2）质量流量方式。

利用热线式空气流量计或热膜式空气流量计，直接测量单位时间发动机吸入的空气质量流量。

LH型电控汽油喷射系统

2、间接测量空气流量方式的汽油喷射系统

电控ECU通过对节气门开度或进气岐管压力、发动机转速的测量，计算出发动机吸入的空气量。

<1）节流—速度方式。

ECU根据节气门开度和发动机转速计算出每一循环的进气量，并由此计算出循环基本喷油量。

<2）速度—密度方式。

ECU根据进气岐管压力和发动机转速计算出每一循环的进气量，并由此计算出循环基本喷油量。

D型电控汽油喷射系统二、电控汽油喷射系统的组成

1、空气供给系统

空气滤清空气流量节气各缸进气岐

怠速控制ISC

2、燃油供给系统

低压回油管

油箱电动汽油泵汽油滤清器油压调节器

各缸进气管

喷油器

进气总管

冷起动喷油器

3、电子控制系统

空气流量计<或进气压力传感器）

基本喷油量

喷油器

发动机转速信号

其它传感器

修正喷油量

ECU

第2节空气供给系统的结构与工作原理

一、空气供给系统的作用

控制并测量吸入发动机的空气量，提供可燃混合气形成所需的气。

二、空气供给系统的组成

空气供给系统主要由空气滤清器、空气流量计、节气门体、进气总管、进气岐管、怠速控制阀等组成。

1、空气计量装置

<1）空气流量计AFS。

电控汽油喷射发动机常用的空气流量计主要有：

翼片式、卡门旋涡式、热线式、热膜式。

翼片式空气流量计。

结构及组成：

工作原理：

○热膜式空气流量计。

结构：

工作原理：

应用：

桑塔纳2000GSi

○

卡门旋涡式空气流量计。

分类：

反光镜检测式卡门旋涡式空气流量计和超声波检测式卡门旋涡式空气流量计。

特点：

响应速度快，测量精度高，进气阻力小，无磨损。

成本高，体积大。

<2）进气岐管绝对压力传感器MAP。

分类：

根据信号产生的原理可分为半导体压敏电阻式、电容式、膜盒传动可变电感式。

下图为

半导体压敏电阻式。

2、节气门体和节气门位置传感器

<1）节气门位置传感器的功用。

将节气门开度大小转变为电压信号输入ECU，ECU根据节气门位置信号判别发动机的工况，并根据发动机的不同工况控制喷油脉冲宽度。

<2）节气门位置传感器的类型

○

按总体结构分

1）触电开关式

2）可变电阻式例：

夏利2000、捷达AT、GTX型、桑塔纳2000Gsi型、红旗CA7220E型轿车

3）触电与可变电阻接触式

○

按输出信号的类型分

1）线性输出型

2）开关输出型

<3）触点开关式节气门位置传感器

○

组成：

节气门轴、功率触点、凸轮、怠速触点、接线插座

○

触点开关式TPS输出特性

怠速触点

功率触点

VSS

工况

喷油器

状态

输出

状态

输出

节气门关

闭合

0

断开

1

0

怠速

增加喷油量

≠0

减速

不喷油

负荷增大

断开

1

断开

1

部分负荷

大负荷

断开

1

闭合

0

大负荷

增加喷油量

全负荷

<4）组合式节气门位置传感器

○

组合式TPS组成：

可变电阻、节气门轴、怠速触点壳体。

○

组合式TPS输出特性

<5）装备电控自动变速器汽车用节气门位置传感器

7

3节燃油供给系统主要部件的结构与工作原理

一、电动汽油泵

作用：

将汽油从油箱内吸出，加压后经喷油器供入发动机气缸。

分类：

按照安装位置可分为外装式和内装式两种。

1、内装式电动汽油泵主要有涡轮泵和侧槽泵两种。

<1）涡轮泵<翼片式电动汽油泵）组成：

电机、涡轮泵、单向阀、限压阀、滤网。

特点：

运转噪声小，出油压力脉动小，运转无磨损，使用寿命长。

<2）侧槽泵结构：

优点：

能以汽油和油蒸汽的混合物运输，并能通过适当的放气口分离或提高压力，是油蒸汽冷

凝，防止气阻发生。

2、外装式电动汽油泵常见的有滚柱泵和齿轮泵。

滚柱式电动汽油泵的组成：

电机、滚柱泵、单向阀、限压阀、滤网、阻尼稳压器。

结构：

3、油泵的控制电路

油泵控制电路有3种形式：

ECU控制的油泵控制电路；油泵开关控制的油泵控制电路；具有转速控制的油泵控制电路。

<1）ECU控制的油泵控制电路

工作情况：

○1点火开关IG接通时，主继电器闭合电控系统通电。

此时如发动机起动，则ST端闭合，断路继电器线圈L2通电，产生吸力使断路继电器油泵开关闭合，油泵开始工作。

○2发动机一旦运转，分电器即输出触发信号使ECU中的晶体管Tr导通，断路继电器线圈L1通电。

发动机起动结束，ST端断开，线圈L2断电，但因为线圈L1仍然通电，故油泵开关仍保持闭合，油泵继续工作。

○3发动机停止工作，分电器不输出触发信号，晶体管Tr截止，断路继电器线圈L1断电，油泵开关断开，油泵停止工作。

应用：

D型汽油喷射系统或采用卡门旋涡式和热线式空气流量计的汽油喷射系统。

<2）油泵开关控制的油泵控制电路

工作情况：

发动机工作时，空气流过空气流量计，流量计翼片摆动，油泵控制开关闭合，L1通电，断路继电器触点闭合，油泵工作。

发动机不工作时，翼片不摆动，油泵控制开关断开，L1不通电，断路继电器触点分开，油泵不工作。

<3）具有转速控制的油泵控制电路

工作原理：

发动机在中小负荷低转速运转时，触点B闭合，油泵电路串入电阻R使油泵转速降低。

当发动机大负荷高转速运转时，ECU发出信号切断油泵控制继电器，触点A闭合，使油泵转速提高。

二、汽油压力调节器

喷油压力=燃油压力－进气岐管压力

油压调节器的作用：

根据进气岐管压力的变化来调节进入喷油器的燃油压力，使燃油压力与进气岐管压力之差保持不变，使喷油压力在不同的节气门开度保持定值。

三、喷油器

1、电磁喷油器的功用与类型

<1）功用：

根据发动机ECU发出的喷油脉冲信号，将计量准确的燃油喷入节气门附近的进岐岐

管内。

<2）对喷油器的要求：

动态流量大，抗堵塞抗污染能力强，燃油雾化性能好。

<3）类型：

轴针式、球阀式、片阀式。

2、结构

第4节电子控制系统的结构与工作原理

电子控制系统包括发动机运行状况的各种传感器和ECU。

电子控制系统的作用：

接收各传感器送来的信号，根据ECU预置的程序，对喷油时刻、喷油量以及点火时刻等进行确定和修正。

一、发动机运行状况传感器

1、发动机曲轴位置及转速传感器

<1）电磁脉冲式传感器

<2）霍尔效应式传感器

2、温度传感器

3、氧传感器

4、开关信号

5、车速传感器

二、电子控制单元

1、作用：

按照预置程序对各个传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后发出指令，控制相关执行组件的动作，以快速、准确、自动控制发动机工作。

2、电控单元的组成主要包括输入通路、A/D转换器、微型计算机、输出通路。

<1）输入通路。

将系统中各传感器检测到的信号经输入/输出

<2）A/D转换器。

将模拟信号转换为数字信号，输入ECU。

<3）微型计算机。

<4）输出通路。

将计算机输出的低压数字信号转换成可以驱动执行组件的输出信号。

3、汽油喷射的控制过程电控汽油喷射系统的控制过程就是对喷油正时和喷油持续时间<喷油量）的控制过程。

<1）喷油正时控制

喷油正时：

即喷油器何时开始喷油。

○1单点喷射系统

○2多点燃油喷射系统

1）同时喷射的控制

特点：

各缸喷油器同时喷油，各缸喷油器并联在一起，电磁线圈电流由一只功率管控制。

喷油正时与发动机工作循环无关。

优点：

控制电路和控制程序简单，且通用性较好。

缺点：

各缸喷油时刻不可能最佳。

2）分组喷射的控制

控制电路：

3）顺序喷射的控制

控制电路：

控制过程：

ECU根据曲轴位置<转角）信号和判缸信号，确定出哪一缸活塞运行至排气行程上止点前某一角度，发出喷油控制指令，接通该缸喷油器电磁线圈电路，使喷油器开始喷油。

顺序喷射的应用：

桑塔纳2000Gli、2000Gsi、捷达AT、GTX、红旗7220E型轿车。

○3喷油时间与电源电压的关系

1）无效喷射时间：

从ECU发出喷油开始的信号到实际开始喷油所需要的一段时间。

2）无效喷射时间与电源电压有很大的关系，电源电压越低，喷油器的无效喷射时间就越长，因此，需要根据电源电压对喷射时间进行修正，这种修正称为电压修正。

燃油喷射时间=实际的喷射时间+电压修正特性上式中实际喷射时间有三方面的内容：

基本喷油量×<1+各种修正系数之和）×空燃比修正系数；起动时的喷射时间×进气温度修正系数；加速时的喷射时间。

喷射时间与电压修正的关系曲线见右上图。

<2）喷油持续时间<喷油量）控制喷油量的控制即喷油器喷射持续时间的控制，其目的是使发动机燃烧混合气的空燃比符合需要。

1）发动机起动时喷油量的控制

○1控制方式——开环控制。

○2控制过程。

ECU根据IGN、CPS、TPS信号，判断发动机是否处于起动状态。

ECU根据CTS信号确定基本喷油量。

2）发动机起动后喷油量的控制

○1喷油器的总喷油量

总喷油量=基本喷油量+修正喷油量+喷油增量

a、基本喷油量的确定由进气量和发动机转速确定。

b、修正喷油量的确定由ATS、MAP、EGO、BAT等确定。

c、喷油增量的确定由CTS、TPS、IGN等信号确定。

○2喷油量与喷油时间的关系喷油持续时间越长，喷油量就越大。

○3基本喷油量<基本喷油时

的控制）

a、基本喷油时间<基本喷油量）：

在标准大气状态下，为实现既定空燃比，用进气量、发动机转速求得的喷油时间。

b、采用翼片式AFS时TB控制

进气量越大，基本喷油时间就越长。

c、采用卡门涡流式AFS的TB控制

14

当进气量增大时，传感器信号频率升高，所以基本喷油时间与进气量成正比。

进气量越大，基本喷油时间越长。

<3）喷油修正量的控制

1）进气温度与大气压力的修正<系数KPT）

①进气温度变化时的修正当t＞20℃时，KPT＜1，减少喷油量<缩短喷油时间）当t＜20℃时，KPT＞1，增加喷油量<延长喷油时间）

②大气压力变化时的修正当大气压力＜101kPa时，KPT减小，喷油量减少当大气压力＞101kPa时，KPT增大，喷油量增加

③脉谱图：

修正系数KPT与空气温度t和大气压力Patm之间的关系曲线。

2）空燃比

15

3）空燃比反馈控制修正<系数λ）

①空燃比反馈控制系统的组成：

4）电源电压的修正<系数KBAT）

<4）喷油增量的控制

1）起动后喷油增量的修正<系数KAS）随着起动后时间的增长，KAS逐渐减小到1。

2）冷却液温度的修正<系数KCT）

3）加速时喷油增量的修正<系数KAC）

4、断油控制

<1）减速断油控制。

发动机高速运转时，节气门突然关闭而处于急减速状态，为避免混合气过浓、燃料经济性和排放性能变坏，ECU停止向喷油器驱动电路发送喷油信号，喷油器暂时停止工作。

<2）超速断油控制。

发动机运行时，当转速超过设定转速时，ECU停止输出喷油信号，转速下降至设定转速时再恢复喷油，如此反复循环，防止发动机转速继续上升。

第5节主要检测仪器的性能和使用方法

一、大众V.A.G1552仪器的使用

1、作用与功能。

V.A.G1552是大众汽车集团出品的大众系列车型专用诊断仪，它能迅速、准确地读取大众车系发动机、自动变速器、ABS、防盗等系统的故障码和数据流并检测上述系统执行元件的工作状况，且具有体积紧凑、质量轻、使用方便等优点。

2、操作方法

<1）基本操作

○1根据车型选用相应的程序卡。

○2连接诊断仪。

○3键盘操作。

○4可供选择的操作模式。

操作模式一：

Rapiddatatransfer<快速数据测试）

操作模式二：

Self-test<自检）

操作模式三：

Dealershipcode<经销商代码）需要输入仪器电控单元地址码有：

01——发动机电控系统

02——自动变速器电控系统

03——制动控制系统

08——空调/暖气电控系统

14——车轮减震电控系统

15——安全气囊

16——动力转向电控系统

22——四轮驱动电控系统

24——行驶防滑控制

25——防盗器

26——电控车

34——悬挂自动水平电控系统

35——中空门锁

37——巡航控制

56——收音机

65——轮胎气压检测

00——整车电气系统自动检测程序

二、通用TECH—2诊断仪的使用

1、概述

Tech－2是为了协助带有电子控制器和接口<界面）装置的车辆系统的诊断和修理而设计的，它能够检索和阅览诊断咨询，执行车辆诊断和执行功能自检。

实现这些功能的程序全部装载在一张PCMCIA卡片上，此卡片就像电子系统的软件升级一样可通过重新程序化而不断更新。

Tech—2诊断仪上的通讯端口使其能与个人电脑连接，通过相应的软件，通过Internet从美国GM公司的服务器上下载更新数据。

2、组成

<1）主要部件

<2）连接器、线束和接头

<3）电源。

可通过电瓶电源线、点烟器电源线、外接电源线提供电源。

<4）键盘布置。

<5）安装PCMCIA卡。

<6）更换车辆通讯接口

<7）连接诊断仪。

三、Fluke98示波器的使用

1、概述

Fluke98便携式示波器可用于汽油和柴油发动机测试。

它采用高亮度的液晶显示屏并同时具有对比度调节功能。

具有独立的双通道及一个外触发通道设置，同时配有打印机及电脑连接接口，可以直接打印所存储的波形或与电脑进行数据通信。

自备镍铬充电电池，可通过交流<220V）、直流<12V、24V）电源进行充电，而且在单独使用充电电池供电时，为节约电源，当使用者连续5min未进行任何操作或电池电压不足时，能发出警告并且自动关机。

2、操作方法

<1）电源连接及开机

<2）键盘外观

第6节主要传感器检测

一、空气流量计的检测

1、翼片式空气流量计

<1）常见故障：

电位计滑片与碳膜电阻接触不良、电阻值发生变化、汽油泵开关接触不良、翼片轴回位弹簧失效等。

<2）检测方法：

○1查看空气流量计有无开裂、翼片转动是否发卡、轴是否松旷。

○2在关闭点火开关后拔下空气流量计与ECU的连接器，用万用表测量空气流量计连接器各端子间的电阻，测量时还应慢慢转动测量板，观察电阻值的变化。

如果随测量板的转动，电阻值胡大胡小、时有间断或电阻很大的情况，均为空气流量计传感器不良，需更换。

○3测量汽油泵开关端子，在测量板关闭时<初始）电阻值应为∞，测量板一打开，电阻就应为

0，否则，就说明汽油泵开关触点接触不良。

○4翼片式空气流量计还可采用就车检测电压的方法，接通点火开关，但不要起动发动机。

检测空气流量计与ECU的接插件各相应端子间的电压。

若电压不符合要求，还应检查空气流量计与ECU之间的导线；若导线正常，则应检查或更换ECU。

2、热膜式空气流量计因为热膜式空气流量计的信号是频率型的，所以用万用表检测信号应选择频率档

如SGM

别克轿车怠速时2000HZ，若信号低于1200HZ，将设置为故障。

二、进气岐管绝对压力传感器的检测

1、常见故障：

：

控制系统短路或断路、真空软管连接不当或破裂等。

2、检测方法

<1）打开点火开关，测量连接器VCC端子与E2端子之间的电压，应为4.5－5.5V。

此时，PIM

与E2端子之间的信号电压应为3.3－3.9V。

如果没有电压，则应检查ECU上相应端子。

若ECU端子电压正常，则为ECU至传感器之间线路故障，无电压则为ECU故障。

<2）当发动机怠速运转时<负荷小），进气岐管绝对压力低，传感器向ECU输出1.5－2.1V的低电压。

随着节气门开度的增大，传感器输出的信号电压应升高。

当发动机处于大负荷时，进气支管绝对压力高，传感器向ECU输出约3.3~3.9V的较高的电压信号。

三、节气门位置传感器的检测

1、常见故障：

触点接触不良、电位计阻值不准确、电位计活动触点接触不良等。

2、检测方法

<1）检查节气门拉索运动是否有发卡、回位过于迟缓等现象。

如为怠速不能调低，可将怠速空气通道中的怠速调整螺钉旋入并观察怠速转速；若怠速仍然不下降，则应检查节气门是否能全闭，怠速调整螺钉是否有效。

<2）线性输出型节气门位置传感器的接线有4线制和3线制两种。

丰田车系节气门位置传感器一般采用4线制，其检测方法：

拔下节气门位置传感器的连接器，

测量各端子之间的电阻值。

所测电阻值应符合生产厂家所提供的标准阻值，如电阻值不正常，则应更换节气门位置传感器。

接上传感器连接器，打开点火开关，不必起动发动机。

测量各端子之间的电压应符合标准值。

<3）开关输出型节气门位置传感器结构简单，只需测量其怠速触点和功率触点通断情况即可判定其好坏。

怠速触点在节气门全闭时应闭合，节气门稍略打开应即断开。

功率触点在节气门开度小

于50％时应断开，节气门开度超过50％时应闭合。

四、曲轴位置和凸轮轴位置传感器的检测

1、电磁脉冲式曲轴位置传感器

<1）常见故障：

信号发生器线圈短路、断路；转轴磨损、偏摆或感应线圈与导磁铁芯组件<磁头）移动，使转子与磁头之间的气隙不当；正时转子轮齿间有脏物填塞，造成信号失真等。

<2）线圈电阻值的测量

<3）交流信号电压的检测。

将万用表置于交流电压20V档，拔下电磁脉冲式传感器的连接器，用万用表测量传感器两个端子，转动发动机，观察交流信号电压的变化，交流信号电压应随转速的增加而升高。

2、霍尔效应式曲轴位置传感器

<1）常见故障：

内部集成块烧坏或线路断路等。

不能产生点火电压信号或信号太弱，从而使电控喷油和电子点火系统不能正常工作。

<2）霍尔效应式曲轴位置传感器信号是频率调制信号，其波形是方波，所以可以用万用表的直流电压档检测平均电压，以判断霍尔传感器有无信号输出。

五、温度传感器及其线路的检测

1、常见故障：

电路断路，温度传感器损坏等。

温度传感器及其线路的故障，对发动机的影响有怠速不稳、无怠速、燃烧不良和油耗增大等。

2、检测方法。

拆下传感器，测量传感器THW、THA端子与E2端子之间，在不同温度下的电阻值，应符合原厂要求。

拔下传感器连接器，打开点火开关，测量连接器上THW、THA端子与E2之间的电压，应为

5V。

若无电压，则应检查ECU连接器上THW、THA端子电压，若为5V，则为ECU与传感器之间线路故障；若无电压，则为ECU故障。

接上连接器，起动发动机，测量传感器THW、YHA端子与

E2之间在不同温度下的电压，应在4～0.5V之间变化。

六、氧传感器的检测

1、常见故障：

使用含铅汽油造成氧传感器灵敏度下降，最终导致氧传感器完全失效。

2、氧传感器的电阻值检测

以桑塔纳2000AJR发动机为例<见下图），关闭点火开关，拔下氧传感器接线的连接器，用电阻表测量1号与2号端子之间的电阻，其阻值应在0.5~20Ω之间<与温度有关）。

2、氧传感器的电压值检测

当点火开关打开时，蓄电池经汽油泵继电器向氧传感器的1号端子供给12V电压，2号端子经ECU的27号端子搭铁。

当发动机排气温度达到氧传感器能正常工作时，ECU断开氧传感器中加热器供电电路。

此时，用电压表可测得1号端子对地电压为12V。

发动机正常运转时，在ECU的25号与26号端子之间，可测得在0.l~0.9V之间变化的电压值。

氧传感器信号电路断路，发动机ECU一定设置故障码。

但是，氧传感器信号电压一直小于0.45V，或一直大于0.45V，发动机ECU不一定设置故障码。

所以，当发动机运行不良，怠速不稳，排气管冒黑烟时，应检测氧传感器。

第7节电控汽油喷射系统的检修

一、空气供给系统的检修

1、检修注意事项

<1）发动机量油尺，机油加油口盖必须安装好，否则，会影响发动机运行。

<2）进气软管不能有破裂，箍固要安装紧固，因为漏气会影响空气流量计或进气压力传感器的信号，从而影响喷油量，使发动机怠速不稳，易熄火、动力性和加速性能差。

<3）真空管不能破裂、扭结，也不能插错，真空管插错会使发动机怠速不稳，甚至使各缸无规律地交替工作不良。

<4）喷油器安装应完好，密封可靠。

2、主要检修内容

<1）传感器的检修进气系统中的传感器有空气流量计、进气岐管绝对压力传感器、节气门位置传感器。

检修方法参见上一节。

<2）怠速控制装置的检修

○1检查怠速。

用诊断仪进行检测。

○2检测节气门控制部件。

用诊断仪对节气门电位计、怠速开关、节气门定位电位计等进行检测。

<3）怠速控制阀的检修

○1在车上检查怠速控制阀：

当发动机熄火时，怠速控制阀会“咔嗒’一声，如果不响，应检查

ISC阀和ECU。

○2检查ISC阀的电阻：

检测B1-S1，B1-S3，B2-S2和B2-S4印四个线圈电阻，都应是10~30Ω，如电阻不对，应更换ISC阀。

○3检查ISC阀的工作情况。

B1和B2端子上接上蓄电池正极，然后依次将S1，S2，S3，S4接负极<搭铁），阀应逐步关闭。

B1和B2端子上接上蓄电池正极，然后依次将S4，S3，S