单元五电控燃油喷射系统构造与维修要打印1dayin.docx
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单元五电控燃油喷射系统构造与维修要打印1dayin
单元五电控燃油喷射系统构造与维修
一、发动机电控系统概述
(一)、优点
1.可以提高发动机的充气效率,使各缸混合气分配比较均匀,精确控制各个缸混合气与工况的匹配。
2.排气污染降低。
3.适合全车电子化控制的要求。
4.发动机故障率大大降低。
(二)、教学目的与要求
1.能比较出电控燃油喷射系统和化油器系统的区别;
2.掌握电控汽油喷射系统的控制功能;
3.掌握电控汽油喷射系统的组成;
4.了解喷射系统的分类方法。
(三)、重、难点
1.电控燃油喷射系统的控制功能;
2.电控汽油喷射系统的组成:
工作原理与检测。
第一节电控汽油喷射系统分类与组成
一、分类:
按进入气缸空气量的检测方式分类
1.测量空气流量的方式(L型)流量型
直接测量空气流量的汽油喷射系统(图5-1)
体积流量方式:
利用翼片式空气流量计,直接测量进入发动机缸内的空气体积流量,并检测进气温度和大气压力进行修正,ECU根据此电信号计算出基本喷油量。
质量流量式:
利用热线式空气流量计(或热膜式)直接测量吸入发动机缸内的空气质量流量,ECU根据此电信号和曲轴转速信号计算出基本喷油量。
2.测量空气流量的方式(D型)压力型
间接测量空气流量方式的汽油喷射系统
速度——密度式(D型)图5-2
利用压力传感器将进入管内的气压转变为电信号,检测缸内气压。
ECU根据发动机转速和进气管内的气压计算出基本喷油量。
这种方法较简单,但是进气管压力和进气量之间的函数关系比较复杂,在发动机过渡工况时进气管内压力波动比较大,造成进气量检测的精度低,还有进气温度的影响。
因此必须修正。
二、组成:
电控汽油喷射系统由以下三个子系统组成
1.空气供给系统图5-3
2.燃油供给系统图5-4
3.电子控制系统图5-5
第二节空气供给系统的结构与工作原理
作用:
向发动机提供与负荷相适应的清洁空气,检测进入
气缸的空气量,使喷油器喷出的燃油与空气混合。
组成:
见图5—3,空气供给系统
一、空气计量装置
作用:
将进入气缸的进气量转变成电信号传给ECU
分类:
空气流量计
进气管压力传感器
(一)空气流量计
1.翼片式空气流量计:
作用:
通过流量板转角的变化来计量吸入的空气量,并将转角度的变化转变为电压信号输送到电脑。
结构组成:
翼片、缓冲翼片、复位弹簧、电位计、旁通气道、旁通气道调整螺钉。
见图5—6。
工作过程:
发动机工作时,进入气缸的空气通过空气流量计,空气流推动翼片偏转。
空气流量及流速变化使翼片的偏转角度变化翼片轴上有复位弹簧,空气流的推力大于翼片轴上弹簧的拉力时,翼片被推开。
当两个力平衡时翼片保持一个开度不变。
翼片轴上装一个电位计。
其组成是:
滑臂、电阻、印刷电路、复位弹簧、平衡配置,发动机运转时,翼片偏转开启,空气流量变化时,翼片偏转的转角变化翼片轴带动滑臂车印刷电路板,电阻上摆动。
电阻值变化(滑动电阻器)输出信号电压变化,此电压信号传给ECU,确定基本喷油量。
2.热线式空气流量计:
作用:
将空气流量转变成电信号。
结构组成:
热线式空气流量计由板式热敏电阻与控制电路构成,热线式空气流量计放置在发动机的进气道内,热线正温度系数很高。
见图5-7。
工作原理:
当热膜式空气流量计的电源电路接通其温度升高,控制电路使热膜温度保持在高于外界空气温度100。
C左右,当发动机启动运转时进气道中有空气流带走热膜的热量,热膜温度下降,电阻减小,电流增大。
电流增大热膜的温度升高,又回复到原来的温度和高阻值。
控制电路电流的大小取决于热膜的温度,热膜的温度与空气流量有关。
空气流量大热膜温度低,电阻小。
控制电路增大,热膜加热电阻的电流。
加热电流的大小反映了空气的质量流量数。
电脑ECU接受此电信号控制喷油量。
(二)进气管绝对压力传感器。
作用:
间接的检测空气流量,压力与转速两个传感器确定,进入气缸的空气量。
常用的是半导体压敏电阻式进气压力传感器
结构组成:
进气稳压腔、密闭真空室、硅膜片、应变压敏电阻、导线与接柱。
工作原理:
进气管稳压箱内压力变化时,硅膜片弯曲变形量变化,硅膜片变形时应变压敏电阻随之变化,电阻两端接柱有外加电压,电阻值变化时输出信号电压变化。
发动机负荷大时,进气管稳压箱内压力高,硅膜片变形量大信号电压高(信号电压与进气压力成正比)。
ECU接收高的电压信号增大喷油量。
反之,发动机负荷小时,进气管稳压箱内压力低,硅膜片变形小信号电压低,ECU接收低的电压信号减小喷油量。
二、节气门体和节气门位置传感器
1.节气门体:
节气门(油门、负荷阀)装在进气总管的前部。
结构组成:
节气门与轴,节气门位置传感器,怠速旁通气道,怠速气道调节螺钉。
见图5-8。
2.节气门位置传感器
作用:
将节气门开度的变化和关闭变化转变成电信号变化,传给ECU,ECU根据发动机不同工况的电信号(怠速小负荷、全负荷起动电信号)计算修正喷油量,调整混合气浓度。
组成与结构原理:
可变电阻、节气门轴与滑臂。
节气门轴转动时带动滑臂在电阻上滑转,因输入的电压不变,电阻值变化时输出的信号电压变化。
节气门关闭时信号电压最低(约0.9V),节气门全开时信号电压最高(约4.8V)。
线性输出型节气门位置传感器
特点:
节气门开度变化与输出信号电压变化成线性关系,传感器的结构组成,电路连接,输出特性。
传感器有两个与节气门联动的可动触点:
VTA、IDL
一个触点(VTA)在电阻体上滑动,利用变化的电阻值测得与节气门开度对应的输出电压,根据输出信号电压值可知,节气门的开度。
另一个触点(IDL)在节气门全关闭时与怠速触点接触,给ECU提供怠速信号,用于发动机急减速时,断油控制和点火提前角的修正。
开关量输出型节气门位置传感器,怠速信号,中负荷信号,满负荷信号。
三个电信号:
怠速、中负荷、满负荷
3、怠速控制阀
发动机怠速时节气门完全关闭,空气流经过旁通气道进入进气总管稳压箱,调节怠速气道的开度可改变进气量,调整发动机转速。
作用:
控制发动机怠速时的进气量。
ECU根据发动机温度电信号,负荷电信号控制怠速控制阀的开度变化。
达到调整怠速的目的。
步进电机式怠速控制阀。
步进电动机与怠速控制阀做成一体。
原理:
步进电机带动进给丝杆转动。
ECU控制步进电机(正反转和转角)丝杆转动带动阀芯上、下移动,改变怠速旁通气道的开度。
图5-20
第三节燃油供给系统主要部件的结构与工作原理
组成:
汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、燃油压力调节器,回油管、喷油器。
一、电动汽油泵
作用:
将油箱内的油吸入泵内,然后加压,经汽油滤清器送到燃油分配管再到喷油器。
按照汽油泵的安装位置分:
内装泵与外装泵。
目前,大多数电控汽油喷射系统采用内装泵。
1.内装式电动汽油泵:
油泵装在油箱内,不易产生气阻和燃油泄露且噪音小。
注意油箱内油面低于下限时要及时加油,因电动油泵要处在油内散热。
(1)、滚柱式转子泵:
组成:
滤网、永磁式直流电动机、转子滚柱式燃油泵、单向阀、限压阀。
工作原理及过程:
由电动机带动转子旋转时,滚柱及燃油随转子高速旋转,在离心力的作用下,油泵外侧出口油压高。
内部进口产生一定真空。
,从而形成压差,燃油从进口被吸入泵内,在离心力的作用下压向出口,经单向阀压出。
单向阀的作用是使发动机熄火后油路内燃油仍保持一定压力,燃油不倒流,减少气阻现象。
电动油泵内还装有限压阀。
其作用是防止油路中压力过高,避免油路破损和燃油泄漏。
当油路中出现堵塞(汽油滤清器)泵油压力大于0.4MPa时,限压阀打开,高压侧与低压侧连通(吸入口、压出口)燃油仅在泵内循环流动。
(2)、侧槽泵略其工作原理与涡轮泵相似。
油泵出现故障后,采用更换法,油泵检测。
油泵放入油箱内通电运转检测出油量和油压。
2、外装式电动汽油泵:
滚柱泵和齿轮泵
滚柱泵主要由转子、与转子偏心的定子泵体。
在转子与定子之间有起密封作用的滚柱。
泵体内容积大的一侧是进油口,容积小的一侧是出油口,当电动机带动转子旋转时,转子槽内的滚柱在离心力的作用下压紧在偏心的泵体内壁上旋转。
转子旋转时进口处形成吸力,燃油被吸入容积大的泵腔内,然后随转子旋转容积减小而压力升高,到出口泵出。
3、油泵控制电路及工作过程
(1)、点火开关接通,主继电器触点闭合,若发动机起动,ST闭合。
L2线圈通电断路继电器触点闭合,电动汽油泵电路通,油泵工作。
(2)、发动机运转,分电器向ECU输入转速信号,三级管Tr通。
L1线圈通电,断路继电器触点闭合,电动汽油泵电路通,油泵工作。
(3)停止工作。
二、汽油压力调节器
1、作用:
发动机运转中,在负荷和转速变化时,调节喷油器内外的压力差稳定不变。
喷油器喷油量的大小取决于针阀开启时间长短。
如果喷油压力变化也会影响喷油量。
因此要有汽油压力调节器。
喷油压力=喷油器内汽油压力-进气支管内压力
进气支管内压力随发动机的负荷变化和转速变化而变化。
要求喷油压力不变,若喷油压力变化,喷油量也随之变化。
如喷油器开启0.1S,压力0.3MPa油量0.01L压力0.2MPa油量<0.01L。
燃油压力调节器装在燃油分配管的一端。
2、组成:
壳体、弹性膜片、弹簧、真空管、进油口、出油口
3、调节过程:
燃油分配管内油压高时>0.25MPa,弹性膜片向下弯曲,弹簧被压缩。
回油阀开启。
汽油经回油管流会油箱,分配管内油压下降,当油压<0.25MPa时,弹簧伸张顶动弹性膜片上移,回油阀关闭,油压升高。
油压调节器有弹簧的一侧,有一真空管,连接进气管,其作用是在发动机负荷和转速变化时,进气管的气压变化。
进气管中的气压与弹簧的合力控制喷油器中的油压,使喷油器中的油压与进气支管的气压二者的压差保持稳定不变。
燃油压力=弹簧压力+进气管气压。
发动机不运转时,弹簧压在弹性膜片的力即是汽油压力。
燃油分配管的压力一般为0.25-0.35MPa.
三、喷油器
1、作用:
在ECU的控制下,向进气支管内定时定量喷射雾状汽油。
2、电磁控制式:
喷油器内电磁线圈分有高阻值式(13-16Ω)和低阻值式(2-3),目前多乎用高阻值式,因电流小,使用可靠。
3工作过程:
ECU控制喷油器内电磁线圈,电路接通时线圈产生电磁力,吸动铁芯和针阀,针阀上升打开,燃油从针阀头部与喷孔的环形间隙处以雾状燃油喷出。
针阀升程0.1mm,喷油压力保持恒定不变,针阀开启的时间决定喷油量开启时间长喷油量大,ECU根据进气量控制。
四、冷起动喷油器
1、作用:
发动机冷起动时,向进气总管内喷入一定量汽油,增加混合气浓度,提高冷起动性能。
2、结构组成:
冷起动喷油器装在进气总管上结构与条理与各缸喷油器基本相同。
3、控制电路:
温控开关装在发动机冷却水道内,温度低时触点闭合,温度高时触点断开,30。
C时触点断开,冷起动喷油器不喷油,冷却液温度≤20。
C时,触点闭合喷油时间约7.5S。
第四节电子控制系统的结构与工作条理
基本组成:
传感器、电控单元ECU、执行器
1、传感器作用:
发动机运转时,将发动机相应部位的物理变化(转建、节气门位置、空气流量、压力、爆震)化学变化(尾气中氧含量)电量变化(霍尔、磁感应)转变成电信号传给ECU。
2、ECU作用:
根据传感器的电信号与ECU中存储的数据和程序计算出控制指令,输出指令电信号。
3、执行器、接收电脑指令,喷油点火量使发动机保持最佳的状况。
一、发动机运行状况传感器
1、发动机曲轴位置及转速电信号,做为基本电信号控制喷油器开启时间和喷油量,其它传感器的电信号是修正信号。
电磁脉冲时曲轴位置及转速传感器
工作条理:
曲轴与飞轮旋转时,齿圈旋转,齿顶与齿根交替通过传感器探头,传感器内磁通量变化,耦合线圈处,在磁场中产生交流电信号。
其中齿圈空缺两个齿。
缺齿处产生的奇形信号既是曲轴位置信号和转速信号,此信号也是点火正时的基准参照信号,ECU接收此电信号控制基本喷油量和点火正时。
2、氧传感器
.作用:
将发动机掷气管内废气中的氧含量不同转变成电压信号不同。
此电信号传给ECU修正喷油量,保持可燃气的空燃比接近14.7:
1。
.氧化锆式氧传感器结构组成:
结构组成:
.锆管:
氧化锆陶瓷制成不透气的管状体。
.铂电极:
锆管的内外面装一层透气的铂电极内外两铂电极有引线与ECU相连。
.金属套:
带有缝隙的金属套,装在锆管电极的外部,保护锆管。
③.原理:
发动机运转中,若可燃气浓,废气中氧含量很低或无氧时,
管外表面无氧内表面与大气通含氧20%,造成铅管(高温电解质)两面的氧的浓度差,内表面氧通过氧化铅向无氧的外表面迁移。
在氧离子通过氧化铅电解质时带走负电子,因此铅管内表面铂电板显示电位。
铅管外表面(废气一侧)因氧离子带去负电,显示负电位,形成电势差,产生电信号。
二、电子控制单元
电子控制单元(ECU)通常称电脑,其作用是接收传感器的电信号,根据预先存储的数据和程序,进行运算、处理,然后发出指令,控制执行器,喷油,点火,怠速气道和碳罐电磁阀使发动机保持最佳的运行状况。
电控单元组成:
输入通路、A/D转换器、微处理器、输出通路。
第六节主要传感器检测
一、空气流量计检测
翼片式空气流量计检测
(一)壳体有无裂损测量翼片转动有无卡滞现象,翼片轴是否松旷。
(二)关闭点火开关,拔下空气流量计与ECU的导线连接插头,用万用表测量,各端子间的电阻值。
测量油泵开关的两端子,在测量板关闭时,电阻值应为∞。
测量板打开时电阻值为零,否则油泵开关触点接触不良。
测量空气流量计各端子间电阻值。
测量时需要慢慢转动测量板,观察电阻值的变化情况,若随测量板的转动,电阻值忽大忽小时有间断(电阻∞)说明流量计接触不良(电位计滑片与碳膜电阻)需更换。
(三)接通点火开关:
发动机不起动,检测空气流量计与ECU的连接器各端子间的电压。
若电压不符合要求,应检查导线,若导线良好,应检查ECU或更换ECU。
二、进气管绝对压力传感器的检测
1、作用:
将进气管内空气压力的变化转变成电压信号变化,此电压信号传给ECU,反映发动机的负荷,ECU根据转速电信号和进气管压力电信号控制基本喷油量。
2、检测:
a.接通点火开关,测量连接器端子VCC与E2两点间电压应为4.5~5伏。
测量PIM与E2两点间电压应为3.3~3.9伏。
b.若无电压应检测ECU电源`输入端子电压(12伏)。
若正常检测ECU至传感器之间的电路有无断路和短路,ECU到传感器的电路电阻小于0.5Ω。
c.起动发动机运转中检测,怠速时进气管内绝对压力低,传感器向ECU输出的电压信号低1.5~2.1伏。
随节气门开度增大,传感器向ECU输出的电压信号升高2.1~3.3V,当发动机大负荷时,传感器输出的电压信号约为3.3~3.9V。
三、节气门位置传感器的检测
1、作用:
将节气门开度的变化,转变成电压信号变化,向ECU传递发动机负荷信号ECU根据此电信号,修正喷油量。
2、检测:
常见故障:
电位计活动触点接触不良,电位计阻值不准确。
a、直观检测节气门是否能关闭。
拉动节气门拉索检测有无卡滞回位是否迟滞(节气门开关运动中应灵活)
b、拔下节气门位置传感器的连接器,检测各端子之间的电阻值。
若电阻值不正常应更换传感器。
a)接通点火开关,不起动发动机检测各端子之间的电压。
拉动节气门拉索在节气门位置变化时检测传感器输出的电压信号。
节气门关闭时“1”“.5V”“2”“3V”0.1~0.9V……“全开”“2”“3”两点间电压3~4.8V
“2”3两点间电压信号与节气门开度成正比,开度大电压信号大。
四、曲轴位置和凸轮轴位置传感器检测
常见故障:
信号线圈短路、断路。
轴磨损有偏摆,信号磁头移动。
使转子与信号磁头的间隙变化,造成信号失真、减弱。
电磁脉冲式曲轴位置传感器检测。
用万用表电压挡,检测。
拔下传感器连接器,用表的两触针接传感器两端子。
使用曲轴旋转,查看表的交流电压信号的变化,交流电压信号应随转速增高而升高。
五、温度传感器及电路的检测
1、作用:
将发动机冷却液的温度变化,进气管温度变化转变成电信号变化。
ECU接收此电信号修正喷油量及转速。
2、常见故障:
电路断路、传感器损坏。
3、故障现象:
发动机怠速不稳或无怠速燃烧不良,油耗增大。
4、原理:
温度传感器是一个负温度系数的热敏电阻。
当温度高时,电阻减小,温度低时电阻增大。
当冷却液和进气温度变化时电阻值变化。
ECU为温度传感器输入端子提供5V电压当温度变化时因电阻值变化,输出端子电压变化
检测:
(1)拆下温度传感器的连接器接通点大开关,连接器两端子间的电压应为5V,否则为ECU与传感器之间的电路有故障。
(2)连接起7两点间电压为5V,接上连接器,起动发动机运转,测量传感器输出的信号电压在不同温度时信号电压应在4~0.5V之间变化。
六、氧传感器检测
1、故障:
氧传感器灵敏度下降或失效
2、现象:
发动机尾气排放不达标,怠速不稳,排气冒黑烟,CO、C、H含量高污染空气。
3、检测:
关闭点火开关,拆开传感器的连接器插头。
检测端子:
“1”与“2”两点电阻值应为0.5~20Ω之间。
冷电阻1~5Ω。
接通点火开关检测端子“1”与“2”两点间电压应为12V,否则,电路故障。
起动发动机怠建运转,温度达到氧传感器工作温度时,检测接线器端子“3”与“4”两点间电压,应在0.2~0.8V之间变化,10秒内变换>8次
信号电压<0.3V混合气稀
信号电压>0.8V混合气浓
七、用检测仪器,X—431检测传感器与执行器故障。
1、将X—431检测仪与主电缆线连接(主线插头插入检测仪测试接口,用两端螺栓固定)。
2、选择测试接头,根据检测车型选定。
3、将双钳电源线红色钳接电池“+”黑色钳接电池“—”,电源线另一端插入检测仪主线线接口。
4、接通发动机点火开关。
打开检测仪开关(按下开关按钮),按下热起动钮。
检测仪屏幕显示,检测项目按屏幕显示进行。
L型喷射系统工作原理
2、流量感应式多点汽油喷射系统
原理:
以吸入的空气量作为控制喷油量的主要因素。
A、流量式电控汽油喷射系统(L型)
将空气流量转变为电信号输送到电脑,由电脑控制喷油量。
B、热线(热膜)式电控汽油喷射系统(LH型)
空气流量计中热线(热膜)电阻被空气冷却后,将其阻值的变化以电流信号的形式输送到电脑,由电脑控制喷油量。
C、卡门涡流式(LD型)
气流通过进气道中一柱体时,在柱体后方产生旋涡,涡流的大小与流速和流量成正比,将涡流大小通过光电发生器转变为电信号输送到电脑,由电脑控制喷油量。
(三)、喷油部位
1、多点喷射
将燃油喷射在每缸进气门
的外测,贮存并蒸发,供
发动机使用。
2、单点喷射
将燃油喷射在节气门
的前方,燃油喷入后
随空气流入进气歧管
内,再进入气缸。
四)、喷油正时不同
1、同时喷射
所有喷油器并联,同时喷油。
两次喷完一个循环的供油量。
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