汽车发动机电控系统维修-学习情境二

学习情境二认识和维护燃油喷射控制系统学习目标·通过本情境的学习，读者能够具备认识和维护电控发动机燃油喷射控制系统的能力。·具体学习目标如下。①认识和维护电控发动机的传感器和开关信号。②认识和维护电控发动机的燃油喷射系统部件。③认识燃油喷射控制。学习任务·为了帮助读者获得维护电控发动机燃油喷射控制系统能力，本情境安排的学习任务如下。任务一认识和维护传感器和开关信号。任务二认识和维护燃油喷射系统部件。任务三认识燃油喷射控制。任务一认识和维护传感器和开关信号任务二认识和维护燃油喷射系统部件任务三认识燃油喷射控制任务一认识和维护传感器和开关信号一、学习目的·传感器的作用是采集信号，向控制单元反映发动机的工作状态以及驾驶员对动力及辅助功能的要求。·通过本任务的学习，读者在教师提供的装备电控发动机的车辆（或电控发动机总成）上，应该认识并找出电控发动机使用的传感器。二、相关知识（一）认识和维护测量进气量的传感器·发动机的进气量信号是计算基准燃油喷射时间和基准点火提前角的主要信号，常见的测量进气量信号的传感器有空气流量计和进气压力传感器。1．空气流量计·常见的空气流量计有叶片式空气流量计、卡门旋涡式空气流量计、热线式空气流量计和热膜式空气流量计。（1）叶片式空气流量计·叶片式空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间，由两大部分组成，一是担任检测任务的叶片部分，二是担任转换任务的电位计，如图2-1所示。（2）卡门旋涡式空气流量计·所谓卡门旋涡，是指在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时，在这个物体的下游就会生成两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡，如图2-2所示。·通过测量卡门旋涡发生的频率，可以测量出空气的流速和体积流量。·利用卡门旋涡原理测量空气流量的流量计称为卡门旋涡式空气流量计。·常见的卡门旋涡式空气流量计有光学式和超声波式两种。·光学式卡门旋涡空气流量计如图2-3所示，超声波式卡门旋涡空气流量计如图2-4所示。·卡门旋涡式空气流量计电压信号的频率和进气量的关系如图2-5所示。（3）热线式空气流量计·热线式空气流量计的构造简单、构造紧凑、质量轻。·它由感知空气流量的铂金热线、根据进气温度进行修正的热敏电阻（又称为冷线）和控制热线电流的控制电路组成，如图2-6所示。·通过直接测量进气质量，检测精度高且几乎没有进气阻力。·热线式空气流量计的工作原理和工作特性如图2-7所示。（4）热膜式空气流量计·热膜式空气流量计与热线式空气流量计的工作原理类似，不同的是把金属铂做成的热膜固定在薄的树脂膜上构成发热体，增加了发热体的强度。·热膜式空气流量计结构如图2-8所示。2．进气压力传感器·进气压力传感器又称为歧管绝对压力传感器，用来测量进气歧管内绝对压力的变化并转化为电信号。·进气压力传感器有半导体应变式、电容式、差动变压器式等，其中半导体应变式进气压力传感器应用最为广泛。·半导体应变式进气压力传感器结构和工作原理如图2-9所示。3．检测空气流量计·下面以日产天籁发动机电控系统为例来说明空气流量计的检测标准和方法。·日产天籁发动机ECCS电控系统使用质量式空气流量计（热膜式），如图2-10所示。·空气流量计安装位置如图2-11所示，电路如图2-12所示。图2-12质量式空气流量计电路·质量式空气流量计电压检测标准如表2-1所示。·电压检测标准为参考值，是通过在各端口与接地之间进行测量得到的。●在测量输入/输出电压时，请勿使用ECM端口接地，否则可能导致ECM的晶体管损坏。·应使用ECM端口以外的接地。4．检测进气压力传感器·下面以丰田3SZ-FE发动机电控系统为例来说明进气压力传感器（歧管绝对压力传感器）的检测方法和标准。·歧管绝对压力传感器监控进气歧管内的绝对压力（即相对于0kPa的压力值）。·因此，ECM可在任何驾驶条件下将空燃比控制在适当水平，不受海拔高度等因素的影响。·歧管绝对压力传感器电路如图2-13所示。·歧管绝对压力传感器信号电压随压力的变化如图2-14所示。·下面是歧管压力传感器的车上检查步骤。（1）检查歧管压力传感器电源电压①断开歧管绝对压力传感器连接器，将点火开关转至“ON”。②用万用表测量端子间的电压，测量方法和标准电压如图2-15所示。③将点火开关转至“OFF”，连接歧管绝对压力传感器连接器。（2）检查歧管压力传感器信号电压①从歧管绝对压力传感器上断开真空软管，将点火开关转至“ON”。②连接电压表至ECM侧的端子PIM和E2PM，然后测量大气压力下的输出电压，如图2-16所示。③用真空泵获得下列真空度，测量输出电压，并和测量步骤②中的电压比较，记录电压降低值。·测量方法和电压降低标准值如图2-17所示。④用SST（增压压力表）获得下列压力值，测量输出电压，并和测量步骤②中的电压比较，记录电压升高值。·测量方法和电压升高标准值如图2-18所示。⑤将点火开关转至“OFF”，连接真空软管至歧管绝对压力传感器。（二）认识和维护节气门位置传感器·节气门位置传感器安装在节气门体上，它将节气门开度转换成电压信号输出到发动机控制单元，如图2-19所示。·ECU利用该信号和其他传感器输入的信号一起，确定发动机的工况，如怠速工况、加速工况、减速工况、全负荷工况。·常见的节气门位置传感器有开关型、线性和霍尔元件型3种类型。1．开关型节气门位置传感器·开关型节气门位置传感器使用一个怠速（IDL）触点和高功率（PSW）触点来检测发动机是怠速还是在高负荷下运转，其结构和电路如图2-20所示，工作特性如图2-21所示。2．线性节气门位置传感器·线性节气门位置传感器采用线性电位计，由两个滑块和一个电阻器构成，滑块的两端有怠速（IDL）信号和节气门开度（VTA）信号用的触点，其结构和电路如图2-22所示。3．霍尔元件型节气门位置传感器·霍尔元件型节气门位置传感器由霍尔元件和可绕其转动的磁铁构成，如图2-24所示。·霍尔元件型节气门位置传感器电路和工作特性如图2-25所示。·霍尔元件型节气门位置传感器能精确地检测节气门开启程度，并采用无接触方式，简化了构造，不易发生故障。·为了确保此传感器的可靠性，通常使用具有不同输出特性的两个系统输出信号。4．检测节气门位置传感器·下面以丰田3SZ-FE发动机电控系统为例来说明节气门位置传感器的检测方法和标准。·节气门位置传感器电路如图2-28所示。·节气门位置传感器检测方法如下。（1）使用检测仪读取节气门开度值·将检测仪连接到故障诊断插座DLC3，将点火开关转至“ON”并打开检测仪，选取动态数据表ThrottlePOS（节气门位置值）项，松开和踩下加速踏板时，读取检测仪上显示的值，节气门开度约为0%至100%，如图2-29所示。（2）测量传感器电阻变化·断开节气门位置传感器连接器T1，测量节气门位置传感器端子间的电阻。·测量方法和标准电阻如图2-30所示。（三）认识和维护曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器1．曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的作用·曲轴位置传感器（CKP传感器）用来检测发动机转速和曲轴位置信号。·凸轮轴位置传感器（CMP传感器）又称相位传感器、同步信号传感器，是一个气缸判别定位信号，判别此时开始向上止点运行的活塞是处于压缩行程还是排气行程。·发动机转速和曲轴位置信号是控制喷油和点火时刻的主要信号。2．丰田车系的曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器·凸轮轴位置传感器（G信号发生器）或曲轴位置传感器（NE信号发生器）检测发动机曲轴转角和发动机转速。·曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器通常直接安装在发动机上，如图2-31所示。·早期的发动机电控系统中曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器安装在分电器中（见图2-32），在分电器内装有正时转子和感应线圈，分别用于NE信号和G信号。·转子上的齿数以及感应线圈数，随发动机型号而不同。（1）曲轴位置传感器（NE信号发生器）·NE信号被发动机ECU用于检测曲轴角度和发动机转速。·NE信号是由曲轴位置传感器和安装于曲轴上的信号转子圆周上的凸齿之间的气隙所产生。·曲轴位置传感器如图2-33所示。（2）凸轮轴位置传感器（G信号发生器）·凸轮轴位置传感器对应的凸轮轴上安装有带凸舌的G信号板，凸舌有1个或3个（根据发动机型号而定），如图2-34所示G信号被送至发动机ECU作为凸轮轴转角的信号（气缸位置的判别）。·由发动机ECU将G信号和曲轴位置传感器送来的NE信号合并，来确定每个气缸点火用的压缩上止点和曲轴转角的信息，如图2-35所示。·发动机ECU使用NE信号和G信号来计算基本喷射时间和基本点火提前角。·若发动机ECU未收到传感器发出的NE信号，则发动机ECU将判定发动机已停止运转，因此造成发动机无法起动或停机。3．日产车系的曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器（1）安装在分电器中的凸轮轴位置传感器·凸轮轴位置传感器（CMPS）为ECM提供2个主要信号，即发动机转速和曲轴角度，曲轴角度对应活塞位置。·凸轮轴位置传感器包括3个主要部件：带发光二极管和光敏二极管的传感器、信号转子盘、集成电路，如图2-37所示·CMPS有一个转子盘，间隔1°的外部缺口称为1°信号缺口或位置信号缺口，内部缺口对于4缸发动机间隔180°，称为参考信号缺口，如图2-38所示。（2）安装在发动机上的曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器·以日产颐达轿车发动机控制系统为例，安装在发动机上的曲轴位置（CKP）传感器和凸轮轴位置（CMP）传感器由永久磁铁和霍尔集成电路组成，外形如图2-39所示。·曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器信号如图2-40所示。4．检测曲轴位置（CKP）传感器·下面以丰田3SZ-FE发动机电控系统为例来说明曲轴位置（CKP）传感器的检测方法和标准。·曲轴位置传感器的安装位置如图2-41所示，电路如图2-42所示。·曲轴位置传感器电路故障的检查步骤如下。（1）使用检测仪读取发动机转速值·将检测仪连接到诊断连接器，将点火开关转至“ON”并打开检测仪，选取动态数据表，起动发动机，在发动机运转时读取EngineSPD（发动机转速值），标准值应与发动机转速相同。（2）检查曲轴位置传感器电阻·断开曲轴位置传感器连接器C2，测量端子1和端子2间的电阻，如图2-43所示。·如果测量值不符合标准，更换曲轴位置传感器。（3）用示波器检查信号波形·正确的波形如图2-44所示。（4）检查曲轴位置传感器的安装情况·检查CKP传感器的安装情况（见图2-45），如果异常，重新牢固地安装传感器。·检查信号盘齿有没有破裂或变形。·如果异常，更换曲轴位置传感器信号盘。5．检测凸轮轴位置（CMP）传感器·下面以丰田3SZ-FE发动机电控系统为例来说明凸轮轴位置传感器的检测方法和标准。·凸轮轴位置传感器的安装位置如图2-46所示，电路如图2-47所示。·凸轮轴位置传感器电路故障的检查步骤如下。（1）检查凸轮轴位置传感器电阻·断开凸轮轴位置传感器连接器C12，测量端子1和端子2间的电阻，如图2-48所示。·如果测量值不符合标准，更换凸轮轴位置传感器。（2）用示波器检查信号波形·用示波器检查，正确的波形如图2-49所示。（3）检查凸轮轴位置传感器的安装情况·检查CMP传感器的安装情况（见图2-50），如果异常，重新牢固地安装传感器。·检查凸轮轴齿有没有任何破裂或变形。·如果异常，更换凸轮轴位置传感器信号盘。（四）认识和维护冷却液温度传感器·冷却液温度传感器（又称水温传感器、ECT传感器）测定发动机冷却液温度的高低，向控制单元反映发动机的热状态信号，用来修正喷油量、点火时刻等。1．认识冷却液温度传感器·冷却液温度传感器一般安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温器壳内，并伸入水套中与冷却液直接接触，用来检测冷却液温度。·冷却液温度传感器如图2-51所示。·在汽车上常用的是热敏电阻式温度传感器，冷却液温度传感器的热敏电阻通常具有负温度系数（NTC），即电阻随温度升高而降低，如图2-52所示。2．检测发动机冷却液温度传感器·下面以丰田3SZ-FE发动机电控系统为例来说明发动机冷却液温度传感器的检测方法和标准。·冷却液温度传感器的安装位置如图2-53所示，电路如图2-