四電子控制系統的維修項目四電子控制系統的維修【項目描述】電子控制系統主要由傳感器、電控單元(ECU)和執行器三大部分組成，其作用是通過傳感器采集發動機的各種工況信息，由發動機ECU進行運算、處理和判斷，確定并通過執行器實施最佳噴油及點火時間，通過對發動機燃燒過程的精確控制，保證發動機的動力性、經濟性、排放性、可靠性及使用性。全面理解和把握發動機電子控制系統的工作原理，對于正確分析、判斷和維修發動機故障具有十分重要的意義。項目四電子控制系統的維修【知識要點】

1.了解電子控制系統的基本組成。

2.掌握電子控制系統的基本原理。

【技能要點】

1.掌握電子控制系統的元件組成及其安裝位置。

2.能夠對電子控制系統及各元件進行正確的檢測和維修。

【知識準備】

項目四電子控制系統的維修發動機電子控制系統的組成如圖4-1所示，各部件之間的工作關系如圖4-2所示。一、電子控制系統的組成與工作原理圖4-1電子控制系統的組成一、電子控制系統的組成與工作原理圖4-2電子控制系統各部件之間的工作關系在電子控制系統的主要元件中，空氣流量計、進氣壓力傳感器、電動燃油泵、噴油器、怠速控制閥/節氣門電動機、可變配氣控制閥前已述及；爆燃傳感器、點火模塊/線圈請參考項目五的相關內容；活性炭罐電磁閥等各種排放控制真空電磁閥、二次空氣泵請參考項目六的相關內容，故以上元件在此不做介紹。二、電子控制系統主要部件的結構與原理1.曲軸/凸輪軸位置傳感器

曲軸/凸輪軸位置傳感器是發動機電子控制系統中最主要的傳感器，大都安裝在曲軸前/后端、凸輪軸前/后端部位，如圖4-3、圖4-4和圖4-5所示。其功能是向ECU提供發動機轉速、曲軸轉角、活塞上止點及第1缸判缸信號，是控制點火時刻、噴油時間及確認曲軸位置必不可少的信號。圖4-3富康乘用車發動機曲軸位

置傳感器的安裝位置圖4-5桑塔納2000GSi乘用車霍爾式

凸輪軸位置傳感器圖4-4桑塔納2000GSi乘用車曲軸位置

傳感器(G28)的安裝位置二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-6電磁感應式曲軸/凸輪軸

位置傳感器的結構原理圖(1)電磁感應式曲軸/凸輪軸位置傳感器電磁感應式曲軸/凸輪軸位置傳感器主要由感應線圈、永久磁鐵和脈沖齒圈等組成。磁極正對著轉子的缺口和齒。安裝時，曲軸位置傳感器與齒圈間的氣隙為1mm±0.5mm，此間隙不可調整。齒圈上有一對應曲軸基準位置的寬度為兩個齒槽寬的齒槽，如圖4-6所示。當轉子(脈沖齒圈)轉動時，由于磁通量的變化，使傳感器內的感應線圈產生交變電壓信號，如圖4-7所示。二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-7電磁感應式曲軸/凸輪軸位置傳感器信號二、電子控制系統主要部件的結構與原理(2)霍爾式曲軸/凸輪軸位置傳感器

桑塔納2000GSi乘用車AJR型發動機凸輪軸位置傳感器又稱霍爾傳感器(G40)，安裝在氣缸蓋前端凸輪軸同步帶輪的后方，霍爾傳感器的轉子裝在凸輪軸同步帶輪的后方，如圖4-5所示。當傳感器轉子的實體部分進入霍爾元件的氣隙時，沒有霍爾電壓輸出，傳感器輸出高電平(5V)；當轉子的實體部分離開霍爾元件時，傳感器輸出低電平(0V)。凸輪軸旋轉一周，高、低電位各占180°(各相當于360°曲軸轉角)，如圖4-8所示。二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-8霍爾式傳感器第1缸上止點信號圖4-9光電式曲軸/凸輪軸位置傳感器(3)光電式曲軸/凸輪軸位置傳感器光電效應式曲軸/凸輪軸位置傳感器主要由發光二極管、光敏晶體管、遮光盤(信號轉子)和控制電路組成，如圖4-9所示。在遮光盤的內側間隔90°分布著4個小孔，其中一個最寬，其余三個寬度稍窄，如圖4-10所示。二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-10光電效應式曲軸/凸輪軸位置傳感器的工作原理二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-11節氣門位置傳感器的安裝位置2.節氣門位置傳感器

節氣門位置傳感器安裝在節氣門體上，如圖4-11所示，用于檢測節氣門的開度和開閉速率，并將其轉換成電信號傳給ECU，以便對噴油量、點火正時和怠速等進行修正控制(同時也用于自動變速器和巡航控制)。二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-12節氣門位置傳感器的工作原理(1)線性可變電阻式(三線制)節氣門位置傳感器

ECU通過VC端子為傳感器提供5V的工作電源，傳感器通過VTA端子向ECU提供節氣門位置信號電壓，并經E2端子通過ECU搭鐵，如圖4-12所示。輸出4.5～5V電壓信號時，表示節氣門全開。其信號電壓與節氣門開度成正比，如圖4-13所示。二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-13節氣門位置傳感器信號電壓曲線二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-14雙線性可變電阻式節氣門位置

傳感器的安裝位置圖4-15雙線性可變電阻式節氣門位置

傳感器的結構(2)雙線性可變電阻式節氣門位置傳感器雙線性可變電阻式節氣門位置傳感器安裝在節氣門控制器內，由兩個電位計G187和G188組成，如圖4-14和圖4-15所示。二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-16大眾汽車電子節氣門的電路

G186—節氣門驅動電動機大眾汽車電子節氣門的電路如圖4-16所示，當節氣門位置變化時，兩電位計G187和G188的阻值按各自線性變化，其輸出電壓也呈線性變化，其中一個升高，另一個降低，如圖4-17所示。圖4-17雙線性可變電阻式節氣門位置

傳感器的輸出信號曲線二、電子控制系統主要部件的結構與原理(3)霍爾式節氣門位置傳感器當節氣門開度變化時，磁鐵轉動，使磁鐵與霍爾元件之間的相對位置發生改變，霍爾元件中的磁通量發生改變，從而使霍爾元件產生的霍爾電壓發生變化，IC電路將霍爾電壓放大后作為節氣門的開度信號輸送給ECU，如圖4-18所示。節氣門位置傳感器有兩個傳感器電路，VTA1和VTA2各傳送一個信號，如圖4-19所示。圖4-18豐田1ZR發動機節氣門位置

傳感器原理圖二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-19豐田1ZR發動機節氣門位置傳感器的信號電壓曲線二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-20冷卻液溫度傳感器和進氣溫度傳感器的安裝位置

a)冷卻液溫度傳感器的安裝位置b)進氣溫度傳感器的安裝位置3.冷卻液溫度傳感器和進氣溫度傳感器

冷卻液溫度傳感器通常安裝在發動機的冷卻液出口附近，如圖4-20a所示。

進氣溫度傳感器通常安裝于進氣總管上，如圖4-20b所示?，F在進氣溫度傳感器大部分都與空氣流量計或進氣壓力傳感器集成在一起。

冷卻液溫度傳感器和進氣溫度傳感器是由負溫度系數(NTC)熱敏電阻、殼體和引線組成的。如圖4-21所示，冷卻液溫度和進氣溫度越低，傳感器的電阻值越大；反之，電阻值越小。二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-21冷卻液溫度傳感器和進氣溫度傳感器信號(溫度—電阻)曲線二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-22氧傳感器4.氧傳感器

氧傳感器安裝在發動機的排氣管上，用于檢測排氣中的氧含量?，F代電控發動機通常在三效催化轉化器的前后各裝一個氧傳感器，如圖4-22所示。前(主)氧傳感器檢測排氣中含氧的濃度。后(副)氧傳感器檢測排氣經催化轉化后含氧的濃度。二、電子控制系統主要部件的結構與原理(1)二氧化鋯(ZrO2)式氧傳感器二氧化鋯(ZrO2)式氧傳感器由可產生電動勢的多孔二氧化鋯陶瓷管和防止氧化鋯管破損的防護罩等構成。在二氧化鋯陶瓷管的內外兩側，設置了鉑金電極。為了保護鉑金電極，用陶瓷包覆電極外側，如圖4-23所示。圖4-23二氧化鋯式氧傳感器的結構二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-24帶加熱器的二氧化鋯式氧傳感器二氧化鋯陶瓷管是一種固體電解質，只有在300℃以上才能進入正常工作狀態而輸出電壓信號。因此，要使氧傳感器能在發動機起動后盡快地投入工作，通常在氧傳感器內增設正溫度系數的陶瓷半導體材料制作的加熱元件，如圖4-24所示。二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-25二氧化鋯式氧傳感器的工作原理及輸出特性

a)二氧化鋯式氧傳感器的工作原理b)輸出特性曲線由于二氧化鋯陶瓷管(鋯管)的外表面通廢氣，而內表面通大氣，從而在鋯管內、外表面間就產生了氧離子濃度差。當鋯管達到工作溫度后，氧離子通過二氧化鋯固體電解質而產生擴散運動，從而在內、外電極間產生電位差,如圖4-25a所示。二氧化鋯式氧傳感器的輸出特性如圖4-25b所示。二、電子控制系統主要部件的結構與原理(2)二氧化鈦(TiO2)式氧傳感器二氧化鈦式氧傳感器是利用半導體材料二氧化鈦的電阻值隨排氣中氧濃度的變化而改變的特性制成的,是一種電阻型氧傳感器，主要由二氧化鈦(TiO2)元件和熱敏電阻加熱元件等組成，如圖4-26所示。圖4-26二氧化鈦式氧傳感器的結構與特性二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-27寬頻型氧傳感器的原理(3)線性寬頻氧傳感器

寬頻型氧傳感器由感應室和泵氧元兩個部分組成。如圖4-27所示，感應室的一面與大氣接觸，另一面是測試腔，測試腔通過擴散孔與廢氣接觸。所以，供給泵氧元的電流大小及方向就反映了排氣中氧含量的多少，亦即過量空氣系數的大小，如圖4-28所示。二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-28寬頻氧傳感器信號曲線二、電子控制系統主要部件的結構與原理5.發動機ECU發動機ECU是發動機管理系統的控制核心，主要由微機、程序存儲器、供電電源電路及各種接口電路組成，如圖4-29所示。二、電子控制系統主要部件的結構與原理圖4-29發動機電控單元(ECU)的組成【知識鏈接】

電子節氣門

常規的節氣門是由駕駛人通過加速踏板和拉索或機械拉桿驅動定位的，而在采用電子節氣門的發動機管理系統中，節氣門僅由一個直流電動機驅動，從而取消了節氣門與加速踏板之間的拉索或機械傳動機構，如圖4-80所示。圖4-80上海大眾乘用車的電子節氣門控制系統1.電子節氣門控制系統的組成

電子節氣門控制系統主要由加速踏板位置傳感器、發動機ECU、節氣門驅動電動機、節氣門位置傳感器和EPC警告燈等組成，如圖4?81所示。圖4-81電子節氣門控制系統的組成2.電子節氣門控制系統的工作過程

3.電子節氣門控制系統主要部件的結構

(1)加速踏板位置傳感器1)線性可變電阻式加速踏板位置。大眾POLO乘用車加速踏板位置傳感器使用了兩個滑動觸點式電位計，它們安裝在一根公共軸上，如圖4-82所示。加速踏板位置傳感器的電路如圖4?83所示，兩滑動觸點式電位計傳送至發動機ECU的信號電壓隨加速踏板位置的變化曲線如圖4?84所示。圖4-82大眾POLO乘用車加速踏板位置傳感器的結構圖圖4-83大眾POLO乘用車加速踏板位置傳感器電路圖

G79/G185—1/2號加速踏板位置傳感器1/2端子—兩傳感器的電源線(5V)

3/5端子—兩傳感器的搭鐵線4/6—兩傳感器的信號線圖4-84兩滑動觸點式電位計的電阻和信號電壓隨加速踏板位置的變化曲線

a)電位計的電阻隨踏板位置的變化曲線b)信號電壓隨踏板位置的變化曲線圖4-85豐田1ZR發動機加速踏板位置傳感器電路2)霍爾式傳感器。豐田1ZR發動機采用霍爾式加速踏板位置傳感器，如圖4-85所示，主要由霍爾元件(霍爾IC)和磁鐵組成。該傳感器安裝在加速踏板支架上，內部有兩個傳感器電路。圖4-86豐田1ZR發動機加速踏板

位置傳感器的信號電壓曲線