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1、 汽车电器及电子系统 适用专业：交通运输、农机化 交通运输、农机化 主 讲：李冠峰 李冠峰 教授 教授open目录 1第一章汽车电源设备与起动系统第一节汽车电源设备第二节发电机和充电控制系统.第三节起动系统.第二章点火系统第一节传统点火系统与电子点火系统的比较第二节电子点火系统第三节微机控制的电子点火系统第三章电子控制燃油喷射系统第一节概述第二节电子控制燃油喷射系统的结构和工作原理第三节诊断测试的基本原则和常见故障.第四章自动变速器控制系统第一节概述.第二节自动变速器的电子控制系统第三节自动变速器电控系统的检查及故障诊断 第一章 汽车电源设备与起动系统 1 第一节 汽车电源设备 汽车上的电源设
2、备主要以蓄电池为主，而蓄电池的种类很多，由于铅酸型蓄电池的内阻小，电压稳定，可短时间内供给起动机强大的电流。加之结构简单，价格较低，所以在现代汽车上采用较多。一、蓄电池的用途 蓄电池在汽车上主要有三大用途：一是向起动机和开始发动时的点火系统供电；二是当汽车发动机低速运转，在发电机端电压低于蓄电池时，向点火装置和其它用电设备供电；三是当汽车发动机处于中、高速运转，在发电机端电压高于蓄电池时，将发电机的部分电能转换为化学能贮存。二、蓄电池的结构和性能（一）蓄电池的基本结构蓄电池的结构主要是由极板、隔板、壳体、电解液和接线柱几部分组成。如图1-1-1所示（二）蓄电池的性能参数 1.蓄电池的型号的编制
3、含义 根据JB1058-77起动用铅蓄电池的规定，蓄电池的型号和含义有五个部分组成，即下图第一部分为串联的单体蓄电池个数，用阿拉伯数字表示；第二部分用“起”字的汉语拼音的第一个字母“Q”表示；第三部分一般蓄电池可以略去不用，若是干式荷电电池则用“A”表示，薄极板用“B”表示；第四部分指20h放电率的额定容量，仅以阿拉伯数字表示，不表出容量单位；第五部分指特殊性能。如高起动率电池以“高”字的汉语拼音的第一个字母“G”表示。例如：3-Q-90表示3只单体电池组成的，额定电压6v,额定容量90Ah的起动用铅蓄电池。6-QA-75表示6只单体电池组成的，额定电压12v,额定容量60Ah起动用干式荷电铅
4、蓄电池。他如：3-Q-90 表示3只单体电池组成的，额定电压6v,额定容量90Ah的起动用铅蓄电池。6-QA-75 表示6只单体电池组成的，额定电压12v,额定容量60Ah起动用干式荷电蓄电池。6-QA-60G 表示6只单体电池组成的，额定电压12v,额定容量60Ah的起动用干式荷电极板，高起动率铅蓄电池。（表1-1-1)第一章 第一节 22.性能参数蓄电池的电容量就是指在放电允许的范围内蓄电池输出的电量，即容量Q等于放电电流If与放电时间tf的乘积。即Q=Iftf(Ah)蓄电池的电容量与放电电流的大及电解液的温度有关，因此，蓄电池厂规定的标称容量，是在一定的放电电流，一定的终止电压和一定的电
5、解液的温度下取得的。（1）额定容量Qe:额定容量是指充足了电的蓄电池，在电解液平均温度为30的情况下，以20h放电率放电至单格电压下降至1.75v时，所输出的电量。（2）常温起动容量：即电解液平均温度为30时，以5min放电率的电流,放电至单格电压下降1.5v时所输出的电量。（3低温起动容量：即电解液平均温度为-18时，以3Q电流放电至单格电压下降至1v时所输出的电量。三、蓄电池的使用与保养（一）蓄电池的正确使用 蓄电池的使用寿命取决于它的质量和使用方法。为了延长其使用寿命，必须做到正确使用。第一，要定期检查和调整电解液的液面高度，不足时，应加蒸馏水，使液面高出极板10mm-15mm。第二，正
6、确调整电压调节器，使发电机电压保持在规定的范围内，12v系统为13.8-14.8v,24v系统为26.7v-29.6v。第三，每次使用起动机第一章 第一节 4不得超过5s10s，连续起动时，中间应隔10s15s。第四，使蓄电池经常保持充电状态，每月应补充充电一次。第五，合理选择电解液相对密度，并根据不同季节，及时调整电解液相对密度。第六，配置电解液一定要用专用硫酸和蒸馏水。第七，蓄电池要在汽车上安装得牢固可靠，不得松动。如有空隙应用橡皮等物填紧，以防振动而加速活性物质的脱落。第八，经常清除盖上的电解液与污物，并保持加液空盖的通气孔畅通。第九，对蓄电池初充电和补充充电时，必须按充电规则进行。第十
7、，蓄电池接线柱，接线卡在接线前应打磨干净，接线后应打磨干净，接线后应涂以凡士林油以防腐蚀。（二）蓄电池的保养一般要求蓄电池应一周进行一次保养，清洁蓄电池的外表、是顶面，清洁极柱，检查电解液面的高度，不足时添加蒸馏水，切勿加浓硫酸或电解液。并需检查防水工作栓是的通气孔，应保持畅通。在汽车二级维护时，应检查电解液的密度，当密度低于1.22g/cm3应进行充电。同时检查极柱及接线卡头是否清洁，有污染时用热水冲洗擦干，并涂是凡士林油。另外，蓄电池停用闲放时，应注意每月进行一次充电。第一章 第一节 5第一章 6 第二节 发电机和充电控制系统一、发电机和充电控制系统的组成（一）发电机的组成发电机的组成如(
8、图1-2-1)所示（二）充电控制系统的组成充电控制系统有电压调节器、保险丝、电流表和充电指示灯等。电压调节器主要是限制发电机的输出电压，以保护用电设备；电流表指示蓄电池充、放电流的大小；电源指示灯用于指示交流发电机的工作情况，灯亮表示发电机未发电，灭灯指示发电机发电。第一章 第二节 7二、发电机的工作原理交流发电机的工作原理图参见（图1-2-2）当转子转动时，由于定子绕组和磁力线之间产生相对运动，所以在三相绕组中间变产生了交变感应电动势。此时，发电机一相绕组中所产生的电动势有效值为E=4.44kfN式中f：感应电动势的频率N：定子每相绕组的匝数：每组磁通k：绕组系数（图1-2-3a）所示为交流
9、发电机三相绕组呈星型连接，并采用6只硅整流二极管组成的三相桥式整流电路。（图1-2-3b、c）所示分别是整流电路输出、输入电压波形。当t=0时,ua=0,ub为负值，uc为正值，二极管VD5和VD4处于正向电压作用而导通。电流从C相流出，经VD5、负载、VD4回到B相构成回路。由于二极管内阻很小，所以此时B、C之间的线电压都加在负载上。下页第一章 第二节 8在t1t2时间内，A相电压最高，而B相电压最低，VD1、VD4处于正向电压而导通。A、B之间的线电压加在负载上。在t2t3时间内，A相电压仍为最高，而C相电压变为最低，VD1、VD6导通。A、C之间的线电压加在负载上。在t3-t4时间内，V
10、D3、VD6导通。依次下去，周而复始，在负载上就得到一个比较平稳的直流脉动电压。三、充电控制系统（一）电压调节器交流发电机的硅二极具有单向导电性，有阻止反向电流的作用，所以不需要另设电流截流继电器。另外，交流发电机有自动限制最大电流的能力，也不需要电流限制继电器，只需一个电压调节器。现在汽车上用的电压调节器有电磁振动式、晶体管式和集成电路等多种形式。由于晶体管调节器结构简单，工作可靠，第一章 第二节 9故障少；工作中不产生火花，对无线电干扰少；只要电子、元件可靠，线路参数设计合理，则寿命长，故晶体管调节器使用范围越来越广。所以下面主要介绍一下晶体管调节器。1.结构一般有2-3个晶体管、严格稳压
11、管、和一些电阻、电容、二极管等电子元件组成。另外调节器的引出线，有插头式和接板式两种，其上分别标有“+”(火线)、“-”(搭铁线)、“F”*(磁场)的标记。2.工作原理（图1-2-4）为晶体管调节器的基本电路。V1为小功率开关管，V2为小功率开关管，用于接通或断开激磁电流。Z为稳压二极管。R1与R2组成分他压器，两端电压UAB为总电压。R1两端的电压。UAC=R1/(R1+R2)UAB其值的确定为：当发电机端电压UAB达到规定调整电压时，UAC正好等于稳压管Z的反向击穿电压。当发电机未转动时，接通点火开关K，蓄电池加在R1两端的电压小于稳压管的反向击穿电压，Z处于截止状态，V1基极无电流，也处
12、于截止状态，V2导通，产生激磁电流，R3既是V2的偏流电阻，也是V1导通时的负载电阻。激磁电流第一章 第二节 10回路为：蓄电池正开关KV2的e、c极激磁绕组(他激)蓄电池负。起动发动机后随着转速的升高，发电机端电压迅速上升。当电压稍高于调整值时，R1上的检测电压UAC达到稳压管的反向4击穿电压，Z导通，随即V1导通，V2截止，V1截止，V2导通。如此反复，就使发电机的端电压维持在规定的调整值上。所以V1、V2在组成双稳态电路中起着开关作用。（二）电子计算机调节在许多现代汽车上，微机已担当了调节器的功能，其基本工作情况和集成电路电子调节器是一样的。（图1-2-5）所示是一种计算机调节器的电路图
13、。在一些较为先进的汽车上，电子计算机已逐步代替了汽车上的各种控制装置的工作，因而，取消调节器用计算机来代替是可行而有益的。这种电路的维修也并不困难，但要注意的是，修理技术不过硬第一章 第二节 11的技术人员，一遇到汽车不充电就更换调节器，这种做法在使用计算机调节器的汽车上是不可取的。对于装有计算机调节器的汽车，若出现故障后，必须找到故障所在，然后进行修理，绝不能轻易更换新件，否则会造成不必要的浪费，并无助于故障的排除。第一章 12 第三节 起动系统 汽车发动机主要靠外力起动。由于利用电力起动机起动方便，迅速可靠。，所以在汽车上广泛应用。起动机在完成发动机的起动任务后立即停止工作，其所需电流一般
14、都是有蓄电池提供的，故一般由直流电机完成。一、起动机的结构和工作原理起动机一般分为普通型起动机、减速起动机、电枢移动式起动机和齿轮移动式起动机几种形式。下面主要介绍一下电枢移动起动机的结构和原理。（一）结构特点电枢移动式起动机是借磁极磁通的电磁力，移动整个电枢而使起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环。这种起动机在东欧国家生产的汽车上使用较多。其机构见（图1-3-1）从图中可以见，电枢总成如向左一侧做轴向滑动，就可以使驱动轮和飞轮啮合。第一章 第三节 13图示起动机是静止位置，此时电枢被弹簧拉住，偏离磁极。当磁场激磁时，电枢被吸拉向左移动，齿轮就与飞轮齿环啮合。（二）工作原理图(1-3-2a)为电枢移动式
15、起动机的电路图。她有三个电磁线圈，主线圈的导线为粗股低电阻导线，与电枢串联。辅助线圈用较细的导线绕制而成，其阻值相对较高，它也与电枢串联，而与主线圈并联。控制线圈也是高阻值线圈，它与电枢其它线圈并联。起动机不各种时，电枢在复位弹簧的作用下与磁极错开，电磁开关的接触桥处于断开位置。当接通起动开关时，电磁铁产生磁力吸引接触桥，但由于棘爪顶住了拨杆，接触桥仅能上端闭合（图1-3-2b）接通了辅助起动绕组和控制线圈电路，线圈绕组中产生电磁力克服回位弹簧的抵抗力，吸引电枢向左移动，使电枢铁芯与磁极对齐，起动机驱动齿轮啮如飞轮齿环。此时，由于辅助起动绕组的电阻大，所以通过的电流很小，起动机仅能以缓慢的速度
16、旋转，并向左移动。因此齿轮柔和地进行啮合，这是接入起动机的第一阶段。下页下页第一章 第三节 14当电枢慢慢地旋转移动并使小齿轮完全啮入飞轮齿环后，固定在换向器端面上的圆盘顶住棘爪，使拨杆脱离棘爪的限位，于是接触桥的下端闭合，接通了主磁场绕组，起动机便以正常的转矩和转速驱动曲柄旋转图1-3-2c,这是接入起动机的第二阶段。在起动过程中，摩擦片离合器接合并传递转矩，但当发动机起动后，摩擦片离合器松开，曲柄转矩便不能传递到起动机轴上，这时起动机处于空载状态，转速增高，电枢中反电动势增大，因而辅助起动绕组中的电流减小。当电流减小到磁极极力不能克服回位弹簧的抵抗力时，在回位弹簧的作用下，电枢又被移回原位
17、，于是去驱动齿轮脱开，棘爪也回到锁止位置，第一章 第三节 15为下次的起动做好准备。直到断开起动开关后，起动机才停止旋转。二、起动机的使用和保养（一）起动机的正确使用为保证起动机可靠的工作，使发动机能迅速起动，对起动机的使用应作到以下几点（1）避免长时间接通起动机。因为起动机工作时的电流强度可达数百安，常时间连续使用，起动机的温度会升得很高，起动机各组成部分难以承受，这是造成起动机发生故障和过早损坏的原因。所以，每次接通的时间不超过5s为限，重复起动时间隔1min-2min（2）蓄电池接至起动机的导线和起动机的搭铁线，不得任意更换较长或横截面较细的导线。导线各连接部位必须清洁、牢固、接触良好。
18、这是因为各接触点的电阻和导线的电阻对电流的影响很大，稍微增大一点，就会使起动的转矩和转速下降、起动机的性能恶化，导致发动机难以起动。（3）冬季在没有良好车库的情况下，起动汽车要充分做好起动前的准备工作。应先转动发动机或给发动机预热，然后再使用起动机。（4）蓄电池的存电要足。这是保证起动机正常工作的重要条件。当蓄电池存电不足时，应注意及时补充充电。第一章 第三节 16（5）多次使用起动机仍不能起动时，应查明原因，确认油、电路无故障后继续起动。（6）当起动机工作有异常现象，要及时进行检查和保养。（二）起动机的保养要点（1）经常检查起动机在车上的安装情况，不得有松动现象。（2）保持外部清洁，胳导线的
19、连接牢固，接触良好。（3）保证电刷和换向器的接触要紧密，电刷在刷架内活动要自如，电刷弹簧的压力要适当，电刷的磨合要均匀，接触面积要在75%以上电刷的高度不低于新品的一半。（4）换向器要无严重烧蚀，无沟槽，不失圆，否则要打磨或车削加工。（5）开关要盖严，触点要平整，接通时机要适宜。（6）定期检查轴承的磨损和润滑情况。（7）检查磁场线圈、电枢线圈有无短路、断路或搭铁。（8）检查起动机齿轮的磨损情况，减震弹簧有无便软，单向啮合齿轮是否打滑。（9）检查电枢在转动时有无碰擦阻滞现象。第二章 点火系统 17在汽油机中，汽缸内压缩后的混合气是靠点火花点燃的，保证按时产生点火花的全部设备就是发动机的点火系。点
20、火系按其产生高压电的方法不同，可分为传统点火系统、电子点火系统和微机控制的点火系统。第一节 统点火系统与电子点火系统的比较 传统点火系统主要指蓄电池点火系统和磁电机点火系统两种，因磁电机点火系统多用与在高转速满负荷下工作的竞赛发动机以及一些不带蓄电池的摩托车发动机上，所以我们主要介绍一下蓄电池点火系统和电子点火系统的区别。目前汽车上所用的传统蓄电池点火系统存在着以下缺点：断电器触点分开时，在触点出形成的火花，使触点逐渐烧蚀，因而断电器的使用寿命短；在火花塞积碳时，因火花塞间隙漏电，使次级电压升不上去，不能可靠地点火，次级电压的大小随发动机的转速的增高和汽缸数的增多而下降，因此在高速时易出现缺火
21、现象。尤其近年来，一方面汽车发动机向多缸高速化发展，另一方面，人们力图通过改变混合气的燃烧状况，以减少污染，以及使用稀混合气以达到节约燃料的目的。这些都要求点火装置能提供足够的次级电压和火花能量，保证最佳点火时刻。因而传统点火系统已经不能适应这一要求。电子点火系统在高速时可避免缺火；在火花塞积碳时有较强的点火能力，并可延长触点的使用寿命，提高火花能量。因此，采用电子点火系统可以提高发动机的第二章 第一节 18动力性和经济性，并减少空气污染。目前研究的电点火系统，根据储能方式可分为电感点火系统和电容放电系统。两者又各自分有触点和无触点两种类型。有触点的称为半导体辅助点火系统，无触点的称为无触点点
22、火系统。第二章 19 第二节 电子点火系统 电子点火系统可分为半导体点火点火系统和无触点点火系统。由于无触点点火系统有以下优点：1.在整个转速范围内都能保证正确的点火时间。2.不存在触点腐蚀和磨损的情况，这样就可以避免经常换件、调整闭合角和校正点 火正时等维护工作。3.可以通过调整闭合时间来改变初级电路通电时间，以适应发动机不同工况的需要。这样可以保证在发动机高速转时，线圈能产生较高的输出，又不致在低速时出现触点严重烧蚀的情况。4.发动机高速运转时，不回再有因触点“跳震”而出现中断初级电流的情况。所以这一节主要介绍无触点电子点火系统。一、触点电子点火系统的一般结构和原理 图2-2-1 为无触点
23、电子点火系统的线路简图。除了断电器由叫做脉冲发生器的电子开关代替外，其分电器与普通点火系统一样。这种装置在需要火花时可以产生高压脉冲，其作用有如枪支的扳机，当操纵扳机时，线圈就输入高压电。电子控制组件的任务是控制点火线圈初级电流的通断，为此，它必须处理和放下页第二章 第二节 20大来自脉冲发生器的信号。除开关作用外，控制组件还依据脉冲频率感测发动机的转速，并利用这一信息改变初级线圈的通电时间，以适应发动机不同转速的要求。下面主要介绍一下脉冲发生器。脉冲发生器有三种主要类型：感应式、霍尔发生器和光导式。介绍光脉冲发器。这个系统利用光闸阻断发光二极管（LED）射在光敏三极管的光束来感应点火时间。（
24、图2-2-2）为这种类型触发器的工作原理图二、使用注意事项 无触点电子点火系统在使用时应注意以下几点：1.蓄电池的搭铁极性不可接错。2.点火器与本身的第二章 第二节 21搭铁要可靠。3.接线应正确无误。4.洗车时，应注意不要使水溅到点火器和分电器上。5.发动机运转时，不可拆去蓄电池接线。检查发电机发电情况时，不要用打火的方法，以免发生不规则脉冲。三、保养与检测 当检查无触点电子点火系统时，应格外小心，以防受到电击。一些系统（例如C、D系统）中，当切断点火开关时，电容器上仍储有高压电荷。由于实际上使用了许多不同的点火系统，因此保养时应参考生产厂家的维修手册，了解某些特殊维修要求和测试资料。1.一
25、般性的维护 由于不需要检查闭合角和点火时，因此只需要少量的定期保养工作，火花塞的维护周期也可以处长。生产厂家最初给分电器调定点火正时，已在分电器壳凸缘上刻有标记，指示其正确位置。当使用机械式点火提前装置时，应适当加注润滑油。维护时应使用正时灯检查该装置的工作情况。2点火电路测试 如果发动机不能起动，在对控制组件和脉冲发生器实施详细测试前，对大部分系统应进行下述基本的检查。（1）检视：检查全部线缆和连接器是否可靠，确保蓄电池技术状况良好。第二章 第二节 22（2）点火线圈输出：从分电器盖上拆下中央高压线，在其端部装上旧中心电极，用绝缘钳夹住，使伸出部分距汽缸约6cm.关掉点火开关，转动发动机试火
26、，如跳火正常，说明高压线缆良好，在这种情况下，应按普通系统的检查步骤进行检查。如果发动机使高压线接铁跳火时，距接铁点的距离过大，会对控制组件造成磨坏，这一点应特别注意。4.霍尔发生器 应该按照前面介绍的方法用电压表检查控制组件和导线。将各测试点的电压读数和规定值比较，即可判明控制组件和发生器是否损坏。第二章 23 第三节 微机控制的电子点火系统一、概述 微机控制的电子点火系统也称数字电子点火系统，是继70年代末开始使用的无触点装置之后的又一重要发展。用电子数字控制装置来取代原来的机械点火提前装置，也就是要用一种电子系统来代替已经使用了50多年的分电器上的离心和真空装置。微机控制的电子点火系统不
27、受机械调节装置的限制，在发动机任何公况下均可保证最佳点火时刻。二、微机控制的电子 点火系统结构与原理 该系统一般由传感器、模-数转换器、微型计算机和点火控制器等部分组成，它是整个发动机燃油及排放电子控制系统（简称ECCS）的重要组成部分。其原理框图如（图2-3-1）所示。第二章 第三节 24 曲轴转速与转角传感器安装在曲轴端或分电器内，一般是磁电式或光电式信号发生装置，用来测定发动机转速和发出曲轴位置的信号。真空传感器实际上是一种由硅膜片半导体应变片。膜片的一端通大气，一端接发动机的进气管。因膜片的电阻随进气真空度变化，故能输出与进气管真空度成比例的直流电压，作为发动机的负荷信号。发动机温度传
28、感器一般由散热敏电阻组成，安装在发动机冷却水套壁中，有的车型则接在机油滤清器中。模-数转换器（A/D）将真空传感器、水温传感器等输出的模拟信号（直流电压信号）转换成计算机能接收的数字信号。微型电子计算机包括具有运算器和控制器的中央处理器（CPU）、用以储存数据和程序的只读存储器（ROM）、用以在CPU和外部设备之间转送信息的输出输入线接口（I/O）等主要集成电路。微机3能根据各传感器传送束的信号，按预先编好的程序处理数据，并在规定的时刻向点火装置发出控制信号。发动机在工作期间，各种传感器分别将每一瞬间发动机的转速、进气真空度和冷却水温度信号，经计算机的输入接口电路，送入计算机的中央处理器CPU
29、中，CPU根据输入的曲轴转角、转速和进气真空度信号，对照存贮在只读存储器中的最佳点火提前角的数据，查出与发动机该工况相应的最佳点火提前角及初级电路通电时间，并根据冷却水的温度计算最佳点火提前角的修正值。修正后的最佳点火提前角第二章 第三节 25即为二者的代数和。CPU根据计算结果，在最佳的时刻，经输出接口电路向点火控制电路发出点火控制信号，接通点火线圈的初级电路。经过一个最佳的储能时间后，这发出控制信号，切断初级电路，使点火线圈的次级绕组中产生高压，经分电器送往火花塞，点燃混合气。三、微机控制的电子点火系统主要零部件（一）控制单元（ECU）ECU是由中央处理器CPU、存贮器ROM、检查灯、诊断
30、方式选择器、信号输入、输出及电源接口组成，它控制发动机的工作（图2-3-2）（二）轴转角传感器 曲轴转角传感器是整个ECCS的基本元件，它检测发动机转速、活塞位置,并将信号送止ECU,以控制燃油喷射、点火正时和其他功能，此传感器由一个软盘和一个波形 整形电器组成。软盘上有用于产生1信号的360个狭槽，还有4个用于产生180信号的狭槽，波形发生线路中嵌有发光二极管和光敏二极管，当他们之间转动时软盘上的狭槽不断的切断发光二极管射向光敏二极管的光线，这样产生的形状粗糙的脉冲波被波形整形电路转换为开关脉冲波并达到ECU（图2-3-3）（三）率晶体管和点火线圈第二章 第三节 26 从ECU来的点火信号由
31、功率晶体管放大，使点火初级线圈通断，在次级线圈上激励出高压电，此点火线圈非常小巧，是注塑式的。（四）其他部件 其他零部件包括爆震传感器、空气流量计、发动机温度传感器、节气门位置传感器、怠速开关等。爆震传感器装在缸体上感应发动机敲缸情况。缸体的敲击震动以压力的形式施加在压电元件上。此震动压力被转换为电压信号输出（图2-3-5）第一节 概述一、电子控制燃油喷射系统的基本概念（一）空燃比对发动机性能的影响空气和燃料的混合物即可燃混合气。其混合气中空气和燃料的比例不同对发动机的动力性能和经济性能有很大的影响，并使排放物的浓度发生变化。通常将空气和燃料的质量比称为空燃比。按其组成和对发动机性能的影响有三
32、种1.理论空燃比：即1kg燃油完全燃烧理论上所需的空气量与燃油的质量之比。燃烧1kg汽油理论上需要14.7kg空气，则以14.7：1的空气量与汽油量之比组成的混合气为理论混合气，这个比例也称标准混合气。2.经济空燃比：为了保证燃料的完全燃烧，空气量需要比理想的要多，使燃料与空气更容易混合，燃烧更充分。经济空燃比大于理论空燃比，一般在16：118：1的范围内。混合空燃比在此范围内工作，发动机燃料消耗能量低，经济行性好。3.功率空燃比：指在一定转速下，提供最大功率的空气与燃料的比例，这个比值小于理论空燃比，为12：113：1。在此范围内，发动机可获得最大输出功率。（二）电子控制燃油喷射系统的概念汽
33、油机燃料供给系统的主要任务是根据发动机各种不同工况的要求，将所需混合气供给汽缸。在过去都是用化油器来达到这种功能。为了满足发动机燃料经济性 第三章 电子控制燃油系统 27 毕业设计 第三章 第一节 28动力性和排放指标的要求，化油器都采用了各种补偿装置，已使它成为一个很复杂的系统，但仍不能满足现代汽车对高经济性、低污染的要求。因而为了代替化油器，利用现代电子技术开发了电子燃油喷射系统，简称EFI（ElectronicFuelInjection）。它由以前的化油器演变而来的，利用电子控制方式使发动机在不同的工况下均能获得最合适的空燃比的燃油供给装置。1.结构：化油器供油装置如(图3-1-1)汽油
34、喷射系统的结构如(图3-1-2)2.燃油供给方法：（1）化油器供油利用空气流动时在吼管处产生是负压，把汽油吸向上部的进气管道中。（2）汽油喷射在喷射阀处，利用了、控制装置提供的开阀信号，向进气管道喷射最适量的汽油。二、电子控制燃油喷射系统分类及特点（一）电子控制燃油喷射（EFI）的分类1.按进气量的检测方法分：压感式和流感式两类。（1）压感式（D-EFI）：它是以进气管压力为主要的控制参数。根据进气管的压力（真空度）和发动机的转速间接测量发动机的空气量。由于空气在进第三章 第一节 29管内的压力波动，测量精度较差。（2）流感式（L-EFI）：它是以空气量为主要控制参数。用空气流量计直接检测进入
35、发动机的空气量。这种方式可精确地控制空燃比。2.按喷油的数量和喷油的方式分：多点式和单点式两类。（1）多点式（MPI）：各个汽缸进气管处均设置一个喷油器，实行各缸分别供油。（2）单点式（SPI）：在进气管的节气门前仅设置一个喷油器，对各缸实行集中供油。（二）电子控制燃油喷射系统的特点电子喷射系统与化油器相比有以下优点：1.混合气分配均匀性好。2.空燃比的控制精度高，任何发动机的转速下均能获得精确空燃比的混合气。3.加速响应好。4.具有良好的启动性和减速断油性。5.充气效率高。由于以上优点的存在，可使发动机的有效功率提高，油耗降低，排气污染减少，且符合汽车全车电子化控制的要求，减少发动机的故障。
36、第三章 第一节 30三、电子控制燃油喷射系统的基本结构（图3-1-3）为发动机电子控制燃油系统的原理图。电子控制燃油系统一般由三个子系统组成：燃油系统、进气系统和电子控制系统。（一）进气系统 进气系统的功能是控制和测量汽油燃烧时所需的空气量。（图3-1-4）所示为进气系统框图。图a为流感式电子燃油喷射系统，图b是压感式电子控制燃油系统。（二）燃油系统 燃油系统的功能是向汽缸内供给燃烧时所需的汽油量。（图3-1-5）所示为燃油系统的框图。燃油泵从燃油箱吸来的汽油，通燃油滤清器后，经压力调节器将压力调节到比进气压力高约250Kpa是压力然后经过输油管配送给各个喷油器和低温启动喷油阀，喷油器根据电子
37、控制单元发来的信号，把适量的汽油喷射到进气歧管中。（三）电子控制系统电子控制系统的功能是根据发动机的运转状况和车辆运行状况确定汽油的最佳喷射量；根据转速、进气管处的绝对压力、水温等传感器送来的信号，决定最佳点火提前角；检测传感器的故障，并将故障内容储存和输出，同时使仪表板上的故障灯发亮。第三章 31 第二节 电子控制燃油喷射系统的结构和工作原理一、进气系统 进气系统主要由空气流量计（流感式EFI系统使用）或压力传感器（压感式EFI系统）、节气门开度传感器、节流阀体、空气阀、空气滤清器和进气管组成（图3-2-1）。（一）空气流量计空气流量计是测量吸入发动机内空气量的装置。目前汽车上所用的空气流量
38、计根据测量的原理不同，有旋转翼片式、卡尔慢涡流式和热式空气流量计。下面主要介绍一下旋转翼片式空气流量计。旋转翼片式空气流量计（也称叶片式）他的测量部分有测量板、补偿板、回位弹簧、电位计和旁通道组成。图3-2-2此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关等。旋转翼片式空气流量计的工作原理如图3-2-3他是利用空气流动产生的压力差将测量板推开的原理而工作的。测量板轴和电位器是同轴结第三章 第二节 32结构，因此测量板转角的的不同将产生不同的电阻值。在测量板的回转轴是还装有一根旋转回位弹簧，当发动机运转时吸入的空气推开测量板的力和弹簧的回位力相平衡时，测量板就平衡在某一位置。电位器检测的此位置的电压信号输送到
39、电子控制元件（ECU），由此感知进气量的大小。电压信号再经来自温度传感器的修正，使电子控制元件确定实际的进气量。在进气量突然变化时，阻尼室和补偿矫正片可减少测量板的震动。（二）进气压力传感器 进气压力传感器是将进气管内的压力变化转化成电压信号，在传感式EFI系统中用来测量发动机进气量的装置。他由压力转换元件和把把压力转换元件输出信号进行放大的集成电路（IC）构成。压力转换元件是利用半导体的压电效应制成的硅膜片。硅膜片的一面是真空室，另一面导入进气管压力（图3-2-4）在进气管的压力作用下硅膜片产生形变，使扩散在其 第三章 第二节 33 中的电阻值产生变化，再通过相应的电路转换成电压信号而送给电
40、子控制单元（ECU）这种进气压力传感器由于采用半导体的压电效应的硅膜片结构，使计量准确。但通常为了防止发动机体震动的影响，将其装在车身上，用橡胶软管与进气管连通。（三）节流阀 节流阀体置于空气流量计和发动机之间的进气管上，与驾驶员的加速踏板联动，使进气通路面积变化，从而 控制发动机运转工况的装置。节流阀体包括节气门和旁通道。节气门位置传感器装在节气门轴上，用来检测节气门开启的角度，图3-2-5所示为节流阀体的基本结构。发动机怠速时，节流阀处于完全关闭位置，空气经过旁通道进入进气总管。此时，发动机的转速可以通过调节流经旁通道的空气量来控制，旋近怠速螺钉，将减少进气量，使发动机怠速转速降低；反之使
41、发动机怠速升高。有的节流阀体上装有节气门缓慢回位的缓冲器，在节流阀体的还设有发动机的冷却水通道，以利用发动机冷却水的热量来加热阀体，改善低温使用性能，特别是在寒冷的地区防止空气的水第三章 第二节 34在节流阀轴和阀的转动部位结冰。（四）空气阀 空气阀也叫怠速控制阀（ISC）或附加空气阀。是在发动机启动后暖机运转时，用调节进气量，控制发动机怠速转速（高怠速控制）的装置。在低温工况，为使发动机暖机适当，将空气阀打开，使空气绕过节流阀直接经空气阀供给发动机，而当发动机完成暖机过程后，空气阀自动关闭，发动机吸入的空气仍由节流阀的旁通道路供给，使发动机在同常的怠速工况下稳定运转。一般常用的空气阀有双金属
42、型、石蜡型和电控型。主要介绍电控型。图3-2-6所示是一种电控型空气阀。他装置节气门体上，从节气门的旁通的进气引导到该阀。步进电机装在阀内，由电子控制单元（ECU）送来的指令能使转阀有不同的转角位置，以适应不同情况下对通过次阀空气量的需要，以使发动机以最佳怠速来乱机。采用之中电控空气阀后，控制系统可以把检测到实际转速值与ECU内予存的理论值比较，随时作出不同的校正，以实现稳定而较低的怠速运行，如在怠速时接通空调器，控制器也会使怠速自动生高一点，以利于发动机平稳工作。第三章 第二节 35二、机燃料系统 发动机燃料系统由电动燃油泵、燃油滤清器、油压调节器、喷油器、冷启动喷油器等组成。（一）燃油泵
43、电动燃油泵根据其安装的位置不同，分为油箱内安装的内装式和油箱外安装在送输管道中的外装式油泵。由于内装式油泵安装管道简单，不易产生气阻和漏油，所以目前一般都采用这一种，而外装饰已较少采用。内装油泵由电机、涡轮泵、单向阀、卸压阀及滤网组成（图3-2-7a）涡轮泵由一个或两个叶片、外壳、泵盖组成。当电机转动时，带动叶片转动，位于涡轮外围的叶片沟槽前后，因液体的摩擦作用而产生压力差，由于很多叶片沟槽产生的压力差循环往复，使燃料从入口压向出口（图3-2-7b）。当轴泵压力达到350KPa500KPa时,缺压阀打开，泻出的燃油反回油箱，以防止油第三章 第二节 36中的油压过高。当油泵停转时，单向阀关闭，油
44、路变成一个封闭的系统，在压力 调节器调节弹簧的作用下，油路中保存一定的残留压力，避免高温时产生气阻。内装油泵一般垂直装在汽油箱中，油泵与油箱之间保持一定的间隙并加上隔震橡胶垫，有时在大油箱内设置一个包围燃油泵的小油箱，（图3-2-8）。小油箱的作用一是防止吸入空气，二是减少气阻，因为在油箱中汽油不足时，可防止汽车在拐弯或者倾斜时引起油箱内汽油移动而使燃油泵露出油面，导致吸入空气。再就是从回油管回来的汽油到小油箱中，而这部分汽油相对来说是不易蒸发的，也就不易产生气阻。（二）喷油器 喷油器是一个电磁控制阀，通过绝缘垫圈安装在进气歧管或进气道附近的缸盖上。它根据ECU提供的喷射信号进行燃料喷射。其结
45、构如图3-2-9 所示，它由电磁线圈、柱塞、针阀和阀体组成。喷油器内的针阀与衔铁结合为一体，当ECU发出指令使电磁线圈通电后，衔铁和针阀被吸起，汽油从针阀与喷孔的环形间隙喷出。当电源切断后，针阀在回位弹簧的作用下关闭针孔。针阀的开启时间由ECU发出的点脉冲宽度来控制的。燃油就以一定的压力连续喷出也就是说，喷油器喷油量的多少是由电脑控制喷油器电磁阀的通电时间长短来决定的。（三）油压调节器 油压调节器也叫油压均衡器，其功能是保证从喷油器喷出的燃油的压力与进气管真空度的压力差，经常维持在一定的范围之内。喷油器喷出的油量是用改变喷油信号的维持时间来控制的，而由于进气歧管内的真空度是变化的，因而即使喷油
46、信号的维持时间和喷油压力保持不变，喷油量也会发生少量的变化。为了、得到精确的喷油量，就需要保证喷油压力的恒定。油压调节器的结构和工作原理如图3-2-10.其内部由橡胶膜片分为弹簧室和燃料室两部分。来自输油管路的高压油推动膜片打开阀门，部分燃油经回油管流回油箱，输油管内压力的大小取决于膜片弹簧的压力。当进气管真空度较低时（既进气管压力较低时），由于膜片室上部压力较小膜片室下部的油压将克服弹簧力把膜片顶起，阀们打开使部分燃油通过会油管流回油箱，使喷油压力下降。这样，旧使喷油压力随进气真空度变化，而使它们之间的差值趋于恒定。第三章 第二节 37（四）燃油滤清器 燃油滤清器的作用是把含在油料中的氧化铁
47、、尘粉等固体夹杂物除去，防止燃料系统堵塞，减少机械磨损，提高发动机运行的可靠性燃油滤清器安装在油泵后的高压油路中，其结构如（图3-2-11）若燃油滤清器堵塞，将使油压降低，启动困难，发动机功率下降。应及时更换。三、电子控制系统 电子控制系统主要由电子控制装置（ECU）、各类传感器及执行器等组成。ECU采集来自空气流量计、进气温度、大气压力、发动机转速、冷却水温度等输入信号并即使处理，经过精确计算，给各执行器以最佳喷油脉冲宽度信号和最佳点火信号，从而使发动机获得最佳的动力性和经济性，并达到最地的排污要求。当发动机产生故障时，ECU可自动诊断故障，保存故障代码。传感器的功能是把不断变化的发动机的工
48、作情况以电信号的形式随时送到ECU中。传感器根据对系统的作用分为主要输入传感器和微调输入传感器。转速传感器、空气流量计和进气温度传感器确定发动机的基本喷油规律，被称为主要输入传感器。其余的则称为微调传感器，用于对基本喷油规律、点火正时和怠速作些调整，以适应发动机水温变化、怠速时接通空调、动力转向等工作情况的运转需要。第三章 第二节 38 第三节 诊断测试的基本原则和常见故障一、诊断测试的基本原则 电子控制燃油喷射式发动机的电控燃油喷射系统是发动机微机控制系统的一个子系统，因而其诊断测试原则应遵循微机控制系统的诊断测试原则。诊断测试时要认真阅读有关技术资料，了解测试的条件和基本要求，防止由于操作
49、方法不当而引起新的系统故障，避免问题的复杂化、扩大化。测试时一般要保证发动机调整的正确，首先按没有电控燃油喷射系统对发动机进行检查，然后再根据检测程序进行逐一检测。二、电子控制燃油喷射系统的常见故障 电子控制燃油喷射系统一般比较可靠，不易出问题，但对于行驶一定里程后的的车辆也难免出现一些故障。1.接插件连接故障 电子燃油喷射系统的电路比较复杂，引线接插件较多，常因时间过常而老化，或因多次拆卸而使接头松动或接触不良，造成发动机工作不稳定而引起故障的发生。2.传感器的故障 该系统的传感器较多，虽然结构不尽相同，但大致以下几种形式：热敏电阻式、真空压力式、机械传动式等。这些传感器常时间工作后，可能造
50、成某些损伤，如弹簧片弹性失效、真空膜片破裂、回位弹簧断列或脱落等，都会引起传感器不能及时、准确的反映发动机的工况，从而使电子控制系统失效第三章 39或控制不正常，造成发动机工作不协调，甚至不能工作。3.管道密封不严进气系统的管道密封不严，如胶管老化造成漏气，管口破裂或卡子未加紧，会造成空气的侵入，而使混合气过稀，从而使发动机启动困难，或怠速不良，转速无力等。4.喷油器的故障喷油器针阀的开启是由电子控制单元的电脉冲控制的，有时会因电磁线圈工作不良，或喷油器卡死，造成某缸汽油雾化不良或不雾化，使其工作不良或不工作。上述这些故障的存在往往导致发动机工作的失常，如不能启动或启动困难，发动机怠速运转不好