汽车发动机电控系统原理与检修-全面认识与实践指南

学习目标

项目描述

现代汽车技术是现代高科技迅速发展的集中体现，它实际是机械、电子、计算机、控制工程、材料工程、生物工程和信息技术等多学科技术交叉的产物。随着电子技术、计算机技术和控制技术的发展和人们对汽车的要求日益提高，现代汽车正在向电子化、智能化方向发展。目前汽车上，特别是轿车上的电子控制部件越来越多，基本上占汽车总成本的1/3。现代汽车实际上已经成为以计算机为控制核心的计算机控制系统，汽车电子控制系统的性能好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、排放净化级舒适性。

相关知识

现代汽车发动机广泛采用了电子控制系统（以下简称电控系统），系统功能包括燃油喷射控制、点火控制、怠速控制、EGR（废气再循环控制）、配气正时控制、可变进气控制等。电控系统工作是否正常，直接关系到发动机的运转是否正常。因此，发动机电控系统的故障诊断与维修是发动机维修作业的一项重要内容。

根据所用燃料不同，发动机有汽油机、柴油机、气体发动机等多种形式，由于目前轿车仍然广泛采用汽油机，所以本书主要集中讲解汽油机电控系统（以下仍然称发动机电控系统），大家可以通过举一反三的方式，学习其他形式的发动机电控系统。

一、发动机电控系统的组成与工作原理

电控发动机主要由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三个主要部分组成，如图1-1-1所示。

图1-1-1　电控发动机的组成

1.空气供给系统由空气滤清器、进气管、节气门等组成，用于向发动机提供新鲜、清洁的空气，节气门用于调节进气量，从而控制发动机的功率。

2.燃油供给系统由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、燃油管及喷油器等组成，用于向发动机提供与工况相适应的燃料。

3. 电子控制系统由传感器、ECU（电子控制单元，俗称“电脑”，也简称为ECM）、执行器等组成，如图1-1-2所示。

图1-1-2　电子控制系统的组成

（1）传感器是“情报员”，相当于人的眼睛、鼻子、耳朵，用于收集发动机的各种状态信息。

（2）ECU 是“司令部”，相当于人的大脑，用于接收、处理传感器送来的各种信息，并做出决定，向执行器发出工作指令，控制执行器的工作。

（3）执行器是“工作机构”，相当于人的手和脚，用于执行“司令部”的决策，在“司令部”的指挥之下工作。

二、发动机电控系统的位置

电脑要保持发动机正常运转需要采集多方面的信息，因此，也需要多个传感器。一般包括曲轴位置与转速传感器（由曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器组合而成）、空气流量计、节气门位置传感器、水温传感器（冷却液温度传感器）、爆震传感器、氧传感器、进气温度传感器、进气压力传感器等，它们在发动机上的位置如图1-1-3所示。

图1-1-3　发动机电子控制系统传感器的位置

为实现对发动机的精确控制，根据功能的不同，也需要多个执行器，包括：喷油器、点火模块（或称点火器）、点火线圈、怠速阀、炭罐电磁阀、各种继电器等。

各传感器和执行器的功用、结构及工作过程后面会陆续介绍，现在只需要了解它们在发动机上的具体位置。丰田卡罗拉车型所用的1ZR-FE 发动机电控系统传感器及部分执行器位置，如图1-1-4所示。

图1-1-4　丰田卡罗拉1ZR-FE发动机电控系统传感器及部分执行器位置

各传感器的具体位置如下所述。

曲轴位置传感器：曲轴前端、皮带轮后，或曲轴后端、飞轮前。

凸轮轴位置传感器：凸轮轴前端或后端。

空气流量计：空气滤清器后、节气门前的进气管中。

进气压力传感器：节气门后的进气管上。

节气门位置传感器：节气门轴的一端。

水温传感器（冷却液温度传感器）：缸盖水套上。

爆震传感器：缸体一侧或缸盖表面。

氧传感器：排气管上。(www.xing528.com)

需要说明的是，空气流量计和进气压力传感器可以二者用其一，采用空气流量计的电控发动机称为L型（流量型）电控发动机，采用进气压力传感器的电控发动机称为D型（压力型）电控发动机。

各执行器的具体位置如下所述。

喷油器：各缸进气门前的进气歧管上，喷嘴正对进气门。

点火模块（或称点火器）：位置灵活，可在发动机舱内某位置独立安装，也可在发动机体上安装，甚至与点火线圈制成一体。

怠速阀（又称怠速控制阀）：一般在节气门体的旁通气道上。

EGR阀：发动机排气管与进气管之间专设的通道上。

炭罐电磁阀：与炭罐相连，装在发动机进气管附近。

电动燃油泵：一般在燃油箱内部。

各种继电器：包括油泵继电器、电源继电器等，一般位于发动机舱或驾驶室仪表板下方的配电盒（或继电器盒）内。

ECU：一般位于发动机舱内或驾驶室仪表板下方。

丰田卡罗拉车型的ECU、燃油泵、继电器盒等的位置，如图1-1-5所示。

图1-1-5　丰田卡罗拉车型的ECU、燃油泵、继电器盒等的位置

任务实施

一、任务内容

认识发动机电控系统各传感器、执行器、ECU的位置。

二、作业准备

丰田卡罗拉车型（或其他车型）一辆，或电控发动机台架一部；举升机一台；通用工具一套；发动机舱防护罩一套；“三件套”（座椅套、转向盘套、脚垫）一套。

三、操作步骤

1. 打开车门，铺好“三件套”，拉动发动机舱盖手柄。

2.打开发动机舱盖，铺好发动机舱防护罩，拆下发动机护板。

3.找出空气滤清器、进气管道，并观察其结构及布置。

4.找出空气流量计（或进气压力传感器）、节气门及节气门位置传感器、凸轮轴位置传感器、水温传感器、爆震传感器，并观察其各自的位置。

5.找出各喷油器、怠速阀、点火模块（或点火线圈与点火模块的合成体），并观察其各自的位置。

6.找出发动机舱内（或驾驶室仪表板下方）的配电盒（或称继电器盒），打开盖板，观察各继电器、熔断丝（俗称熔断丝）的位置。

7.找出发动机舱内（或驾驶室仪表板下方）的ECU，观察其安装位置。

8.打开汽车行李舱，拆下行李舱底部的燃油箱盖板，观察燃油箱及电动燃油泵。

9.按照举升机的操作要求采取相应的安全防护措施，用举升机举起汽车。

10.从汽车底部找出曲轴位置传感器、氧传感器，并观察其各自的位置。

11.按照相反的顺序将汽车及举升机复位，并检查复位状况是否良好。

四、实训要求

1.能够熟练找出各传感器、执行器、ECU、电动燃油泵、继电器盒。

2.习惯性使用“三件套”、发动机舱防护罩等汽车防护物品，养成良好职业习惯。

3.养成“采取安全防护措施”的习惯。

4.养成工具、零部件、油液“三不落地”的职业习惯，工具及拆下的零部件等都应整齐地放置在工具车及零件盘中。