1、汽车发动机电控技术实验指导书实验一 汽车发动机电子控制系统认识一、目的和要求 1掌握发动机电子控制系统总体组成； 2区分与识别发动机电子控制系统的主要传感器、执行器； 3掌握发动机电子控制系统的工作原理。二、实验器材 1.工具：常用工具1套。 2.设备：大众时代超人发动机实训台架一套。三、发动机电子控制系统认识发动机电子控制系统示意图1.电动燃油泵 2.燃油滤清器 3.活性炭罐电磁阀 4.活性炭罐 5.带输出驱动级的点火线圈 6.凸轮轴位置传感器 7.喷油器 8.燃油压力调节器 9.节气门控制组件 10.空气流量计11.氧传感器 12.冷却液温度传感器 13.爆震传感器 14.曲轴位置传感器
2、15.进气温度传感器 16.发动机控制单元 电喷汽车的发动机控制，是由发动机电子控制系统来完成的，其主要功能是控制进气量与喷油量的空燃比、喷油时刻与点火时刻。除此之外，还控制发动机的冷热车起动、怠速转速、最大转速、废气再循环、二次空气喷射、爆震、电动燃油泵、故障自诊断以及给其它电控系统发送状态信号等功能。其工作性质是采集发动机各部位的工况信号，根据采集到的信号计算确定最佳喷油量、最佳喷油时刻和最佳点火时刻。发动机电子控制系统的组成：由传感器、电控单元和执行器三部分组成。传感器是一种信号检测与转换装置，安装在发动机的各个部位，其功能是：检测发动机运行状态的各种电量参数、物理量和化学量等，并将这些
3、参量转换成计算机能够识别的电量信号输入电控单元。电子控制单元俗称电脑，简称ECU，是发动机电子控制系统的核心部件，其功能是：根据各种传感器和控制开关输入的信号参数，对喷油量、喷油时刻和点火时刻等进行实时控制。执行器是控制系统的执行机构，其功能是：接受电控单元的控制指令，完成具体的控制动作，从而使发动机处于最佳的运行状态。桑塔纳2000轿车AJR型发动机控制系统的主要组成部件四、实验步骤 1.由辅导教师讲解时代超人型发动机电喷发动机电子控制系统的总体组成。按照挂图或者用发动机台架上的实物、示教板上的实物来讲解汽车发动机电子控制系统的总体组成。包括传感器、执行器、电控单元、燃油系统、点火系统、活性
4、碳罐系统、爆震和反馈控制等。然后由学生进行实训。 1）传感器认识的顺序：（1）空气流量计；（2）节气门定位计与节气门电位计；（3）进气温度传感器；（4）霍尔传感器；（5）冷却液温度传感器；（6）曲轴位置传感器；（7）爆震传感器；（8）辅助信号（车速信号和空调器开关信号）；（9）氧传感器 2）执行器认识的顺序：（1）电动燃油泵；（2）碳罐电磁阀；（3）喷油器；（4）带输出驱动级的点火模块；（5）辅助控制（氧传感器加热器、空调电磁离合器）；（6）节气门控制组件（怠速阀）。 2.结合实物，让学生现场观察各传感器与执行器的工作情况。五、安全注意事项 1.遵守实训室规章制度， 2.未经许可，不得移动和拆
5、卸仪器与设备。 3.注意人身安全和教具完好。 4.严禁未经许可，擅自板动教具、设备的电器开关、点火开关和起动开关。实验二 传感器检测(节气门位置传感器、进气温度传感器、霍尔传感器)一、目的和要求 1.掌握节气门位置传感器、进气温度传感器、霍尔传感器的结构与工作原理； 2.掌握节气门位置传感器、进气温度传感器、霍尔传感器的检测方法； 3.了解节气门位置传感器、进气温度传感器、霍尔传感器引起的常见故障。二、实验器材 1.工具：常用工具1套、万用表2个。 2.设备：大众时代超人发动机台架一套、。三、实验步骤（一）节气门位置传感器的检测1.基本知识1）安装位置安装在节气门体上节气门轴的一侧，由节气门操
6、纵。2）功用用来检测节气门的开度，将节气门开度（即发动机负荷）大小转变为电信号输入电控单元。电控单元根据节气门位置信号判别发动机的工况，决定控制方式；控制燃油喷油量、点火正时、废气再循环、空调、怠速以及变速器换挡等多种功能和参数。 3）构造 由电刷、电刷保持架、电阻器、输出端子等组成，其实际是滑片式变阻器（电位计），连接在节气门体的节气门轴上。4）工作原理节气门位置传感器是一个电位计，电控单元通过接收信号线上的电压，计算节气门位置；随着节气门位置的改变，电刷在电阻器上滑动位置不同，则节气门位置传感器输出到电控单元的电压信号也发生变化；节气门开度小时，输出电压较低，随着节气门开度的增大，输出信号
7、电压亦相应增加节气门位置传感器波形。节气门控制组件的电路如下图所示。 5）节气门控制组件的组成和作用 节气门电位计（G69）和节气门定位电位计G88，这两个部件起着节气门位置传感器的作用。它们有两个与节气门联动的可动电刷触点，一个触点在节气门全闭时与怠速触点接触，另一个触点为可在电阻体上滑动的可动触点，节气门开度的大小与电阻的变化成比例。将节气门开度对应的线性输出电压送给ECU，电脑就会感知节气门位置。下图为节气门位置传感器的输出特性图。1-怠速触点信号 2-节气门开度输出特性 节气门定位器（V60）起着控制怠速的作用，能适当开大或关小节气门，所以本机没有怠速控制阀。 怠速开关（F60）用以向
8、发动机ECU提供怠速位置信号。怠速开关闭合时，由节气门定位器来决定怠速时节气门的开度。2.检测步骤1）检测内容 工作电压、信号电压（随节气门开度变化）、电阻（随节气门开度变化）、信号波形、线束电阻、用故障诊断仪读取故障代码、测量数据流。 2）检测参数的范围 （1)工作电压：5V （2)信号电压：05V（常用工况：0.53.8V） （3)信号端与搭铁端的电阻：0.55.2 K （4)线束电阻：0.5 （5)有关的故障代码：P0121、P0122、 P0123 、P1121、 P1122 （6)标准波形：输出波形是模拟信号；是随节气门开度成正比变化的一条曲线。 3）常见故障症状 当节气门位置传感器
9、本身或线路损坏时，发动机会产生下列故障现象： （1）起动困难； （2）怠速不稳； （3）加速不良； （4）容易熄火； （5）汽车行驶时，前、后闯动。 4）大众桑塔纳2000节气门位置传感器的检测 （1）节气门控制组件与发动机ECU的匹配 发动机ECU具有基本设定功能，它能记录点火开关断开时节气门控制组件的停止位置。 如果拆装或换了新的节气门控制组件、或者发动机ECU出了故障，都必须重新进行基本设定，即完成发动机ECU与节气门控制组件的匹配工作。 这一匹配工作要用大众公司V.A.G1552故障诊断仪来完成。下列情况会使节气门控制组件基本设定产生问题：节气门转动不灵活，如因油泥沉积；节气门拉索调整
10、不当；蓄电池电压过低；节气门控制组件线束或插接器不良。 （2）测量节气门控制组件供电电压 测量节气门控制组件供电电压即是测量节气门定位电位计和节气门电位计的电源电压，测量方法如下图所示。打开点火开关，测量节气门控制组件插头，端子4和7间电压应约为5V。 测量节气门控制组件供电电压（二）进气温度传感器的检测1.基本知识进气温度传感器的安装位置有3种：在D型EFI系统中，它安装在空气滤清器之后的进气软管上；在L型EFI系统中，它安装在空气流量传感器上；有的进气温度传感器安装在进气压力传感器内。进气温度传感器内部，也是一个具有负温度电阻系数的热敏电阻。外部用环氧树脂密封。2.检测步骤 1）检测电阻
11、进气温度传感器的电阻检测方法及要求与冷却液温度传感器基本相同。单件检查时，将点火开关置于OFF位置，拆下进气温度传感器导线连接器，并将传感器拆下。用电热吹风、或热水加热进气温度传感器，并用万用表电阻档，测量在不同温度下两端子间的电阻值。将测得的电阻值与标准数值进行比较，如果与标准值不符，则应更换进气温度传感器。 2）检测电压 (1)检测电源电压。拆下进气温度传感器线束插头，打开点火开关，测量进气温度传感器的电源电压，应为5V。(2)测量输入。信号电压。将点火开关置于ON位置，用万用表的电压挡测量图中ECU的THA与E2间的电压，该电压值应在0.53.4V(20)范围内。若不在规定范围内，则应进
12、一步检查进气温度传感器连接线路是否接触不良或存在断路、短路故障。(3)检查进气温度传感器连接线束电阻。用数字式万用表的电阻挡测量传感器插头与ECU插接器端子间电阻，即传感器信号端、地线端分别与对应的ECU的两端子电阻。如果不导通或电阻值大于1，说明传感器连接线路或插头接触不良，应进一步捡查。（三）霍尔传感器的检测（1）点火开关OFF，拔下传感器的电插，点火开关ON时用伏特表测带线束的端子3与搭铁的电压为5V，端子1与搭铁间的电压值应为0V，否则查传感器到ECU的线路是否有断、短路。（2）点火开关OFF，插好电插，拔下中央高压线，动态检测，端子2输出是方波，可测出一个约2V的电压。实验三 传感器
13、检测(空气流量计、进气管压力传感器、氧传感器)一、目的和要求 1.掌握空气流量计、进气管压力传感器、氧传感器的结构与工作原理； 2.掌握空气流量计、进气管压力传感器、氧传感器的检测方法； 3.了解空气流量计、进气管压力传感器、氧传感器引起的常见故障。二、实验器材 1.工具：常用工具1套、万用表2个。 2.设备：大众时代超人发动机台架一套、。三、实验步骤（一）空气流量计的检测1.基本知识 热线式空气流量传感器广泛应用于国外各大汽车公司生产的各种型号的发动机上，其基本结构由白金热线（铂金属线）、温度补偿电阻（冷线）、控制线路板等元件组成。根据白金热线在壳体内的安装部位不同，热线式空气流量传感器分为
14、主流测量、旁通测量方式两种结构形式。 热线式空气流量传感器工作原理：采用主流测量方式的热线式空气流量传感器，如下图所示，它的两端有金属防护网，取样管置于空气通道中央。主流测量方式的热线式空气流量传感器 采用旁通测量方式的热线式空气流量传感器，如下图所示。它将白金热线和温度补偿电阻（冷线）安装在旁通气道上。热线和温度补偿电阻是用铂线缠绕在陶瓷绕线管上制成的。旁通测量方式的热线式空气流量传感器 如下图所示，热线式空气流量传感器的电子控制线路板包括电桥平衡电路、自洁电路和怠速混合气调节电位器，一般设置六端子插头与发动机电子控制单元相连接。 热线温度由混合集成电路A保持其温度与吸入空气温度相差一定值，
15、当空气流量增大时，混合集成电路A使热线通过的电流加大；反之，则减小。热线式空气流量传感器的连接电路 2.热线式空气流量传感器的检测 1）热线式空气流量传感器自洁功能检测 检测条件：装好热线式空气流量传感器及其导线连接器，拆下空气流量传感器进口处的空气滤清器和进气管道，拆下此空气流量传感器的防尘金属网。 检测方法：（1）起动发动机，并加速到2500r/min以上，然后让发动机怠速运转。（2）将点火开关置于“OFF”位，从空气流量传感器进气口处观察空气流量传感器的热线是否能在发动机熄火5S后自动被加热至发出红光（约1000），并持续1S。 （3）如无此现象发生，则须检查自清信号或更换空气流量传感器
16、。不同型号的空气流量传感器稍有不同，对于发动机停机后热线保持温度高于200的，该空气流量传感器无自洁功能。 2）热线式空气流量传感器波形检测 （1）从维修资料中找出输出电压参考值进行比较，通常热线式空气流量传感器输出范围从怠速时超过2V至节气门全开时超过4V，当全减速（急松加速踏板）时输出电压怠速时的电压稍低。 （2）发动机运转时，波形的幅值看上去在不断地波动，这是正常的。因为热线式墅流量传感器没有任何运动部件，因此没有惯性，所以它能快速地对空气流量的变化作出反应。 （3）在加速时所看到波形上有杂波，实际是在低进气真空控制下各缸进气口上的空气流脉动，ECU中的处理电路读人后会清除这些杂波信号，
17、所以这些脉冲没有关系。 3）热线式空气流量传感器数据流检测 检测条件：怠速运转，并关闭空调和其他所有用电设备。检测设备：汽车电脑诊断仪。 检测方法： （1）将点火开关置于“OFF”位，按操作规程连接诊断仪。 （2）将点火开关置于“ON”位，起动发动机，怠速运转。 （3）采用诊断仪的标准诊断测试模式，读取“当前动力系统诊断数据”。 （4）将读取空气流量传感器的数据与维修资料的标准数据比较。表热线式空气流量传感器数据分析检索表（二）进气管压力传感器的检测半导体压敏电阻式进气歧管压力传感器的检测1）皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机用半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的检测。 皇冠3.O轿车2JZ
18、-GE发动机用半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器与ECU的连接电路如下图所示。 (1)传感器电源电压的检测 点火开关置于“OFF”位置，拔下进气歧管绝对压力传感器的导线连接器，然后将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），用万用表电压档测量导线连接器中电源端VCC和接地端E2之间的电压，其电压值应为4.5-5.5V。如有异常，应检查进气歧管绝对压力传感器与ECU之间的线路是否导通。若断路，应更换或修理线束。如下图所示。 （2）传感器输出电压的检测将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），拆下连接进气歧管绝对压力传感器与进气歧管的真空软管，如下图所示。在ECU导线连接器侧用万用表电压档测
19、量进气歧管绝对压力传感器PIM-E2端子间在大气压力状态下的输出电压，并记下这一电压值；然后用真空泵向进气歧管绝对压力传感器内施加真空，从13.3kPa（100mmHg）起，每次递增13.3kPa（100mmHg），一直增加到66.7kpa（500mmHg）为止，然后测量在不同真空度下进气歧管压力传感器（PIM-E2端子间）的输出电压。该电压应能随真空度的增大而不断下降。将不同真空度下的输出电压下降量与标准值相比较，如不符，应更换进气歧管压力传感器。皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机和丰田HIACE小客车2RZ-E发动机进气歧管压力传感器的标准输出电压值如所示。表1 进气歧管绝对压力传感器的真空
20、度与输出电压的关系电压值（V）0.3-0.50.7-0.91.1-1.31.5-1.71.9-2.1真空度kpa（mmHg）13.3（100）26.7（200）40.0（300）53.5（400）66.7（500）（三）氧传感器的检测氧传感器的3 种检测方法 （1）分工况检测氧传感器输出的信号电压（指ECU 导线侧连接器端子对地的电压）应当符合下面的要求a.点火开关位于ON 位置时，信号电压大约为0V；b.发动机冷机怠速运转时，信号电压大约为0V；c.发动机预热后怠速运转时，信号电压大约为0 V1.0V；d.发动机预热后加速运转时，信号电压大约为0.5 V1.0V；e.发动机预热后减速运转时，
21、信号电压大约为0 V0.4V。 （2）灵敏度检测起动发动机，让发动机以2500 r/min 的转速运转3min，使氧传感器达到工作温度。发动机继续以2500r/min 的转速运转，同时测量氧传感器的信号电压，如果信号电压在0.1 V1.0V 之间波动的次数为10 s 内大于8 次，说明氧传感器的灵敏度正常。否则，应当更换氧传感器。 （3）模拟检测拔下一根发动机的真空软管，模拟混合气变稀，若氧传感器的信号电压下降到0.1 V0.3V；堵住空气滤清器的进气口，模拟混合气变浓，若氧传感器的信号电压上升到0.8 V1.0V，说明氧传感器工作正常。如果氧传感器的信号电压不发生上述变化，说明氧传感器有故障
22、，应该予以更换。 实验四 执行器检测（怠速控制阀、EVAP控制系统）一、目的和要求 1.了解怠速控制阀、碳罐电磁阀的结构与工作原理； 2.了解怠速控制阀、碳罐电磁阀故障，对整个电控系统的影响；3.掌握怠速控制阀、碳罐电磁阀的检测方法。二、实验器材 1.工具：常用工具1套、数字万用表2个。 2.设备：帕萨特电控燃油喷射系统示教板2台、各种怠速控制阀。三、实验内容及步骤（一）怠速控制的检修1.基本知识 怠速控制的目的是在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下尽量使发动机的怠速转速保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量。怠速控制系统的功能是根据发动机工作温度和负载，由ECU自动控制怠速工况下的空气供给量，
23、维持发动机以稳定怠速运转。怠速控制系统主要由传感器、ECU、和执行元件三部分组成。控制怠速进气量的基本类型有节气门直动式和旁通空气式。节气门直动式通过执行元件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量。旁通空气式怠速控制系统中，设有旁通节气门的怠速空气道，由执行元件控制流经怠速空气道的空气量。旁通空气式怠速控制系统按执行元件不同分：步进电机型、旋转电磁阀型、占空比控制电磁阀型、开关型等。 2.步进电机型怠速控制阀步进电机型怠速控制阀结构如下图所示。步进电机主要由转子和定子组成，丝杠机构将步进电机的旋转运动转变为阀杆的直线运动，使阀心作轴向移动，改变阀心与阀座之间的间隙，从而改变怠速空气道的流通截面，
24、控制发动机怠速工况下的进气量。安装在节气门上。丰田车步进电机型怠速控制阀工作原理：当ECU控制使步进电机的线圈按1-2-3-4顺序依次搭铁时，定子磁场顺时针转动，由于与转子磁场间的相互作用，使转子随定子磁场同步转动。同理，步进电动机的线圈按相反的顺序通电时，转子则随定子磁场同步反转。转子每转一步与定子错开一个爪极的位置，定子有32个爪级，所以步进电动机每转一步为1/32圈，步进电机的工作范围为0125个步进级。控制阀的检修（1）检修时注意事项1）不要用手推拉控制阀，以免损坏丝杠机构的螺纹。2）不要将控制阀浸泡在任何清洗液中，以免步进电动机损坏。3）安装时，检查密封圈好坏，并在密封圈上涂少量润滑
25、油。（2）检修步进电动机型怠速控制阀的方法1）拆下控制阀线束连接器，点火开关转至“ON”但不起动发动机，在线束侧分别测量B1和B2与搭铁之间的电压，均应为蓄电池电压。2）发动发动机后再熄火时，23s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“嗡嗡”响声，否则应作进一步检查。 3）拆下控制阀线束连接器，在控制阀侧分别测量B1与S1和S3、B2与S2和S4之间的电阻，应为1030。4）如图，拆下怠速电磁阀，将蓄电池正极接至B1和B2端子，负极按顺序依次接通S1S2S3S4端子时，随步进电动机的旋转，控制阀应向外伸出；蓄电池负极按反方向接通S4S3S2S1端子，则控制阀应向内缩回。步进电动机型怠速控制阀工
26、作情况检查 3.旋转电磁阀型怠速控制阀 结构如下图所示。 ECU控制两个线圈的通电或断开，改变两个线圈产生的磁场强度，两线圈产生的磁场与永久磁铁形成的磁场相互作用，即可改变控制阀的位置，从而调节怠速空气口的开度，以实现怠速空气量的控制。双金属片制成的卷簧，主要起保护作用。当流过阀体冷却液腔的冷却液温度变化时，双金属片变形，带动挡块转动，从而改变阀轴转动的两个极限位置，以控制怠速控制阀的最大开度和最小开度。工作原理：ECU控制旋转电磁阀型怠速控制阀工作时，控制阀的开度是通过控制两个线圈的平均通电时间（占空比）来实现的。旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理旋转电磁阀型怠速控制阀电路控制阀的检修 （1）拆
27、下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，在线束侧分别测量电源端子（+B）与搭铁间的电压，应为蓄电池电压。（2）发动机达到正常工作温度、变速器处于空挡位置时，使发动机维持怠速运转，用专用短接线接故障诊断座上的TE1与E1端子，发动机转速应保持在10001200r/min，5s后转速下降约200r/min。（3）拆下怠速控制阀上的三端子线束连接器，在控制阀侧分别测量中间端子（+B）与两侧端子（ISC1和ISC2）的电阻，应为18.822.8。（二）EVAP控制系统的检修 1.一般维护。检查管路有无破损或漏气，碳罐壳体有无裂纹，每行驶20000Km应更换活性碳罐底部的进气滤心。2.真空
28、控制阀的检查。拆下真空控制阀，用手真空泵由真空管接头给真空控制阀施加约5KPa，从活性碳罐侧孔吹入空气应畅通，不施加真空度时，吹入空气则不通。3）燃油蒸汽回收系统EVAP电控电磁阀的检修启动发动机，预热后怠速运转，拆下蒸汽回收罐上的真空软管，管内应无吸力；当发动机转速提高到大于2000r/min时，软管内应有吸力；如果无吸力而电磁阀线束插头内电压正常，则表明电磁阀有故障。当拆下电磁阀线束插头并向电磁阀吹气时，应不通气；当将电源接至电磁阀时，应能通气。 4.丰田8A发动机燃油蒸发控制（EVAP）系统的检修实验五 执行器检测（电动燃油泵、燃油压力调节器、喷油器）一、目的和要求 1.掌握电动燃油泵、
29、燃油压力调节器、喷油器的结构与工作原理； 2.掌握电动燃油泵、喷油器的控制电路； 3.握电动燃油泵、燃油压力调节器、喷油器的检测方法。二、实验器材 1.工具：常用工具1套、数字万用表2个。 2.设备：帕萨特电控燃油喷射系统示教板2台、电动燃油泵、燃油压力调节器、喷油器等。三、实验内容及步骤（一）电动燃油泵的检修1.基本知识涡轮式电动燃油泵1）功用：给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。2）构造：由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀等组成3）工作原理：电动机驱动涡轮泵叶片旋转，在离心力作用下，叶片紧贴泵壳，并将燃油从进油室带往出油室，使进油室产生一定真空，将燃油吸入。出油室燃油不断增多，压
30、力上升，顶开出油阀 经出油口输出。滚柱式电动燃油泵：构造：由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀 、卸压阀等组成油泵开关控制的燃油泵控制电路：2.检测步骤 1）燃油系统的压力释放在发动机熄火后，燃油系统内仍保持有较高的残余压力，以便于发动机再次起动。在拆卸燃油系统内任何元件时，都必须首先释放燃油系统压力，以免系统内的压力油喷出，造成人身伤害或火灾。 2）燃油系统压力释放的方法 起动发动机，维持怠速运转。 在发动机运转时，拔下油泵继电器或电动燃油泵电源接线，使发动机自行熄火。 再使发动机起动2-3次，即可完全释放燃油系统压力。 关闭点火开关，装上油泵继电器或电动燃油泵电源接线。 3）燃油泵的拆装与检验 （1）拆卸燃油泵时注意应释放燃油系统压力，并关闭用电设备。 （2）拆下燃油泵后，测量燃油泵两端子之间电阻，应为2-3。 （3）用蓄电池直接给燃油泵通电，应能听到油泵电机高速旋转的声音，注意：通电时间不能过长。 4）燃油泵的就车检查： （1）用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到 12V电源上，也可以拆开电动燃油泵的线束连接器，直接用蓄电池给燃油泵 通电。 （2）将点火开关转至“ON”位置，但不要起动发动机。 （3）旋开油箱盖应能听到燃油泵工作的声音，或用手捏进油软管应感觉有压力。 （4）若听不到燃油泵工作声音或进油管无压力，应检修或更换燃油泵
