电子控制系统构造与原理

　　电子控制系统的组成：由传感器、控制单元、执行器组成（视频）

　　一、节气门位置传感器1.功能及类型

　　（1）功能·检测节气门开度转换为电压信号传递给ecu·判定发动机运转工况的依据
　　（2）类型·线性输出型(滑动电阻式)·开关量输出型(触点式)

　　2.线性输出型

　　（1）结构和原理（视频）

　　vcc：传感器电源端子。由ecu提供
　　vta：节气门开度信号端子。节气门开度越大，vta-e2间电阻越大，开度电压信号越大
　　idl：怠速开关端子。节气门关闭时，怠速开关闭合；节气门打开时，怠速开关断开
　　e2：传感器通过ecu接地

　　（2）输出特性·输出电压随节气门开度的增大而线性增大·当节气门完全关闭时，怠速触点闭合，发动机处于怠速状态

　　（3）控制电路·vta信号：节气门由关闭逐渐开大，在0-5v间变化·idl信号：怠速时0v，节气门打开时12v3.开关量输出型

　　（1）结构与原理（视频）·怠速工况·大负荷工况

　　（2）输出特性

　　传感器：有开和关两种信号
　　怠速触点闭合：节气门全闭，发动机处于怠速状态
　　全开触点闭合：节气门开度>50℃，发动机处于大负荷状态

　　（3）控制电路

　　（4）带acc信号输出的开关量输出型·怠速触点闭合，怠速状态；如高速时怠速触点闭合，减速状态·加减速检测触点闭合，同时该触点与acc1和acc2交替闭合/断开，急加速工况·大负荷触点闭合，大负荷工况·加减速检测触点断开，同时该触点与acc1和acc2交替闭合/断开，减速工况

　　二、进气温度传感器

　　1.功能与结构：检测进气温度转化为电信号，送给ecu作为喷油量修正信号，获得最佳空燃比·热敏电阻传感器

　　2.工作原理：负温度系数热敏电阻特性：进气温度升高，热敏电阻值降低3.控制电路
　　tha信号：进气温度越高，热敏电阻越低，电路总电阻减小，电路电流增大，ecu内电阻r分压增加，热敏电阻分压降低，即tha信号电压减小
　　e2：传感器接地

　　三、冷却液温度传感器1.功能·检测冷却液温度转化为电信号，送给ecu作为喷油量、点火正时的修正信号

　　2.结构与原理（视频）

　　热敏电阻传感器，负温度系数热敏电阻特性：冷却液温度升高，热敏电阻值降低

　　3.控制电路

　　thw信号：冷却液温度越高，热敏电阻越低，电路总电阻减小，电路电流增大，ecu内电阻r分压增加，热敏电阻分压降低，即thw信号电压减小
　　e2：传感器接地

　　四、曲轴/凸轮轴位置和转速传感器1.功用、类型及位置

　　功用：检测发动机上止点、曲轴转角、发动机转速信号送给ecu，以确认曲轴位置，用来控制喷油正时和点火正时·类型：磁电式、光电式、霍尔式·位置：经常安装在发动机的曲轴端、凸轮轴端、飞轮上或分电器内

　　2.磁电式

　　（1）结构与原理（视频）

　　丰田tccs系统，位于分电器内

　　（2）发动机转速(ne)信号

　　曲轴转角1°信号=30°转角时间/30等分

　　发动机转速：ne信号以2个脉冲时间（曲轴60°）为基准计算和检测

　　（3）曲轴位置(g)信号·g信号：辨别气缸及检测活塞上止点位置。g1为第6缸压缩上止点前10°，g2为第1缸压缩上止点前10°

　　g信号：ecu利用ne信号计算曲轴转角的基准信号

　　（4）控制电路

　　g1-g-：第6缸上止点位置电脉冲信号
　　g2-g-：第1缸上止点位置电脉冲信号
　　ne-g-：曲轴转速电脉冲信号

　　3.光电式

　　（1）结构与原理（视频）nissan公司，位于分电器内

　　（2）1°和120°信号·曲轴1°信号：供ecu计算曲轴转角和发动机转速·曲轴120°信号：供ecu确认活塞上止点(前70°)位置

　　（3）控制电路3.霍尔式（1）触发叶片式(gm公司)

　　1）结构型式

　　外信号轮：均布18个叶片和窗口，宽度10°弧长
　　内信号轮：3个叶片宽度100°、90°、110°弧长；3个窗口宽度20°、30°、10°弧长。

　　2）霍尔传感器原理（视频）

　　叶片对永久磁铁和霍尔元件隔磁，不产生霍尔电压
　　叶片离开空气隙，产生霍尔电压

　　3）输出信号

　　18x信号：一个脉冲为20°/20等份=1°信号—控制点火时刻
　　3x信号：120°信号—判断气缸和点火时刻基准信号
　　100°弧长触发叶片前沿：1、4缸上止点前75°
　　90°弧长触发叶片前沿：3、6缸上止点前75°
　　110°弧长触发叶片前沿：2、5缸上止点前75°

　　（2）触发轮齿式(克莱斯勒公司)

　　1）结构型式（四缸发动机飞轮壳）

　　轮槽通过时：霍尔效应输出高电位(5v)
　　轮齿通过时：霍尔效应输出低电位(0.3v)
　　第4个槽脉冲下降沿：活塞上止点前(tdc)4°
　　1组4个脉冲信号：1、4缸接近上止点
　　另1组4个脉冲信号：2、3缸接近上止点

　　2）控制电路

　　cps信号：确定活塞上止点和发动机转速；
　　但并不知道有哪两个缸的活塞接近上止点，
　　同步信号传感器：装在分电器内，协助传感器判缸。

　　（3）同步信号传感器(霍尔式)

　　1）结构型式（四缸发动机分电器内）

　　脉冲环前沿通过时：产生5v高电压
　　脉冲环后沿离开时：产生0v信号电压
　　分电器旋转一周：高低电位各占180°(曲轴转角360°)

　　2）控制电路

　　产生5v电压信号时：表示下一个到达上止点的是1、4缸，1缸为压缩行程，4缸为排气行程。
　　产生0v电压信号时：表示下一个到达上止点的仍是1、4缸，但气缸工作行程与前相反。

　　五、氧传感器

　　1.功用与类型

　　功用：在使用三元催化转换器降低排放污染的发动机上，氧传感器是必不可少的。氧传感器测定排气中氧浓度信号，发动机ecu据此信号反馈修正喷油量，控制空燃比收敛于理论值，使三元催化转换器效果最佳。氧传感器的工作使发动机处于闭环控制状态。
　　类型：氧化锆式(应用最多)和氧化钛式

　　2.氧化锆式

　　（1）结构型式·锆管：氧化锆固体电解质制作的多孔陶瓷体试管·锆管内侧：大气·锆管外侧：排气·锆管元件：微电池

　　（2）工作原理（视频）

　　混合气稀：排气中含氧多，两侧氧浓度差小，产生电压信号较低
　　混合气浓：排气中含氧少，两侧氧浓度差大，产生电压信号较高

　　（3）输出电压信号特点

　　氧传感器电压在λ=1(理论空燃比14.7)时突变：λ>1时输出电压几乎为0λ<1时输出电压接近1v
　　反馈控制只能使混合气在理论空燃比附近一个狭小的范围内波动：故氧传感器输出电压在0.1-0.9v之间不断变化，如果变化过缓或不变则表明存在故障

　　（4）带加热器的氧传感器原理

　　氧传感器输出信号与工作温度有关：早期通过排气加热，发动机起动数分钟后才能工作
　　带加热器的氧传感器，起动后20-30s内工作

　　（5）控制电路

　　ox端子：产生氧传感器信号电压
　　ht端子：控制加热丝电路通断

　　3.氧化钛式

　　（1）结构型式

　　又称电阻型氧传感器：氧化钛常温下为高电阻半导体，一旦缺氧，电阻随之减小
　　也有电加热器：保证传感器工作温度不变

　　（2）控制电路

　　与ecu连接的输出端子电压：0.1-0.9v
　　混合气稀：输出电压高于参考电压
　　混合气浓：输出电压低于参考电压

　　六、爆震传感器

　　1.功用与类型（视频）

　　功用：检测发动机有无爆震现象，并将信号送入发动机ecu，判定有无爆震及爆震强弱，推迟点火提前角
　　类型：磁致伸缩式和压电式

　　2.磁致伸缩式

　　缸体出现振动时，传感器在7khz左右处产生共振，铁心的导磁率发生变化，致使永久磁铁穿过铁心的磁通密度也变化，从而在绕组中产生感应电动势3.压电式

　　（1）结构原理

　　压电效应：当缸体振动时，配重受振动影响产生加速度，压电元件受到加速度惯性力的作用而产生电压信号

　　（2）输出特性

　　4.控制电路

　　七、电子单元（ecu）

　　1.电子单元组成（视频）

　　2.电子单元工作过程

　　从传感器来的信号，首先进入输入回路，对具体信号进行处理。如是数字信号，根据cpu的安排，经i/o接口直接进入微机；如是模拟信号，还要经过a/d转换，转换成数字信号后，才能经i/o接口进入微机。

　　大多数信息，暂时存储在ram内，根据指令再从ram送至cpu。下一步是将存储在rom中的参考数据引入cpu，使输入传感器的信息与之进行比较。

　　cpu对这些数据比较运算后，作山决定并发出输出指令信号，经i/o接口，必要的信号还经d/a转换器转变成模拟信号，最后经输出回路去控制执行器动作。例如喷油器驱动信号，通过控制喷油正时和喷油脉宽，完成控制喷油功能。
 

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