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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