3电控汽油喷射系统结构3Word格式文档下载.docx
- 文档编号:276810
- 上传时间:2023-04-28
- 格式:DOCX
- 页数:51
- 大小:969.84KB
3电控汽油喷射系统结构3Word格式文档下载.docx
《3电控汽油喷射系统结构3Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《3电控汽油喷射系统结构3Word格式文档下载.docx(51页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
节气门位置传感器
检测节气门开度及怠速状态
起动装置信号
检测起动时动力输出轴工作状态
爆震传感器
检测发动机爆震
O2传感器
检测排气中氧的浓度
大气压力传感器
检测大气状态
进气歧管压力传感器
检测D型喷油器系统进行量
ECU
根据各传感器信号控制燃油喷射时间
其他(继电器类)
主继电器
控制EFI装置总体电源
断路继电器
控制电动汽油泵的电源
温度时间开关
控制冷起动喷油器的通电时间
(一)水温传感器
水温传感器安装在发动机节温器出水口附近,它的功用是检测发动机冷却水温度。
因为在发动机暖机过程中需要一定的附加加浓,其加浓量主要取决于发动机的温度、负荷和转速,为此采用水温传感器向ECU输送水温信号。
水温传感器的结构如图1-54a所示,它由封闭在金属盒内的对温度变化非常敏感的负温度系数热敏电阻(NTC电阻)构成,利用电阻值的变化来检测冷却水的温度。
热敏电阻的特性如图1-54b所示,冷却水温度越低电阻值越大,冷却水温度越高电阻值越小。
将该传感器的信号输入到ECU,就可以根据冷却水温度进行喷油量的控制。
冷却水温度传感器与ECU的连接电路如图1-54c所示。
图1-54冷却水温度传感器结构、特性及与ECU的连接电路
a)水温传感器结构b)水温传感器特性c)与ECU连接电路
1-NTC电阻2-外壳3-电线接头4-冷却水温度传感器5-接蓄电池端6-电控单元(ECU)7-水温信号
ECU中5V的电源电压通过电阻器R从端子THW加到水温传感器上(电阻器R和水温传感器串接)。
当水温传感器的电阻值随冷却水温度改变时,端子THW的电位也变化,据此信号,ECU增减燃油喷射量,以改善发动机冷态的运转性。
当在外界环境温度较低的条件下起动发动机时,这时水温传感器的热敏电阻阻值较大,此时ECU接收到低温信号,给喷油器做较多额外喷油的指令,使喷油器多喷油,当发动机冷却水的温度逐渐升高,热敏电阻的阻值逐渐减小,从而控制单元控制喷油器逐渐减少额外喷油。
如果发动机冷却水的温度达到80℃以上时,水温传感器热敏电阻的电阻值约为0.4kΩ,此时ECU控制喷油器进行正常喷油而不额外喷油,发动机进入正常工作状态。
(二)进气温度传感器
进气温度传感器是确定燃油基本喷油量的三个主要传感器之一,进行温度传感器是检测发动机吸入(进入空气流量计)的空气温度用的传感器,并将空气温度信号转变成ECU能识别的电信号传送给ECU,它根据进气温度的高低,做不同程度的额外喷油。
进气温度传感器的内部结构与水温传感器完全相同,也是一个负温度系数的热敏电阻。
D型EFI系统中,进气温度传感器安装在空气滤清器的壳体内或是进气总管内。
L型EFI系统则安装在空气流量计内。
应当特别指出,当进气温度传感器在叶片式及卡门涡旋式空气流量计上使用时,由于吸入空气温度的变化会引起空气密度发生变化,因此需要进行喷油量修正,这时通常是将进气温度传感器安装在空气流量计的空气测量部位。
图1-55a所示是进气温度传感器的剖面图,图1-55b所示是进气温度传感器与ECU的连接电路图。
进气温度传感器把所测得的进气温度变成电信号,输送给ECU,ECU将该信号计算后去控制喷油器进行额外喷油。
当气温低于40℃时,额外喷油量较多;
当气温高于40℃时则额外喷油量较少,进气温度在任何情况下它都起作用,从而根据进气温度,由ECU控制喷油器进行不同程度的额外喷油。
图1-55进气温度传感器剖视图及与ECU的连接电路
a)进气温度传感器剖视图b)进气温度传感器与ECU的连接电路
1-导线2-空气流量计壳体3-热敏电阻4-进气温度传感器
(三)曲轴位置传感器和发动机转速传感器
在EFI中,相对于发动机每一个工作循环吸入的空气量,都可以得到由ECU控制的符合最佳空燃比的燃油喷射量。
空气流量计能够检测每个单位时间内的吸入空气量,但是不能检测每个工作循环内的吸入空气量。
为了求出每个工作循环内的吸入空气量,就需要检测发动机转速。
另外,当采用独立喷射和分组喷射时,为了有效地利用各自的喷射特点,需要选择特定的喷射时刻,因此还需要检测每缸的曲轴转角位置。
检测发动机转速及曲轴转角位置,需要采用发动机转速传感器和曲轴位置传感器。
具有这种功能的传感器型式很多,目前均已实用化,其中使用最多的是电磁式传感器、光电式传感器和霍尔效应式传感器。
1、电磁式传感器
这种传感器可用于测定曲轴、凸轮轴和分电器驱动轴的转动位置,用来控制点火和燃油喷射时间或测量发动机转速。
这种类型的传感器具有耐用、便于利用发动机飞轮齿圈、不需激励电压或放大器、能适应较大范围的温度变化、使用寿命长等特点,因此这种传感器应用比较广泛。
这种传感器的工作原理可用图1-56a所示原理图来说明,它由一个永久磁铁和一个传感线圈组成,在驱动轴上装有一个有若干个缺口和舌片的钢盘(转子),它能在磁极之间转动。
当钢盘旋转,其缺口通过磁极时,磁路的磁阻大大增加(这是由于空气的磁导率比钢低得多),结果使磁场强度降低。
图1-56电磁式传感器工作原理图
a)工作原理图b)磁阻盘舌片通过磁极时的波形
1-控制装置2-线圈3-磁铁4-磁阻盘
当通过一个线圈的磁通量增加或减少时,线圈内就会产生感应电动势,其大小正比于磁通量的变化速率。
变化越快,电动势越大;
磁通量无变化,就不产生电动势。
所以当磁阻盘静止时,线圈中虽有磁通通过,但传感器没有输出。
图1-56b显示的是磁阻盘通过磁极时产生的波形,当磁阻盘舌片接近磁极时,电动势增至最大;
当舌片正对磁极时,磁通量最大,而电动势为零。
电磁式传感器就是由固定在分电器轴上的转子和设置在转子外侧的耦合线圈以及托架构成,如图1-57a所示。
图1-57电磁式传感器
a)结构图b)耦合线圈产生的电压c)波形
1、7-永久磁铁2-耦合线圈3、6-动态转子4-托架5-耦合线圈6-信号转子Ф-通过线圈磁通量U-点火信号产生电压
如图1-57b所示,永久磁铁的磁通途经转子之后通过耦合线圈。
当转子旋转时,由于转子凸起部的磁隙不断发生变化,通过耦合线圈的磁通Ф也不断变化,于是在线圈的两端便感生与磁通变化相应的感应电压U,由于感应电压是以阻止磁通变化的原理产生的,所以它以交流形式输出。
该电压由最大正值向最大负值的变化较迅速,因此,即可以两个最大值之间的过零转换信号来控制点火和喷油系统。
具体来讲,用来检测曲轴转角位置和发动机转速的电磁式传感器,是由如图1-58所示的复合转子和耦合线圈构成的。
下面以四缸四行程发动机为例,就检测特定气缸曲轴转角基准位置(如压缩上止点)进行说明。
图1-58G、N耦合线圈安装图
1-G转子2-G1耦合线圈3-G2耦合线圈4-N转子5、9-N耦合线圈6-G、N转子7-G1、G2耦合线圈8-分电器
安装在分电器轴(分电器转1圈曲轴转2圈)上的具有一个突起部分的转子G与分电器轴一起转动时,由于转子和耦合线圈G1、G2之间的磁隙不断发生变化,在各个耦合线圈上,相对分电器每转1转,就会产生一个电压脉冲。
通过合理设计,使转子G的凸起部分在一缸及四缸压缩上止点时,最靠近耦合线圈G1、G2。
这样,通过检测G1、G2耦合线圈的电压变化,就可以知道一缸、四缸的压缩上止点位置。
图1-75a为G1、G2产生的电压信号实例。
为了更精确地检测曲轴转角位置,还需设置转子N和耦合线圈N。
具有偶数个(例如24个)凸起部分的转子N,与转子G同样安装在分电器轴上。
分电器转一转,在耦合线圈N上,就产生偶数个(例如24个)电压脉冲。
把这些电压脉冲输入ECU,通过测量脉冲的间隔,就能检测发动机转速。
如图1-59b所示,利用信号G和信号N的组合,就可以检测特定气缸的曲轴转角位置,把G、N信号输入ECU,即可决定满足发动机多种运转条件的喷油量及喷油时刻。
图1-59曲轴转角信号
a)G信号b)G1、G2、N信号组合实例
2、光电式传感器
图1-60a所示是光电式传感器的工作原理图,位于光敏二极管的对面的是作为光源的发光二极管,在它们之间有一个能断续遮光的转盘。
当转盘上的缺口、缝隙或小孔对准发光二极管时,光线可以通过,光敏二极管即发出信号指示转轴的某一位置或转速。
它输出的信号是方波脉冲,故它能适应数字式控制系统的需要。
这里的发光二极管的发光频率一般在红外线和紫外线范围内,是肉眼看不见的。
图1-60b、c所示为六缸发动机用分电器内的光电式曲轴转角传感器的结构,由发光二极管和光敏二极管组合来计测带缝隙的转盘的旋转位置,安装在分电器内(或凸轮轴前部)。
它决定分组喷射控制及电子点火控制曲轴每转两转的喷油正时和点火正时。
在转盘上每隔60°
设置了宽度不同的4种缝隙,利用发光二极管发出的光束,经过安装在分电器轴上转盘的刻度缝隙,照射在光敏二极管上,使波形电路产生电信号、并传给ECU。
图1-60光电式曲轴转角传感器的工作原理与结构
a)工作原理图b)结构图c)转盘
1-输出信号2-光敏二极管3-发光二极管4-电源5-转盘6-转子头盖7-密封盖8-波成形电路9-第一缸120°
信号缝隙10-10信号缝隙11-120°
信号缝隙
3、霍尔效应传感器
如图4-61所示,磁场中有一个霍尔半导体片,恒定电流I从A到B通过该片。
在洛仑兹力的作用下,I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,这就是所谓的霍尔电压。
霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低。
霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的信号。
若使霍尔集成电路起传感作用,需要用机械的方法来改变磁场强度。
图1-61所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关,当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时,磁场偏离集成片,霍尔电压消失。
这样,霍尔集成电路的输出电压的变化,就能表示出叶轮驱动轴的某一位置,利用这一工作原理,可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。
霍尔效应传感器属于被动型传感器,它要有外加电源才能工作,这一特点使它能检测转速低的运转情况。
图1-61霍尔效应传感器
1-霍尔半导体元件2-永久磁铁3-挡隔磁力线的叶片
4、其他传感器
上面所述的电磁式传感器,除能够检测发动机转速外,还能够检测曲轴转角位置。
如果只是检测发动机转速时,可以采用把点火线圈的点火初级信号直接输入ECU的简易方式。
点火线圈初级电流切断时产生的反电动势,可达300V~400V(图1-62a)。
把这一电压信号输入ECU,通过同基准电压相比较,形成点火信号脉冲,然后测量脉冲间隔,就可以测出发动机转速(图1-62b)。
由于这种方法只能检测点火信号,难以选择特定的曲轴转角位置,所以在独立喷射和分组喷射中不适用。
这种方法多用于所有气缸进行同时喷射的情况。
图1-62点火信号及其处理回路
a)点火线圈产生信号b)信号处理回路
1-点火线圈2-分电器3-蓄电池4-发火器5-基准电压6-波形整形回路7-测量脉冲间隔时间8-脉冲间隔
(四)车速传感器
车速传感器用来测量汽车的行驶速度,SPD信号主要用于发动机怠速和汽车加减速期间的空燃比控制。
车速传感器主要有舌簧开关型和光电耦合型两种型式。
1、舌簧开关传感器
舌簧开关转速传感器可用于检测汽车速度(装在组合仪表内),如图1-63a所示,也可以用于指示曲轴位置(装在分电器内部),如图1-63b所示。
图1-63舌簧开关传感器
a)装在组合仪表内的舌簧开关车速传感器b)装在分电器内的舌簧开关车速传感器
1-磁铁2-至转速表软轴3-舌簧开关4-分电器轴
舌簧开关是由一个排除空气或充入惰性气体的玻璃管组成,其内装有两个或更多的触点,(舌簧开关触点由强磁体制成),舌簧开关附近有一个永久磁铁,使舌簧开关的两个簧片磁化而互相吸引,致使触点闭合(见图1-64a),此时,电路接通而产生传感脉冲。
图1-64电磁舌簧开关
a)作用原理b)工作过程
1-齿轮2-磁铁3-舌簧开关
为使舌簧开关能闭能开,磁铁必须装在一个转动的轴上,使磁铁转动或用一个转动的齿轮来隔断其磁通。
当齿轮的齿处于磁铁和舌簧管之间时,磁通离开簧片,这时触点弹开(见图1-64b)。
无论采取哪种方法,都可以从触点开闭时发出的信号指示轴的转动位置。
图1-65a、b所示为其工作原理图,转速表的软轴转一周,安装在转速表软轴上的磁铁必转过一周,该磁铁靠近舌簧开关时,在磁力线作用下,使触点带磁,触点的磁性与磁铁近侧极性相反,从而使舌簧开关触点靠本身磁性吸引,使开关导通。
磁铁随转速表软轴转动后,当只有一端靠近舌簧开关时,触点则不受磁力线影响,触点分开。
这样、两个舌簧开关在转速表软轴上的磁铁作用下,相互以180°
的夹角进行通、断变换,把汽车行驶速度信息输入ECU,舌簧开关与ECU的连接电路如图1-65c所示。
图1-65舌簧开关传感器的工作原理及ECU的连接电路
a)、b)舌簧开关传感器的工作原理c)舌簧开关传感器与ECU的连接电路
1-数字式仪表2-舌簧开关3-磁铁4-ECU5-至其他计数装置
2、光电耦合型传感器
光电耦合型传感器也装在组合仪表内,由带切槽的转子和光电耦合器组成,结构如图1-66所示。
光电耦合型传感器工作原理同光电式曲轴转角传感器相同,带切槽的转子由转速表软轴驱动,当带切槽的转子转动时,盘齿间断地遮挡发光二极管光源,使光敏晶体管的输出电压发生变化。
软轴转一圈,输出20个脉冲,经分频后变成四个脉冲,送给ECU。
图1-66光电耦合型传感器结构
1-带切槽光盘2-发光二极管3-光电耦合器4-光敏晶体管5-至转速表软轴
(五)节气门开度传感器
节气门开度传感器安装在节气门体上。
节气门开度传感器的作用是测量节气门在全闭还是在全开的位置,将节气门的开闭状态信号输送给ECU,可以满足节气门不同开度状态的喷射量控制。
节气门开度传感器通常有两种型式,一种是节气门位置信号成线性输出,称线性式;
一种是以开关量的形式输出,称作接触开关式。
1、线性式节气门开度传感器
图1-67a所示为线性式节气门开度传感器的结构图,传感器有两个同节气门联动的可动电刷触点,一个触点可在位于基板上的电阻体上滑动,利用电阻值的变化,测行与节气门开度相对应的线性输出电压,根据输出的电压值,应可知道节气门的开度。
但是,与节气门开度相对应的电阻体的电阻值,多少都存在偏差,因此影响了节气门开度检测的准确性。
为了能够准确检测节气门的全关闭状态,另外设一个怠速触点IDL,它只在节气处于全关闭状态时才被接通。
图1-67c所示是线性输出节气门开度传感器与ECU的连接,图1-68所示是线性式节气门开度传感器输出特性。
图1-67c中,滑动触头由节气门轴带动,当在“4”的位置时,怠速触点IDL开关闭合,传感器输出为0V,否则输出5V或12V。
这里的怠速触点信号(IDL)主要用于断油控制和点火提前的修正。
图1-67线性式节气门开度传感器的结构
a)构造b)内部电路c)与ECU的连接电路
1-电阻体2-检测节气门开度用的电刷3-检测节气门全闭的电刷Vcc-电源端子VTA-节气门开度输出端子IDL-怠速触点E2-地线4-怠速触点开关5-滑动触头6-节气门开度传感器
图1-68线性式节气门开度传感器输出特性
1-怠速信号(IDL端子输出)2-节气门开度信号(VTA端子输出)
2、开关式节气门开度传感器
图1-69a所示是开关式节气门开度传感器的结构图,该传感器由安装在节气门体上并与节气门轴联动的凸轮、可检测出怠速位置的怠速触点、可检测出全开位置的全开触点(也叫功率触点)以及沿导向凸轮沟槽移动的可动触点等构成。
导向凸轮由固定在节气门轴上的控制杆驱动。
怠速触点在节气门处于怠速位置时为闭合状态,其他时间均为打开状态。
怠速触点可向ECU发出怠速增量、后怠速增量、燃油中断信号。
图1-69b为开关式节气门开度传感器的结构简图。
图1-69c所示是开关式节气门开度传感器的输出特性。
如图1-69c所示,节气门全关时,可动触点和怠速触点接触,可以检测出节气门的全关闭状态,即输出高电平(5V或12V),否则输出为0V。
若节气门的开度较大(如50°
以上),可动触点和全开触点(功率触点)接触,可以检测节气门的大开度状态,即可输出高电平,否则输出0V。
节气门在中间开度时可动触点同哪一个触点都不接触。
图1-69开关式节气门开度传感器
a)结构图b)结构简图c)输出特性d)与ECU的连接电路
1-导向凸轮2-节气门轴3-控制杆4-可动触点5-怠速触点6-全开触点(功率触点)7-导线插头8-导向凸轮槽9-全开触点信号10-怠速触点信号11-节气门开度传感器
图1-69d所示是开关式节气门开度传感器与ECU的连接电路。
不踏加速踏板时,电源向ECU的怠速端子(IDL)供给电压。
在高负荷时,全开触点(功率触点)处于闭合状态,电源向ECU的功率端子(PSW)施加电压(可判定踏下加速踏板)。
开关式节气门开度传感器与上述线性节气门开度传感器相比,节气门开度的检测性差,但结构简单,价格便宜。
3、编码式节气门开度传感器
为了检测发动机的加速状态,一些发动机在节气门开度传感器中还增加了Acc信号输出端。
这种节气门开度传感器称为编码式节气门开度传感器,编码式节气门开度传感器的结构如图1-70所示,它通过印制电路板上编码图形与外部驱动轴运动并在图形上滑动的触点,即可以数字信号检测出节气门回转角。
从IDL可检测出怠速状态,从PSW可检测出高负荷状态,从Acc1与Acc2可检测出加速状态。
图1-70编码式节气门开度传感器图
图1-71a所示为怠速回转时节气门开度传感器状态,此时,如IDL触点处于闭合,即可检测出怠速状态。
同时,在发动机转速高时,如该触点闭合,ECU将判断为减速状态,进行“燃油喷射中断”的控制。
图1-71b所示为加速回转时节气门开度传感器状态,此时,加速触点与印制线路板的加速线路、Acc1与Acc2交替处于闭合、打开状态。
对于在一定时间内的急加速,与信号检出的同时,ECU进行非同步喷射控制,以提高加速容量。
图1-71各运转状态下节气门开度传感器的状态
a)怠速运转时b)加速动转时c)高负荷运转时d)减速运转时
1-加减速检测触点ON2-加减速检测触点OFF
图1-71c所示为高负荷回转时节气门开度传感器状态,在节气门打开一定程度的高负荷时,功率触点(PSW)处于闭合状态,即可检测出高负荷状态。
图1-71d所示为减速回转时节气门开度传感器状态,此时加减速检测触点处于打开状态,ECU不进行非同步喷射控制。
(六)爆震传感器
爆震是指燃烧室中,本应逐渐燃烧的部分混合气突然自燃的现象。
爆震使发动机部件受高温、高压,会使燃烧室和冷却系过热,严重的可使活塞顶部熔化,爆震还会使发动机功率下降,燃油消耗率上升。
点火时间过早是产生爆震的一个主要原因,图1-72所示为爆震与点火时刻、发动机扭矩的关系。
发动机发出最大扭矩的点火时刻MBT是在开始产生爆震点火时刻(爆震极限)的附近。
因此,在设定点火时刻时,需要留有离开爆震界限的余量。
无爆震控制时,所留余量应大些,这时的点火时刻比发出最大扭矩时的点火时刻滞后,所以扭矩有所降低。
如果用爆震传感器能检测到爆震界限,那么就可以把点火时刻调到接近爆震极限的位置,以便能更有效地得到发动机的输出功率。
图1-72点火时刻和爆震的关系
a)爆震与点火时刻的关系b)爆震与发动机扭矩的关系
1-爆震范围2-余量幅度3-无爆震控制时4-有爆震控制时
爆震传感器检测发则发动机爆震时,一般安装在发动机的缸体上。
1、磁致伸缩式爆震传感器
图1-73所示为磁致伸缩式爆震传感器的结构,该传感器由壳体、永久磁铁、可被永久磁铁励磁的强磁体铁心、缠绕在铁心周围的线圈等构成。
图1-73磁致伸缩式爆震传感器结构
a)剖视图b)零件图
1-线圈2-铁心3-壳体4-永久磁铁5-软磁性壳6-端子7-绝缘体8-磁致伸缩导杆9-弹簧10-支架
发动机爆震时产生的压力波,其频率范围约为1kHz~10kHz。
压力波传给气缸,当发动机缸体振动时,在7kHz左右将发生共振,在强磁体铁心上发生的压缩变形,将使其磁通量发生变化。
这样,永久磁铁通过铁心的磁场变化,使铁心周围的感应电动势发生变化。
2、压电式爆震传感器
利用压电晶体的压电效应制成的爆震传感器,把爆震传到缸体上的机械振动转变成电信号,这种爆震传感器有共振型和非共振型两种。
共振型爆震传感器,是由与爆震几乎具有相同共振频率的振子和能够检测振动压力并将其转换成电信号的压电元件构成,非共振型爆震传感器是用压电元件直接检测爆震信息。
除此之外,还有在火花塞的热圈部位装上压电元件,根据燃烧压力检测爆震信息(见图1-74)。
图1-74各种爆震传感器
a)电器连接装置b)共振型c)火花塞座金属模型
1-电器连接装置2-平衡块3-压电元件4-外壳5-安装螺纹部6-压电元件圆盘7-火花塞8-爆震传感器
图1-75所示为非共振型压电式爆震传感器的结构,该传感器由压电元件、平衡块及导线等构成。
当发动机缸体的振动传到爆震传感器壳体时,壳体与平衡块之间产生相对运动,从而使夹在中间的压电元件所承受的推压力变化。
于是,随着压电元件承受推压作用力而产生电压。
在控制组件上只检出频率达到7kHz左右时爆震所产生的电压,通过该电压值的大小可判定爆震强度。
爆震传感器由于结构不同、输出信号的频率有宽窄两种,如图1-76a所示。
图1-75压电式爆震传感器结构
1-导线2-压电元件3-平衡块
图1-76爆震传感器输出信号的类型
a)输出信号类型b)共振型爆震传感器输出的波形
1-爆震传感器输出波形2-燃
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 汽油 喷射 系统 结构