任务一 电子控制系统的构造
【任务目标】
1.掌握电控单元的功能与组成。
2.掌握各种传感器的构造及作用。
【任务分析】
通过本任务的学习,让学生掌握电控单元的功能与组成,掌握各种传感器的构造及作用,使学生对电子控制系统的构造有一个全面的认识。
【相关理论】
一、电控单元的构造
(一)电控单元的作用
采集和处理各种传感器的输入信号,根据发动机工作的要求(喷油脉宽、点火提前角等),进行控制决策的运算,并输出相应的控制信号。当前电控发动机中除了控制喷油外,还控制点火、EGR、怠速和增压发动机的废气阀等,由于共用一个ECU对发动机进行综合控制,所以也被称为发动机管理系统。
(二)电控单元的组成(见图3–1)
电控单元由输入回路、模拟/数字转换器、微型计算机(微机)和输出回路四部分组成。
图3-1 电控单元的组成示意图
1.输入回路
输入ECU的传感器信号有两种:一种是模拟信号(如水温传感器);另一种是数字信号(如转速传感),传感器输入的信号不同,处理的方法也不同。数字信号直接输入微机,模拟信号则由A/D转换器转换成数字信号后再输入微机。
2.A/D转换器(模拟/数字转换器)
由传感器输入的模拟信号,微机不能直接处理,故要用A/D转换器将模拟信号转换成数字信号。
图3-2 传感器的信号示意图
3.微型电子计算机
微机的功用是根据发动机工作的需要,把各种传感器送来的信号用内存的程序(微机处理的顺序)和数据进行运算处理,并把处理结果如燃油喷射控制信号、点火控制信号等送往输出回路。
微型电子计算机由中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出装置等组成。
4.输出回路
由微机输出的是电压很低的数字信号,这种信号一般是不能直接驱动执行元件的。输出回路的功用就是将微机输出的数字信号转换成可以驱动执行元件的输出信号。输出回路多采用大功率三极管,由微机输出的信号控制其导通和截止,从而控制执行元件的搭铁回路。
二、空气流量计
作用:测量发动机的进气量,应用于L型EFI系统。
(一)叶片式空气流量计的构造
叶片式空气流量计内部构造如图3-3所示,各部件功能及作用如下:
图3-3 叶片式空气流量计的构造示意图
(1)测量叶片:感知进气量的大小。
(2)电位计:将进气量的大小转化为电压信号。
(3)怠速调整螺钉:调节发动机怠速高低。
(4)油泵开关:控制油泵工作。
(5)进气温度传感器:检测进气温度。
(二)卡门旋涡式空气流量计的构造
卡门旋涡式空气流量计内部构造如图3-4图所示,各部件功能及作用如下:
图3-4 卡门旋涡式空气流量计的构造示意图
(1)旋涡发生器:产生卡门旋涡。
(2)反光镜:检测进气压力变化。
(3)发光二极管:光源。
(4)光电晶体管:检测旋涡频率。
(三)热式空气流量计的构造
热式空气流量计内部构造如图3-5所示,各部件功能及作用如下:
图3-5 热线式空气流量计的构造示意图
(1)防护网:防止进气中杂质黏附铂丝热线。
(2)采样管:采集进气样本。
(3)铂丝热线:感受进气温度的变化。
(4)温度补偿电阻:消除进气温度变化的影响。
(5)控制电路板:桥式电路。
(6)线束连接器:连接外部电路。
重点提示
热线式空气流量计和热膜式空气流量计都为热式空气流量计,构造相同。
三、进气压力传感器的构造
(一)进气压力传感器的作用
在D型电控燃油喷射系统中,由进气管绝对压力传感器测量进气管压力,并将信号输入ECU,作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。
(二)进气压力传感器的结构
进气压力传感器内部构造如图3-6所示,各部件功能及作用如下:
(1)硅片:感受进气压力变化。
(2)真空室:提供真空度。
(3)过滤体:过滤气体杂质。
(4)输出端子:连接外部电路。
图3-6 进气压力传感器的构造示意图
四、节气门位置传感器的构造
(一)节气门位置传感器的作用
检测节气门的开度及开度变化,此信号输入ECU,控制燃油喷射及其他辅助控制。
(二)节气门位置传感器的构造
节气门位置传感器的内部构造如图3-7所示,各部件功能及作用如下:
图3-7 节气门位置传感器的构造示意图
(1)Vcc-电源端子:提供基准电压。
(2)VTA-节气门开度输出端子:输出节气门开度的信号电压。
(3)IDL-怠速触点:输出怠速信号电压。
(4)E2-地线:搭铁线。
(5)检测节气门全闭的电刷:怠速导通触点。
(6)电阻体:滑动电阻。
(7)检测节气门开度用的电刷:检测节气门开度的滑动触点。
五、发动机转速与曲轴位置传感器的构造
作用:确定合适的喷油时刻和点火时刻。
安装位置:安装于曲轴、凸轮轴、飞轮或分电器处。两传感器有安装在一起的,也有分开安装的。
(一)电磁式发动机转速与曲轴位置传感器的构造
电磁式发动机转速与曲轴位置传感器内部构造如图3-8所示,各部件功能及作用如下:
(1)磁铁:产生磁场。
(2)感应线圈:产生信号电压。
(3)秃顶:引起磁场变化。
(4)正时转子:随曲轴转动。
(二)霍尔式发动机转速与曲轴位置传感器的构造
霍尔式发动机转速与曲轴位置传感器内部构造如图3-9所示,各部件功能及作用如下:
图3-8 电磁式发动机转速与曲轴位置传感器的构造示意图
图3-9 霍尔式发动机转速与曲轴位置传感器的构造示意图
(1) 永久磁铁:产生磁场。
(2) 霍尔元件:产生信号电压。
(3) Ne转子:随曲轴转动。
(4) 挡隔磁力线的叶片:引起磁场变化。
(三)光电式发动机转速与曲轴位置传感器的构造
光电式发动机转速与曲轴位置传感器内部构造如图3-10所示,各部件功能及作用如下:
图3-10 光电式发动机转速与曲轴位置传感器的构造示意图
(1)发光二极管:光源,产生光线。
(2)光敏二极管:接受光线,产生光电反应,形成光电压。
(3)遮光盘(转盘):遮挡光线。
(4)波成形电路:将光电压转换为信号电压输出。
六、温度传感器的作用及构造
(一)温度传感器的作用
检测温度的变化并转化为电压信号输入ECU,作为燃油喷射和点火正时的修正信号,同时也是其他控制系统的控制信号。
(二)温度传感器的构造
温度传感器内部构造如图3-11所示,各部件功能及作用如下:
(1)负温度系数电阻:感受温度变化,温度升高,电阻值降低。
(2)外壳:保护负温度系数电阻。
(3)电气接头:连接外部电路。
图3-11 温度传感器的构造示意图
重点提示
汽车上所有温度传感器的构造及作用基本相同。
七、氧传感器的作用及构造
(一)氧传感器的作用
检测排气管中氧气的含量,以确定实际空燃比是比理论空燃比浓还是稀,并向ECU反馈相应的电压信号,ECU根据氧传感器反馈的空燃比浓稀信号,控制喷油量的增加或减少。
(二)氧传感器的构造
氧传感器内部构造如图3-12所示,各部件功能及作用如下:
图3-12 氧传感器的构造示意图
(1)金属保护管:保护作用。
(2)二氧化钛元件:感受氧浓度的变化。
(3)金属外壳:保护作用
(4)陶瓷绝缘材料:绝缘作用。
(5)接线头:连接外部电路。
(6)陶瓷元件:隔绝作用。
(7)导线:传输电压信号。
八、爆震传感器的作用及构造
(一)爆震传感器的作用
爆震传感器用来检测发动机的燃烧过程中是否发生爆震,并把爆震信号输送给发动机控制电脑作为修正点火提前角的重要参考信号。
(二)爆震传感器的构造
爆震传感器内部构造如图3-13所示,各部件功能及作用如下:
(1)压电元件:将压力转换为电信号。
(2)振荡片:感受爆震大小。
(3)基座:支承。
(4)“O”形环:密封。
(5)连接器:基体。
(6)接头:连接作用。
(7)密封剂:密封。
(8)外壳:保护作用。
(9)引线:连接外线。
图3-13 爆震传感器的构造示意图
【工作页】
1.电控单元(俗称电脑或ECU)的作用是_____和_____,各种传感器的输入信号,根据发动机工作的__________(喷油脉宽、点火提前角等),进行__________的运算,并输出相应的__________信号。当前电控发动机中除了控制喷油外,还控制点火、EGR、怠速和增压发动机的废气阀等,由于共用一个ECU对发动机进行综合控制,所以也被称为__________管理系统。
2.看图做题(写出下列序号的部件名称和功能)。
2题
序号1是_________________________。
功能:__________________________。
序号2是_________________________。
功能:__________________________。
序号3是_________________________。
功能:__________________________。
序号4是_________________________。
功能:__________________________。
序号5是_________________________。
功能:__________________________。
3.看图做题(写出下列序号的部件名称和功能)。
3题
序号1是_________________________。
功能:__________________________。
序号2是_________________________。
功能:__________________________。
序号3是_________________________。
功能:__________________________。
序号4是_________________________。
功能:__________________________。
4.看图做题(写出下列序号的部件名称和功能)。
4题
序号1是_________________________。
功能:__________________________。
序号2是_________________________。
功能:__________________________。
序号3是_________________________。
功能:__________________________。
序号4是_________________________。
功能:__________________________。
序号5是_________________________。
功能:__________________________。
序号6是_________________________。
功能:__________________________。
5.看图做题(写出下列序号的部件名称和功能)。
5题
序号1是_________________________。
功能:__________________________。
序号2是_________________________。
功能:__________________________。
序号3是_________________________。
功能:__________________________。
序号4是_________________________。
功能:__________________________。
6.看图做题(写出下列序号的部件名称和功能)。
6题
序号1是_________________________。
功能:__________________________。
序号2是_________________________。
功能:__________________________。
序号3是_________________________。
功能:__________________________。
序号4是_________________________。
功能:__________________________。
序号5是_________________________。
功能:__________________________。
序号6是_________________________。
功能:__________________________。
序号7是_________________________。
功能:__________________________。
7.看图做题(写出下列序号的部件名称和功能)。
序号1是_________________________。
功能:__________________________。
序号2是_________________________。
功能:__________________________。
序号3是_________________________。
功能:__________________________。
序号4是_________________________。
8.看图做题(写出下列序号的部件名称和功能)。
7题
8题
序号1是_________________________。
功能:__________________________。
序号2是_________________________。
功能:__________________________。
序号3是_________________________。
功能:__________________________。
序号4是_________________________。
功能:__________________________。
序号5是_________________________。
功能:__________________________。
序号6是_________________________。
功能:__________________________。
序号7是_________________________。
功能:__________________________。
9.看图做题(写出下列序号的部件名称和功能)。
序号1是_________________________。
功能:__________________________。
序号2是_________________________。
功能:__________________________。
序号3是_________________________。
功能:__________________________。
10.看图做题(写出下列序号的部件名称和功能)。
9题
10题
序号1是_________________________。
功能:__________________________。
序号2是_________________________。
功能:__________________________。
序号3是_________________________。
功能:__________________________。
序号4是_________________________。
功能:__________________________。
序号5是_________________________。
功能:__________________________。
序号6是_________________________。
功能:__________________________。
序号7是_________________________。
功能:__________________________。
11.看图做题(写出下列序号的部件名称和功能)。
11题
序号1是_________________________。
功能:__________________________。
序号2是_________________________。
功能:__________________________。
序号3是_________________________。
功能:__________________________。
序号4是_________________________。
功能:__________________________。
序号5是_________________________。
功能:__________________________。
序号6是_________________________。
功能:__________________________。
序号7是_________________________。
功能:__________________________。
序号8是_________________________。
功能:__________________________。
序号9是_________________________。
功能:__________________________。
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