汽车141电子控制系统

电子控制系统
功用： 根据发动机的工况和车辆运行状况确定汽 油的最佳喷射量和点火提前角。 组成： 传感器、ECU、执行器
电 子 控 制 系 统 的 组 成
汽车自动变速器的电子控 制系统主要由传感器、 ECU 和执行器三部分组成
控制系统主要部件结构
氧传感器O2
反 馈 参 数
最佳喷油时间
执行参数
空气流量传感器 转速传感器
基本参数
ECU
修 正 参 数
喷油器
节气门位置传感器 水温传感器
• 用于发动机电子控制系统的传感器有： • 空气流量传感器（MAF）、进气歧管绝对压力 传感器（MAP）、曲轴位置传感器（CKP）、凸 轮轴位置传感器（CMP）、发动机冷却液温度 传感器（ECT）、进气温度传感器（IAT）、节 气门位置传感器（TPS）、氧传感器(O2S)和爆 震传感器（KS）等;
6、优缺点
优点：响应速度快、测量精度高、进气阻力小、 无摩擦、性能好。 缺点：制造成本高（只在少数中、高档车上用）
应用：三菱和凌志的某些发动机
3.6、各种空气流量传感器的比较
南昌大学科技学院
图2-2 动片式空气流量传感器的结构
图2-3 动片的部分结构
图2-4 电位计部分结构
二、工作过程： 发动机工作→空气→空气滤清器→空气流量传感器→推动翼片（测 量翼片〉旋转。翼片开启角度由进气量大小和卷簧（复位弹簧）弹力的 平衡情况决定。电位计与叶片同轴旋转，其上滑片电阻的变化转变成电 压信号输入ECU。
1.结构主要组成部件 (1)检测部件 由测量叶片和缓冲叶片组成。翼片总成固定在电位计转轴上。测量翼片在主 进气道内随空气流量的变化而偏转，缓冲翼片与缓冲室起到阻尼作用，当发动机 吸入的空气量急剧变化时，使翼片转动平稳，减小翼片脉动。
缓冲翼片 缓冲室 空气滤清器侧 进气岐管侧
测量翼片
(2)电位计 安装在传感器壳体上部。由带平衡配重的滑臂和印制电路板上的镀膜电阻组 成，滑臂与翼片固定在同一转轴上并一起转动。 电位计内设有片状螺旋形复位弹 簧、调节齿圈。 1）平衡配重 起到平衡作用， 使滑臂平稳偏摆。
光电式（反光镜检测法）卡门漩涡MAF原理
反光镜式
光学式卡门漩涡空气流量计
工作原理（反光镜式）
工作原理：空气流经过发生器时，压 力发生变化，经压力导向孔作用在反光 镜上，使反光镜发生振动，从而将反光 二极管投射的的光发射给光电管，对反 射光进行检测计数。
• 当空气流过卡门旋涡发生器时，受交替产生的卡门旋涡的影响，发 生器两侧压力也交替发生变化。用导压孔把旋涡发生器两侧的压力 引到薄金属制成的反光镜背面，受发生器两侧交替变化压力的作用、 反光镜将产生与旋涡发生频率相同的偏转振动，如下图所示。
VB UB E2
滤清器侧
进气 岐管侧
测量翼片
特点


1、体积流量型； 2、测量范围大； 3、进气量增大测量精度降低； 4、电位计滑动触头影响精度； 5、体积大； 6、响应慢。
1）结构：
3.4 热线式空气流量传感器（H/W） (Hot-Wire Air Flow Sensor)
取样管 金属防护网 铂金热线 塑料护套 温度补偿电阻
2） CO调整螺钉 旁通进气道上设有改变旁通进气量的CO(一氧化碳)调整螺钉，用来调节发动 机怠速时CO排放量。 3)进气温度传感器 安装在主进气道的进气口上，电阻两端的引线分别与接线插座上的搭铁端 子E2和温度信号输出端子THA连接。 4）接线插座
2.传感器工作原理 利用力矩平衡原理和电位计原理 空气流过传感器主进气道时，翼 VC 片受到气流压力产生的推力矩和复位 弹簧力矩的作用，翼片偏转直到弹簧 US 力矩与推力力矩平衡为止。 VS 翼片受到的推力力矩与空气流量 成正比。翼片偏转角度α与进气量成 正比。 电位计滑臂和翼片均固定在同一 转轴上，电位计滑臂与翼片同时偏转。 端子Vc与Vs之间输出电压Us随进气量 空气 变化。
(2) D型EFI 系统 通过进气歧管绝对压力传感器检测进气歧管内的绝对压力从而间接测量 进气量。 D型EFI系统利用进气歧管绝对压力和发动机转速来计算吸入气缸的空气 量，又称为速度—密度型EFI系统。
喷油器
进气岐管 压力传感器
节气门体气滤清器
速度—密度方式 由于空气在进气歧管内流动时会产生压力波动，D型燃油喷射系统的测量 精度不高，但控制系统的成本较低。
3.5 热膜式空气流量传感器（H/F） (Hot-Film Air Flow Sensor)
结构主要组成部件 在传感器内部的进气通道上设有一个矩形护套(相当于取样管)，热膜电阻设 在护套中。护套的空气人口一侧设有空气过滤层防止污物沉积到热膜电阻上影响 测量精度。 在热膜电阻附近的气流上 游设有铂金属膜式温度补偿电 阻，防止进气温度变化使测量 精度受到影响。 补偿电阻和热膜电阻与传 感器内部控制电路连接，线束 连接器插座连接，线束插座设 在传感器壳体中部。
进气管后段
进气管前段
（一）翼片式空气流量传感器结构、原理 翼片式空气流量传感器又称为叶片式、动片式、风门式、 量板式空气流量传感器。
电位计
接线插头
缓冲室 缓冲翼片 进气岐管侧
复位弹簧
进气温度传感器 CO调整螺钉
空气滤清器侧
测量翼片
空气旁通通道

又称翼片式或叶片式空气流量传感器

一、结构
同轴安装
由空气流量计和电位计两部分组成。 安装： 位于空气滤清器与节 气门之间
空气流
电连接器
控制线路板


2）分类：
“主流式”热线空气流量计是将整个流量计安装在进气系统 主流通道上； “旁通式”热线空气流量计是将铂金热线和温度补偿电阻安 装在空气旁通道上。
热线式空气流量传感器的工作原理
热线式空气流量计的工作原理如图所示， 在进气管道中放置热线电阻RH，当空气 流过热线时，热线的热量被空气吸收， 使其变冷。热线周围通过的空气质量流 量越大，被带走的热量将增加。热线式 空气流量计是利用热线与空气之间的这 种热传递现象进行空气质量流量测量的。 其工作原理是将热线温度与吸入空气温 度差保持在100℃，热线温度由混合集成 电路控制，当空气质量流量增大时，由 于空气带走的热量增多，为保持热线温 度，混合集成电路使热线电阻通过的电 流增大，反之，则减小。这样，使得通 过热线电阻的电流是空气质量流量的单 一函数，即热线电流随着空气质量流量 的增大而增大，随空气质量流量减小而 减小
（2）超声波式
结构：由超声 波信号发生器、 超声波发射探头、 涡流稳定板、涡 流发生器、整流 器、超声波接受 探头和转换电路 组成。
超声波式卡门漩涡空气流量计
工作原理（超声波式）
工作原理：卡门涡旋造成空气密度 变化，受其影响，信号发生器发出 的超声波到达接受器的时机或变早 或变晚，测出其相位差，利用放大 器使之形成矩形波，矩形的脉冲频 率为卡门涡旋的频率。
卡门漩涡式空气流量计
• 它是根据卡尔曼涡流理论，利用光电信号或超声 波通过检测漩涡的频率来测量空气流量。（ 流体经 过柱状物体后，会产生漩涡，并且这个漩涡与流体的 质量有关）
LED 全波段 反光镜 涡流发生器 空气 扳簧 卡门漩涡 光电管
导压孔
分类及结构
• 根据传感器输出信号的形成 原理，卡门涡旋式空气流量 传感器分为： • 反光镜式和超声波式两种
• 热线式空气流量传感器信号输出特点 • 该传感器是利用测量热线来测量单位时间内的 进气量，并根据进气温度的变化进行补偿，随 着发动机进气量的增加，传感器输出的电压也 随之增加。
热线式空气流量传感器与发动机控制电脑之间 的连接电路
热线式空气流量传感器的特点:
1.可以准确测量空气量。 2.响应性快。 3.无需进行进气温度和大气压力修正。 4.无机械工作部位，进气阻力小。 5.但在流速分布不均匀时，测量误差较大。
直接测量吸入空气的 质量，故其精度更高。
2、速度密度型


定义：
利用进气歧管压力传感器测出进气歧管压力，然后电 控单元根据该压力和发动机转速，推算出发动机每一循环 吸入的空气量，并据此空气量计算汽油的喷射量。


特点：
间接测量进气量；由于空气在进气歧管内的压力是 变化的，因此不易精确地检测吸入的空气量。
控制电路板
空 气 流
金属网
温度传感器 热膜


工作原理： 与热线式的基本相同， 不同点：只是将发热体由热 线改为热膜，热膜是由发热 金属铂固定在薄的树脂膜上 构成的。 特点：发热体不直接承受空 气流动所产生的作用力，增 加了发热体的强度，提高了 可靠性，误差较小。
热膜式空气流量计
对比
• 与热丝式流量传感器相比，热膜电阻的阻 值较大，所以消耗电流较小，使用寿命较 长。热膜电阻不直接承受空气流所产生的 压力，提高了传感器的可靠性。 由于其发 热元件表面有一层绝缘保护薄膜，因此响 应特性稍差。


空气流量传感器根据检测方式不同可以分为： 流量型和速度密度型两大类型。 1、流量型 流量方式是利用空气流量传感器直接测量吸入发动机的空 气量。 流量型空气流量传感器主要有： 翼片式、卡尔曼涡流式、热线式和热膜式等几种。
测得的是吸入空气的体积，故还需根据 进气温度等信息，由电控单元计算出空 气质量。
平衡配重
燃油泵开关
复位弹簧 调节齿圈 电位计
印制电路板
2）调节齿圈 有刻度标记，调 整复位弹簧的预紧力， 从而调整传感器的输 出特性。
(3)其他部件 1）燃油泵开关 控制电动燃油泵。发动机运转时翼片稍微偏转，其触点闭合，接通泵油。当 发动机熄火后翼片关闭，触点顶开，燃油泵停止转动，在汽车发生事故而油管破 裂时，可以防止燃油泵继续泵油导致燃油外溢而发生火灾。
一、空气流量传感器
空气流量传感器(AFS)又称为空气流量计(AFM)， 是进气歧管质量型空气流量传感器(MAFS)的简称。