一.电控单元电源电路
电控单元电源电路是指蓄电池向电控单元供电的电路。按照蓄电池向电控单元供电电路的不同可把电控单元电源电路分为两部分。一部分电路是蓄电池正极与电控单元直接相连,无论何时都向电控单元供电,这部分电路作用是让电控单元在点火开关关闭时仍能保存必要的数据,电流较小称为常电源电路;另一部分电路是蓄电池正极与电控单元间通过点火开关或继电器相连,这部分电路一般在点火开关置于点火挡时向电控单元供电,作用是向电控单元提供工作电源,电流一般较大称为主电源电路。
电控单元还要与蓄电池负极相连,这样才能构成闭合回路正常工作。电控单元一般通过车体与蓄电池负极相连,这样的电路称为电控单元接地电路。电控单元的接地电路往往不止一条,这样可以提高接地的可靠性。
一汽丰田汽车发动机电控单元简称发动机ECU电路如图1-11所示。
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(1)发动机ECU常电源电路蓄电池“+”→熔断器FL→熔断器EFI (20A)→发动机ECU端子BATT→发动机ECU
(2)发动机ECU主电源电路发动机ECU主电源电路有两条。一条是蓄电池通过点火开关IG2触
点向发动机ECU供电。主电源电路1:蓄电池“+”→熔断器AM2 (30A)→点火开关AM2端子→点火开关IG2触点→熔断器IGN75A→发动机ECU IGSW端子→发动机ECU。另一条电源电路是点火开关置于IG2挡时,发动机ECU令EFI主继电器触点闭合,蓄电池通过EFI主继电器触点向发动机ECU供电。主电源电路2:蓄电池“+”→熔断器FL→熔断器EFI (20A)→EFZ主继电器端子5→EFI主继
电器触点→EFI主继电器端子3→
发动机ECU端子+B1→发动机ECU.
发动机ECU端子+B→发动机ECU。
(3)发动机ECU接地电路发动机ECU通过端子El与车身相连和蓄电池“-”极构成回路。发动机ECU接地电路:发动机ECU→发动机ECU端子E1→接地。
2.电控单元信号输入电路
电控单元信号输入电路按信号的来源不同,可以分为传感器信号电路、外接开关信号电路和电控单元间数据传输电路。
(1)传感器信号电路 传感器信号电路按传感器在工作时需不需要电控单元或蓄电池向其提供工作电压,可以分为有源传感器信号电路和无源传感器信号电路。有源传感器信号电路一般分为电源电路、信号电路和接地电路。例如霍尔效应式车速传感器、空气流量计、节气门位置传感器等,其中信号电路一定与电控单元相连。电源电路和接地电路不一定与电控单元相连。无源传感器信号电路只有一条信号电路与电控单元相连。例如氧传感器、爆震传感器。由于无源传感器的信号较弱,为防止无线电信号的干扰,在传感器信号线上往往加有信号屏蔽线。信号屏蔽线可以通过电控单元接地,也可以直接接地如图1-12所示。
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传感器在电路图中一般不绘制出其内部具体结构,只用简单的符号或符号加文字标注的方法来表示。例如冷却液温度传感器和进气温度传感器工作原理基本相同,在电路图中符号相似,可用在符号旁加文字标注的方法来表示。在阅读分析汽车电路图的时候,一般不需要知道传感器的内部结构如何,只要知道传感器各端子的作用即可。因此在电路图中,传感器和电控单元各端子处往往用缩略语或简洁文字来标明端子的作用。
在现代汽车上传感器数量众多,传感器信号主要应用于发动机控制、自动变速器控制、刹车控制、转向控制、车身控制、空调控制等。
①空气流量计 空气流量计用来测量发动机的进气量,并将信号输送到发动机电控单元,作为电控直接燃油喷射系统燃油喷射量和点火控制的主要控制信号。空气流量计按测量空气的原理不同,可以分为叶片式、卡门涡旋式和热式空气流量计。空气流量计都为有源传感器。
a.叶片式空气流量计叶片式空气流量计通过利用与测量板同轴转动的电位计来测量出叶片转动的角度,将进入发动机的进气量转变成电压信号输送到发动机电控单元。叶片式空气流量计的外观、结构和电路如图1-13所示。
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b.卡门涡旋式主气流量计 卡门涡旋式空气流量计利用卡门原理制成,其结构与电路如图1-14所示。在空气流通道内设置涡流发生器,当空气流过时,在涡流发生器后方会产生许多空气涡旋。空气涡旋的数量与空气的流速成正比,因此只需测出空气涡旋的数量就可以计算出空气的流速。再将空气通道的有效截面积与空气流速相乘即可计算出发动机的进气量。测量空气涡旋数量的方法有反光镜测量法和超声波测量法两种。图1-14中所示为反光镜测量法。超声波测量法空气流量计各端子的作用与反光镜测量法空气流量计各端子的作用标注相同。
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c.热式空气流量计 热式空气流量计把发热电阻丝组成桥式电路,其电路如图1-15所示。把桥式电路放在空气流量计进气道内,蓄电池向桥式电路中的发热电阻丝供电。当有空气从空气流量计流过时,带走发热丝的热量使桥式电路失去平衡,产生电压差。发动机电控单元通过测量精密电阻RH上的电压下降值来计算出发动机的进气量。热式空气流量计与发动机电控单元连接的电路如图1-16所示。热式空气流量计根据桥式电路安装的位置不同可分为主流测量式,旁通测量式和热膜式空气流量计三种。
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②进气压力传感器
a.信号作用 进气压力传感器用来测量发动机进气管压力,并把压力信号输送到发动机电控单元,发动机电控单元利用该信号和发动机转速信号间接计算出发动机进气量,是电控间接型燃油喷射系统的重要信号。
b.结构与工作原理 进气压力传感器主要由压力转换元件和压力信号放大元件组成。压力转换元件由具有压电效应的硅片(膜)组成。在进气压力作用下,硅片(膜)将产生变形,使硅片(膜)的电阻阻值发生变化,从而使电桥电压发生变化。由于电桥电压值很小,需要通过压力信号放大元件放大后输送到发动机电控单元PIM端。发动机电控单元通过端子VCC向进气压力传感器提供5V工作电压。进气压力传感器与发动机电控单元间的电路如图1-17所示。
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c.工作原理 应用在汽车上各传感器中,除了进气压力传感器利用该工作原理外,还有机油压力传感器、各种液压传感器等压力传感器。
③进气温度传感器
a.信号作用 由于空气的密度会随着温度的升高而变小。进气温度传感器的作用就是检测进气温度,并把进气温度信号输送到发动机电控单元。发动机电控单元根据该信号来对发动机喷油量进行修正,以便获得最佳空燃比。
b.结构与工作原理 进气温度传感器里的电阻由热敏电阻材料制成。热敏电阻在外界温度发生很小的变化时,阻值就会发生很大的变化。根据热敏电阻材料的性质不同,可把热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。进气温度传感器常采用负温度系数热敏电阻。进气温度传感器与发动机电控单元间的电路如图1-18所示。在发动机工作时,发动机电控单元向进气温度传感器提供5V或12V的工作电压,通过测量与进气温度传感器串联电阻R两端的电压来确定发动机的进气温度。
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c.工作原理与应用 在汽车上各传感器中,除了进气温度传感器利用该工作原理外,还有冷却液温度传感器、自动变速器油温传感器。空调系统中的环境温度传感器、车内温度传感器、出风口温度传感器、蒸发器表面温度传感器等温度传感器。
④节气门位置传感器
a.信号作用 节气门位置传感器安装在节气门体上,将节气门打开或关闭的角度信号转变成电压信号输送到发动机电控单元。发动机电控单元根据节气门位置传感器信号来控制喷油器的喷油量,节气门位置传感器信号不仅应用于发动机电控单元,还被其它电控单元所应用,例如自动变速器电控单元。
b.结构与工作原理 节气门位置传感器实质是一滑动变阻器,节气门位置传感器的外观与电路如图1-19所示。节气门位置传感器的电阻随着节气门开度的增大而增大,输出的电压信号也随着节气门开度增大而增大。节气门位置传感器往往和怠速开关做成一整体,在节气门处于怠速位置时,怠速开关触点闭合,向发动机电控单元输送怠速信号,用于发动机电控单元对发动机的怠速控制。
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c.工作原理 应用在汽车上各传感器中,该工作原理除了应用于节气门位置传感器外,还有叶片式空气流量计,EGR阀位置传感器、燃油表位置传感器等传感器。
⑤发动机转速与曲轴位置传感器
a.信号作用空气流量计把单位时间内进入发动机的空气量输送到发动机电控单元。为了计算出每次循环进入发动机的进气量,确定喷油器的最佳喷油量,需要测出发动机在单位时间内的转速。发动机转速传感器就是用来测量发动机转速的。发动机电控单元为了选取最合适的喷油时刻和点火时刻,还需要知道发动机曲轴转角的位置。曲轴位置传感器就是用来测量发动机曲轴转角的。
b.结构与工作原理发动机转速传感器和曲轴位置传感器往往可以共用一个传感器。发动机转速与曲轴位置传感器可以有很多种形式,如电磁感应式、霍尔效应式、光电式等,其中应用最为广泛的是电磁感应式。