1.3电控发动机空气供给系统教案

（2）工作原理

电阻型进气压力传感器的工作原理与电磁式原理基本相似。它是

通过气歧管内气体绝对压力的增加或降低，使移动片上、下移动。由

移动片带动电阻中间滑动点移动，由此可使电压上升或降低，这一变

化的电压就反映了进气歧管内气体的绝对压力。

课次：

课题：电控发动机空气供给系统

教学目标：了解和掌握节气门位置传感器的类型用途和原理

教学步骤

一、学习目标及技能要求

掌握节气门位置传感器的检测与匹配

二、教学重点

掌握节气门位置传感器的原理

三、课前准备

1.桑塔纳2000节气门

2.万用表

3.故障诊断仪

四、教学方法

（1）理论辅导 （2）示范操作 （3）巡回指导

五、教学过程

汽车行驶的路况复杂，需要经常改变发动机的转速，而发动机转

速的改变由驾驶员控制节气门来实现。

节气门位置传感器可以把驾驶员的加减速动作转换成电信号。如

果节气门位置传感器损坏，将影响发动机电控单元对节气门位置信号

的接收，从而影响发动机的正常运转。

（一）节气门位置传感器（TPS）的作用

节气门位置传感器是用来检测节气门的开度的，安装在节气门体

上。

作用：

（1）用来判断发动机的工况处于速控制区、部分负荷还是节气门

接近全开的加浓区，即用来界定开环、闭环控制区。

（2）用节气门转角变化率的大小作为加速，减速过程中修正喷油

量条件。

（3）可与空气流量计的信号对照互检，提供后者发生损坏信息。

（4）用于点火正时修正、废气再循环控制、空调系统控制、燃油

蒸发控制、车辆动态稳定性控制、巡航和牵引力控制。

（二）节气门位置传感器的类型

分三类：1.开关触点式节气门位置

2.线性式节气门位置

3.霍尔元件型节气门位置

（三）节气门位置传感器工作原理

1. 开关触点式节气门位置传感器

它的内部有三个触点：怠速开关触点IDL、全负荷开关触点PSW

和搭铁的触点E。发动机在怠速或突然减速时，怠速触点闭合，ECU

根据信号对怠速时的混合气体控制，并修正点火倾斜角，切断废气

再循环系统。当节气门开度超过一定角度时，全负荷触点闭合，ECU

据此信号加浓混合气，提高发动机输出功率。

(汽油机)点火提前角：从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段

时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。混合气从点燃、燃烧到烧

完有一个时间过程，最佳点火提前角的作用就是在各种不同工况下

使气体膨胀趋势最大段处于活塞做功下降行程。这样效率最高，振

动最小，温升最低。影响点火提前量最大的因素是转速。随着转速

的上升，转过同样角度的时间变短，只有更大的提前角才能得到相

应的提前时间。理论上最小点火提前角为0度，但为了防止在做功

行程才点燃混合气(这样会造成动力的损失)往往设为5度以上，这

也是启动转速所需要的角度。最大点火提前角也不能太大，一般不

能超过60度，否则振动和温升问题将凸显，效率也将下降。实际上

曲轴结构的转速是受限的。

2.线性式节气门位置传感器

采用线性电位计，由节气门轴带动电位计的滑动触点。在不同的

节气门开度下，接入回路的电阻不同。发动机怠速运转时，怠速触

点闭合，IDL信号端子电压为0V，VTA信号端子与VC电源端子间

的电阻较大，传感器信号电压较低，为0.3~0.9V。ECU根据全负荷

时VTA信号进行空燃比修正、加浓修正和燃油切断控制等。

开关触点式节气门位置传感器只能检测发动机的怠速和全负荷工

况。无法输出节气门所在位置的准确信号。线性式节气门避免了开

关触点式节气门位置传感器的弊端，利用其电位计的变化可检测出

节气门所在的准确位置。

3.霍尔元件型节气门位置传感器

它由霍尔集成芯片IC和可绕其转动的磁铁构成。磁铁和节气门轴

同轴，即和节气门一起转动。当节气门开启时，磁铁也一同转动，改

变位置。

（四）桑塔纳3000节气门体

将节气门电位计，节气门定位电位计，节气门定位器及怠速开关集

成于一体。

1.节气门电位计

它直接与节气门轴相连接。当驾驶员踩加速踏板时，节气门轴转动，

节气门电位计也同时转动，使其电阻发生变化。

2.节气门定位电位计

它与节气门定位器相连接。节气门定位器转动时，电位计也同时转

动，使其电阻发生变化。超过怠速范围，节气门继续打开时，节气门

定位电位计维持不动。

3.怠速开关

在怠速范围内，怠速开关的触点是闭合的。驾驶员加速踏板后，怠

速开关触点打开。当怠速开关触点闭合时，ECU通过此信号来判定是

怠速工况

4.节气门定位器

它也称为怠速电动机，它通过齿轮传动控制节气门开充，使发动机

怠速保持在规定转速范围内，如果ECU对节气门定位器的控制出现故

障或者电动机损坏，节气门体中的紧急运行弹簧将起作用，使节气门

处于紧急运行位置。

课次：

课题：电控发动机空气供给系统

教学目标：了解和掌握温度传感器的类型用途和原理

教学步骤

一、学习目标及技能要求

掌握温度传感器的检测与匹配

二、教学重点

掌握温度传感器的原理

三、课前准备

1.桑塔纳2000GSi整车

2.万用表、吹风机、温度计

3.故障诊断仪

四、教学方法

（1）理论辅导 （2）示范操作 （3）巡回指导

五、教学过程

如果一辆车冷车时启动困难，热车时工作很好，问原因？

温度传感器可以把发动机的冷却液温度和进气温度等转换成电信

号。

温度传感器分为二大部分：水温传感器

进气温度传感器

（一）温度传感器的作用

为了判定发动机的热状态，计算进气质量流量以及排气净化处理，

汽油机电控系统中需设置能够连续精确地测量冷却液温度、进气温度

与排气温度的传感器。

1.水温传感器（冷却液温度传感器）是发动机冷却液温度的传感器，安

装在发动机冷却液通路上，将温度以电信号的形式输送到ECU，ECU

就能根据冷却液温度对汽油的喷射量进行修正。

2.进气温度传感器是检测发动机吸入空气温度的传感器，对于翼片式和

卡门式旋涡式空气流量计，由于吸入的空气密度随温度的变化而变化，

因此，需要根据进气温度对喷油量进行修正。它安装在空气流量计的

空气测量部位。

（二）温度传感器的种类

常用的有热敏式，绕线电阻式，扩散电阻式，半导体晶体管式和热

电偶式等。目前应用较多的是热敏电阻式温度传感器。

它利用半导体材料的电阻随温度变化而改变的特性制成的。按其电

阻---温度特性的不同特点，有NTC（负温度系数）和PTC（正温度系

数）二种。

NTC的使用范围在300℃内，一般的温度传感器有二根线，一根接

地，另一根为电源信号线，提供5V参考电压。

温度传感器的常见故障有：电路断路、温度传感器损坏等；会造成

车辆怠速不稳，燃烧不良，行驶无力等。

（三）双斜线式冷却液温度传感器

当发动机温度低于50℃时，参考电压经阻值为365KΏ和348KΏ

的电阻，发动机温度逐渐升高，信号电压从5V逐渐减少：温度高于

50℃时，参考电压只流经阻值为348KΏ的电阻，信号电压流变成又一

组从高到低变化的电压。用双斜线温度传感器检测温度，比用一条斜

线表示温度范围更为精确，特别是对于高温信号，在43~121℃之间可

以产生出5000种变化等级。

课次：

课题：电控发动机空气供给系统

教学目标：掌握典型怠速控制机构的工作原理

教学步骤

一、学习目标及技能要求

熟悉怠速控制分类及组成。工作过程及工作原理

二、教学重点

掌握怠速控制的检测及调整

三、课前准备

1.桑塔纳2000GSi整车或发动机试验台架

2.万用表

3.故障诊断仪

四、教学方法

（1）理论辅导 （2）示范操作 （3）巡回指导

五、教学过程

根据汽车发动机怠速偏高不稳，转速在1200~1500r/min之间波

动，降不下来，分析原因？

发动机在无负荷状态下的最低稳定功率，称为发动机怠速。发动机怠

速的高低，不但对油耗有严重的影响，对发动机的排放污染、暖机时

间和使用寿命等也有一定程度的影响。在以下几种情况下需要提高发

动机的怠速：

1.发动机启动后，冷却液没有达到正常温度之前

2.怠速工况下使用空调，由于发动机负荷增大。

3.动力转向伺服机构来说，在发动机低速转向行驶时

4.发动机转速急剧降低到怠速时，需要不同程度提高发动机怠速。

怠速控制就是对怠速空气量的控制。

（一）怠速控制方式的分类

对电喷汽油喷射系统来说分二类

1.控制节气门旁通管路中的空气旁通量（旁通空气式）

2.直接控制节气门全关时的最小（节气门直动式）

（二）怠速控制系统的组成

主要由传感器、ECU和执行元件三部分组成

PWM（占空比）

ECU根据各种传感器的输入信号确定一人怠速运转的目标转速，并与

实际转速进行比较。根据比较结果，控制执行元件工作，以调节进气

量，使发动机的怠速转速达到所确定的目标转速。

（三）步进电动机怠速控制阀

它有一内置步进电动机，这个电动机顺时针或逆时针方向转动转子，

使阀轴及阀移过或移出，这样可增加或减小阀与阀座之间的间隙， 以

调节允许通过的空气量。

步进电机由定子和转子构成。步进电动机式怠速控制阀安装在节气

门体上，阀伸入到设在怠速空气道内的阀座处。ECU通过控制定子线

圈的通电顺序各输入脉冲数量，即可改变步进电动机式怠速控制阀的

位置（即开度），从而控制怠速空气量。由于给步进电动机第输入一定

量的脉冲只转过一定角度，其转动是不连续的，而且是一步一步前进

转动的。

怠速空气控制用的步进电动机常用的有线和平演变线二种。如通用

公司用4线，丰田公司用6线。

（四）旋转电磁阀式怠速控制阀

它安装在阀轴的中部，阀轴的一端装有贺柱形永久磁铁，阀轴的另

一端装有双金属片。永久磁铁对应的圆周位置上装有位置相对的二个

线圈，由ECU控制二个线圈的通电或断电，进而改变二个线圈产生的

强度，二个线圈产生的与磁场与永久磁铁形成的磁场相互作用，使永

久磁铁带动阀轴一起旋转，转过的角度由永久磁铁转动的转矩衙双金

属片回位转矩的平衡情况决定。

ECU控制旋转电磁阀式怠速控制阀工作时，控制阀的开度是通过控制

二个线圈的平均通电时间（占空比PWM）来实现。占空比是指脉冲信

号的通电时间与通电周期之比。

ECU通过控制脉冲信号的占空比即可改变控制阀的开度。

课次：

课题：电控发动机空气供给系统

教学目标：掌握电子节气门的结构、工作原理

教学步骤

一、学习目标及技能要求

熟悉电子节气门的结构、工作原理及检测

二、教学重点

掌握怠速控制的工作原理及检测

三、课前准备

丰田电子节气门

四、教学方法

（1）理论辅导 （2）示范操作 （3）巡回指导

五、教学过程

课次：

课题：电控发动机燃油供给系统

教学目标：了解和掌握燃油供给系统的组成及原理

教学步骤

一、学习目标及技能要求

掌握燃油供给系统的组成及原理

二、教学重点

掌握燃油供给系统各部件工作原理

三、课前准备

1.桑塔纳2000整车

2.新燃油滤清器 抹布

四、教学方法

（1）理论辅导 （2）示范操作 （3）巡回指导

五、教学过程

燃油供给系统是发动机最重要的基本组成部分，本单元主要介绍

燃油供给系统的组成，工作原理及其主要零件的更换方法。

一．燃油供给系统组成

由燃油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、燃油分配管、喷油器、燃

油压力调节器等组成。对于不同类型的发动机，燃油供给系统的部

件可能有所差异，如有的电控发动机有冷启动喷油器、油压脉动缓

冲器等部件

二．燃油供给系统的工作原理

电动燃油泵 把燃油从燃油箱泵出并加压，经燃油滤清器过滤后

送至燃油分配管，在燃油压力调节器的作用下使油压与进气歧管内

的压差保持恒定，ECU控制喷油器适时开启，将定量定压的燃油喷

入进气歧管，多余的燃油经回油管回到燃油箱。

课次：

课题：电控发动机燃油供给系统

教学目标：了解和掌握电动燃油泵的组成及原理

教学步骤

一、学习目标及技能要求

掌握电动燃油泵组成、原理及控制电路

二、教学重点

掌握电动燃油泵的检修

三、课前准备

1.桑塔纳2000整车

2.万用表或诊断仪

3.电路图或维修手册、量杯、专用工具

四、教学方法

（1）理论辅导 （2）示范操作 （3）巡回指导

五、教学过程

一、电动燃油泵的类型

不同类型的电动燃油泵主要是泵油组件不同。

按工作原理分：

（1）容积泵

叶片泵工作原理

容积泵是靠泵腔容积的变化来吸油和压油的，是一种间歇性输油

的泵，有较大的油压波动和振动噪声，但工作压力高。滚柱泵、齿

轮泵和叶片泵都属于容积泵。滚柱泵的工作压力约为200Kpa，齿轮

泵可达400kpa，叶片泵的工作压力更高。

（2）流体动力泵

流体动力泵是靠泵轮驱动燃油流动，流动中的燃油因动量变化而产生

油压，是一种连续输油的泵，压力波动小，但工作压力低，宜用于大

油量、低油压的场合。离心泵、涡轮泵和侧槽泵属于流体动力泵。

按安装位置分：

（1）内置式电动燃油泵

它安装在燃油箱中，具有噪声小，不易产生气阻、不易泄漏、安

装管路较简单等特点

（2）外置式电动燃油泵

它串接在燃油箱外部的输油管中，优点是容易布置，安装自由度

大，但噪声大，且燃油供给系统易产生气阻，所以只有少数车选用。

内置式多采用涡轮泵和侧槽泵，外置式多为滚柱泵。

二、电动燃油泵的构造

一般都是由泵油组件、永磁电动机、端盖和外壳等部分组成，并由

外壳卷砍伐将其它各部分铆紧成一体。泵油组件的转子（泵轮）与电

动机转子同轴。燃油由泵油组件泵出后经电动机和端盖而向外输出。

电动机的接线头设在端盖上。端盖的出油道中装有一个单向阀（出油

阀），当发动机停机时，单向阀关闭，燃油管路中的燃油不会回流至输

油泵而保持一琯的残余油压，这样有利于下次迅速启动。此外，在泵

油组件的支撑件上或端盖上还装一个超压缷压阀（安全阀），当燃油管

路阻塞使系统中的油压超过允许值时即开启卸压阀卸压，这样可避免

损坏油管或燃油泵。

1.涡轮式电动燃油泵

主要由电动机、涡轮泵、单向阀、安全阀等组成

涡轮泵由叶轮，叶片，泵壳体和泵盖组成，叶轮安装在电动机的转子

轴上。电动机通电时驱动涡轮泵叶轮放置，在离心力的作用下，叶轮

周围小槽内的叶片紧贴泵売，油箱内的燃油进入燃油泵的进油室前，

先经过滤网初步过滤，然后从进油室流往出油室。进油室由于燃油不

断被带走形成一定的真空度，将油条内的燃油经进油口吸入；而出油

燃油泵工作中，燃油经燃油泵内腔，对电动机起冷却作用和润滑作用。

燃油泵不工作时，出油阀关闭，使油管内保持一定的残余压力，以便

于发动机启动和防止气阻产生。缷压阀安装在进油室和出油室之间，

当燃油泵输出油压达到0.4mpa时，缷压阀开启，使油泵内的进油室和

出油室连通，燃油泵工作只能使燃油在泵的内部循环，以防止输油压

力过高。

涡轮式电动燃油泵具有泵油量大，泵油压力较高，供油压力稳定，运

转噪声小，使用寿命长等优点，应用最广。

2.滚柱式电动燃油泵

它主要由电动机，滚柱式燃油泵，出油阀，缷压阀等组成。

它的输油压力波动较大，在出油端必须安装脉动阻尼器，因而使

燃油泵的体积增大，所以一般都安装在油箱外面，属外置于式。

脉动阻尼器主要由膜片和弹簧组成，它可吸收燃油压力波的能量，

降低压力波动，以提高喷油控制精度。

图所示为安装在回油管道上的汽油压力脉动减振器的结构示意图。

弹簧，将膜片压向汽抽空。由汽油泵输送出来的汽油压力作用于膜片

及弹簧，使汽油室的容积变化而吸收油压的脉动。汽油压力高时，弹

簧被压缩；汽油压力低时，弹簧膜片将汽油加压使汽油稳定输送。

滚柱式电动燃油泵的工作原理如上图所示：装有滚柱的转子呈偏

心状，置于泵壳内，由直流电动机驱动，当转子放置时，位于转子槽

内的滚柱在离心力的作用下，紧压在泵体内表面上，对周围起密封作

用，在想邻二个滚柱之间形成工作腔。在燃油泵运转过程中，工作腔

转过出油口后，其容积不断增大，形成一定的真空度，当转到与进油

口连通时，将燃油吸入；而吸满燃油的工作腔转过进油口后，其容积

根据控制元件的不同油泵电路分为：ECU控制式和空气流量计控制式

控制的油泵电路

一般都是利用控制单元中的大功率三极管直接控制油泵继电器的线

圈回路，实现油泵运转控制。根据能否变速将其分为单速控制和双速

控制两种。

（1）单速控制

当启动时，点火开关的STO端接通，油泵继电器线圈L2通电，

其触点闭合，油泵通电工作。如果发动机停止转动，则没有转速信号

输入ECU，三极管VT截止，油泵继电器线圈L1断电，其触点断开，

燃油泵停止工作。

当采用卡门漩涡式空气流量计，或者采用速度密度方式时，都是

用上图来控制电动燃油泵的供电情况。

（2）双速控制的油泵电路

油泵的双速控制是指根据发动机的不同工况改变油泵的转速，从而获

得不同的单位时间供油量，以改善发动机的性能。

发动机工作时，ECU根据发动机的转速和负荷，对油泵继电器进行

控制。在低速或中小负荷下工作时，油泵控制继电器触点B闭合，电

阻器串入油泵电路，油泵以低速运转；当发动机在高速或大负荷下工

作时，ECU输出信号，切断油泵控制继电器线圈电路，使继电器触点

A闭合，此时电阻器被旁路，油吵闹电动机直接与电源相通，油泵处

于高速运转之中。

2.空气流量计控制的油泵电路

在这种燃油喷射系统中，油泵继电器开关装在空气流量计（MAF）

内。发动机启动时，点火开关（ST）端连通，油泵继电器内线圈L2通

电，油泵继电器触点闭合，电源向油泵电动机供电，油泵开始工作。

发动机启动后，吸入的气流使空气流量计内的翼板转动，空气流量计

内的油泵继电器开关接通，油泵继电器线圈L1通电，由此可邮，只要

发动机运转，其油泵继电器总是处于接通状态。当发动机由于某种原

因停止转动时，空气流量计内的油泵继电器断开，油泵继电器线圈L1

断电，油泵继电器触点断开，燃油泵停止工作。

3.其它类型油泵控制电路