2000AFE發動機電控系統

www.guilinhy.com 來源：互聯網作者：xiaobo5599 類別：汽車構造維修時間：2008-04-13

第二章桑塔納2000GLi型轎車AFE型

發動機電控系統的結構與維修

桑塔納2000GLi型轎車采用了電子控制燃油噴射式AFE型發動機，AFE型發動機是由上海大眾汽車有限公司與德國波許公司（BOSCH）合作開發，其形式為D型集中控制式，稱為Motronic（莫特朗尼克）系統，全稱是閉路電子控制多點燃油順序噴射系統，其突出特點是將點火系統與燃油噴射系統復合在一起。桑塔納2000GLi型轎車發動機電子控制燃油噴射系統的核心部件是電控單元，它將燃油噴射及點火兩者的控制互相聯系起來。電子控制系統只需要一臺微型計算機、一個電源及外殼；另外，傳感器（測量傳感器）可為燃油噴射和點火共用，結構得到簡化，降低了制造成本。因此，該系統有助于進一步提高發動機經濟性，降低環境污染，改善汽車的駕駛舒適性。

第一節電子控制汽油噴射系統組成

桑塔納2000GLi型轎車電子控制汽油噴射系統由電控單元（ECU）、六個傳感器、點火線圈、分電器、油壓調節器、噴油器等組成，其基本組成和布置，如圖2-1所示。

如圖2-2所示，駕駛員通過節氣門控制進氣量，節氣門位置傳感器檢測節氣門開度的信息傳給電控單元（ECU），由電控單元綜合諸因素調整噴油量，使混合氣最佳。發動機工作時，節氣門位置傳感器檢測駕駛員控制的節氣門開度，進氣壓力傳感器檢測進入氣缸的空氣量，這兩個信號作為汽油噴射的主要信息輸入ECU，由ECU計算出噴油量。再根據水溫、進氣溫度、氧、爆震等四個傳感器輸入的信息，ECU對上噴油量進行必要的修正，確定出實際噴油量，最后再根據霍爾傳感器檢測到的曲軸轉角信號，ECU確定出最佳噴油和點火時刻并指令噴油器噴油、火花塞跳火。

系統中有一個爆震傳感器，當發動機產生爆震時，通知電控單元適當推遲點火正時而減弱爆震。爆震傳感器不僅可保證使用低牌號汽油時不損壞發動機，同時也保證發動機在使用高質量汽油時能發出最大功率；系統中的水溫傳感器可保證發動機在冷起動時，能適當加濃混合氣濃度；而系統中的氧傳感器則可隨時監測發動機的燃燒情況，由電控單元隨時調整噴油量，從而將排氣污染減小到最低程度；ECU是一個32位計算機，它可處理及控制發動機的噴油時間。噴油持續時間和點火提前角等指令，使噴油嘴和火花塞最佳工作。

電子控制汽油噴射系統分為汽油供給系統、空氣供給系統和控制系統三部分。

圖2-1 電子控制汽油噴射系統的基本組成和布置

l-活性炭罐（位于右前翼子板內側） 2-活性炭罐電磁閥（位于空氣濾清器旁） 3-進氣軟管 4-節氣門位置傳感器 5-汽油分配管 6-噴油器 7-電控單元（ECU，位于駕駛員側儀表板下） 8-爆震傳感器 9-4針插頭連接器（用于氧傳感器） 10-點火分電器 11-怠速調節器 12-進氣壓力和進氣溫度傳感器 13-空氣濾清器

圖2-2 電子控制供油噴射系統示意圖

1-ECU 2-節氣門位置傳感器 3-怠速旁通閥 4-進氣壓力傳感器 5-汽油濾清器 6-爆震傳感器 7-進氣溫度傳感器 8-油壓調節器 9-噴油器 10-氧傳感器 11-點火線圈 12-水溫傳感器 13-分電器 14-電動汽油泵

一、汽油供給系統主要部件

汽油供給系統的作用是根據ECU的指令，以恒定的壓差將一定數量的汽油噴入進氣管中：它主要包括汽油箱、汽油分配管、電動汽油泵，汽油濾清器、油壓調節器、噴油器等組成，如圖2-3、圖2-4和圖2-5所示。

圖2-3 汽油供給系統零件圖

l-回油軟管 2-進油軟管 3、8、28-油管夾頭 4、7、9、21、26-夾箍 5-汽油濾清器罩殼 6-汽油濾清器 10-固定螺釘 11-回油管 12-通氣細管 13-進油管 14-鎖緊螺母（用工具3217拆卸和安裝） 15-凸緣（注意在汽油箱上的安裝位置） 16-密封圈 17-汽油油位傳感器 18-汽油泵 19-汽油箱（拆卸時，用發動機和變速器框桿V.A.G1383支撐） 20-安裝汽油泵固定環 22-固定螺釘 23-卡環 24-支承座 25-防塵罩 27-橡膠連接管。

圖2-4 汽油箱加油管總成

l-固定支架 2-中間支架 3、6、7-螺栓（擰緊力矩4N·m） 4-加油管（帶止回閥） 5-夾箍 8-集油罩 9-卡簧 10-密封塞 11-油箱鎖蓋

圖2-5 噴油器部分零件圖

l-供油軟管 2-回油軟管 3-噴油器電阻器 4-夾箍 5-噴油器總供油管 6-密封圈 7-噴油器 8-曲軸箱強制通風閥（PCV閥） 9-水溫傳感器 10-安裝支架 11-油壓調節器

油壓調節器與噴油器相連接，控制供油系統的壓力，使噴油器中的油壓與進氣管負壓之差始終保持在0.24MPa，這樣可使噴油量只受通電時間長短的控制。噴油器根據ECU指令將汽油以霧狀噴入進氣管。

電動汽油泵將汽油從汽油箱中吸出，經汽油濾清器過濾后，送往汽油分配管。汽油分配管將汽油均勻分配到電子控制的噴油器中，噴油器再適時地將汽油噴入進氣管中。汽油分配管上有一個油壓調節器，使汽油壓力與進氣管壓力之間的壓力差保持不變，并經回油管將多余的汽油送回汽油箱。汽油供應系統不斷受到汽油沖滌，故經常提供冷的汽油，從而避免了汽油形成泡沫，改善了高溫起動特性。

1、汽油泵

電動汽油泵的結構如圖2-6所示，它是由永磁電動機驅動的帶滾柱的轉子泵，主要由驅動油泵的直流電動機、滾柱式油泵、保持汽油輸送管壓力不致過高的限壓閥和保持剩余壓力的單向閥組成。電動汽油泵安裝在汽油箱中，并不斷受到汽油沖滌，使電動機充分冷卻。汽油泵的供油量大于發動機的最大汽油需要量，以便所有發動機工況下都能保持汽油供給系統中的油壓。

圖2-6 電動汽油泵

l-限壓閥 2-滾柱式油泵 3-電動機 4-單向閥 A-進油口 B-出油口

起動時，只要起動開關起作用，汽油泵就一直工作。發動機一起動，汽油泵就處于接通狀態，ECU經一個外部的汽油泵繼電器控制汽油泵的。為安全起見，在點火開關接通（不起動發動機）及發動機停止工作時，汽油泵不泵油。

2、汽油箱

桑塔納2000GLi型轎車汽油箱內的汽油蒸汽不是排入大氣，而是引入進氣管，為此在汽油箱與進氣系統之間并聯一個汽油蒸汽回收裝置，即活性炭罐，如圖2-7所示。

圖2-7 活性炭罐部分零件圖

1-電源插頭 2-活性炭罐電磁閥 3-支架 4-橡膠支架 5-通向發動機進氣系統的管路 6-通氣管（來自汽油箱的通氣管） 7-螺栓（擰緊力矩10N·m） 8-活性炭罐（安裝在右前車輪罩內）

活性炭罐內的活性炭粒是一種極好的油蒸汽吸附劑，它有很大的表面積，有利于吸附汽油蒸汽。罐內裝有單向止回閥，以防汽油蒸汽倒流。罐的底部有空氣濾網，新鮮空氣經濾網進入，從炭粒中帶走汽油蒸汽分子，防止混合氣過濃現象。

當汽車停止運行時，在高溫作用下，汽油箱內的汽油蒸發產生壓力，使單向閥打開，汽油蒸汽進入活性炭罐，炭粒吸附汽油蒸汽并儲存起來。發動機在熱態工作時，活性炭罐電磁閥（N80）在ECU的控制下打開，通過新鮮空氣帶走汽油蒸汽，經管路吸入進氣管，從而回收了汽油蒸汽，防止汽油浪費和減小大氣污染。

3、汽油濾清器

電動汽油泵后面接了一個濾清器，它位于中地板下面，包括一個網目寬為10μm的紙質濾芯及接在后面的纖維質濾網。一塊支承板將濾清器固定在外殼中。濾清器外殼由金屬制成，濾清器壽命取決于汽油的污染程度。

汽油濾清器安裝時，注意其上箭頭表示汽油的流動方向。

4、汽油分配管

汽油分配管的任務是將汽油均勻地分配到所有噴油器中。

汽油分配管具有儲油功能，為了克服壓力波動，其容積比發動機每工作循環噴入的汽油量大得多，從而使接在分配管上的噴油器處于相同汽油壓力之下。此外，分配管使噴油器便于拆裝。

5、油壓調節器

油壓調節器任務是保持汽油壓力與進氣管壓力之間的壓力差不變，從而使噴油器噴出的汽油量僅取決于閥的開啟時間。

油壓調節器裝在汽油分配管上。如圖2-8所示，這是一種膜片控制的溢流調節器，將汽油壓力調節到約0.24MPa。它有一個金屬外殼。一個卷進的膜片將此外殼分為兩個腔室，一個是彈簧室，有一定預緊力的螺旋彈簧對膜片施加一個作用力；另一個膠室用于容納汽油（汽油室），汽油室直接與供油總管相通。

圖2-8 油壓調節器

l-進油口 2-回油接頭管 3-球閥 4-閥座 5-膜片 6-壓力彈簧 7-進氣管接頭

6、噴油器

每個發動機氣缸都配置一個電子控制的噴油器，噴油器裝在進氣門前的進氣道中，其作用是將精確定量的汽油噴到發動機各個進氣管末端的進氣門前面。

噴油器由噴油器體、濾網、磁場繞組、針閥、閥體、螺旋彈簧、調整墊等組成，如圖2-9所示。

圖2-9 噴油器

l-汽油接頭 2-接線插頭 3-電磁線圈 4-磁心 5-行程 6-閥體 7-殼體 8-針閥 9-凸緣部 10-調整墊 11-彈簧 12-濾網 13-噴口

噴油器為電磁式，由ECU的電脈沖控制其打開或關閉。各噴油器是并聯的，當磁場繞組無電流時，噴油嘴針閥被螺旋彈簧壓在噴油器出口處的密封錐座上。磁鐵被激勵時，針閥從其座面上升約0.1mm，汽油從精密環形間隙中流出，與空氣一起被吸入氣缸，并通過旋流作用在進氣和壓縮沖程中形成易于點燃的均勻空氣汽油混合氣。為使汽油充分霧化，針閥前端磨出一段噴油軸針。噴油器吸動及下降時間為 l～1.5ms。

電子控制的噴油器將汽油噴到各進氣歧管末端的氣缸進氣門前面。每循環噴入的汽油量基本上決定于噴油器的開啟持續時間，此時間由ECU根據發動機工況算出。

噴油器用專門的支座安裝，支座為橡膠成型件。其隔熱作用可防止噴油器中的汽油產生氣泡，有助于提高發動機的高溫起動性能。另外，橡膠成型件可保護噴油器不受過高振動應力的作用。噴油器經帶保險夾頭的連接插座與汽油分配管連接。

二、空氣供給系統主要部件的結構和工作原理

空氣供給系統作用是提供并控制汽油燃燒所需的空氣量。它主要包括空氣濾清器、節氣門體、進氣壓力傳感器、穩壓箱和附加空氣閥等組成，如圖2-10所示。

圖2-10 空氣供給系統零件圖

l-進氣連接管 2-節氣門體 3-襯墊 4-進氣歧管 5-節氣門位置傳感器 6-怠速調節器 7-附加空氣滑閥 8-熱起動節流器

進氣壓力傳感器與穩壓箱相連，它的作用是把進氣管內的壓力變化轉換成信號輸給ECU。ECU根據進氣壓力和發動機轉速推算出每一循環發動機所需的空氣量，同時計算出汽油的噴射量。

由空氣濾清器過濾后的空氣，由節氣門體流入穩壓箱并分配給各缸進氣管，空氣與噴油器噴出的汽油混合后形成可燃混合氣后進入氣缸。

1、空氣濾清器

空氣濾清器為恒溫式（如圖2-11所示〕，它通過用真空控制閥開啟的大小，來控制進入空氣濾清器熱空氣的多少，從而保持進入發動機的進氣溫度為某一恒定值。真空控制閥的開店由溫控開關控制，當進氣溫度低時，溫控開關打開，通向節氣門體的真空使控制閥打開熱空氣道；當溫度高時，溫控開關關閉，截斷通向節氣門體的真空通道，溫控開關關閉熱空氣道。

2、節氣門體

節氣門體（如圖2-12所示）位于空氣濾清器和穩壓箱之間，與加速踏板聯動，用以控制進氣通路截面積的變化，從而實現發動機轉速和負荷的控制。為檢測節氣門位置的開度大小，在節氣門軸的一端（下端）裝有節氣門位置傳感器，用來向ECU傳遞節氣門的開度信號。

節氣門體上裝有旁通道，當節氣門關閉、發動機怠速運轉時，汽油燃燒所需要的空氣由怠速旁通閥進入發動機。為自動控制怠速轉速，在怠速通道中設置了可以改變通道截面積的旋轉滑閥式怠速凋節器，如圖2-13所示。

圖2-11 空氣濾清器

l-濾芯 2-空氣濾清器上部 3、13-夾箍 4-進氣軟管 5-夾箍（固定與節氣門體連接的進氣軟管） 6-通向怠速調節閥的進氣軟管 7-曲軸箱排氣管 8真空管（通向節氣門體） 9-真空管（通向真空控制閥） 10-熱空氣導流板 11-固定螺母 12-熱空氣軟管（連接熱空氣導流板和空氣濾清器） 14-真空控制閥 15-空氣濾清器下部

圖2-12 節氣門體、怠速調節器及汽油分配器

1、14、18、20、21、37、42-螺栓（擰緊力矩10N·m） 2-墊圈 3、10、40-橡膠墊 4-怠速調節器 5、24-密封墊 6-連接體（用于安裝怠速調節器） 7、9-套管 8-橡膠管 11-進氣歧管 12-墊片 13-連接體（用于安裝進氣壓力和進氣溫度傳感器） 15-密封圈 16-進氣壓力和進氣溫度傳感器 17-螺栓（擰緊力矩3N·m） 19-隔熱板 22-螺栓（擰緊力矩21.6N·m） 23-節氣門體（節氣門體上的限位螺釘在工廠內已經調好，不得改變） 25、36、41-墊圈 26、34-橡膠墊 27-螺栓（擰緊力矩20N·m） 28-節氣門位置傳感器 29-螺栓（擰緊力矩2N·m） 30-卡簧（固定油壓調節器） 31-油壓調節器 32-汽油分配管 33-噴油器 35-密封圈（損壞后要及時更換） 38-進氣歧管密封墊 39-氣門罩蓋 43-螺栓（擰緊力矩6N·m）

圖2-13 旋轉滑閥式怠速調節器

1-接線插頭 2-外殼 3-永久磁鐵 4-電樞 5-空氣通道 6-轉速調節滑閥

在冷起動結束后、發動機進入暖機階段，發動機需要附加的暖機加濃。附加空氣滑閥（見圖2-10中7所示）作為節氣門的旁通閥，根據發動機溫度向發動機輸送附加空氣。在計量空氣量時，已考慮到這部分附加空氣量，噴油器會輸送更多的汽油。發動機溫度升高時，附加空氣滑閥減少通往節氣門的旁通支路中的附加空氣量。

附加空氣滑閥由一孔板控制，而孔板又由一個雙金屬片控制。孔板控制分通管道（即旁通閥）的開啟截面，雙金屬片是用電加熱的，隨著發動機溫度的上升，它逐漸減小附加空氣滑閥的開啟截面。附加空氣滑網安裝位置選在發動機上易感受其溫度的部位。從而當發動機暖機結束后，附加空氣滑閥不再工作。

當減速時，駕駛員突然松開加速踏板，節氣門迅速關閉，進入氣缸的空氣量急減，發動機輸出功率大幅度下降，導致不應有的沖擊，甚至熄火，為了防止這種不良現象的產生，在節氣門外部設有節氣門緩沖裝置，如圖2-14所示。

圖2-14 節氣門緩沖裝置

1-空氣濾網 2-阻尼孔 3-阻尼彈簧 4-膜片 5-杠桿 6-節氣門

三、控制系統的主要部件

控制系統的作用是收集發動機的工況信息并確定最佳噴油量、最佳噴油時刻及最佳點火時刻，它由電控單元（ECU）、水溫傳感器、氧傳感器、節氣門位置傳感器、進氣溫度傳感器、進氣壓力傳感器、爆震傳感器及霍爾傳感器等組成。傳感器是檢測發動機實際工作狀況、感知各種信號的主要部件，并將各種信號傳送給ECU，ECU通過計算分析后，發出相應指令，使發動機在最佳的工作狀態下工作。

1、電控單元

電控單元俗稱電腦或ECU。ECU是一種電子綜合控制裝置，它是電子控制汽油噴射裝置的控制中樞，它由模擬數字轉換器，只讀存儲器ROM，隨機存儲器RAM、邏輯運算裝置和一些數據寄存器等組成。它通過分析各種傳感器提供的發動機工況數據，并借助于編好程序的綜合特性曲線，發出噴油器和點火提前角的控制脈沖。ECU安裝在駕駛員儀表板下，如圖2-15所示。

圖2-15 ECU及氧傳感器和水溫傳感器

1-接線插頭 2-ECU 3-固定板 4-插頭連接 5-氧傳感器 6-搭鐵線 7-接管 8-O形圈 9-水溫傳感器 10-接線插頭

ECU在更換后，應與發動機相互匹配，并進行怠速檢測。氧傳感器安裝在排氣管內，安裝力矩為50N·m，需用“G5”潤滑螺紋，但“G5”不得進入傳感器體的縫隙。在折卸水溫傳感器之前，排泄掉冷卻系統內的部分冷卻液。

ECU的端子如圖2-16所示，端子的用途如表2-l所示。

圖2-16 ECU端子

2、節氣門位置傳感器

節氣門位置傳感器安裝在節氣門體上，用來檢測節氣門的開度，它通過杠桿機構與節氣門聯動，進而反映發動機的不同工況（怠速、加速、減速和全負荷等）。此傳感器可把發動機的這些工況檢測后輸入ECU，從而控制不同的噴油量。

表2-1 ECU端子用途

端子	條件	端子用途	標準值
9	用遙控裝置驅動	電源	系統電壓
2、5、13和25		搭鐵端	0Ω
8和9		進氣溫度傳感器	160～300Ω
8和7	起動時，并逐漸踏下加速踏板	空氣流量計	電阻值會變化
8和5		空氣流量計	340～450Ω
21	點火開關“ON”		系統電壓
10和25		水溫傳感器	冷機：1080～2750Ω 熱機：150～500Ω
4	起動機運轉時	起動信號	蓄電池電壓
3	遙控裝置驅動時，節氣門全開	節氣門位置傳感器
14	遙控裝置驅動時，節氣門全閉	節氣門位置傳感器
9和12 9和24		1、4缸噴油器電阻器 2、3缸噴油器電阻器	3.9～4.5Ω
1	點火開關“ON”，1處有“+”電壓	與點火線圈端子1連接
15和20	用導線連接15和20，再斷開點火控制插頭，并檢查端子16和17間電阻		應是0Ω

節氣門位置傳感器屬于開關觸點式，如圖2-17所示。它主要由活動觸點、怠速觸點、功率觸點。節氣門軸、控制桿、導向凸輪和槽等組成。活動觸點可在導向凸輪槽內移動，導向凸輪由固定在節氣門軸上的控制桿驅動。

圖2-17 節氣門位置傳感器

l-導向凸輪 2-節氣門軸 3-控制桿 4-活動觸點 5-怠速觸點 6-功率觸點 7-連接裝置 8-導向凸輪槽

3、進氣壓力傳感器

進氣壓力傳感器與穩壓器相連，用以將進氣管內的壓力變化轉換成電信號。它與轉速信號一起輸送到ECU，作為決定噴油器基本噴油量的依據。

進氣壓力傳感器采用半導體壓敏電阻式（全稱是進氣歧管絕對壓力傳感器）。它由硅膜片、集成電路、濾清器、真空室和殼體等組成，如圖2-18所示。硅膜片是壓力轉換元件，它是利用半導體的壓電效應制成的。硅膜片的一面是真空室，另一面是導入的進氣壓力。集成電路是信號放大裝置，它的端頭與ECU連接。

圖2-18 進氣壓力傳感器

（a）平面圖（b）立體圖

1-硅膜片 2-真空室 3-集成電路 4-濾清器 5-進氣端 6-接線端

發動機工作時，從進氣管來的空氣經傳感器的濾清器濾清后作用在硅膜片上，硅膜片產生變形（由于進氣流量對應著相應的進氣壓力，故進氣流量越大，進氣管壓力就越高，硅膜片變形也就越大）。硅膜片的變形，使擴散在硅膜片上電阻的阻值改變，導致電橋輸出的電壓變化。傳感器上的集成電路將電壓信號放大處理后，作用進氣管壓力信號送到電控單元，此信號成為電控單元計算進入氣缸空氣量的主要依據。

4、進氣溫度傳感器

進氣溫度傳感與進氣壓力傳感器一體安裝于節氣門之后的進氣管上，用以檢測進氣溫度，測量進氣溫度的目的是為了確定進氣的密度，它與進氣壓力傳感器聯合使用，可以準確地反映進入氣缸的空氣量。進氣溫度傳感器的材料采用負溫度系數（NTC）熱敏電阻，ECU根據進氣溫度傳感器檢測到的進氣溫度修正噴油量，使發動機自動適應外部環境的變化。

5、水溫傳感器

水溫傳感器作用是測定發動機冷卻液溫度，并將它變為電信號送入ECU，為其修正噴油量提供重要依據。

水溫傳感器裝在發動機的冷卻液回路中，如圖2-19所示。目前是利用負溫度系數半導體電阻來測定溫度。負溫度系數的電阻在溫度上升時，其電阻值是下降的。

圖2-19 水溫傳感器

1-負溫度系數電阻 2-外殼 3-電氣接頭