本田汽车发动机电子控制燃油喷射装置传感器应用

    随着汽车电子技术的发展,本田公司根据使用的要求开发了电子控制燃油喷射装置(PGM-FI),它是一种速度-密度型电子式燃油喷射装置。由于采用了微机对EGR进行修正,对空燃比实行反馈控制,所以控制精度较高。本文将对PGM-FI上采用的主要传感器的结构及其工作原理作一综述。

    1.曲轴角度传感器

    它是将气缸的顺序和角度基准转换成电信号的传感器,在采用电子点火的B20型雅阁车上采用了三种曲轴角度传感器,其他类型车上采用了二种。这种传感器由转子和信号线圈组成,按照传感器的使用目的,在转子上设有一定数量的齿,转子的旋转会引起磁通的变化,这时信号线圈就会产生交流电压信号。在旋转时,若用示波器测量传感器输出电压,就会看到如图 1所示的波形。这一波形经ECU内波形整形电路处理后,以电压上升时0V拐点为基准,再输入到微机中去。这些信号是确定发动机的转速,为喷射燃油而判别气缸以及电子点火中确定点火时间的非常重要的输入信息。

    采用电子点火的发动机所用的曲轴角度传感器与其它车型所用的曲轴角度传感器结构性能不同。B20型雅阁系列车为电子点火,产生燃油喷射基准信号的TDC传感器和产生电子点火基准的曲轴角度传感器就装在分电器内,气缸判别传感器自成一体,装在凸轮轴的另一端。

    2.进气压力传感器

    进气压力传感器是对PGM-FI的喷油量影响最大的传感器,其基本喷油量是根据进气压力传感器信号,从TDC传感器求得发动机转速信号以及三维数值图得出来的。

    它主要是由压力传感器和混合IC式放大电路构成。真空室与进气管的压力差形成应力,使真空室与进气管之间的硅片出现变形,引起电阻的变化,由此就可以测量压力。所测得压力是进气管压力,一般可称为绝对压力。在确定燃油喷射量时,一般所采用的是空气流量计法。本田发动机PGM-FI上所采用的进气压力传感器所占空间小、精巧、容易安装,加上没有机械可动部分,所以可靠性好。由于通道阻力小,就可以得到较高的输出信号。鉴于这些原因,可以说这种传感器反映出了本田公司PGM-FI的特点。

    3节气门开度传感器

    节气门开度传感器实质上是与节气门轴相连的旋转式可变电阻器,其结构如图 2所示。在节气门的怠速开度下,传感器的输出电压为0.5V,而在全开时传感器输出电压为4V。在安装时,因为是以怠速时的开度为基准进行调整的,所以全开时输出电压值是参考值。此外在检测时应该注意,只能在点火开关闭合的状态下测量传感器的输出电压值。还有在怠速开度下,有时基准电压偏离规定的基准值,这时首先确定节气门的限位器是否在规定的位置上,然后根据情况决定是否需要重新调整传感器。

    利用节气门开度传感器输出的信号,可进行下列项目的控制:减速时中断供油;加速加浓;减速稀释以及重负荷时全开加浓修正。作为节气门开度传感器的可变电阻器,将电压信号输入到ECU中,经A/D转换后,成为输入信息进入微机中,节气门开度传感器与ECU的连接如图 3所示。ECU内的基准电压5V加到传感器上,经分压后再送入ECU中,在点k开关断开的情况下,上述的5V电压无法加到传感器上,所以无法以电压作为确认开度的基准。

    4.氧传感器

    氧传感器安装在排气歧管内,为达到理想的空燃比,需要检测排放废气中的氧气浓度,氧传感器把氧浓度变换成电压信号。通过电压信号输入到控制组件中,以此控制燃油喷射时间。氧传感器的结构如图 4所示。

    传感陶瓷管的内、外表面均涂覆多孔销,传感陶瓷管的内表面置于大气中,外表面置于车辆排放的气体中,当其内外表面的氧浓度不同时,其上就会产生电动势,而且当传感陶瓷管的温度达到一定值时,由于铂的催化作用,以理论空燃比为分界点,使其电动势急剧的变化,控制组件根据这些特性进行检测,并对燃油喷射进行控制,使发动机吸入的混合气达到理想的空燃比。

    如图 5所示,当氧传感器的电动势经ECU内的A/D转换后,变为信息输入到微机中与判别值进行比较,当电动势高于判别值时,即空燃比较浓时,反馈控制使其变稀,当电动势低于判别值时,反馈控制使其变浓。

    5.水温传感器

    PGM-FI是利用热敏电阻阻值变化来检测冷却水温度变化的,并将阻值的变化量转换成电压的变化输入到控制组件中。水温传感器的结构如图 6所示,利用电压信号,根据冷却水温的情况还要对基本喷射时间进行修正。

    冷却水温度较低时,热敏电阻的阻值较大。冷却水温较高时,热敏电阻的阻值较小。

    6.进气温度传感器

    进气温度传感器装在进气管内,它与水温传感器一样,也是利用了热敏电阻,传感器的结构及其阻值随进气温度变化的特性如图 7所示和表所示。

冷却水温度℃

-20

40

80

电阻值kΩ

14.3-21.5

0.98-1.34

0.22-0.35

    进气温度传感器工作时,它以自身阻值的变化检测出进气温度的变化并转换成电压信号输入到控制组件中,控制组件根据进气温度对基本喷射时间进行修正,进气温度传感器的阻值特性与水温传感器的阻值特性相同,但前者测量温度部位的热容量小,所以影响要快一些。

    7.车速传感器

    本田车上所用的车速传感器的结构原理如图 8所示。

    靠仪表导线驱动磁铁,可以控制触点开关的通断,根据其通断的时间间隔就可以判断出车速,这种传感器还有限速功能,限制速度为180km/h。

    8.AT开关

    利用AT开关可以得到空档与输入齿轮工作状态的信号,在输入空档及停车信号后,进入工作状态时,可使怠速控制用的空气流量加浓,从而使AT车在变速换档时也能稳定运转。

    综上所述,本田公司的PGM-FI系统上所用的传感器结构简单,性能优越,检测参数灵敏准确,但由于各发动机的设计选配及增压控制的多种原因,且各发动机结构不尽相同,所以其控制系统也可能略有差异。

[关闭窗口]