《情景二-空气供给系统》课件.ppt

,模块三 配气机构,发 动 机 电 控 技 术,模块二 曲柄连杆机构,模块一 发动机总体认识,模块四 冷却系,模块五 润滑系,模块六 汽油机燃料供给系,第二部分,电控发动机燃油喷射系统,情景二 空气供给系统,模块三 配气机构发 动 机 电 控 技 术模块二 曲柄,情景二 空气供给系统,一、空气供给系统的作用 燃油在发动机气缸内燃烧需要一定数量的空气，空气供给系统的任务就是为发动机提供适量的空气，同时向ECU 传递此信息，并根据ECU 的指令完成空气量的调节。,情景二 空气供给系统一、空气供给系统的作用,情景二 空气供给系统,二、空气供给系统的组成 空气供给系统由空气滤清器、空气流量计/ 进气歧管压力传感器、节气门位置传感器、怠速控制装置、进气总管、进气歧管和增压控制装置等组成。,情景二 空气供给系统二、空气供给系统的组成,情景二 空气供给系统,三、空气供给系统的类型 按进气系统空气量的检测方式分类，空气流量计分为：速度密度型进气系统（D 型）质量流量型进气系统（L 型）,情景二 空气供给系统三、空气供给系统的类型,情景二 空气供给系统,进气歧管压力传感器测量进气歧管内的气体压力，然后ECU根据该压力和发动机转速计算出发动机每一工作循环吸入的空气质量，并根据进气质量和发动机工况所需的空燃比计算出汽油的基本喷射量。,三、空气供给系统工作原理1、速度密度方式空气供给系统（D 型）工作原理,情景二 空气供给系统 进气歧管压力传感器测量进气,情景二 空气供给系统,在气缸内进气行程真空吸力的作用下，经空气滤清器过滤的空气，流经空气流量计、节气门体与怠速控制阀、进气总管、进气歧管，然后与喷油器喷出的汽油混合，吸入到气缸内燃烧。空气流量计测量进气量，ECU 根据进气质量流量和发动机工况所需的空燃比计算汽油的基本喷射量。,2、质量流量方式空气供给系统（L 型）工作原理,情景二 空气供给系统 在气缸内进气行程真空吸力的,情景二 空气供给系统,四、空气供给系统基本元件的结构原理（一）空气滤清器1、空气滤清器的作用是防止空气中灰尘、杂物等随空气吸入气缸，以减 少气缸、活塞、活塞环等有关零件的磨损，延长发动机的使用寿 命。 同时还可以防止发动机回火时火焰传到外面。2、空气滤清器的组成 滤清器盖、壳体及滤芯,情景二 空气供给系统四、空气供给系统基本元件的结构原理,情景二 空气供给系统,3、空气滤清器的类型 空气滤清器的种类很多，在汽车上最常用的有: 纸质干式空气滤清器、油浴式空气滤清器、带进气消音器的空气滤清器。奥迪空气滤清器，改用圆桶形滤清器。使滤清器表面积增大、滤清器体积减小、空气流量增大。,情景二 空气供给系统3、空气滤清器的类型,情景二 空气供给系统,奥迪发动机进气系统，为了能在全负荷情况下获得所需的大量空气，空气滤清器内还有一个进气空气翻板。它会根据负荷情况在转速超过3000rpm 时打开，该翻板可以使进气系统从发动机舱再吸入一些空气，并可降低空气滤清器内的空气流速。,友情提醒：,情景二 空气供给系统 奥迪发动机进气系统，为了能,情景二 空气供给系统,进气歧管翻板打开时燃烧过程,1、进气歧管翻板打开时的均匀燃烧 在发动机转速高于3750 转/ 分或发动机负荷高于40% 时，进气歧管翻板是打开的，这样就可保证发动机在高转速、大负荷时获得更多的进气量。这个过程是通过一个大容量的双级进气管来实现的，该进气管这时切换到功率工况（短进气管）。 燃油喷射是发生在进气冲程中。,情景二 空气供给系统进气歧管翻板打开时燃烧过程1、进气歧管翻,情景二 空气供给系统,2、进气歧管翻板关闭时的均匀燃烧 在发动机转速低于3750 转/ 分或发动机负荷低于40% 时，进气歧管翻板是关闭的（由特性曲线决定）。下部进气道被封闭。于是被吸入的空气就会通过上部进气道加速后呈紊流状流入燃烧室。 燃油喷射也是发生在进气冲程中。,情景二 空气供给系统2、进气歧管翻板关闭时的均匀燃烧,情景二 空气供给系统,（二）空气流量计（MAF）1、空气流量计的作用 空气流量计是测量进入发动机的空气流量，并将空气流量信号转换成电信号输入电控单元ECU，以供ECU 计算确定喷油量和点火时间。空气流量计必须准确地测量每一瞬间吸人发动机的空气量，如果空气流量计出现问题，ECU 收不到准确的进气量信号，此时，喷油量就不能准确控制，将会造成混合比过浓或过稀，使发动机不能正常工作。,情景二 空气供给系统（二）空气流量计（MAF）,情景二 空气供给系统,2、目前常见的空气流量计的类型,叶片式,卡门旋涡,热线式或热膜式,情景二 空气供给系统2、目前常见的空气流量计的类型叶片式卡门,情景二 空气供给系统,3、叶片式空气流量计 叶片式空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间，由两大部分组成，一是担任检测任务的叶片部分，二是担任转换任务的电位计。,当空气流动时产生压力差，克服回位弹簧的拉力，将测量板（叶片）推开，通过电位计检测叶片转动的角度，即可测量空气流量。通常，叶片式空气流量计中还安装有燃油泵开关和进气温度传感器。,情景二 空气供给系统3、叶片式空气流量计 当空气,情景二 空气供给系统,4、卡门旋涡式空气流量计 所谓卡门旋涡，是指在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时，在这个物体的下游就会生成两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡。通过测量卡门旋涡发生的频率，可以测量出空气的流速和体积流量。利用卡门旋涡原理测量空气流量的流量计称为卡门旋涡式空气流量计。,情景二 空气供给系统4、卡门旋涡式空气流量计,情景二 空气供给系统,卡门旋涡式空气流量计又分光学式和超声波式两种。 光学式卡门旋涡空气流量计 光学式卡门旋涡空气流量计利用反光镜检测的方式，通过气流压力的交替变化检测旋涡的发生频率。其主要由管路、旋涡发生器弹簧、发光二极管（ LED ）、光敏晶体管等部分组成。,情景二 空气供给系统卡门旋涡式空气流量计又分光学式和超声波式,情景二 空气供给系统, 超声波式卡门旋涡空气流量计 超声波式卡门旋涡空气流量计利用超声波的方式，通过气流中速度的交替变化来检测旋涡的发生频率。,情景二 空气供给系统 超声波式卡门旋涡空气流量计,情景二 空气供给系统,3、热线式空气流量计,热线式空气流量计的构造简单、构造紧凑、质量轻。它由感知空气流量的铂金热线、根据进气温度进行修正的补偿电阻（又称为冷线）和控制热线电流并产生输出信号的控制线路板，以及空气流量计的壳体。根据白金热线在壳体内安装的部位不同，可分为主流量测量方式和旁通测量方式两种热线式空气流量计。,情景二 空气供给系统3、热线式空气流量计 热线,情景二 空气供给系统,热线式空气流量计的工作原理 热线通电并产生热量，当进人检测区域的空气流经热线时，带走部分热量使热线温度下降，而空气流量计中的电路设计使热线和进人的空气之间保持恒定的温度差；进气量增大，则需要向热线提供较大的电流，而空气流量计电路的输出电压信号随之发生改变。,情景二 空气供给系统热线式空气流量计的工作原理,情景二 空气供给系统,4、热膜式空气流量计。 热膜式空气流量计与热线式空气流量计的工作原理类似，不同的是将发热体由热线式改为热膜式，把金属铂做成的热膜固定在薄的树脂膜上构成发热体，增加了发热体的强度。,情景二 空气供给系统4、热膜式空气流量计。,情景二 空气供给系统,（三）进气歧管绝对压力传感器1、进气压力传感器的结构与工作原理,进气歧管绝对压力传感器，根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力的变化，感知发动机的进气量大小，并转换成电压信号与转速信号一起输送给微机控制装置，作为喷油器基本喷油量的依据。 进气压力传感器最常用的是半导体压敏电阻式，进气歧管内绝对压力越高硅膜片的变形越大，其变形量与压力成正比，附在硅膜片上的应变电阻阻值产生与变形量成正比的变化，利用这种原理把进气歧管内的压力变化转换成为电信号。,情景二 空气供给系统（三）进气歧管绝对压力传感器,情景二 空气供给系统,（四）节气门体 节气门体的主要功用是通过改变节气门开度的大小，来控制进气通道截面积的变化，实现对发动机转速和负荷的控制。节气门体安装在进气总管上。,节气门体主要由节气门、节气门位置传感器、怠速旁通气道和调整螺钉等组成。由于电控汽油喷射发动机怠速运转时，一般将节气门完全关闭，所以专门设有怠速空气道，以供给发动机怠速时所需的空气量。怠速空气道由ECU 通过怠速控制阀控制。为防止在寒冷地区使用时节气门转动部位结冰，有些节气门体的外围设有发动机冷却液通道，用以对节气门体加温。,情景二 空气供给系统（四）节气门体 节气门体主要,情景二 空气供给系统,1、节气门位置传感器（TPS）1）作用： 检测节气门的开度及开度变化，此信号输入ECU，控制燃油喷射及其他辅助控制。2）类型： 节气门位置传感器常见有开关式、滑动电阻式、综合式。,情景二 空气供给系统1、节气门位置传感器（TPS）,情景二 空气供给系统,开关型节气门位置传感器开关型节气门位置传感器使用一个怠速（IDL） 触点和高功率（PSW）触点来检测发动机是怠速还是在高负荷下运转。当节气门完全关闭时，怠速触点闭合、高功率触点断开。这时发动机ECU 确定发动机处于怠速。当踩下加速踏板时，怠速触点断开，当节气门开度达50以上时， PSW 触点闭合，表明发动机处于大负荷状态；而当节气门开度在关闭至50之间时，动触点悬空，表明发动机处于中小负荷状态。,情景二 空气供给系统 开关型节气门位置传感器开,情景二 空气供给系统,滑动电阻式节气门位置传感器 滑动电阻式节气门位置传感器，当节气门位置改变时，节气门轴旋转带动主、副触电在滑动电阻体和滑片上滑动，因此改变电源端子和信号端子之间的电阻值，使节气门开度转换为电压信号输送给ECU。,综合式节气门位置传感器采用一个怠速开关和一个线形可变电阻相结合的方式，怠速开关用来产生怠速信号，线形可变电阻用来反映节气门开度。,滑动电阻式,情景二 空气供给系统滑动电阻式节气门位置传感器,情景二 空气供给系统,2、怠速控制系统 怠速是指发动机在无负荷（对外无功率输出）情况下的稳定运转状态。 怠速转速过高，会增加燃油消耗量，汽车在交通密度大的道路上行驶时，约有30% 的燃油消耗在怠速阶段，因此怠速转速应尽可能降低。但考虑到减少有害物的排放，怠速转速又不能过低。另外，怠速控制还应考虑怠速使用条件，如冷车运转、电器负荷、空调装置、自动变速器、动力转向情况等，它们都会引起怠速转速变化，使发动机运转不稳甚至引起熄火现象。 怠速控制是由微机对发动机的怠速进行控制。其内容包括：起动后的控制、暖机过程的控制、负荷变化的控制、减速时的控制等。 目前可分为节气门直动式、空气旁通式两种基本类型。这两种型式都是通过调节空气通路截面来控制气缸进气流量。,情景二 空气供给系统2、怠速控制系统,情景二 空气供给系统,1）节气门直动式 节气门直动式怠速进气量调节，通过调节怠速时的节气门开启度来控制怠速进气量，又可分为怠速节气门电动机调节式和电子节气门两种类型。（1）怠速节气门电动机,怠速节气门驱动电动机调节式的作用是：在怠速工况下，通过控制节气门开启角度，调节空气通路的截面，达到控制进气量，实现怠速控制的目的。节气门直动式怠速控制机构具有较强的工作能力，控制位置稳定性好，目前应用较多。,情景二 空气供给系统1）节气门直动式 怠速节气,情景二 空气供给系统,（2）电子节气门 电子节气门 则取消了节气门拉线，节气门在整个开启范围内均依靠直流电机驱动，它不仅负责怠速控制，还可以作为牵引防滑系统、电子稳定系统、巡航控制的执行元件。 节气门在整个调整范围内都是由一个电机控制。驾驶员根据需要的发动机动力踏下加速踏板，传感器记录下加速踏板的位置并将该信号传递给发动机控制单元，ECU 将对应于驾驶员输入的信号传递给节气门定位器，定位器将节气门转动到相应的角度。,情景二 空气供给系统（2）电子节气门,情景二 空气供给系统,2）空气旁通式 空气旁通式怠速控制系统可分为怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀等型式 。 由控制单元通过接受各类信号，计算分析后去驱动步进电机。使步进电机转子旋转改变阀门与阀座之间的距离，调节旁通空气道的空气流量，使发动机怠速转速达到所要求的目标转速。,情景二 空气供给系统2）空气旁通式,情景二 空气供给系统,（1）怠速步进电机 微机控制步进电机式进气量调节：微机根据节气门开关信号（怠速开关）、车速信号判断发动机是否处于怠速状态。再由冷却液温度传感器、空调信号、动力转向信号、自动变速器挡位信号等负荷情况，通过存储器存储参考数据，确定相应的目标转速。将发动机实际转速和目标转速相比较，根据比较得出的差值确定相应目标转速控制量，去驱动步进电机。使步进电机转子旋转改变阀门与阀座之间的距离，调节旁通空气道的空气流量，使发动机怠速转速达到所要求的目标转速。,情景二 空气供给系统（1）怠速步进电机,情景二 空气供给系统,（2）占空比电磁阀 占空比电磁阀结构。它主要由电磁线圈、复位弹簧、阀芯、阀座、固定铁心、活动铁心、进气口和出气口等组成。阀芯固定在阀杆上，阀杆一端与固定铁心连接，另一端设置有复位弹簧。,情景二 空气供给系统（2）占空比电磁阀,情景二 空气供给系统,占空比电磁阀式怠速控制原理：电磁线圈接通电流时就会产生电磁吸力。当线圈产生的电磁吸力超过复位弹簧的弹力时，活动铁心在电磁吸力的作用下就会向固定铁心方向移动，同时通过阀杆带动阀芯向右移动，使阀芯离开阀座将旁通空气道开启 。当电磁线圈断电时，活动铁心与阀芯在复位弹簧弹力的作用下左移复位，将旁通空气道关闭。,情景二 空气供给系统 占空比电磁阀式怠速控制原理,情景二 空气供给系统,电磁阀占空比进气量调节：所谓占空比，是指一个脉冲循环中，电磁线圈通电时间（即阀门打开时间）所占的比值。在日产ECCS 系统中，加在电磁线圈上的脉冲电压频率为20Hz，即一秒钟里，电磁阀阀门开闭20 次，如果脉冲“ON”的时间占一个周期的60%，即占空比等于60%。占空比越大，阀门打开的时间相对增加，空气充气量越多。因此，微机只要控制电磁阀线圈的脉冲占空比，就能控制旁通空气道中的空气流量，也就能控制怠速转速。由上可知占空比越大，怠速转速越高；反之，怠速转速越低。,情景二 空气供给系统 电磁阀占空比进气量调节：,情景二 空气供给系统,（3）旋转电磁阀,旋转电磁阀式典型结构：旋转滑阀式（ISCV）怠速控制阀的结构，它主要由旁通空气阀和电动机组成。旁通空气阀固定在电动机的电枢轴上，在电动机的驱动下，可以在限定的90转角范围内转动，通过改变旁通空气开启面积的大小来增减进气量。电动机的磁极用永久磁铁制成，电枢由电枢铁心、两个线圈、换向器和电枢轴组成。,情景二 空气供给系统（3）旋转电磁阀 旋转电磁阀,情景二 空气供给系统,（七）进气管 进气管包括进气总管和进气歧管。在多点电控汽油喷射发动机上，为了消除进气波动和保证各缸进气均匀性，对进气总管和进气歧管的形状、容积都有严格的要求，每个气缸必须设有一个单独的进气歧管。有些发动机的进气总管与进气歧管制成一体，有些则是分开制造再用螺栓联接。,情景二 空气供给系统（七）进气管,