《进气控制系统》PPT课件.ppt

汽车发动机电控技术,河南交院学院后期制作,第五章 进气控制系统,第一节 动力阀控制系统 第二节 谐波进气增压系统 第三节 可变配气相位控制系统 第四节 废气涡轮增压系统 第五节 电子节气门控制系统,进气控制系统概述,进气控制系统是发动机的辅助控制系统，其功能是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机的动力性。如果进气控制系统出现故障，发动机会出现：怠速不稳，引起抖动；发动机运转无力；爆震。,为了提高进气量，改善发动机动力性能，设进气控制系统,动力阀控制系统 谐波进气增压系统 可变配气相位控制系统 废气涡轮增压系统 电子节气门控制系统,进气控制系统,进气控制系统,目的：提高进气量，改善发动机动力性能。类型：动力阀控制系统、谐波进气增压系统（ACIS）、可变配气相位控制系统（VTEC）等多种。动力阀控制系统：是控制发动机进气道的空气流通截面大小，以适应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性。谐波进气增压系统：利用了进气管内的压力波与进气门的开启配合，当进气门开启时，使反射回来的压力波正好传到该气门附近，从而形成进气增压的效果，提高发动机的充气效率和功率。可变配气相位控制系统：根据发动机转速、负荷等参数变化来控制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。,可变进气管系统影片,第一节 动力阀控制系统,一、动力阀控制系统功能二、动力阀控制系统的工作原理,动力阀控制系统的功能是：控制发动机进气道的空气流通截面积大小，以适应发动机不同转速和负荷时对进气量的要求，从而改善发动机的动力性。,动力阀控制系统功能,控制方式：ECU真空电磁阀真空膜片真空气室动力阀,动力阀控制系统,在进气量较小的低速、小负荷工况下，使进气道空气流通截面减小，可提高进气流速，从而提高充气效率，改善发动机的低速性能；在进气量较大的高速、大负荷工况下，适当增大进气道空气流通截面，可减少进气阻力，提高进气量，从而改善发动机的高速性能。,动力阀控制系统1-真空罐；2-真空电磁阀；3-ECU；4-膜盒；5-动力阀,当发动机小负荷运转时，进气量较少，ECU断开真空电磁阀，真空罐中的真空进入真空控制阀，动力阀处于关闭位置，进气通道面积变小。,当发动机大负荷运转时，进气量较多，ECU接通真空电磁阀搭铁回路，真空罐中的真空不能进入真空控制阀，控制动力阀开启，进气通道面积变大。,第二节 谐波进气增压系统,一、谐波进气增压系统的功能 二、谐波进气增压系统的工作原理三、谐波进气增压系统的检修,谐波进气增压控制系统的功能就是根据发动机转速的变化，改变进气管内压力波的传播距离，以提高充气效率，改善发动机性能。,一、谐波进气增压系统的功能,二、谐波进气增压系统原理,低速时真空电磁阀开启，真空罐内的真空通过真空电磁阀进入进气空气控制阀的驱动膜片气室内，进气空气控制阀关闭，进气歧管的通道变长。这一变化延伸了进气歧管的有效长度，改善了进气效率、提高了发动机在低-中转速范围内的扭矩输出。,谐波进气增压系统的工作原理,高速时真空电磁阀关闭，真空罐内的真空不能经真空电磁阀进入进气空气控制阀的驱动膜片气室内，进气空气控制阀开启，进气歧管的通道变短，达到最大进气效率以提高转速范围内的功率输出。,谐波进气增压系统的工作原理,谐波进气增压系统,ACIS组成,ACIS控制电路,控制方式：ECUACIS电磁阀真空真空驱动器进气控制阀,ACIS电磁阀电阻：38.544.5,ECU-电磁阀？真空罐-电磁阀-动力阀-气道长短,谐波进气增压,1.电磁阀的检修（1）检查电磁阀线圈。在常温下两端子间的电阻是38.544.5，同时两端子与电磁阀壳体也不导通时；否则应予以更换。,三、谐波进气增压系统的检修,（2）检查电磁阀功能。电磁阀未通电时，空气应能从通道E进入，然后从空气滤清器中排出。当在电磁阀的两端子上施加12V电压时，空气应能从通道E进入，然后从F口排出。否则应予以更换。,谐波进气增压系统的检修,当施加53.3kpa（44mmHg）的真空度时，检查真空室阀杆有无移动。当真空施加1min后，泄放真空，观察阀杆是否回位。如果上述操作后发现阀杆不动或不回位，先旋转其调整螺钉来调节，如仍无反应则予以更换。,2.真空马达（动力阀）的检修,当由A向B吹气时应当导通；而由B向A吹气时应当截止。用手指按住B口，施加533kPa的真空，观察1min，表头真空度应无变化。如不合上述要求，应更换真空罐。,3.真空罐的检查,第三节 可变配气相位控制系统,一、可变气门正时 1、智能可变气门正时系统的组成及功用 2、智能可变气门正时系统的工作原理二、可变气门升程 1、可变气门升程系统概述 2、可变气门升程系统组成及控制原理,一、可变气门正时,1、可变气门正时系统的功能,在普通的发动机上，进气门和排气门的开闭时间是固定不变的，这种固定不变的正时很难兼顾到发动机不同转速的工作需求。采用可变气门正时（variable valve timing，VVT）技术，改善了发动机在低、中转速下的扭矩输出，大大增强驾驶的操纵灵活性，发动机的转速也能够设计得更高。,如何改变配气相位？,ECU根据发动机转速和负荷等传感器信号来控制凸轮轴调整的机油压力，从而改变进、排气气门的开启和关闭时刻。这样的系统称为智能可变气门正时-VVT-i,智能可变气门正时-VVT-i,智能可变气门正时系统(VVT-i)主要包括：VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器。,2、智能可变气门正时的结构,叶片式VVT-i控制器的结构,螺旋齿轮式VVT-i控制器的结构,链式VVT-i控制器的结构,凸轮轴正时机油控制阀的结构,发动机ECU根据发动机转速、进气量、节气门位置和冷却液温度计算出一个最优气门正时，向凸轮轴正时机油控制阀发出控制指令，凸轮轴正时机油控制阀根据发动机ECU的控制指令选择VVT-i控制器的不同油路以处于提前、滞后或保持这三个不同的工作状态。,3、智能可变气门正时系统的工作原理,智能可变气门正时（VVT-i）原理,此外，发动机ECU根据来自凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的信号检测实际的气门正时，从而尽可能地进行反馈控制，以获得预定的气门正时。,智能可变气门正时系统的工作原理,二、可变气门升程,1、可变气门升程系统的功用,发动机的气门升程是受凸轮轴转角长度控制的。在高转速时，采用长升程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅。在低速时，采用短升程，能产生更大的进气负压及更多的涡流，让空气和燃油充分混合，因而提高低转速时的扭力输出。,VVTL-i系统的组成与VVT-i相似，控制系统也包括曲轴/凸轮轴位置、节气门位置、冷却液温度传感器和空气流量计，而驱动部件则包括机油控制阀（OCV），特殊的凸轮轴和摇臂组件。,2、可变气门升程系统组成,智能可变气门升程（VVTL-i）,可变配气相位控制系统VTEC,中凸轮升程最大，次凸轮升程最小。主凸轮的形状适合发动机低速时单气门工作的配气相位要求；中凸轮的形状适合发动机高速时双进气门工作的配气相位要求。,机油压力控制阀中的伺服阀是由ECU进行占空比控制的。当发动机高速运转时，机油压力控制阀开启，机油直接通往在凸轮转换机构上，使高速凸轮起作用。,3、可变气门升程系统控制原理,四个活塞安装处,VTEC工作原理,VTEC工作原理,发动机低速时，电磁阀断电，油道关闭。在弹簧作用下，各活塞均回到各自孔内，三个摇臂彼此分离。此时，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门，中间摇臂驱动中间摇臂空摆（不起作用），次凸轮升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开闭，以防止进气门附近积聚燃油。配气机构处于单进、双排气门工作状态。发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速均达到设定值时，电磁阀通电，油道打开。在机油作用下，同步活塞A和同步活塞B分别将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂。此时，由于中凸轮升程最大，组合摇臂由中凸轮驱动，两个进气门同步工作，进气门配气相位和升程与发动机低速时相比，气门的升程、提前开启角度和迟后关闭角度均较大。此时配气机构处于双进、双排气门工作状态。,智能可变气门升程（VVTL-i）原理,第四节 废气涡轮增压系统,一、废气涡轮增压系统的功能 二、废气涡轮增压系统的工作原理,增压控制系统,功能：根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的工作，以达到控制进气压力，提高发动机动力性和经济性的目的。分类：根据增压装置使用的动力源不同，增压装置分废气涡轮增压和动力增压两种。目前多采用废气涡轮增压。,1-爆燃控制器；2-切换阀控制电磁阀；3-ECU；4-进气管绝对压力传感器；5-空气流量计；6-喷嘴环控制电磁阀；7-喷嘴环驱动气室；8-切换阀驱动气室,废气涡轮增压控制系统,废气涡轮增压系统,1-切换阀；2-驱动气室；3-空气冷却器；4-空气滤清器；5-ECU；6-释压电磁阀,当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量相应地得到增加，发动机的输出功率便增加。,ECU根据发动机的运行工况（冷却液温度、进气量、加速、爆燃等信号），确定增压压力的目标值，并通过进气管压力传感器来检测发动机的实际增压压力值。,废气涡轮增压系统的工作原理,ECU根据实际增压压力值与目标值的差值，控制输送给电磁阀的脉冲信号占空比，调节电磁阀的开度，控制进入驱动气室的空气压力，改变增压器喷嘴环的角度和切换阀的开度，控制废气涡轮增压器的转速，使实际增压压力符合发动机所需要的目标增压压力。,废气涡轮增压系统的工作原理,第五节 电子节气门控制系统,一、电子节气门控制系统的功能 二、电子节气门的结构组成及工作原理三、电子节气门控制系统常见故障分析,电控节气门系统,电控节气门系统的功能非线性控制怠速控制减小换档冲击控制驱动力控制（TRC）稳定性控制（VSC）巡航控制,电子节气门控制系统(ETCS)是一种柔性控制系统(x-by-wire)，它取消了传统节气门与加速踏板之间采用拉索或杠杆机构的直接机械连接，在电子控制单元的控制下，通过节气门体上的电动机驱动节气门，可实现节气门开度的快速精确控制，使发动机在最适当的状态下工作。,一、电子节气门控制系统的功能,电子节气门主要由节气门(体)、加速踏板、加速踏板位置传感器、节气门位置传感器、节气门驱动装置和节气门电子控制单元(绝大部分与发动机ECU集成为一体)等组成。,二、电子节气门控制系统的结构组成,电子节气门,电控节气门系统结构,LS400轿车节气门电控系统,驾驶员操纵加速踏板，加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入节气门控制单元，控制单元首先对输入的信号进行滤波，以消除环境电磁波的影响，然后根据当前的工作模式、踏板移动量和变化率解析驾驶员意图，计算出对发动机转矩的基本需求，得到相应的节气门转角的基本期望值。,三、电子节气门控制系统的工作原理,电控节气门系统工作原理,发动机ECU根据各传感器输入信号确定最佳的节气门开度，并通过对控制电动机和电磁离合器的控制改变节气门开度。,然后再经过CAN总线和整车控制单元进行通讯，获取其他工况信息以及各种传感器信号如发动机转速、档位、节气门位置、空调能耗等等，由此计算出整车所需求的全部转矩，通过对节气门转角期望值进行补偿，得到节气门的最佳开度，并把相应的电压信号发送到驱动电路模块，驱动控制电动机使节气门达到最佳的开度位置。节气门位置传感器则把节气门的开度信号反馈给节气门控制单元，形成闭环的位置控制。,电子节气门控制系统工作原理,1.节气门位置传感器故障 节气门位置传感器的主要作用是输出怠速、部分负荷、大负荷及加速负荷信号，ECU根据节气门传感器信号完成怠速调节、喷油脉宽和加速异步窄；由控制。当节气门信号不良或出现短路、断路故障时，发动机一般表现为怠速不稳、加速不良或“回火”、尾气排放异常等。,四、电子节气门控制系统常见故障分析,节气门体的真空管或接合部位漏气，会引起真空作用力失常，有关的真空执行元件不能正常动作。部分空气通过节气门体的漏气部位进入气缸内，由于这部分气体未经过空气流量传感器计量或未经节气门控制，会导致怠速失速、开空调或起步时自动变速器车型)发动机怠速过低或熄火、发动机冷起动困难(空气量过多)、滑行时发动机熄火、冷车高怠速转速过低等故障现象。,2.节气门体漏气,当对节气门进行清洁或更换新的、节气门体或者ECU后，必须进行节气门体的自适应设定。自适应设定时ECU会驱动节气门动作，同时采集相应信号并储存起来，以修正节气门的位置。如果不进行初始设定，ECU将不能正常驱动节气门电动机控制怠速，会出现怠速过高、怠速不稳及车辆滑行熄火等故障现象。,3.自适应功能设定故障,当节气门体长期处于脏污状态时，ECU将驱动节气门逐渐开大，当节气门开度大于一定角度(一般为8)时，会出现自适应能力超出范围故障。此时，应清洗节气门并进行自适应设定，若无法完成初始设定，应更换节气门体。,4.自适应能力超出范围,节气门轴转动阻力过大或节气门驱动电动机磨损，会造成发动机转速下降。此时应清洁节气门体，润滑节气门轴，检查蓄电池电压(应大于11V)并进行重新设定。,5.节气门轴转动阻力过大或节气门驱动电动机磨损,小结,第六章 进气控制系统第一节 动力阀控制系统 第二节 谐波进气增压系统 第三节 可变配气相位控制系统 第四节 废气涡轮增压系统 第五节 电子节气门控制系统,作业,1、电控发动机进气控制系统包括哪些内容？2、简述进气增压系统的工作原理。3、简述废气涡轮增压系统的工作原理。4、简述可变相位系统的工作原理。,