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汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)檢修
本書主要內(nèi)容包括: 電控燃油噴射系統(tǒng)檢修、電控點(diǎn)火系統(tǒng)檢修、進(jìn)氣控制系統(tǒng)檢修、排放控制系統(tǒng)檢修、其他輔助控制系統(tǒng)檢修、發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)常見故障診斷、柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)等。為了便于與教材和實(shí)際教學(xué)設(shè)備相配套, 實(shí)訓(xùn)教學(xué)書中只給出基本教學(xué)要求與內(nèi)容綱要, 具體實(shí)訓(xùn)內(nèi)容可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備而定。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)檢修是高職高專汽車類專業(yè)重要的專業(yè)課之一。根據(jù)高職高專項(xiàng)目教學(xué)的特點(diǎn),本書共設(shè)置七個(gè)項(xiàng)目,每個(gè)項(xiàng)目下均設(shè)相關(guān)知識(shí)、項(xiàng)目實(shí)施、拓展知識(shí)、小結(jié)、應(yīng)知題及實(shí)操題。每個(gè)項(xiàng)目都有明確的知識(shí)要求和能力要求,在學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)之后展開技能操作,部分項(xiàng)目設(shè)置了知識(shí)或能力的拓展部分。作者精心收集了一些案例,通過(guò)案例分析來(lái)加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解和技能的運(yùn)用。各項(xiàng)目結(jié)合常見車型典型電路分析講解,注重培養(yǎng)學(xué)生的電路分析和故障檢測(cè)診斷能力。
隨著電子控制技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用,電控發(fā)動(dòng)機(jī)的檢修日益成為汽車維修的重點(diǎn)和難點(diǎn)。加強(qiáng)電控發(fā)動(dòng)機(jī)的理論學(xué)習(xí),細(xì)化其維修操作規(guī)范,對(duì)于電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障的準(zhǔn)確診斷與快速排除極為重要。為此,編寫了這本汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)檢修教材。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)檢修是高職高專汽車類專業(yè)重要的專業(yè)課之一。根據(jù)高職高專項(xiàng)目教學(xué)的特點(diǎn),本書共設(shè)置七個(gè)項(xiàng)目,每個(gè)項(xiàng)目下均設(shè)相關(guān)知識(shí)、項(xiàng)目實(shí)施、拓展知識(shí)、小結(jié)、應(yīng)知題及實(shí)操題。每個(gè)項(xiàng)目都有明確的知識(shí)要求和能力要求,在學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)之后展開技能操作,部分項(xiàng)目設(shè)置了知識(shí)或能力的拓展部分。作者精心收集了一些案例,通過(guò)案例分析來(lái)加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解和技能的運(yùn)用。各項(xiàng)目結(jié)合常見車型典型電路分析講解,注重培養(yǎng)學(xué)生的電路分析和故障檢測(cè)診斷能力。
本書由宋作軍、王玉華任主編,張世軍、張慧卿和李輝照任副主編。全書共分七個(gè)項(xiàng)目單元及附錄。各部分的編寫分工如下:項(xiàng)目一、六、七由淄博職業(yè)學(xué)院宋作軍編寫;項(xiàng)目二由石油大學(xué)(華東)汽車修理廠王玉華編寫;項(xiàng)目三由山東交通職業(yè)學(xué)院張世軍編寫;項(xiàng)目四由山東省水利技術(shù)學(xué)院張慧卿編寫;項(xiàng)目五由張店鋼鐵總廠汽車運(yùn)輸公司李輝照編寫;附錄由淄博職業(yè)學(xué)院李家斌編寫。王玉華、李輝照二人多年從事汽車維修工作,具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。他們積極參與教材的研討與編寫,強(qiáng)化了教材質(zhì)量。全書由淄博職業(yè)學(xué)院宋作軍統(tǒng)稿。另外,汽車維修專家,山東理工大學(xué)曲金玉教授對(duì)本書進(jìn)行了審閱。
本書既適合高職高專汽車類專業(yè)教學(xué)使用,也可供從事汽車檢測(cè)維修、汽車運(yùn)輸管理等行業(yè)的工程技術(shù)人員閱讀參考。
在本書的編寫過(guò)程中,相關(guān)企業(yè)的汽車維修管理人員宋豐年、侯發(fā)梁等提出了許多寶貴的建議,在此向他們表示真誠(chéng)的感謝。本書在編寫過(guò)程中還參考了大量的書籍資料,在此向原作者表示真誠(chéng)的感謝。由于作者水平有限,書中難免有疏漏和不妥之處,敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
編者
項(xiàng)目一 汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的檢修 1
一、相關(guān)知識(shí) 2
(一)汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)概述 2
(二)空氣供給系統(tǒng)主要部件結(jié)構(gòu)及工作原理 6
(三)燃油供給系統(tǒng)主要部件結(jié)構(gòu)及工作原理 15
(四)電子控制系統(tǒng)主要部件結(jié)構(gòu)及工作原理 24
二、項(xiàng)目實(shí)施 30
(一)項(xiàng)目實(shí)施環(huán)境 30
(二)項(xiàng)目實(shí)施步驟 30
三、拓展知識(shí) 48
小結(jié) 49
應(yīng)知題及實(shí)操題 49
項(xiàng)目二 汽油機(jī)怠速控制系統(tǒng)的檢修 53
一、相關(guān)知識(shí) 54
(一)怠速控制的目標(biāo) 54
(二)怠速空氣提供方式 54
(三)怠速信號(hào)的產(chǎn)生與識(shí)別 55
(四)怠速控制原理 56
二、項(xiàng)目實(shí)施 63
(一)項(xiàng)目實(shí)施環(huán)境 63
(二)項(xiàng)目實(shí)施步驟 63
三、拓展知識(shí) 70
小結(jié) 71
應(yīng)知題及實(shí)操題 71
項(xiàng)目三 汽油機(jī)進(jìn)氣控制系統(tǒng)的檢修 73
一、相關(guān)知識(shí) 74
(一)可變氣門正時(shí)控制系統(tǒng) 74
(二)可變氣門配氣相位和氣門升程控制系統(tǒng) 80
(三)進(jìn)氣增壓控制系統(tǒng) 86
二、項(xiàng)目實(shí)施 92
(一)項(xiàng)目實(shí)施環(huán)境 92
(二)項(xiàng)目實(shí)施步驟 92
三、拓展知識(shí) 99
小結(jié) 100
應(yīng)知題及實(shí)操題 100
項(xiàng)目四 汽油機(jī)排放控制系統(tǒng)的檢修 103
一、相關(guān)知識(shí) 104
(一)三元催化轉(zhuǎn)換器與空燃比反饋控制系統(tǒng) 104
(二)廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng) 108
(三)二次空氣供給系統(tǒng) 113
(四)燃油蒸氣排放控制系統(tǒng) 114
二、項(xiàng)目實(shí)施 116
(一)項(xiàng)目實(shí)施環(huán)境 116
(二)項(xiàng)目實(shí)施步驟 117
三、拓展知識(shí) 124
小結(jié) 125
應(yīng)知題及實(shí)操題 125
項(xiàng)目五 汽油機(jī)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的檢修 127
一、相關(guān)知識(shí) 128
(一)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成與功能 128
(二)點(diǎn)火提前角(點(diǎn)火正時(shí))控制 128
(三)初級(jí)線圈的通電時(shí)間控制 134
(四)點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)及點(diǎn)火提前角控制方式 135
(五)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)分類 139
二、項(xiàng)目實(shí)施 141
(一)項(xiàng)目實(shí)施環(huán)境 141
(二)項(xiàng)目實(shí)施步驟 141
三、拓展知識(shí) 144
小結(jié) 146
應(yīng)知題及實(shí)操題 146
項(xiàng)目六 柴油機(jī)電控系統(tǒng)的檢修 149
一、相關(guān)知識(shí) 150
(一)柴油機(jī)電控技術(shù)概述 150
(二)高壓共軌柴油機(jī)電控系統(tǒng) 155
(三)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)空氣系統(tǒng)的電子控制 161
二、項(xiàng)目實(shí)施 166
(一)項(xiàng)目實(shí)施環(huán)境 166
(二)項(xiàng)目實(shí)施步驟 166
三、拓展知識(shí) 175
小結(jié) 179
應(yīng)知題及實(shí)操題 179
項(xiàng)目七 汽油機(jī)電控系統(tǒng)故障思路與自診斷 181
一、相關(guān)知識(shí) 182
(一)發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng) 182
(二)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足 182
(三)發(fā)動(dòng)機(jī)耗油量大 183
(四)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速過(guò)高 185
(五)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不良 187
(六)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣回火 187
(七)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管放炮 188
(八)發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)困難 189
二、電控汽油噴射系統(tǒng)故障診斷 191
(一)連接故障閱讀儀V.A.G1551并選擇發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元 192
(二)查詢和刪除故障存儲(chǔ) 194
(三)測(cè)試數(shù)據(jù)塊 195
三、故障代碼與故障排除 214
小結(jié) 222
應(yīng)知題及實(shí)操題 222
附錄 常用汽車英文詞匯表 223
參考文獻(xiàn) 241
項(xiàng)目一 汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的檢修
一、相關(guān)知識(shí)
(一)汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)概述
1.汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的工作原理
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)以發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(ECU)為控制中心,利用安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)不同部位的各種傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工作參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)選擇ECU中設(shè)定的程序,通過(guò)控制噴油器,精確地控制噴油量,使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都能獲得*佳空燃比的混合氣。此外,電控燃油噴射系統(tǒng)通過(guò)ECU的控制程序,實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)加濃、暖機(jī)加濃、加速加濃、全負(fù)荷加濃、減速調(diào)稀、強(qiáng)制怠速斷油、自動(dòng)怠速控制等功能,滿足發(fā)動(dòng)機(jī)特殊工況對(duì)混合氣的要求,使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得良好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性,提高了汽車的使用性能?刂葡到y(tǒng)的組成如圖1-1所示。
圖1-1 控制系統(tǒng)組成示意圖
2.汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的組成
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)一般由三個(gè)子系統(tǒng)組成,分別為空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。
1) 空氣供給系統(tǒng)
空氣供給系統(tǒng)的功能是提供、測(cè)量和控制燃油燃燒時(shí)所需要的空氣量。
空氣經(jīng)空氣濾清器過(guò)濾后,由空氣流量計(jì)計(jì)量,通過(guò)節(jié)氣門體進(jìn)入進(jìn)氣總管,再分配到各進(jìn)氣歧管。在進(jìn)氣歧管內(nèi),從噴油器噴出的燃油與空氣混合后,被吸入汽缸內(nèi)燃燒。
2) 燃油供給系統(tǒng)
燃油供給系統(tǒng)的功能是向發(fā)動(dòng)機(jī)精確地提供各種工況下所需要的燃油量。燃油供給系統(tǒng)一般由油箱、電動(dòng)燃油泵、燃油濾清器、燃油脈動(dòng)阻尼器、壓力調(diào)節(jié)器、噴油器、冷啟動(dòng)噴油器和供油總管等組成。
在燃油供給系統(tǒng)中,燃油由燃油泵從油箱中泵出,經(jīng)過(guò)燃油濾清器,除去雜質(zhì)及水分后,再經(jīng)過(guò)燃油脈動(dòng)阻尼器,以減少其脈動(dòng)。這樣具有一定壓力的燃油流至供油總管,再經(jīng)各供油歧管送至各缸噴油器。噴油器根據(jù)ECU的噴油指令,開啟噴油閥,將適量的燃油噴于進(jìn)氣門前,待進(jìn)氣行程時(shí),再將燃油混合氣吸入汽缸中。裝在供油總管上的燃油壓力調(diào)節(jié)器是用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)油壓的,用以保持油路內(nèi)的油壓比進(jìn)氣管負(fù)壓約高300kPa。此外,為了改善發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng)性能,有些車輛在進(jìn)氣歧管上安裝了一個(gè)冷啟動(dòng)噴油器,冷啟動(dòng)噴油器的噴油時(shí)間由熱限時(shí)開關(guān)或者ECU控制。
3) 電控系統(tǒng)
電控系統(tǒng)的功能是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和車輛運(yùn)行狀況確定燃油的*佳噴射量。該系統(tǒng)由傳感器、ECU和執(zhí)行器三部分組成。
(1) 傳感器是信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置,用以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的電量參數(shù)、物理參數(shù)、化學(xué)參數(shù)等,并將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的電信號(hào)輸入ECU。檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的傳感器有冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、氧傳感器、爆燃傳感器及空調(diào)離合器開關(guān)等。
(2) ECU是發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的核心部件。ECU的存儲(chǔ)器中存放了發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況的*佳噴油持續(xù)時(shí)間,在接收到各種傳感器傳來(lái)的信號(hào)后,經(jīng)過(guò)計(jì)算確定滿足發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的燃油噴射量和噴油時(shí)間。ECU還可對(duì)多種信息進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)以外其他諸多方面的控制,如點(diǎn)火控制、怠速控制、廢氣再循環(huán)控制及防抱死控制等。
(3) 執(zhí)行器是電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),其功用是接收ECU輸出的各種控制指令,完成具體的控制動(dòng)作(如噴油脈寬控制、點(diǎn)火提前角控制、怠速控制、碳罐清污、自診斷、故障備用程序啟動(dòng)及儀表顯示等),從而使發(fā)動(dòng)機(jī)處于*佳工作狀態(tài)。
3.汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的分類
1) L型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)
“L”是德文“空氣”一詞的首字母,L型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)采用多點(diǎn)間歇噴射方式,用空氣流量計(jì)直接測(cè)量吸入的空氣量,性能優(yōu)良,應(yīng)用廣泛。其系統(tǒng)組成如圖1-2所示。
圖1-2 L型噴射系統(tǒng)的組成
1—發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元;2—分電器;3—空氣濾清器;4—汽油箱;5—汽油濾清器;6—汽油分配管;
7—測(cè)壓孔;8—油壓調(diào)節(jié)器;9—三元催化轉(zhuǎn)化器;10—冷卻液溫度傳感器; 11—溫控開關(guān);12—噴油器;
13—冷啟動(dòng)噴油器;14—怠速空氣調(diào)節(jié)器;15—怠速調(diào)節(jié)螺釘;P—電動(dòng)汽油泵;TPS—節(jié)氣門位置傳感器;
AFS—空氣流量計(jì);M—?dú)饬髁;N—扭簧力矩;ATS—空氣溫度傳感器
2) D型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)
“D”是德文“壓力”一詞的首字母,D型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)是*早的、典型的多點(diǎn)壓力感應(yīng)式噴射系統(tǒng)。美國(guó)的通用、福特和克萊斯勒,日本的豐田、本田、鈴木等主要汽車制造公司,都有類似的產(chǎn)品。由于空氣在進(jìn)氣管內(nèi)波動(dòng),因而使該方法的測(cè)量精度稍差,并且響應(yīng)較慢。其系統(tǒng)組成如圖1-3所示。
3) 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)分類
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的分類方法有多種,表1-1詳細(xì)介紹了各種分類方法及其特點(diǎn)。
圖1-3 桑塔納2000GLi型轎車AFE發(fā)動(dòng)機(jī)上的D型電控燃油噴射系統(tǒng)
1—油箱;2—汽油泵;3—汽油濾清器;4—油壓調(diào)節(jié)器;5—噴油器;6—燃油回油管;
7—真空管道;8—空氣緩沖平衡箱;9—進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度傳感器;10—節(jié)氣門位置傳感器;
11—霍爾傳感器;12—冷卻液溫度傳感器;13—爆燃傳感器;14—發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(ECU);
15—點(diǎn)火線圈;16—怠速控制閥;17—氧傳感器
表1-1 汽油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)分類方法及其特點(diǎn)
標(biāo) 準(zhǔn)
類 型
特 點(diǎn)
空氣
量檢
測(cè)方
法
直接
檢測(cè)
質(zhì)量流量方式
用空氣流量計(jì)直接測(cè)量吸入的空氣量,L型噴射系統(tǒng)屬于此類,控制精度高
間接
檢測(cè)
速度密度方式
根據(jù)進(jìn)氣歧管的壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速推算吸入的空氣量并計(jì)算所需汽油量,D型噴射系統(tǒng)屬此類,控制精度稍差
節(jié)流速度方式
根據(jù)節(jié)氣門開度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速推算吸入的空氣量,并計(jì)算所需汽油量,目前僅在某些賽車上使用,控制精度差
噴射
位置
缸內(nèi)噴射
與柴油機(jī)的供油系統(tǒng)相似,它將汽油通過(guò)高壓(3~4MPa)噴射直接噴入汽缸內(nèi)
缸外
噴射
多點(diǎn)噴射
簡(jiǎn)稱MPI(multi point injection)。每個(gè)汽缸都有一個(gè)專用的噴油器用于為該汽缸提供汽油,L-Jetronic、Motronic等系統(tǒng)屬于多點(diǎn)噴射。將汽油通過(guò)噴油器噴在汽缸外進(jìn)氣門附近,油壓為0.3~0.4MPa
單點(diǎn)噴射
簡(jiǎn)稱SPI(single point injection)。在進(jìn)氣管的節(jié)氣門體處設(shè)置一個(gè)噴油器,對(duì)各缸實(shí)行集中供油,又稱節(jié)氣門體噴射(throttle body injection,TBI)、集中噴射或中央噴射(central fuel injection,CFI),Mono-Jetronic和Mono-Motronic等系統(tǒng)屬于此類。將汽油通過(guò)噴油器噴在汽缸外節(jié)氣門附近,油壓為0.3~0.4MPa
續(xù)表
標(biāo) 準(zhǔn)
類 型
特 點(diǎn)
噴射
時(shí)序
連續(xù)
噴射
在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中連續(xù)不斷地噴油,用于機(jī)械式和機(jī)電混合式系統(tǒng)(K-Jetronic和KE-Jetronic),控制精度低
發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中只在一定的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)噴油
間歇
噴射
同步
噴射
順序
噴射
各缸噴油器按各缸進(jìn)氣行程的順序輪流噴油
同時(shí)
噴射
各缸噴油器同時(shí)開啟且同時(shí)關(guān)閉,由同一個(gè)噴油指令控制所有的噴油器同時(shí)動(dòng)作
分組
噴射
各缸噴油器分成若干組,同組噴油器同時(shí)噴油,組與組之間以均勻的曲軸轉(zhuǎn)角間隔噴油
異步
噴射
根據(jù)頻率進(jìn)行噴油的噴射方式,適用于采用卡門渦旋流量計(jì)測(cè)量空氣流量的系統(tǒng)。由于空氣流量和卡旋產(chǎn)生的頻率成比例,因此可以設(shè)定噴油器的開啟時(shí)間,并使其與渦旋的頻率同步
噴射
壓力
高壓汽油噴射
高于進(jìn)氣管壓力200kPa以上,多用于MPI系統(tǒng)中
低壓汽油噴射
油壓與進(jìn)氣管壓力之差小于200kPa,多用于SPI系統(tǒng)中
有無(wú)
信號(hào)
反饋
開環(huán)控制系統(tǒng)
無(wú)氧傳感器、爆燃傳感器等信息反饋裝置
閉環(huán)控制系統(tǒng)
有氧傳感器等信息反饋裝置
噴射
控制
機(jī)械控制
通過(guò)機(jī)械裝置將發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、大氣壓力等信息傳遞給噴油裝置以實(shí)現(xiàn)燃油定量控制,K-Jetronic屬于此類
機(jī)電混合控制
在機(jī)械控制的基礎(chǔ)上增設(shè)電子控制,KE-Jetronic屬于此類
電子控制
由以發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元為核心的電控單元(ECU)進(jìn)行噴油控制
信號(hào)
處理
方式
模擬式
采用模擬電路處理數(shù)據(jù)(信息)
數(shù)字式
采用數(shù)字電路處理數(shù)據(jù)
(二)空氣供給系統(tǒng)主要部件結(jié)構(gòu)及工作原理
1.典型空氣供給系統(tǒng)的組成及形式
空氣供給系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣的形成提供必需的空氣?諝饨(jīng)空氣濾清器、空氣流量計(jì)(L型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng))、節(jié)氣門體、進(jìn)氣壓力傳感器(D型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng))、進(jìn)氣管(進(jìn)氣總管和進(jìn)氣歧管)進(jìn)入各汽缸。一般行駛時(shí),空氣的流量由通道中的節(jié)氣門體來(lái)控制(節(jié)氣門體由加速踏板操作)。踩下加速踏板時(shí),節(jié)氣門體打開,進(jìn)入的空氣量多。怠速時(shí),節(jié)氣門體關(guān)閉,空氣由旁通氣道通過(guò)。怠速轉(zhuǎn)速的控制是由怠速調(diào)整螺釘和怠速空氣調(diào)整器調(diào)整流經(jīng)旁通氣道的空氣量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。怠速空氣調(diào)整器一般由ECU控制。在氣溫較低,發(fā)動(dòng)機(jī)需要暖機(jī)時(shí),怠速空氣調(diào)整器的通路打開,將暖機(jī)時(shí)必需的空氣量供給進(jìn)氣歧管,此時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比正常怠速高,稱為快怠速。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度升高,怠速空氣調(diào)整器使旁通氣道開度逐漸減小,旁通空氣量也隨之減小,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸降低至正常怠速。
1) 質(zhì)量流量式進(jìn)氣系統(tǒng)
質(zhì)量流量式進(jìn)氣系統(tǒng)利用空氣流量計(jì)直接測(cè)量吸入的空氣量,通常用測(cè)得的空氣流量與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的比值作為計(jì)算噴油量的標(biāo)準(zhǔn)?諝饨(jīng)過(guò)空氣濾清器過(guò)濾后,用空氣流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量,然后通過(guò)節(jié)氣門體到達(dá)穩(wěn)壓箱,再分配給各缸進(jìn)氣管。在進(jìn)氣管內(nèi),由噴油器中噴出的汽油與空氣混合后被吸入汽缸內(nèi)進(jìn)行燃燒。其結(jié)構(gòu)圖與剖視圖如圖1-4所示。
(a) 系統(tǒng)圖
(b) 剖視圖
圖1-4 質(zhì)量流量式進(jìn)氣系統(tǒng)
1—空氣濾清器;2—空氣流量計(jì);3—節(jié)氣門體;4—節(jié)氣門;5—進(jìn)氣總管(穩(wěn)壓箱);
6—噴油器;7—進(jìn)氣歧管;8—輔助空氣閥
節(jié)氣門裝在節(jié)氣門體上,控制進(jìn)入各缸的空氣量,在該總成上還裝有空氣閥。當(dāng)溫度低時(shí)空氣閥打開,部分附加空氣進(jìn)入進(jìn)氣總管,以提高怠速轉(zhuǎn)速,加快暖機(jī)過(guò)程(又稱快怠速)。在裝有怠速控制閥(ISCV)的發(fā)動(dòng)機(jī)上,由ISCV來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣閥的作用。
2) 速度密度式進(jìn)氣系統(tǒng)
速度密度式進(jìn)氣系統(tǒng),利用進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器測(cè)得進(jìn)氣歧管中的絕對(duì)壓力,然后根據(jù)絕對(duì)壓力值和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速推算出每一循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣量。由于進(jìn)氣歧管中的空氣壓力是變化的,因此速度密度式不容易精確檢測(cè)吸入的空氣量。速度密度式與質(zhì)量流量式進(jìn)氣系統(tǒng)的主要差別是用進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器代替了空氣流量計(jì)。其結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。
圖1-5 速度密度式進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
1—進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器;2—發(fā)動(dòng)機(jī);3—穩(wěn)壓箱;4—節(jié)流閥體;
5—空氣濾清器;6—空氣閥;7—噴油器
經(jīng)過(guò)空氣濾清器過(guò)濾的空氣,經(jīng)節(jié)氣門體流入穩(wěn)壓箱,分配給各缸進(jìn)氣管,然后與噴油器噴射的汽油混合形成可燃混合氣,再吸入汽缸內(nèi)。
2.典型空氣供給系統(tǒng)主要零部件的結(jié)構(gòu)
1) 空氣流量計(jì)
空氣流量計(jì)安裝在空氣濾清器和節(jié)氣門之間,用來(lái)測(cè)量進(jìn)入汽缸內(nèi)空氣量的多少,然后將進(jìn)氣量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)輸入控制單元。由電控單元計(jì)算出噴油量,控制噴油器向節(jié)氣門室(進(jìn)氣管)噴入與進(jìn)氣量成*佳比例的燃油。
(1) 熱線式空氣流量計(jì)。
熱線式空氣流量計(jì)有三種形式:*種形式是把熱線和進(jìn)氣溫度傳感器都放在進(jìn)氣主通路的取樣管內(nèi),稱為主流測(cè)量式,其結(jié)構(gòu)如圖1-6(a)所示。第二種形式是把熱線纏在繞線管上和進(jìn)氣溫度傳感器都放在旁通氣路內(nèi),稱為旁通測(cè)量式,其結(jié)構(gòu)如圖1-6(b)所示。這兩種熱線式空氣流量計(jì)為了將熱線溫度與進(jìn)氣溫度的溫差維持恒定,都設(shè)有控制回路,如果熱線因吸入的空氣而變冷,則控制回路可以增加供給熱線的電流,以使熱線與進(jìn)氣的溫度差恢復(fù)到原來(lái)恒定的狀態(tài)。第三種形式流量計(jì)的發(fā)熱體不是熱線而是熱膜,即在熱線位置放上熱膜,發(fā)熱金屬膜固定在薄的樹脂膜上。這種結(jié)構(gòu)可使發(fā)熱體不直接承受空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的作用力,以延長(zhǎng)使用壽命,其結(jié)構(gòu)如圖1-6(c)所示。
(a) 主流測(cè)量式熱線式空氣流量計(jì) (b) 旁通測(cè)量式熱線式空氣流量計(jì)
(c) 熱膜式空氣流量計(jì)
圖1-6 熱線式空氣流量計(jì)
1—防回火網(wǎng);2—取樣管;3—白金熱線;4—上游溫度傳感器;5—控制回路;6—插接器;
7—熱金屬線和冷金屬線;8—陶瓷螺線管;9—接控制回路;10—進(jìn)氣溫度傳感器(冷金屬線);
11—旁通氣路;12—主通氣路;13—通往發(fā)動(dòng)機(jī);14—熱膜;15—金屬網(wǎng)
熱線式空氣流量計(jì)長(zhǎng)期使用后,會(huì)在熱線上積累雜質(zhì),為了消除使用中電熱線上附著的膠質(zhì)積炭對(duì)測(cè)量精度的影響,在流量計(jì)上采用燒凈措施解決這個(gè)問題。每當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火(或啟動(dòng))時(shí),ECU自動(dòng)接通空氣流量計(jì)殼體內(nèi)的電子電路,加熱熱線,使其溫度在1s內(nèi)升高1000℃。由于燒凈溫度必須非常精確,因此在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火4s后,該電路才被接通。
由于熱線式空氣流量計(jì)測(cè)量的是進(jìn)氣質(zhì)量流量,它已把空氣密度、海拔高度等影響考慮在內(nèi),因此可以得到非常精確的空氣流量信號(hào)。
(2) 葉片式空氣流量計(jì)。
葉片式空氣流量計(jì)又稱風(fēng)門式、翼片式或活門式空氣流量計(jì),主要由測(cè)量葉片、緩沖葉片、緩沖室、回位彈簧、電位計(jì)、旁通空氣道等組成;此外,還包括怠速調(diào)整螺釘、燃油泵開關(guān)、進(jìn)氣溫度傳感器等。其結(jié)構(gòu)如圖1-7所示。
圖1-7 葉片式空氣流量計(jì)
1—電位計(jì);2—線束插接器;3—緩沖室;4—緩沖葉片;5—調(diào)整螺釘;6—旁通空氣道;
7—測(cè)量葉片;8—進(jìn)氣溫度傳感器;9—回位彈簧
來(lái)自空氣濾清器的空氣通過(guò)空氣流量計(jì)時(shí),空氣推力使測(cè)量葉片(測(cè)量板)打開一個(gè)角度,當(dāng)吸入空氣推開測(cè)量葉片的力與彈簧變形后的回位力相平衡時(shí),測(cè)量葉片就停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
與測(cè)量葉片同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電位計(jì)檢測(cè)出測(cè)量葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的角度后,將進(jìn)氣量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)VS送給ECU。根據(jù)電路設(shè)計(jì)的不同,葉片式空氣流量計(jì)又分為兩種形式:一種在進(jìn)氣量變大時(shí),VS值升高;另一種在進(jìn)氣量增大時(shí),VS值降低。
燃油泵開關(guān)裝在空氣流量計(jì)內(nèi),只有在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),空氣流量計(jì)測(cè)量葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),燃油泵開關(guān)才會(huì)閉合。只要發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),燃油泵開關(guān)便處于斷開狀態(tài),即使點(diǎn)火開關(guān)閉合,燃油泵也不工作。
為了使測(cè)量葉片在吸入空氣量急劇變化和氣流脈動(dòng)時(shí)仍平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng),在空氣流量計(jì)上設(shè)置了與測(cè)量葉片做成一體的緩沖葉片(又稱補(bǔ)償板,一般將它們統(tǒng)稱為葉片)和緩沖室。
在旁通空氣道上設(shè)有怠速調(diào)整螺釘。調(diào)整該螺釘可以改變怠速時(shí)的混合氣濃稀程度。
噴油量正比于流經(jīng)葉片的空氣量。怠速時(shí)流經(jīng)葉片處的空氣量由活動(dòng)板與葉片間隙大小決定,而活動(dòng)板的位置可由怠速調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)怠速調(diào)整螺釘時(shí),不但改變了旁通氣道的通道截面面積,同時(shí)改變了活動(dòng)板與葉片的相對(duì)位置。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí),空氣分兩路進(jìn)入進(jìn)氣總管,一路流經(jīng)葉片與活動(dòng)板間隙,另一路流經(jīng)旁通氣道。
當(dāng)?shù)∷僬{(diào)整螺釘向外旋出時(shí),旁通氣道通道截面積加大,葉片與活動(dòng)板間隙減小,故流經(jīng)葉片與活動(dòng)板間隙的空氣量減少,噴油量亦減少,但因?yàn)檫M(jìn)入汽缸的空氣總量不變,所以混合氣變稀。反之,將怠速調(diào)整螺釘旋入,使旁通氣道通道截面積減小,旁通氣道允許通過(guò)的空氣量減少的同時(shí),葉片與活動(dòng)板的間隙增大,流經(jīng)這里的空氣量增加,噴油量增加,由于進(jìn)入汽缸的總空氣量未變化,因此混合氣變濃。
進(jìn)氣溫度傳感器將測(cè)得的進(jìn)氣溫度信號(hào)送給ECU,以便ECU發(fā)出指令,根據(jù)進(jìn)氣溫度修正噴油量。
(3) 卡門旋渦式空氣流量計(jì)。
卡門旋渦式空氣流量計(jì)通常與空氣濾清器外殼安裝成一體,在其空氣通道中央設(shè)置一錐狀的渦流發(fā)生器,在渦流發(fā)生器后部將不斷產(chǎn)生被稱為卡門旋渦的渦流串?ㄩT旋渦的頻率(f )與空氣流速(v)之間存在如下關(guān)系:f=0.2v/d。其中,d是渦流發(fā)生器外徑尺寸。測(cè)得卡門旋渦的頻率就可以求得空氣流速,空氣流速乘以空氣通路面積,就可以得到進(jìn)氣的體積流量。這樣測(cè)出卡門旋渦的頻率,就可得知空氣流量的大小。
當(dāng)然,卡門旋渦式空氣流量計(jì)與葉片式空氣流量計(jì)直接測(cè)得的均是進(jìn)氣的體積流量,因此在流量計(jì)內(nèi)裝有進(jìn)氣溫度傳感器,以便對(duì)隨氣溫而變化的空氣密度進(jìn)行修正,正確地計(jì)算出進(jìn)氣的質(zhì)量流量。與葉片式空氣流量計(jì)相比,卡門旋渦式空氣流量計(jì)具有體積小、質(zhì)量輕、進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、進(jìn)氣阻力小及充氣效率高等優(yōu)點(diǎn)。
旋渦頻率的檢測(cè)方式有反光鏡檢測(cè)和超聲波檢測(cè)兩種。如圖 1-8 所示為反光鏡檢測(cè)方式。反光鏡檢測(cè)式空氣流量計(jì)的檢測(cè)部分由反光鏡、發(fā)光二極管(LED)和光電管等組成?諝饬鹘(jīng)渦流發(fā)生器時(shí),壓力發(fā)生變化。這種壓力變化經(jīng)壓力導(dǎo)向孔,作用于薄金屬制成的反光鏡表面,使反光鏡產(chǎn)生振動(dòng)。反光鏡振動(dòng)時(shí),將發(fā)光二極管投射的光反射給光電管,對(duì)反射光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),即可得到旋渦的頻率。頻率越高,說(shuō)明所對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣量越大。
圖1-8 卡門旋渦式空氣流量計(jì)(反光鏡檢測(cè)方式)
1—支撐板;2—光電管;3—反光鏡;4—板簧;5—卡門旋渦;6—導(dǎo)壓孔;7—渦流發(fā)生器
超聲波檢測(cè)方式如圖1-9所示。使用超聲波檢測(cè)方式的卡門旋渦式空氣流量計(jì)是利用卡門旋渦引起的空氣密度的變化進(jìn)行測(cè)量的,在與空氣流動(dòng)方向垂直的方向上安裝超聲波發(fā)生器,在與其相對(duì)的位置上安裝接收器?ㄩT旋渦造成空氣密度變化,受其影響,超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波到達(dá)接收器的時(shí)刻或變?cè)缁蜃兺,從而產(chǎn)生相位差,利用放大器將該相位信號(hào)轉(zhuǎn)換成矩形波,該矩形波的脈沖頻率即為卡門旋渦的頻率。
圖1-9 卡門旋渦式空氣流量計(jì)(超聲波檢測(cè)方式)
1—信號(hào)發(fā)生器;2—渦流穩(wěn)定板;3—超聲波發(fā)生器;4—渦流發(fā)生器;5—通往發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸;
6—卡門渦流;7—與渦流數(shù)對(duì)應(yīng)的疏密聲波;8—接收器;9—計(jì)算機(jī);10—旁通通路
2) 節(jié)氣門體
節(jié)氣門體由節(jié)氣門、旁通氣道等組成。節(jié)氣門用來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行工況下的進(jìn)氣量
……
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