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汽車發(fā)動機電控系統(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)動機電控系統(tǒng)常見故障診斷、柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)等。為了便于與教材和實際教學(xué)設(shè)備相配套, 實訓(xùn)教學(xué)書中只給出基本教學(xué)要求與內(nèi)容綱要, 具體實訓(xùn)內(nèi)容可依據(jù)現(xiàn)場設(shè)備而定。
汽車發(fā)動機電控系統(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)高職高專項目教學(xué)的特點,本書共設(shè)置七個項目,每個項目下均設(shè)相關(guān)知識、項目實施、拓展知識、小結(jié)、應(yīng)知題及實操題。每個項目都有明確的知識要求和能力要求,在學(xué)習(xí)相關(guān)知識之后展開技能操作,部分項目設(shè)置了知識或能力的拓展部分。作者精心收集了一些案例,通過案例分析來加強對知識的理解和技能的運用。各項目結(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)動機的檢修日益成為汽車維修的重點和難點。加強電控發(fā)動機的理論學(xué)習(xí),細(xì)化其維修操作規(guī)范,對于電控發(fā)動機故障的準(zhǔn)確診斷與快速排除極為重要。為此,編寫了這本汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)檢修教材。
汽車發(fā)動機電控系統(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)高職高專項目教學(xué)的特點,本書共設(shè)置七個項目,每個項目下均設(shè)相關(guān)知識、項目實施、拓展知識、小結(jié)、應(yīng)知題及實操題。每個項目都有明確的知識要求和能力要求,在學(xué)習(xí)相關(guān)知識之后展開技能操作,部分項目設(shè)置了知識或能力的拓展部分。作者精心收集了一些案例,通過案例分析來加強對知識的理解和技能的運用。各項目結(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。全書共分七個項目單元及附錄。各部分的編寫分工如下:項目一、六、七由淄博職業(yè)學(xué)院宋作軍編寫;項目二由石油大學(xué)(華東)汽車修理廠王玉華編寫;項目三由山東交通職業(yè)學(xué)院張世軍編寫;項目四由山東省水利技術(shù)學(xué)院張慧卿編寫;項目五由張店鋼鐵總廠汽車運輸公司李輝照編寫;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,具有豐富的實踐經(jīng)驗。他們積極參與教材的研討與編寫,強化了教材質(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維修、汽車運輸管理等行業(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的感謝。本書在編寫過程中還參考了大量的書籍資料,在此向原作者表示真誠的感謝。由于作者水平有限,書中難免有疏漏和不妥之處,敬請廣大讀者批評指正。
編者
項目一 汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)的檢修 1
一、相關(guān)知識 2
(一)汽油機電控燃油噴射系統(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、項目實施 30
(一)項目實施環(huán)境 30
(二)項目實施步驟 30
三、拓展知識 48
小結(jié) 49
應(yīng)知題及實操題 49
項目二 汽油機怠速控制系統(tǒng)的檢修 53
一、相關(guān)知識 54
(一)怠速控制的目標(biāo) 54
(二)怠速空氣提供方式 54
(三)怠速信號的產(chǎn)生與識別 55
(四)怠速控制原理 56
二、項目實施 63
(一)項目實施環(huán)境 63
(二)項目實施步驟 63
三、拓展知識 70
小結(jié) 71
應(yīng)知題及實操題 71
項目三 汽油機進(jìn)氣控制系統(tǒng)的檢修 73
一、相關(guān)知識 74
(一)可變氣門正時控制系統(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、項目實施 92
(一)項目實施環(huán)境 92
(二)項目實施步驟 92
三、拓展知識 99
小結(jié) 100
應(yīng)知題及實操題 100
項目四 汽油機排放控制系統(tǒng)的檢修 103
一、相關(guān)知識 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、項目實施 116
(一)項目實施環(huán)境 116
(二)項目實施步驟 117
三、拓展知識 124
小結(jié) 125
應(yīng)知題及實操題 125
項目五 汽油機微機控制點火系統(tǒng)的檢修 127
一、相關(guān)知識 128
(一)微機控制點火系統(tǒng)的組成與功能 128
(二)點火提前角(點火正時)控制 128
(三)初級線圈的通電時間控制 134
(四)點火基準(zhǔn)信號及點火提前角控制方式 135
(五)微機控制點火系統(tǒng)分類 139
二、項目實施 141
(一)項目實施環(huán)境 141
(二)項目實施步驟 141
三、拓展知識 144
小結(jié) 146
應(yīng)知題及實操題 146
項目六 柴油機電控系統(tǒng)的檢修 149
一、相關(guān)知識 150
(一)柴油機電控技術(shù)概述 150
(二)高壓共軌柴油機電控系統(tǒng) 155
(三)柴油發(fā)動機空氣系統(tǒng)的電子控制 161
二、項目實施 166
(一)項目實施環(huán)境 166
(二)項目實施步驟 166
三、拓展知識 175
小結(jié) 179
應(yīng)知題及實操題 179
項目七 汽油機電控系統(tǒng)故障思路與自診斷 181
一、相關(guān)知識 182
(一)發(fā)動機不能啟動 182
(二)發(fā)動機動力不足 182
(三)發(fā)動機耗油量大 183
(四)發(fā)動機怠速過高 185
(五)發(fā)動機怠速不良 187
(六)發(fā)動機進(jìn)氣回火 187
(七)發(fā)動機排氣管放炮 188
(八)發(fā)動機冷啟動困難 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)動機電子控制單元 192
(二)查詢和刪除故障存儲 194
(三)測試數(shù)據(jù)塊 195
三、故障代碼與故障排除 214
小結(jié) 222
應(yīng)知題及實操題 222
附錄 常用汽車英文詞匯表 223
參考文獻(xiàn) 241
項目一 汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)的檢修
一、相關(guān)知識
(一)汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)概述
1.汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)的工作原理
汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)以發(fā)動機電控單元(ECU)為控制中心,利用安裝在發(fā)動機不同部位的各種傳感器檢測發(fā)動機的各種工作參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)選擇ECU中設(shè)定的程序,通過控制噴油器,精確地控制噴油量,使發(fā)動機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ECU的控制程序,實現(xiàn)啟動加濃、暖機加濃、加速加濃、全負(fù)荷加濃、減速調(diào)稀、強制怠速斷油、自動怠速控制等功能,滿足發(fā)動機特殊工況對混合氣的要求,使發(fā)動機獲得良好的燃油經(jīng)濟性和排放性,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.汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)的組成
汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)一般由三個子系統(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、測量和控制燃油燃燒時所需要的空氣量。
空氣經(jīng)空氣濾清器過濾后,由空氣流量計計量,通過節(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)動機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、電動燃油泵、燃油濾清器、燃油脈動阻尼器、壓力調(diào)節(jié)器、噴油器、冷啟動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)過燃油濾清器,除去雜質(zhì)及水分后,再經(jīng)過燃油脈動阻尼器,以減少其脈動。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,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)動機的低溫啟動性能,有些車輛在進(jìn)氣歧管上安裝了一個冷啟動噴油器,冷啟動噴油器的噴油時間由熱限時開關(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)動機運轉(zhuǎn)狀況和車輛運行狀況確定燃油的*佳噴射量。該系統(tǒng)由傳感器、ECU和執(zhí)行器三部分組成。
(1) 傳感器是信號轉(zhuǎn)換裝置,用以檢測發(fā)動機運行狀態(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)換成計算機能夠識別的電信號輸入ECU。檢測發(fā)動機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)動機控制系統(tǒng)的核心部件。ECU的存儲器中存放了發(fā)動機各種工況的*佳噴油持續(xù)時間,在接收到各種傳感器傳來的信號后,經(jīng)過計算確定滿足發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)的燃油噴射量和噴油時間。ECU還可對多種信息進(jìn)行處理,實現(xiàn)汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)以外其他諸多方面的控制,如點火控制、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,完成具體的控制動作(如噴油脈寬控制、點火提前角控制、怠速控制、碳罐清污、自診斷、故障備用程序啟動及儀表顯示等),從而使發(fā)動機處于*佳工作狀態(tài)。
3.汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)的分類
1) L型汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)
“L”是德文“空氣”一詞的首字母,L型汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)采用多點間歇噴射方式,用空氣流量計直接測量吸入的空氣量,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)動機電控單元;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—電動汽油泵;TPS—節(jié)氣門位置傳感器;
AFS—空氣流量計;M—氣流力矩;N—扭簧力矩;ATS—空氣溫度傳感器
2) D型汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)
“D”是德文“壓力”一詞的首字母,D型汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)是*早的、典型的多點壓力感應(yīng)式噴射系統(tǒng)。美國的通用、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,因而使該方法的測量精度稍差,并且響應(yīng)較慢。其系統(tǒng)組成如圖1-3所示。
3) 汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)分類
汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(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。
圖1-3 桑塔納2000GLi型轎車AFE發(fā)動機上的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)動機電控單元(ECU);
15—點火線圈;16—怠速控制閥;17—氧傳感器
表1-1 汽油機燃油噴射系統(tǒng)分類方法及其特點
標(biāo) 準(zhǔn)
類 型
特 點
空氣
量檢
測方
法
直接
檢測
質(zhì)量流量方式
用空氣流量計直接測量吸入的空氣量,L型噴射系統(tǒng)屬于此類,控制精度高
間接
檢測
速度密度方式
根據(jù)進(jìn)氣歧管的壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速推算吸入的空氣量并計算所需汽油量,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)動機轉(zhuǎn)速推算吸入的空氣量,并計算所需汽油量,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
與柴油機的供油系統(tǒng)相似,它將汽油通過高壓(3~4MPa)噴射直接噴入汽缸內(nèi)
缸外
噴射
多點噴射
簡稱MPI(multi point injection)。每個汽缸都有一個專用的噴油器用于為該汽缸提供汽油,L-Jetronic、Motronic等系統(tǒng)屬于多點噴射。將汽油通過噴油器噴在汽缸外進(jìn)氣門附近,油壓為0.3~0.4MPa
單點噴射
簡稱SPI(single point injection)。在進(jìn)氣管的節(jié)氣門體處設(shè)置一個噴油器,對各缸實行集中供油,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
噴射
時序
連續(xù)
噴射
在發(fā)動機運行過程中連續(xù)不斷地噴油,用于機械式和機電混合式系統(tǒng)(K-Jetronic和KE-Jetronic),控制精度低
發(fā)動機一個工作循環(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
噴射
各缸噴油器同時開啟且同時關(guān)閉,由同一個噴油指令控制所有的噴油器同時動作
分組
噴射
各缸噴油器分成若干組,同組噴油器同時噴油,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測量空氣流量的系統(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
信號
反饋
開環(huán)控制系統(tǒng)
無氧傳感器、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
機械控制
通過機械裝置將發(fā)動機負(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現(xiàn)燃油定量控制,K-Jetronic屬于此類
機電混合控制
在機械控制的基礎(chǔ)上增設(shè)電子控制,KE-Jetronic屬于此類
電子控制
由以發(fā)動機電控單元為核心的電控單元(ECU)進(jìn)行噴油控制
信號
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)動機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(L型汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng))、節(jié)氣門體、進(jìn)氣壓力傳感器(D型汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(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,空氣的流量由通道中的節(jié)氣門體來控制(節(jié)氣門體由加速踏板操作)。踩下加速踏板時,節(jié)氣門體打開,進(jìn)入的空氣量多。怠速時,節(jié)氣門體關(guān)閉,空氣由旁通氣道通過。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實現(xiàn)的。怠速空氣調(diào)整器一般由ECU控制。在氣溫較低,發(fā)動機需要暖機時,怠速空氣調(diào)整器的通路打開,將暖機時必需的空氣量供給進(jìn)氣歧管,此時,發(fā)動機轉(zhuǎn)速比正常怠速高,稱為快怠速。隨著發(fā)動機冷卻液溫度升高,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)動機轉(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)利用空氣流量計直接測量吸入的空氣量,通常用測得的空氣流量與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的比值作為計算噴油量的標(biāo)準(zhǔn)。空氣經(jīng)過空氣濾清器過濾后,用空氣流量計進(jìn)行測量,然后通過節(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;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,加快暖機過程(又稱快怠速)。在裝有怠速控制閥(ISCV)的發(fā)動機上,由ISCV來實現(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)氣歧管絕對壓力傳感器測得進(jìn)氣歧管中的絕對壓力,然后根據(jù)絕對壓力值和發(fā)動機轉(zhuǎn)速推算出每一循環(huán)發(fā)動機吸入的空氣量。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)氣歧管絕對壓力傳感器代替了空氣流量計。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)氣歧管絕對壓力傳感器;2—發(fā)動機;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)過空氣濾清器過濾的空氣,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
空氣流量計安裝在空氣濾清器和節(jié)氣門之間,用來測量進(jìn)入汽缸內(nèi)空氣量的多少,然后將進(jìn)氣量信號轉(zhuǎn)換成電氣信號輸入控制單元。由電控單元計算出噴油量,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。
熱線式空氣流量計有三種形式:*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)到原來恒定的狀態(tài)。第三種形式流量計的發(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所產(chǎn)生的作用力,以延長使用壽命,其結(jié)構(gòu)如圖1-6(c)所示。
(a) 主流測量式熱線式空氣流量計 (b) 旁通測量式熱線式空氣流量計
(c) 熱膜式空氣流量計
圖1-6 熱線式空氣流量計
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)動機;14—熱膜;15—金屬網(wǎng)
熱線式空氣流量計長期使用后,會在熱線上積累雜質(zhì),為了消除使用中電熱線上附著的膠質(zhì)積炭對測量精度的影響,在流量計上采用燒凈措施解決這個問題。每當(dāng)發(fā)動機熄火(或啟動)時,ECU自動接通空氣流量計殼體內(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)動機熄火4s后,該電路才被接通。
由于熱線式空氣流量計測量的是進(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。
(2) 葉片式空氣流量計。
葉片式空氣流量計又稱風(fēng)門式、翼片式或活門式空氣流量計,主要由測量葉片、緩沖葉片、緩沖室、回位彈簧、電位計、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
1—電位計;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—測量葉片;8—進(jìn)氣溫度傳感器;9—回位彈簧
來自空氣濾清器的空氣通過空氣流量計時,空氣推力使測量葉片(測量板)打開一個角度,當(dāng)吸入空氣推開測量葉片的力與彈簧變形后的回位力相平衡時,測量葉片就停止轉(zhuǎn)動。
與測量葉片同軸轉(zhuǎn)動的電位計檢測出測量葉片轉(zhuǎn)動的角度后,將進(jìn)氣量轉(zhuǎn)換成電壓信號VS送給ECU。根據(jù)電路設(shè)計的不同,葉片式空氣流量計又分為兩種形式:一種在進(jìn)氣量變大時,VS值升高;另一種在進(jìn)氣量增大時,VS值降低。
燃油泵開關(guān)裝在空氣流量計內(nèi),只有在發(fā)動機運轉(zhuǎn),空氣流量計測量葉片轉(zhuǎn)動時,燃油泵開關(guān)才會閉合。只要發(fā)動機停止運轉(zhuǎn),燃油泵開關(guān)便處于斷開狀態(tài),即使點火開關(guān)閉合,燃油泵也不工作。
為了使測量葉片在吸入空氣量急劇變化和氣流脈動時仍平穩(wěn)轉(zhuǎn)動,在空氣流量計上設(shè)置了與測量葉片做成一體的緩沖葉片(又稱補償板,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。怠速時流經(jīng)葉片處的空氣量由活動板與葉片間隙大小決定,而活動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,不但改變了旁通氣道的通道截面面積,同時改變了活動板與葉片的相對位置。發(fā)動機怠速時,空氣分兩路進(jìn)入進(jìn)氣總管,一路流經(jīng)葉片與活動板間隙,另一路流經(jīng)旁通氣道。
當(dāng)?shù)∷僬{(diào)整螺釘向外旋出時,旁通氣道通道截面積加大,葉片與活動板間隙減小,故流經(jīng)葉片與活動板間隙的空氣量減少,噴油量亦減少,但因為進(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,旁通氣道允許通過的空氣量減少的同時,葉片與活動板的間隙增大,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)氣溫度傳感器將測得的進(jìn)氣溫度信號送給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。
卡門旋渦式空氣流量計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與葉片式空氣流量計直接測得的均是進(jìn)氣的體積流量,因此在流量計內(nèi)裝有進(jìn)氣溫度傳感器,以便對隨氣溫而變化的空氣密度進(jìn)行修正,正確地計算出進(jìn)氣的質(zhì)量流量。與葉片式空氣流量計相比,卡門旋渦式空氣流量計具有體積小、質(zhì)量輕、進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)簡單、進(jìn)氣阻力小及充氣效率高等優(yōu)點。
旋渦頻率的檢測方式有反光鏡檢測和超聲波檢測兩種。如圖 1-8 所示為反光鏡檢測方式。反光鏡檢測式空氣流量計的檢測部分由反光鏡、發(fā)光二極管(LED)和光電管等組成。空氣流經(jīng)渦流發(fā)生器時,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。反光鏡振動時,將發(fā)光二極管投射的光反射給光電管,對反射光信號進(jìn)行檢測,即可得到旋渦的頻率。頻率越高,說明所對應(yīng)的進(jìn)氣量越大。
圖1-8 卡門旋渦式空氣流量計(反光鏡檢測方式)
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
超聲波檢測方式如圖1-9所示。使用超聲波檢測方式的卡門旋渦式空氣流量計是利用卡門旋渦引起的空氣密度的變化進(jìn)行測量的,在與空氣流動方向垂直的方向上安裝超聲波發(fā)生器,在與其相對的位置上安裝接收器。卡門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)接收器的時刻或變早或變晚,從而產(chǎn)生相位差,利用放大器將該相位信號轉(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(超聲波檢測方式)
1—信號發(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)動機汽缸;
6—卡門渦流;7—與渦流數(shù)對應(yīng)的疏密聲波;8—接收器;9—計算機;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)氣門用來控制發(fā)動機正常運行工況下的進(jìn)氣量
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