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1、进气系统的结构和原理第1页，本讲稿共41页第三章第三章 进气系统的结构和原理进气系统的结构和原理进气系统由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、节气门体、附加空气阀、怠速控制阀、谐振腔、动力腔、进气歧管等组成。发动机工作时，驾驶员通过加速踏板操纵节气门的开度，以此来改变进气量，控制发动机的运转。进入发动机的空气经空气滤清器滤去尘埃等杂质后，流经空气流量计，沿节气门通道进入动力腔，再经进气歧管分配到各个气缸中；发动机冷车怠速运转时，部分空气经附加空气阀或怠速控制阀绕过节气门进入气缸。第2页，本讲稿共41页第3页，本讲稿共41页第一节第一节 空气滤清器空气滤清器空气滤清器的作用是防止空气中的灰尘
2、、杂物等随空气吸入气缸，同时可防止发动机回火时火焰传到外面。电控汽油喷射系统发动机的空气滤清器与一般发动机的相同。第4页，本讲稿共41页第二节第二节 空气流量计空气流量计 空气流量计是直接测量进入发动机空气流量的传感器。目前常见的有以下几种形式：一、翼板式空气流量计 二、热线式空气流量计 三、热膜式空气流量计 四、卡门涡流式空气流量计 第5页，本讲稿共41页一、翼板式空气流量计一、翼板式空气流量计 翼板式空气流量计结构如图3-2所示。在发动机起动后，吸入的空气把计量板从全闭位置推开，使之绕其铀偏转。当气流推力与计量板回位弹簧力平衡时，计量板便停留在某一位置上。进气量愈大，计量板开启的角度也愈大
3、。这时，计量板转轴上的电位计滑臂也绕轴转动，使电位计的输出电压随之改变。这一信号输入电脑，电脑再根据进气温度传感器的信号进行修正，即可测出实际的进气流量。第6页，本讲稿共41页第7页，本讲稿共41页二、热线式空气流量计二、热线式空气流量计 热线式空气流量计结构如图3-3所示。在其进气道内的取样管中有一根铂丝(即热线)。铂丝通电发热。当发动机起动后，空气流过铂丝周围，使其热量散失，温度下降，与铂丝相连的桥式电路即改变电流，以保持铂丝温度恒定。将这种因空气流量变化而引起的流过铂丝的电流的变化，转化成电压或频率信号输入电脑，即可测得实际的空气流量。第8页，本讲稿共41页第9页，本讲稿共41页三、热膜
4、式空气流量计三、热膜式空气流量计 有些车型采用热膜式空气流量计，如图3-4所示。其发热体不是热线而是热膜，即固定在树脂薄膜上的热电阻膜片。其测量原理与热线式空气流量计基本相同。其采用的热膜式结构的发热体不像热线式那样直接承受空气的作用，因此使用寿命较长。第10页，本讲稿共41页四、卡门涡流式空气流量计四、卡门涡流式空气流量计 卡门涡流式空气流量计结构如图3-5、3-6所示。它是利用卡门涡流测量空气流量的。根据卡门涡流理论，当均匀气流流过涡源体时，在涡源体的下游气流中会产生一系列不对称却十分规则的空气旋涡，其移动速度与空气流速成正比。也就是说，在单位时间内通过涡源体下游某点的旋涡数量与空气流速成
5、正比，因此，通过测量单位时间内流过的旋涡数量，便可计算出空气的流速和流量。旋涡数量的测量方法有两种。第11页，本讲稿共41页第12页，本讲稿共41页第13页，本讲稿共41页一种是采用超声波测量法。即在涡源体的下游两侧设置一对超声波发生器和接收器，当超声波通过气流中的旋涡时，其频率相位会受到干扰而发生变化。电脑根据这一变化便可计算出单位时间内流过的旋涡数量，从而测得空气流速和流量。另一种采用反射镜(光学)检出法。即在空气流量计内设置一个反射镜和一对发光二极管和光敏晶体。反射镜安装在很薄的金属片上，簧片在气流旋涡压力作用下产生振动。这时，发光二极管通过反射镜射到光敏晶体上光束方向随之发生变化，使光
6、敏晶体以簧片的振动频率导通和截止。因簧片的振动频率与单位时间内流过的旋涡数量成比例，故电脑便可计算出空气流量。第14页，本讲稿共41页第三节第三节 进气压力传感器进气压力传感器 利用进气歧管真空度检测进气量的电控汽油喷射系统，是用进气压力传感器来间接地测量发动机吸入空气量的。常见的进气歧管压力传感器有以下几种。一、膜盒式进气压力传感器 二、应变仪式进气压力传感器二、应变仪式进气压力传感器第15页，本讲稿共41页一、膜盒式进气压力传感器一、膜盒式进气压力传感器 膜盒式进气压力传感器内的弹性金属膜盒与大气相通。与膜盒连接在一起的衔铁可以在线圈绕组中移动。当进气歧管压力发生变化时，膜盒膨胀，衔铁在线
7、圈绕组内的位置随之发生相应的变化，从而影响线圈绕组周围的电磁场。这样便可把膜盒的机械运动转换成电信号。电脑根据这个信号即可测出进气歧管压力。第16页，本讲稿共41页第17页，本讲稿共41页二、应变仪式进气压力传感器二、应变仪式进气压力传感器物体在承受应力作用时，长度会发生变化，电阻也会随着变化，应变仪式进气压力传感器就是根据此原理设计的。应变仪式进气压力传感器的主要元件是一个很薄的硅片，其外围较厚，中间最薄。硅片上下两面各有一层二氧化硅膜。在膜层中沿硅片四边有四个传感器电阻。在硅片四角各有一个金属块，通过导线与电阻相连。硅片下部有一真空腔与进气相通。硅片上的四个电阻连接成桥式电路。当进气歧管压
8、力变化时，硅膜片随之发生变形。这时传感器电阻的阻值即随之发生相应的变化，使桥式电路输出正比于进气压力的电压信号。电脑根据该信号即可测出进气歧管的压力。这种传感器不受较大范围的温度变化影响。第18页，本讲稿共41页第19页，本讲稿共41页第四节第四节 节气门体节气门体节气门体装在空气流量计后的进气管上，它包含节气门、节气门位置传感器、附加空气阀、冷却水管、怠速旁通气道和调整螺钉等。节气门位置传感器装在节气门的转轴上。有些车型的节气门体上还装有节气门回位缓冲器。第20页，本讲稿共41页第21页，本讲稿共41页一、节气门位置传感器一、节气门位置传感器节气门位置传感器用于检测节气门的开度，并将其转换成
9、电信号输给电脑，作为电脑判定发动机运转工况的依据。常用的节气门位置传感器有触点(开关)式、滑动电阻式、综合式等几种。(一一)触点式节气门位置传感器触点式节气门位置传感器触点式节气门位置传感器内部有两个触点：怠速开关触点(IDL)和全负荷开关触点(PSW)。两触点之间为公共触点(TL)。发动机在怠速或强制怠速时，怠速触点闭合，电脑根据此信号对怠速时的混合气进行微调，并修正点火提前角，切断废气再循环系统；强制怠速时，暂时切断供油。当节气门开度超过一定角度时，全负荷触点闭合，电脑据此信号加浓混合气，提高发动机的输出功率。第22页，本讲稿共41页第23页，本讲稿共41页(二二)滑动电阻式节气门位置传感
10、器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是一种线性电位计。电脑通过该传感器可以获得节气门开度从全闭到全开连续变化的信号，以及开闭速度的信号，从而精确判断发动机的运行工况，以提高控制精度和效果。第24页，本讲稿共41页第25页，本讲稿共41页(三三)综合式节气门位置传感器综合式节气门位置传感器综合式节气门位置传感器是由一个怠速开关触点和滑动电阻组成的。怠速时，怠速触点闭合，输出怠速信号。其他工况时，随节气门开度的增大，输出信号电压也提高，全开时达到最大。采用数字控制方式的电脑，在滑动电阻有误差时，还将怠速开关触点的闭合信号作为电脑校正节气门开度信号值的基准点。第26页，本讲稿共41
11、页二、怠速旁通气道和怠速调整螺钉二、怠速旁通气道和怠速调整螺钉 怠速运转时，电控汽油喷射发动机的节气门处于完全关闭位置。这时经过空气流量计计量过的空气通过节气门体上的怠速旁通气道绕过节气门进入进气歧管。怠速调整螺钉用以改变旁通气道的通道面积，从而控制怠适时的进气量，以调整怠速转速。这种结构，不设节气门开度调整螺钉，提高了怠速调整的精度和运转的稳定性。第27页，本讲稿共41页第28页，本讲稿共41页第五节第五节 附加空气阀附加空气阀 附加空气阀的作用是增加发动机冷态时的进气量，以提高怠速转速，加快暖机预热过程并提高发动机冷起动性能。常用的附加空气阀有双金属片式、蜡式等几种。第29页，本讲稿共41
12、页一、双金属片式附加空气阀 双金属片式附加空气阀通过双金属片带动阀片，控制旁通气道的开闭。发动机起动时，双金属片使阀片处于开启状态，连通了节气门前后的旁通气道，使节气门关闭时有较多的空气进入进气歧管，提高了冷车怠速转速，加速了预热过程。在发动机起动的同时，电流通过加热线圈，使双金属片受热变形。随着温度的逐渐升高，阀片随之缓慢地关闭旁通气道，怠速转速便逐渐降到正常转速。当发动机以正常温度工作时，加热线圈仍通电加热双金属片，而且发动机的热量也不断地传给双金属片，使旁通气道保持关闭状态。第30页，本讲稿共41页第31页，本讲稿共41页二、蜡式附加空气阀二、蜡式附加空气阀蜡式附加空气阀由发动机冷却水直
13、接加热而起作用。冷却水经水管进入空气阀内，流经蜡盒四周。当发动机温度较低时，蜡盒内蜡质收缩，阀心在弹簧作用下，打开旁通气道，使空气进入进气歧管。随着发动机起动后水温的升高，蜡盒内的蜡质受热膨胀，推动阀心，逐渐地关闭旁通气道，使发动机怠速逐渐恢复正常。当水温达80时，旁通气道将完全关闭。第32页，本讲稿共41页第33页，本讲稿共41页第六节第六节 怠速控制阀怠速控制阀 怠速控制阀是由电脑控制的，其作用是使发动机在不同工况下都能以最佳的怠速运转，常见的怠速控制阀有步进电机式和脉冲电磁阀式两种。第34页，本讲稿共41页一、步进电机式怠速控制阀一、步进电机式怠速控制阀 步进电机式怠速控制阀螺杆端部装有
14、阀心。当转子旋转时，螺杆即带动阀心移动。电脑通过步进电机控制转子的旋转方向和转角，以控制阀心的移动方向和移动距离，从而调节旁通气道的进气量。电脑根据不同工况下设定的怠速转速进行控制，因此不再设置附加空气阀，而是由怠速控制阀来实现对冷车快怠速和热车后正常的自动控制。第35页，本讲稿共41页二、脉冲电磁阎式怠速控制阀二、脉冲电磁阎式怠速控制阀脉冲电磁阀式怠速控制阀是一个结构与普通电磁阀基本相同的脉冲电磁阀。它的作用是控制怠速时旁通气道的进气量当电磁线圈通电时，阀心打开阀门，使旁通气道开启；当断电时，阀心在回位弹簧的作用下关闭旁通气道。在电脑输出固定频率的脉冲电流作用下，每个脉冲周期内通电时间所占的
15、比例(占空比)越大，阀门开启时间的占空比也越大，进气量越大。电脑即通过改变这种脉冲电流的占空比，来改变进气量，以实现对发动机怠速转速的控制。第36页，本讲稿共41页第37页，本讲稿共41页第七节第七节 惯性增压进气系统惯性增压进气系统 惯性增压进气系统亦称谐波增压进气系统(ACIS)，其作用是利用进气气流惯性所形成的压力提来提高充气效率，以增大发动机的功率和转矩，见图3-17。在发动机运转的情况下，当进气门突然关闭时，进气门附近的气体被压缩，压力上升。当气体的惯件作用过后，被压缩的气体开始膨胀，向着进气气流相反方向流动，压力下降。膨胀气波到达进气管口后又被反射回来，形成压力波。如果这一脉动的压力波与进气门开闭能配合得好，使反射的压力波能集中于要打开的进气门旁，那么，打开进气门时就能获得进气增压的效果 第38页，本讲稿共41页第39页，本讲稿共41页进气控制阀由膜片式真空促动器操纵。电脑通过电控真空开关阀和真空促动器控制进气控制阀的开启和关闭，使发动机在较大转速范围内获得较好的气体动力增压，提高其充气效果，增大其转矩和功率。第40页，本讲稿共41页第41页，本讲稿共41页