发动机空气供给系统的结构与检修

汽车发动机电控技术项目四发动机空气供给系统的结构与检修发动机空气供给系统概述空气流量传感器及控制电路检测温度传感器及控制电路检修节气门位置传感器及控制电路检修电子节气门控制系统的组成、功用及工作原理怠速控制系统的作用和组成知识目标了解空气供给系统的类型、组成及各组成之间的相互关系。熟悉空气供给系统主要零部件的安装位置及外部构造，并理解它们的作用。理解空气供给系统的作用和工作原理。熟悉怠速控制系统的组成并理解其控制原理。熟悉旁通空气道式怠速控制阀的类型及结构，并理解其工作原理。掌握节气门直动式怠速控制原理及检测方法。熟悉空气流量传感器的类型和基本结构。了解空气流量传感器的作用和工作原理。能对空气供给系统引起的故障进行分析、诊断与排除。项目四发动机空气供给系统的结构与检修任务分析空气供给系统是发动机电控系统的重要组成部分，其功用是向发动机提供与发动机负荷相适应的、清洁的空气，同时对流入发动机气缸的空气质量进行直接或间接计量，并以电信号的形式告知电控单元（ECU），使它们在系统中与喷油器喷出的汽油形成空燃比符合要求的可燃混合气。如果空气供给系统相关零部件出现故障，那么将导致混合气浓度与发动机工况的不协调，从而引起发动机工作不良。出现这种情况时，往往需要对空气供给系统进行检修和维护。因此，学习空气供给系统的组成、工作原理和检修方法，对于正确、快速地进行故障诊断和检测十分重要。项目四发动机空气供给系统的结构与检修任务一发动机空气供给系统概述空气供给系统的分类和组成一、根据测量进气量的方式不同，空气供给系统可分为D型和L型两种。其组成主要包括空气滤清器、空气流量传感器（或进气歧管绝对压力传感器）、节气门体、节气门位置传感器、进气总管、进气歧管、进气温度传感器和怠速控制阀等。任务一发动机空气供给系统概述D型空气供给系统1.D型空气供给系统是利用进气歧管绝对压力传感器检测进气管内的绝对压力，电控单元根据进气管内的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进气量，再根据进气量和发动机转速确定基本喷油量。这种计量进气量的方式属于速度密度型结构较为简单。其组成如图4-1和图4-2所示。图4-1D型空气供给系统的组成任务一发动机空气供给系统概述图4-2桑塔纳经典版轿车D型空气供给系统的组成任务一发动机空气供给系统概述L型空气供给系统2.L型空气供给系统是利用空气流量传感器直接测量发动机的进气量，电控单元不必进行推算，即可根据空气流量传感器信号计算与该空气量相应的基本喷油量。因消除了推算进气量的误差影响，其测量的准确程度高于D型，故对混合气浓度的控制更精确。L型空气供给系统又可分为体积流量型和质量流量型，叶片式和卡门涡旋式空气流量传感器属于体积流量型，热线式和热膜式空气流量传感器属于质量流量型。其组成如图4-3和图4-4所示。任务一发动机空气供给系统概述图4-3L型空气供给系统的组成图4-4卡罗拉GL型轿车L型空气供给系统的组成任务一发动机空气供给系统概述空气供给系统的工作原理二、空气供给系统的工作原理如图4-5所示。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，控制发动机的输出功率（负荷）；空气经空气滤清器过滤后，通过空气流量计（L型）、节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各气缸。图4-5空气供给系统的工作原理任务一发动机空气供给系统概述在节气门体的外部或内部设有与主进气道并联的旁通怠速进气通道，并由怠速控制阀控制怠速时的进气量。在L型空气供给系统中［图4-5（a）］，流经怠速控制阀的空气首先经过空气流量计测量；而在D型空气供给系统中［图4-5（b）］，绝对压力传感器测量的是进气管内的压力，流经怠速控制阀的空气也在检测范围内。怠速控制阀由ECU直接控制。任务一发动机空气供给系统概述任务实施空气滤清器的安装位置及作用1.空气滤清器安装在进气道的最前端，如图4-6所示。其作用是滤去发动机在工作时所吸入的空气中含有的杂质和灰尘，以减少气缸、活塞和活塞环的磨损；同时空气滤清器还是一个扩张消音器，可以在一定程度上消除发动机进气行程所产生的噪声。图4-6空气滤清器的安装位置任务一发动机空气供给系统概述空气流量传感器的安装位置及作用2.空气流量传感器安装在空气滤清器与节气门体之间的进气道上，图4-7所示为卡罗拉发动机空气流量传感器的安装位置。其作用是检测发动机进气量的多少，并将进气量信息通过电路的连接转换为电信号输送给ECU，以供ECU确定基本喷油量和点火提前角。图4-7卡罗拉发动机空气流量传感器的安装位置任务一发动机空气供给系统概述节气门体的安装位置及作用3.节气门体安装在进气软管后进气总管前，图4-8所示为卡罗拉发动机节气门体的安装位置。其作用是通过油门拉线或根据ECU控制信号调节节气门开度，控制发动机的进气量，从而控制发动机的转速和输出功率。图4-8卡罗拉发动机节气门体的安装位置任务一发动机空气供给系统概述节气门位置传感器的安装位置及作用4.节气门位置传感器安装在节气门体的一侧，图4-9所示为卡罗拉发动机节气门位置传感器的安装位置。其作用是根据节气门开度大小获得发动机负荷变化工况，如怠速工况、部分负荷工况、全负荷工况和急加速工况，用于调节、修正、控制喷油时间（量）及基本点火提前角。图4-9卡罗拉发动机节气门位置传感器的安装位置任务一发动机空气供给系统概述进气总管的安装位置及作用5.进气总管又称谐振腔或动力腔，位于节气门体之后进气歧管之前，如图4-10所示。它的作用是提高进气压力和存储进气，防止进气产生窜扰。图4-10进气总管的安装位置任务一发动机空气供给系统概述进气歧管的安装位置及作用6.如图4-11所示，进气歧管位于进气总管之后，其作用是将空气尽可能均匀地分配给各个气缸，同时提供形成可燃混合气的场所（缸外喷射）。一般，进气歧管比较长，通过改变进气歧管长度或截面积可实现可变进气增压的效果。图4-11进气歧管的安装位置任务一发动机空气供给系统概述进气温度传感器的安装位置及作用7.进气温度传感器一般安装在进气总管上，如桑塔纳轿车AJR型发动机，如图4-12所示；或与空气流量计安装在一个壳体内，如卡罗拉1ZR-FE型发动机；还有的是与进气歧管绝对压力传感器安装在一起。其作用是检测发动机工作时的进气温度，并将此信号输送给ECU，作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号。图4-12进气温度传感器的安装位置任务一发动机空气供给系统概述进气歧管绝对压力传感器的安装位置及作用8.进气歧管绝对压力传感器一般安装在节气门之后的进气总管上，如图4-13所示。其作用是检测发动机工作时的进气压力信号，并将此信号转变成电信号输送送给ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。图4-13进气歧管绝对压力传感器的安装位置任务二空气流量传感器及控制电路检测空气流量传感器及其安装位置一、空气流量传感器及其安装位置如图4-14所示。图4-14空气流量传感器及其安装位置任务二空气流量传感器及控制电路检测空气流量传感器的功用二、空气流量传感器用在L型空气供给系统中。它的作用是检测发动机单位时间内的进气量，并将进气量信息通过电路的连接转换为电信号输送给ECU，作为决定基本喷油量和基本点火提前角的最重要的主控信号，该信号电压的大小与进气量的多少成正比。为使发动机在各种工况下获得最佳的混合气，必须保持空气流量计良好的技术状况，使其精确地测量进气量。任务二空气流量传感器及控制电路检测空气流量计的类型三、空气流量计根据检测方式不同可分为质量流量型和体积流量型。质量流量型是利用空气流量计直接测量吸入发动机的空气质量，如热线式和热膜式空气流量计（统称为热式空气流量计）；体积流量型是利用空气流量计测量吸入发动机的空气体积量，如叶片式和卡曼涡旋式空气流量计。叶片式空气流量计因其进气阻力大，响应较慢，故目前已很少使用；现在应用最广泛的是热线式和热膜式空气流量计。任务二空气流量传感器及控制电路检测热线式空气流量计的基本结构与工作原理四、热线式空气流量计是由4个热敏电阻组成一个电桥，其中的热线电阻和冷线电阻（温度补偿电阻）在取样管中，取样管在进气管的中央或一侧。取样管两端设有整流网和防回火网，起控制气流匀速流动和保护热线的作用，其基本结构如图4-15（a）所示。图4-15热式空气流量计的基本结构1—连接器；2—控制线路板；3—整流网；4—壳体；5—温度补偿电阻；6—热线电阻；7—取样管；8—防回火网；9—金属热膜元件任务二空气流量传感器及控制电路检测热线式空气流量计大多数是模拟电压信号传感器，热线RH的电阻值变小，冷线RC的电阻值变大，电桥失去平衡，提高桥压，放大器即加大流过RH的补偿电流IH，使冷、热线恢复正常温差（100℃）。电流IH的增加会使RA的电压降增大，只要测量RA两端的电压降，即可得知流过空气量的多少，ECU就能确定所需空燃比的喷油量。其工作原理如图4-16所示。图4-16热线式空气流量计的工作原理任务二空气流量传感器及控制电路检测热膜式空气流量计的基本结构与工作原理五、热膜式空气流量计的结构和工作原理与热线式空气流量计基本相同，只是把发热体由热线改成热膜，热膜是将发热金属片固定在树脂薄膜上制成的。这种结构可使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，增加了发热体的强度，提高了空气流量计的可靠性。其基本结构如图4-15（b）所示。任务二空气流量传感器及控制电路检测任务实施线路图及线束连接器端子图1.卡罗拉1ZR-FE型发动机空气流量计线路图及线束连接器端子图如图4-17所示。图4-17卡罗拉1ZR-FE型发动机空气流量计线路图及线束连接器端子图任务二空气流量传感器及控制电路检测空气流量计电源电压的测量2.空气流量计电源电压的测量如图4-18所示。图4-18空气流量计电源电压的测量任务二空气流量传感器及控制电路检测利用空气流量计测量电压的步骤如下：（1）关闭点火开关。（2）拔下空气流量计连接器。（3）打开点火开关至ON挡。（4）使用万用表20V直流电压挡检测空气流量计线束端连接器3号端子与搭铁（或与4号端子）之间的电压，正常值应为蓄电池电压；若没有电压，应检查熔断丝、继电器等。任务二空气流量传感器及控制电路检测空气流量计线束导通性的检测3.空气流量计线束导通性的检测操作如图4-19所示，其具体步骤如下。（1）关闭点火开关。（2）拆下蓄电池负极。（3）拔下空气流量计连接器。（4）拔下ECM连接器。（5）用万用表200Ω电阻挡或二极管挡检测空气流量计与ECM线束端连接器4-116和5-118端子的导通性，正常时应小于1Ω，否则说明电路存在断路情况。任务二空气流量传感器及控制电路检测图4-19空气流量计线束导通性的检测任务二空气流量传感器及控制电路检测线束之间是否短路的检测4.线束之间是否短路的检测如图4-20所示，其步骤如下：（1）关闭点火开关。（2）拆下蓄电池负极。（3）拔下空气流量计连接器。（4）拔下ECM连接器。（5）用万用表二极管挡检测空气流量计线束端连接器3，4，5号端子之间是否短路，正常应为无穷大。图4-20线束之间是否短路的检测任务二空气流量传感器及控制电路检测连接器端子是否搭铁的检查5.空气流量计线束端连接器3，4，5号端子是否搭铁的检查如图4-21所示，其步骤如下：图4-21连接器端子是否搭铁的检测任务二空气流量传感器及控制电路检测（1）关闭点火开关。（2）拆下蓄电池负极。（3）拔下空气流量计连接器。（4）拔下ECM连接器。（5）用万用表二极管挡检测空气流量计线束端连接器3，4，5号端子是否搭铁，正常时应为无穷大。任务二空气流量传感器及控制电路检测信号端子输出电压的检测6.信号端子输出电压的检测如图4-22所示，其步骤如下：图4-22信号端子输出电压的检测任务二空气流量传感器及控制电路检测（1）关闭点火开关。（2）拔下空气流量计连接器。（3）拆下空气流量计。（4）空气流量计3号端子接蓄电池正极，4号端子接蓄电池负极。（5）将万用表调到20V直流电压挡。（6）将红表笔接到空气流量计5号端子上，黑表笔接空气流量计4号端子，测量值应为0.2~4.9V，否则表明传感器损坏。