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项目六发动机排放超标考核内容使用适当工、量具对发动机传感器、执行器进行检测使用解码器读取故障码及数据流结合特定情境分析系统故障任务一进气控制系统检修•一、发动机空气供给系统的组成•空气供给系统为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气,并测量和控制空气量。其组成如图6-1所示,主要由空气滤清器、空气流量传感器、进气总管及进气歧管等组成。图6-1空气供给系统1—空气滤清器;2—空气流量传感器;3—PCV管;4—怠速开关控制传感器;5—进气总管;6—进气歧管;7—空气阀•二、发动机空气供给系统的作用•发动机在进气行程中,空气经空气滤清器、空气流量传感器和节气门进入各缸进气歧管,此时驾驶员通过操纵节气门的开度来控制每个工作循环的进气量。发动机怠速时,节气门关闭,进气量由怠速旁通阀来控制,保证冷暖车时加大进气量,正常怠速时恢复怠速进气量。空气阀控制快怠速转速,也可由电控系统指令怠速控制阀控制怠速转速和快怠速转速。•一、空气滤清器•空气滤清器的功用是滤除空气中的杂质或灰尘,也有消减进气噪声的作用。空气滤清器一般由进气导流管、空气滤清器盖、空气滤清器外壳和滤芯等组成。空气滤清器有多种结构形式。–(一)纸滤芯空气滤清器•纸滤芯空气滤清器被广泛用于各类汽车发动机上,其结构如图6-2所示。图6-2干式纸滤芯空气滤清器1—滤芯;2—滤清器外壳;3—滤清器盖;4—蝶形螺母;5—进气导流管;6—金属网;7—打褶滤纸;8—滤芯下密封面;9—滤芯上密封面–(二)油浴式空气滤清器•油浴式空气滤清器用于在多尘条件下工作的发动机上,如越野车发动机。图6-3为油浴式空气滤清器的结构图,它包括空气滤清器外壳、滤芯、密封圈和滤清器盖等。外壳底部是储油池,其中盛有一定数量的机油。当发动机工作时,环境空气经外壳与滤清器盖之间的狭缝进入滤清器,并沿着滤芯与外壳之间的环形通道向下流到滤芯底部,再折向上通过滤芯后进入进气管。当气流转弯时,空气中粗大的杂质被甩入机油中被机油黏附,细小杂质被滤芯滤除。黏附在滤芯上的杂质被气流溅起的机油所冲洗,并随机油一起流回储油池。滤芯多用金属丝制成,油浴式空气滤清器的优点是滤芯清洗后可以重复使用。图6-3油浴式空气滤清器1—滤清器外壳;2—滤芯;3—密封圈;4—滤清器盖;5—蝶形螺母–(三)离心式及复合式空气滤清器•离心式空气滤清器多用于大型载货汽车上。在许多自卸车或矿山用汽车上还使用离心式与纸滤芯式相结合的双级复合式空气滤清器(图6-4)。双级复合式空气滤清器的上体是纸滤芯空气滤清器,下体是离心式空气滤清器。空气从滤清器下体的进气口首先进入旋流管,并在旋流管内螺旋导向面的引导下产生高速旋转运动。在离心力的作用下空气中的大部分灰尘被甩向旋流管壁并落入集灰盘中,空气则从旋流管顶部进入纸滤芯空气滤清器。空气中残存的细微杂质被纸滤芯滤除。图6-4双级复合式空气滤清器1—卡簧;2—纸滤芯;3—滤清器上盖;4—蝶形螺母;5—密封垫;6、9、13—密封圈;7—上体;8—出气口;10—进气口;11—旋流管;12—下体;14—集灰盘;15—卡箍;16—旋流管螺旋导向面•二、进气管•进气管一般包括进气软管、进气总管和进气歧管。进气软管用于连接空气滤清器和节气门体,进气总管用于连接节气门体和进气歧管。–(一)谐振进气系统•利用发动机的进气脉动，使进入发动机的空气在进气门开启时的压力为正压。从而实现“气体动力增压”，提高发动机的进气量,进而改善发动机的动力性。由于进气过程具有间歇性和周期性。致使进气歧管内产生一定幅度的压力波。此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。•如果利用一定长度和直径的进气歧管与一定容积的谐振室组成谐振进气系统(图6-5),并使其自振频率与气门的进气周期调谐,那么在特定的转速下,就会在进气门关闭之前,在进气歧管内产生大幅度的压力波,使进气歧管的压力增高,从而增加进气量。这种效应称为进气波动效应。谐振进气系统的优点是没有运动件,工作可靠,成本低。但只能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。图6-5谐振进气系统1—进气导流管;2—副谐振室;3—空气滤清器;4—空气流量传感器;5—主谐振室;6—进气歧管–(二)可变进气歧管•为了充分利用进气波动效应和尽量缩小发动机在高、低速运转时进气速度的差别,从而达到改善发动机经济性及动力性,特别是改善中、低速和中、小负荷时的经济性和动力性的目的,要求发动机在中、低转速时配用细而长的进气歧管,在高速配用短而粗的进气歧管。可变进气歧管就是为满足这种要求而设计的。•图6-6所示为一种能根据发动机转速和负荷的变化而自动改变有效长度的进气歧管。图6-6可变进气歧管1—空气滤清器;2—节气门;3—转换阀;4—转换阀控制机构;5—发动机电子控制装置•另一种可变进气歧管如图6-7所示,其每个歧管都有两个进气通道,一长一短。根据发动机转速的高低,由旋转阀控制空气经哪一个通道流进气缸。当发动机在中、低速运转时,旋转阀将短进气通道封闭,空气沿长进气通道经进气道、进气门进入气缸。当发动机高速工作时,旋转阀使长进气通道短路,将长进气通道也变为短进气通道。这时空气同时经两个短进气通道进入气缸。图6-7双通道可变进气歧管1—短进气通道;2—旋转阀;3—长进气通道;4—喷油器;5—进气道;6—进气门•三、空气流量计•空气流量计的作用是将吸入发动机的空气量转换成电信号送至电子控制装置(ECU)。空气量信号是用来确定基本喷油量的主要依据之一。空气流量计按其结构不同可分为如下4种。–(1)翼片式空气流量计———体积流量型,20世纪70年代应用较为广泛。–(2)卡门漩涡式空气流量计———体积流量型,多用于三菱和丰田汽车。–(3)热线式空气流量计———质量流量型,应用较为广泛。–(4)热膜式空气流量计———质量流量型,应用较为广泛。–(一)翼片式空气流量计•1.结构•翼片式空气流量计又称活门式或叶片式空气流量计,安装在发动机空气滤清器和进气歧管之间。它主要由翼片部分、电位计和接线插头3部分组成,如图6-8所示。翼片部分由测量叶片、缓冲叶片及壳体组成,如图6-9所示。测量叶片随空气流量的变化在空气主通道内偏转,当回位弹簧的弹力与吸入空气流对测量叶片的推力平衡时,叶片即处于稳定位置。图6-8翼片式空气流量计结构1—进气温度传感器;2—回位弹簧;3、6—缓冲室;4—电位计;5—接线插头;7—缓冲叶片;8—CO调整螺钉;9—旁通气道;10—测量叶片图6-9翼片部分结构1—测量叶片;2—回位弹簧;3—缓冲叶片;4—CO调整螺钉•2.工作原理•如图6-10所示,翼片式空气流量计是根据空气流动产生的压力差将翼片叶片推开的原理进行工作的,而电位计与翼片叶片是同轴的,所以当叶片偏转时,电位计滑臂必然转动。由于转轴一端装有螺旋回位弹簧,当其弹力与吸入空气量对测量叶片产生的推力平衡时,测量叶片就会处于某一个稳定偏转位置,而电位计滑臂也处于镀膜电阻的某一对应位置。图6-10翼片式空气流量计工作原理–(二)卡门漩涡式空气流量计•卡门漩涡式空气流量计是一种利用卡门涡流理论来测量空气流量的装置。在流量计进气道的正中央有一个流线形或三角形的立柱,称为涡源体。当均匀的气流流过涡源体时,在涡源体下游的气流中会产生一列不对称却十分规则的空气漩涡,即所谓的卡门涡流。据卡门涡流理论,此漩涡移动的速度与空气流速成正比,即在单位时间内流过涡源体下游某点的漩涡数量与空气流速成正比。因此,通过测量单位时间内流过的漩涡数量使可计算出空气的流速和流量。•对于一台具体的卡门漩涡式空气流量计,有如下关系式•式中V———空气的流速;•d———涡流发生器的外径尺寸;•f———漩涡产生的频率数;•St———斯特罗巴尔数。•由这个关系式可知,体积流量与卡门涡流传感器的输出频率成正比。利用这个原理我们只要检测卡门漩涡的频率f,就可以求出空气流量。•根据漩涡频率检测方式的不同,汽车用涡流式空气流量传感器分为光学检测式(图6-11)和超声波检测式(图6-12)两种。图6-11反光镜式检测方式1—反光镜支撑杆;2—光电管;3—板簧;4—反光镜;5—涡流发生器;6—导压孔图6-12超声波式检测方式1—整流网;2—涡流发生器;3—超声波发生器;4—涡流;5—超声波接收器•1.反光镜式卡门漩涡式空气流量计•使用反光镜式检测方式的卡门漩涡式空气流量计是把涡流发生器两侧的压力变化,通过导压孔引向薄金属制成的反光镜表面,使反光镜产生振动。反光镜振动时,将发光管投射的光周期反射给光电管,对反光信号的频率进行检测,便可以求得进气量。•2.超声波式卡门漩涡式空气流量计•使用超声波式检测方式的卡门漩涡式空气流量计是利用卡门漩涡引起的空气密度变化进行测量的。在空气流动方向的垂直方向安装有超声波发生器,在其对面安装超声波接收器。在发动机运行时,超声波发生器不断地发出一定频率的超声波,超声波穿过漩涡时,由于受到漩涡造成的空气密度变化的涡流影响,其相位随空气密度的变化将发生偏移,由此形成疏密波。发动机ECU根据超声波接收器收到的疏密波便可以计算出卡门漩涡的频率,进而求得进气量。–(三)热线式空气流量计•1.结构•热线式空气流量计主要由取样管、热线测量电路、连接器和防护网等组成,如图6-13所示。图6-13主流式热线式空气流量计结构1—防护网;2—取样管;3—连接器;4—热线测量电路•2.工作原理•热线式空气流量计是利用空气流过热金属线时的冷却效应工作的。将一根铂丝热线置于进气空气流中,在恒定电流通过铂丝使其加热后,如果流过铂丝周围的空气增加,金属丝温度就会降低。要使铂丝的温度保持恒定,就应根据空气量调节热线的电流,空气流量越大,需要的电流越大。图6-14是主流测量方式的热线式空气流量计的工作原理图。图6-14热线式空气流量计测量原理–(四)热膜式空气流量计•热膜式空气流量计的结构如图6-15所示,它的工作原理与热线式空气流量计基本相同。热膜式空气流量计的主要特点是:发热体由热线改为热膜,热膜为固定在薄树脂膜上的金属铂(或者用厚膜工艺将热线、冷线、精密电阻镀在一块陶瓷片上),它有效地降低了制造成本。发热体不直接承受空气流动所产生的作用力,从而提高了发热体的强度和工作可靠性,且结构简单,使用寿命长,不易受尘埃污染。采用这种空气流量计的典型实例是上海大众的桑塔纳2000型时代超人发动机。•四、进气歧管压力传感器•D型汽油喷射系统不设空气流量计,而是利用进气歧管压力传感器测量节气门后进气管内的绝对压力,并以此作为电控项目计算喷油量的主要参数。进气歧管压力传感器种类较多,应用最广泛的是半导体压敏电阻式压力传感器。•半导体压敏电阻式压力传感器的结构如图6-16所示,它由压力转换元件和对输出信号进行放大的混合集成电路等构成。图6-16半导体压敏电阻式压力传感器的结构1、6—滤清器;2—外壳;3—过滤器;4—混合集成电路;5—压力转换元件•压力转换元件是利用半导体压阻效应制成的硅膜片。硅膜片为边长约3mm的正方形,其中部经光刻腐蚀形成直径约2mm、厚约50μm的薄膜。在膜片表面规定位置有4个应变电阻,以惠斯通电桥方式连接。压敏电阻式压力传感器工作原理如图6-17所示。硅膜片的一侧是真空室,另一侧导入进气歧管压力。进气歧管侧的绝对压力(即进气歧管压力)越高,硅膜片的变形量越大。其变形量与压力成正比,膜片上的应变电阻阻值的变化也与变形的变化成正比。这样就可利用惠斯通电桥将硅膜片的变形量转换成电信号。由于压力转换元件输出的电信号很弱,所以需用混合集成电路进行放大后才能输出。图6-17半导体压敏电阻式压力传感器的原理•五、温度传感器•为了判定发动机的冷热状态、计算进入发动机的空气量以及排气净化处理,需要能够连续精确地测量发动机冷却水温度、进气温度的传感器。汽车发动机用的冷却液温度传感器和进气温度传感器工作原理相似,分别如图6-18和图6-19所示。图6-18冷却液温度传感器图6-19进气温度传感器•六、节气门体与节气门位置传感器–(一)节气门体•节气门体安装在空气流量计之后的进气管上,用于控制发动机正常运行工况下的进气量,主要由节气门、怠速旁通气道、节气门位置