4.柴油发动机空气管理系统

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进气系统 涡轮增压系统 双模式增压系统
> 将机油从管道中排出到一个干 净的容器内，并观察机油的量。 用管道连接机油回收系统。 运行发动机30秒后，观察容器 底部的机油能否全部排出。
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进气系统 涡轮增压系统 涡轮切断阀真空控制
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统
1.辅助涡轮增压器涡轮切 断阀 2.涡轮增压器机油供应 3.主涡轮增压器 （可变叶片） 4.主涡轮增压器控制模块 （可变叶片执行器） 5.增压空气管 6.涡轮增压器机油排放 7.辅助涡轮增压器再循环 阀和切断阀 8.辅助涡轮增压器 （固定叶片）
4.
柴油发动机空气管理系统
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柴油发动机空气管理系统 内容
> 进气系统 - 进气系统的概述 - 进气系统的作用 - 进气系统的组成 - 空气流量计/进气温度传感器 > 涡轮增压系统 - 涡轮增压器 - 可变叶片的涡轮增压器 - 主涡轮增压器控制模块 - 固定叶片的涡轮增压器 - 双模式增压系统 > EGR系统 - EGR控制阀 - 电子节气门执行器 - 节气门电位计 - EGR冷却控制阀
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发动机低速
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3. 电控阀
工作压力
4. 真空单元
4
排气压力 发动机高速
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统 可变叶片涡轮增压器
> 可变叶片涡轮增压 器具有一个 ECM 控制的电子旋转执行 器。 旋转执行器调节 涡轮叶片，以优化作 用于涡轮上的废气流 量和速度，从而保持 需要的增压压力。 1. ECM 2. 电子旋转执行器 3. 涡轮壳体 4. 可变角度叶片 5. 压缩机叶轮 A.发动机速度低 B.中等发动机转速 C.发动机转速过高
功 率
更 大 的 功 率 相同 转速
相同 功率
更大扭矩 扭 矩 油 耗
更低油耗
a-自然吸气式柴油机 b-增压式柴油机 A-中间转速功率点 B-中间转速功率点 C-高转速功率点 D-中间转速油耗点 E-高转速油耗点
与额定转速比
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统 主涡轮增压器控制模块
> 辅助涡轮增压器涡轮切 断阀真空控制
1.辅助涡轮切断电磁阀 2.真空储气罐 3.真空泵 4.辅助涡轮切断阀
> 如果切断阀的真空控制 功能丧失，该阀将保持 在默认的关闭位置。 位 置传感器将通知 ECM， ECM 将启动性能受限的 单涡轮增压器模式，并 记录 DTC (diagnostic trouble code)。
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统 可变叶片涡轮增压器
> 由 ECM 控制的可变叶片 可在发动机低转速条件下 提供快速响应速度和较高 的增压压力。 可变叶片 角度同时确定进气区和气 流角度，这样有效地使用 废气能量，而这反过来又 提高了涡轮增压器和发动 机的效率。
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柴油发动机空气管理系统 进气系统 空气流量计/进气温度传感器
空气流量传感器从发动机中央控制盒(P108) 获得 12V电压供给，并通过ECM获得接地连 接。还有两个到 ECM的连接，它们提供流 量（MAF）信号和进气温度（IAT）信号。 进气温度传感器IAT传感器从ECM获得3.3V 参考电压，并与空气质量流量MAF传感器共 用接地连接。
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统 双模式增压系统
> 涡轮增压器可在两种模式 下工作： 单涡轮增压模式或双涡轮 增压模式。 > 单涡轮增压模式 1. 固定叶片涡轮 2. 涡轮切断阀 3. 颗粒捕捉器（DPF） 4. 消声器 5. 催化转换器 6. 可变叶片涡轮增压器 7. 发动机 8. 节气门 9. 空气滤清器 10.空气流量计 11.增压空气冷却器 12.压缩机切断阀 13.再循环阀
> 一台步进电机， > 一个位置传感器。 > ECM 将接受此位置 信号，以确定叶片的 角度位置，进行闭环 控制。 ECM VGT
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统 固定叶片的涡轮增压器
> 当发动机转速超过 2800 转／分时，固定叶片辅 助涡轮增压器投入运行。 > 涡轮切断阀来进行控制 的。 > 在初始阶段增压压力不 足的情况下，辅助涡轮 增压器的初始增压压力 通过再循环阀进入主涡 轮增压器的空气滤清器 入口。这时两个增压器 成串联形式存在。 > 当压力充足，辅助涡轮 增压器增压压力传感器 来感知的，并通过辅助 涡轮增压器的压缩机再 循环阀和压缩机切断阀 来控制的。进入并联形 式。
> 曲轴箱通风系统 - 曲轴箱通风 - 机油分离器 - 压力控制阀 > 进气预热系统 - 预热系统的概述 - 预热系统的工作原理与控制策略 - 预热系统的故障与诊断 > 实际操作内容 - 练习三
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柴油发动机空气管理系统 进气系统 进气系统的概述
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柴油发动机空气管理系统 进气系统 空气流量计/进气温度传感器
空气流量计失效会 对EGR系统精确控制有 非常大的影响。EGR阀 开度不足会导致过多的 NOx排放；EGR阀开度 过大会导致过多的颗粒 物排放。 如果其中一个 MAF 传感器出故障，ECM 会 根据发动机转速实施默 认策略。并可能会观察 到以下症状：
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柴油发动机空气管理系统 进气系统 进气系统的组成
9.管道（辅助涡轮增 压器输出的压缩空 气进入到增压空气 冷却器） 10.增压空气冷却器至 节气门进气歧管的 管道 11.空气流量计 （主涡轮增压器） 12.空气滤清器 13.空气流量计 （辅助涡轮增压器） 14.进气入口
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> EGR系统关闭 > 发动机响应发生延迟 > 发动机性能降低
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柴油发动机空气管理系统 进气系统 空气流量计/进气温度传感器
进气温度传感器安 装是一个负温度系数的 传感器，主要用于喷油 器喷油修正。 如果 IAT 传感器出 故障，ECM 将使用默认 进气温度，即 －40℃。 并可能会观察到以下症 状： > 燃油供应加大，从而 导致发动机冒烟。
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统 双模式增压系统
双涡轮增压模式
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.
固定叶片涡轮 涡轮切断阀 颗粒捕捉器（DPF） 消声器 催化转换器 可变叶片涡轮增压器 发动机 节气门 空气滤清器 空气流量计 增压空气冷却器 压缩机切断阀 再循环阀
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柴油发动机空气管理系统 进气系统 进气系统的组成
15. 进气流入辅助涡 轮增压器的管道 16. 主涡轮增压器 17. 管道（辅助涡轮 增压器输出的压 缩空气进入到中 冷器） 18. 管道（主涡轮增 压器输出的压缩 空气进入到中冷 器） 19. 增压压力温度传 感器
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统 双模式增压系统
单涡轮增压模式
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统 双模式增压系统
双涡轮增压模式切换
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统 涡轮增压器
涡轮增压器
不带控制的涡轮增压
带废气旁通的涡轮增压器
可调节的涡轮增压器
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统 可变叶片涡轮增压器
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工作压力
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排气压力
1. 大气压力 2. 真空管
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 中冷器 压缩机出口 机油入口 涡轮机叶轮 压缩机进口 涡轮机出口 涡轮机壳体 压缩机叶轮 机油出口 涡轮机进口
1 3 2 4 6 7 8 9 10
5
1. 使用涡轮增压器的好处 是什么？ A: 使发动机获得更多的进 气，与燃油系统配合获 得更大的功率和扭矩输 出。并可以使得发动机 最大扭矩输出扩大到较 低发动机转速范围。提 高车辆的加速性能。
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统 双模式增压系统
双涡轮增压模式
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进气系统 涡轮增压系统 双模式增压系统
增压器的漏油 > 进、排气管路有漏气现象 增压器的进气侧增压后的气体压力或排气 压力由于气体泄漏，无法建立很高气压， 导致无法满足密封条件。 > 怠速时间太长 增压器的流量很小，进气侧增压后的气体 压力无法建立，导致无法满足密封条件。 > 进气管路有节流现象 空滤长时间不保养、堵塞，中间体内的机 油在负压作用下，被抽出造成漏油现象。 >曲轴箱内的压力太高 >增压器回油管堵塞 造成增压器回油不畅通，出现漏油。 另外，有一种涡轮增压器漏油的假象，那 就是发动机油气分离器失效，机油会从回 气管进入涡轮增压器，造成涡轮增压器漏 油假象。
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柴油发动机空气管理系统 进气系统 空气滤清器和壳体
> 空气滤清器壳体位于 发动机舱前侧。 壳体 有一个排水孔。有两 个安装扣环来固定空 气滤清器壳体。 > 空气滤清器滤芯是一 个褶式纸质元件，其 整个周围带有橡胶密 封件。密封件位于壳 体内的一个槽中，其 作用是防止空气绕过 滤芯。
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固定叶片涡轮 涡轮切断阀 颗粒捕捉器（DPF） 消声器 催化转换器 可变叶片涡轮增压器 发动机 节气门 空气滤清器 空气流量计 增压空气冷却器 压缩机切断阀 再循环阀
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统 双模式增压系统
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柴油发动机空气管理系统 进气系统 进气系统的组成
1.辅助涡轮增压器 2.进气歧管 3.增压压力传感器 4.进气歧管 5.进气歧管节气门 6.进气流入主涡轮 增压器的管道 7.中冷器 8.压缩机切断和 再循环阀总成
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统
3.0 升 TDV6 柴油发动机使 用 2 个涡轮增压器：一个 固定叶片型（辅助）和一个 可变叶片型（主要）。 > 可变叶片涡轮增压器具有一 个 ECM 控制的电子旋转执 行器。 旋转执行器调节涡轮 叶片，以优化作用于涡轮上 的废气流量和速度，从而保 持需要的增压压力。 > 固定叶片的涡轮增压器由一 个涡轮切断阀和一个压气机 切断阀控制。
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柴油发动机空气管理系统 进气系统 进气系统的作用
空气通过进气通道，完成 了清洁、导流，和计量等工 作。涡轮增压器对空气进行 增压，随后在中冷器中进行 冷却，然后在燃烧室中与喷 油器喷射出来的高压燃油进 行充分混合，在压缩上止点 前可燃混合气着火燃烧，从 而进行能量转换输出功率。
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进气系统 涡轮增压系统 辅助涡轮增压器涡轮切断电磁阀
> 涡轮切断阀真空执行器 的操作通过来自 ECM 和辅助涡轮增压器涡轮 切断电磁阀的 PWM 信 号进行控制。 > 当 ECM 使切断电磁阀 通电时，将施加一个 4.5 伏的 PWM 电流， 以使电磁阀工作，然后 向切断阀真空执行器施 加真空。 切断电磁阀打 开，从而使辅助涡轮增 压器涡轮在阀门开启期 间受到废气驱动。 当切 断电磁阀将要关闭时， ECM 将向此电磁阀施加 一个 0.5 伏的 PWM 电 流。
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柴油发动机空气管理系统 进气系统 空气流量计/进气温度传感器
1-MAF传感器 2-MAF／IAT传感器
两个空气流量计， 分别给两个涡轮增压 器提供新鲜空气。其 中一个含进气温度传 感器。空气流量温度 传感器负责测量发动 机进气流量和温度。 通过该测量值，可以 对发动机的排放和输 出功率的工作点进行 优化。