进气系统的结构和原理3

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。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。
二、蜡式附加空气阀
• 蜡式附加空气阀由发动机冷却水直接加热 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。
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。
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。
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。
第一节 空气滤清器
• 空气滤清器的作用是防止空气中的灰尘、 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。
第二节 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
第三章 进气系统的结构和原理
第三章 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。
(二)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。
(三)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。
第六节 怠速控制阀
• 怠速控制阀是由电脑控制的，其作用控制阀有步进电机式和脉 冲电磁阀式两种。
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。
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。
第七节 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
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。
第四节 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。
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 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)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。
第三节 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
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。
第五节 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。
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。
• 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。
• 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。
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。