《情景二 空气供给系统》课件

情景二 空气供给系统
4、卡门旋涡式空气流量计 所谓卡门旋涡，是指在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时，在这
个物体的下游就会生成两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡。通过测量 卡门旋涡发生的频率，可以测量出空气的流速和体积流量。利用卡门旋涡 原理测量空气流量的流量计称为卡门旋涡式空气流量计。
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制怠速进气量，又可分为怠速节气门电动机调节式和电子节气门两种类型。
（1）怠速节气门电动机
怠速节气门驱动电动机调节式的作用是： 在怠速工况下，通过控制节气门开启角度， 调节空气通路的截面，达到控制进气量，实 现怠速控制的目的。节气门直动式怠速控制 机构具有较强的工作能力，控制位置稳定性好， 目前应用较多。
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2、目前常见的空气流量计的类型
卡门旋涡
叶片式 热线式或热膜式
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3、叶片式空气流量计 叶片式空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间，由两大部分组成，
一是担任检测任务的叶片部分，二是担任转换任务的电位计。
当空气流动时产生压力差，克服回位弹簧的拉力，将测量板（叶片） 推开，通过电位计检测叶片转动的角度，即可测量空气流量。通常，叶片 式空气流量计中还安装有燃油泵开关和进气温度传感器。
卡门旋涡式空气流量计又分光学式和超声波式两种。 ① 光学式卡门旋涡空气流量计
光学式卡门旋涡空气流量计利用反光镜检测的方式，通过气流压力的 交替变化检测旋涡的发生频率。其主要由管路、旋涡发生器弹簧、发光二 极管（ LED ）、光敏晶体管等部分组成。
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② 超声波式卡门旋涡空气流量计 超声波式卡门旋涡空气流量计利用超声波的方式，通过气流中速度
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热线式空气流量计的工作原理 热线通电并产生热量，当进人检测区域的空气流经热线时，带走
部分热量使热线温度下降，而空气流量计中的电路设计使热线和进人 的空气之间保持恒定的温度差；进气量增大，则需要向热线提供较大 的电流，而空气流量计电路的输出电压信号随之发生改变。
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质量流量型进气系统（L 型）
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三、空气供给系统工作原理 1、速度密度方式空气供给系统（D 型）工作原理
进气歧管压力传感器测量进气歧管 内的气体压力，然后ECU根据该压力和 发动机转速计算出发动机每一工作循环 吸入的空气质量，并根据进气质量和发 动机工况所需的空燃比计算出汽油的基 本喷射量。
怠速控制是由微机对发动机的怠速进行控制。其内容包括：起动后的 控制、暖机过程的控制、负荷变化的控制、减速时的控制等。
目前可分为节气门直动式、空气旁通式两种基本类型。这两种型式都 是通过调节空气通路截面来控制气缸进气流量。
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1）节气门直动式 节气门直动式怠速进气量调节，通过调节怠速时的节气门开启度来控
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（二）空气流量计（MAF） 1、空气流量计的作用
空气流量计是测量进入发动机的空气流量，并将空气流量信号转换 成电信号输入电控单元ECU，以供ECU 计算确定喷油量和点火时间。空 气流量计必须准确地测量每一瞬间吸人发动机的空气量，如果空气流量 计出现问题，ECU 收不到准确的进气量信号，此时，喷油量就不能准确 控制，将会造成混合比过浓或过稀，使发动机不能正常工作。
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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，当节气门位置改变时，节气门轴旋
转带动主、副触电在滑动电阻体和滑片上滑动，因此改变电源端子和信 号端子之间的电阻值，使节气门开度转换为电压信号输送给ECU。
滑动电阻式
综合式节气门位置传感器采用一个 怠速开关和一个线形可变电阻相结合的 方式，怠速开关用来产生怠速信号，线 形可变电阻用来反映节气门开度。
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电磁阀占空比进气量调节：所谓占空比，是指一个脉冲循环中，电磁 线圈通电时间（即阀门打开时间）所占的比值。在日产ECCS 系统中，加 在电磁线圈上的脉冲电压频率为20Hz，即一秒钟里，电磁阀阀门开闭20 次， 如果脉冲“ON”的时间占一个周期的60%，即占空比等于60%。占空比越大， 阀门打开的时间相对增加，空气充气量越多。因此，微机只要控制电磁阀 线圈的脉冲占空比，就能控制旁通空气道中的空气流量，也就能控制怠速 转速。由上可知占空比越大，怠速转速越高；反之，怠速转速越低。
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2）空气旁通式 空气旁通式怠速控制系统可分为怠速步进电机、占空比电磁阀、旋
转电磁阀等型式 。 由控制单元通过接受各类信号，计算分析后去驱动步进电机。使步
进电机转子旋转改变阀门与阀座之间的距离，调节旁通空气道的空气流 量，使发动机怠速转速达到所要求的目标转速。
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的交替变化来检测旋涡的发生频率。
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3、热线式空气流量计
热线式空气流量计的构造简单、构造紧凑、质量轻。它由感知空气流 量的铂金热线、根据进气温度进行修正的补偿电阻（又称为冷线）和控制 热线电流并产生输出信号的控制线路板，以及空气流量计的壳体。根据白 金热线在壳体内安装的部位不同，可分为主流量测量方式和旁通测量方式 两种热线式空气流量计。
面积的变化，实现对发动机转速和负荷的控制。节气门体安装在进气总管上。
节气门体主要由节气门、节气门位置传感器、怠速旁通气道和调整螺钉 等组成。由于电控汽油喷射发动机怠速运转时，一般将节气门完全关闭，所 以专门设有怠速空气道，以供给发动机怠速时所需的空气量。怠速空气道由 ECU 通过怠速控制阀控制。为防止在寒冷地区使用时节气门转动部位结冰， 有些节气门体的外围设有发动机冷却液通道，用以对节气门体加温。
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2、怠速控制系统 怠速是指发动机在无负荷（对外无功率输出）情况下的稳定运转状态。 怠速转速过高，会增加燃油消耗量，汽车在交通密度大的道路上行驶
时，约有30% 的燃油消耗在怠速阶段，因此怠速转速应尽可能降低。但考 虑到减少有害物的排放，怠速转速又不能过低。另外，怠速控制还应考虑怠 速使用条件，如冷车运转、电器负荷、空调装置、自动变速器、动力转向情 况等，它们都会引起怠速转速变化，使发动机运转不稳甚至引起熄火现象。
4、热膜式空气流量计。 热膜式空气流量计与热线式空气流量计的工作原理类似，不同的是将
发热体由热线式改为热膜式，把金属铂做成的热膜固定在薄的树脂膜上构 成发热体，增加了发热体的强度。
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（三）进气歧管绝对压力传感器 1、进气压力传感器的结构与工作原理
进气歧管绝对压力传感器，根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压 力的变化，感知发动机的进气量大小，并转换成电压信号与转速信号一起输送 给微机控制装置，作为喷油器基本喷油量的依据。
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二、空气供给系统的组成 空气供给系统由空气滤清器、空气流量计/ 进气歧管压力传感器、
节气门位置传感器、怠速控制装置、进气总管、进气歧管和增压控制装 置等组成。
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三、空气供给系统的类型 按进气系统空气量的检测
方式分类，空气流量计分为： 速度密度型进气系统（D 型）
3、空气滤清器的类型
空气滤清器的种类很多，在汽车 上最常用的有: 纸质干式空气滤清器、 油浴式空气滤清器、带进气消音器的 空气滤清器。奥迪空气滤清器，改用 圆桶形滤清器。使滤清器表面积增大、 滤清器体积减小、空气流量增大。
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友情提醒：
奥迪发动机进气系统，为了能在全 负荷情况下获得所需的大量空气，空气 滤清器内还有一个进气空气翻板。它会 根据负荷情况在转速超过3000rpm 时打 开，该翻板可以使进气系统从发动机舱 再吸入一些空气，并可降低空气滤清器 内的空气流速。
发动机电控技术
第二部分
电控发动机燃油喷射系统
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模块一 发动机总体认识 模块二 曲柄连杆机构
模块三 配气机构 模块四 冷却系
模块五 润滑系 模块六 汽油机燃料供给系
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一、空气供给系统的作用 燃油在发动机气缸内燃烧需要一定数量的空气，空气供给系统的
任务就是为发动机提供适量的空气，同时向ECU 传递此信息，并根据 ECU 的指令完成空气量的调节。
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（2）电子节气门 电子节气门 则取消了节气门拉线，节气门在整个开启范围内均依
靠直流电机驱动，它不仅负责怠速控制，还可以作为牵引防滑系统、 电子稳定系统、巡航控制的执行元件。
节气门在整个调整范围内都是由一个电机控制。驾驶员根据需要 的发动机动力踏下加速踏板，传感器记录下加速踏板的位置并将该信 号传递给发动机控制单元，ECU 将对应于驾驶员输入的信号传递给节 气门定位器，定位器将节气门转动到相应的角度。
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2、质量流量方式空气供给系统（L 型）工作原理
在气缸内进气行程真空吸力的作用 下，经空气滤清器过滤的空气，流经空 气流量计、节气门体与怠速控制阀、进 气总管、进气歧管，然后与喷油器喷出 的汽油混合，吸入到气缸内燃烧。空气 流量计测量进气量，ECU 根据进气质量 流量和发动机工况所需的空燃比计算汽 油的基本喷射量。
（1）怠速步进电机 微机控制步进电机式进气量调节：微机根据节气门开关信号（怠速
开关）、车速信号判断发动机是否处于怠速状态。再由冷却液温度传感 器、空调信号、动力转向信号、自动变速器挡位信号等负荷情况，通过 存储器存储参考数据，确定相应的目标转速。将发动机实际转速和目标 转速相比较，根据比较得出的差值确定相应目标转速控制量，去驱动步 进电机。使步进电机转子旋转改变阀门与阀座之间的距离，调节旁通空 气道的空气流量，使发动机怠速转速达到所要求的目标转速。
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1、节气门位置传感器（TPS） 1）作用：
检测节气门的开度及开度变化，此信号输入ECU，控制燃油喷射及 其他辅助控制。 2）类型：
节气门位置传感器常见有开关式、滑动电阻式、综合式。
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开关型节气门位置传感器开关型节气门位置传感器使用一个怠速（IDL） 触点和高功率（PSW）触点来检测发动机是怠速还是在高负荷下运转。当节 气门完全关闭时，怠速触点闭合、高功率触点断开。这时发动机ECU 确定发 动机处于怠速。当踩下加速踏板时，怠速触点断开，当节气门开度达50％以 上时， PSW 触点闭合，表明发动机处于大负荷状态；而当节气门开度在关 闭至50％之间时，动触点悬空，表明发动机处于中小负荷状态。
进气压力传感器最常用的是半导体压敏电阻式，进气歧管内绝对压力越 高硅膜片的变形越大，其变形量与压力成正比，附在硅膜片上的应变电阻阻值 产生与变形量成正比的变化，利用这种原理把进气歧管内的压力变化转换成为 电信号。
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（四）节气门体 节气门体的主要功用是通过改变节气门开度的大小，来控制进气通道截
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四、空气供给系统基本元件的结构原理 （一）空气滤清器 1、空气滤清器的作用是防止空气中灰尘、杂物等随空气吸入气缸，以减
少气缸、活塞、活塞环等有关零件的磨损，延长发动机的使用寿 命。 同时还可以防止发动机回火时火焰传到外面。
2、空气滤清器的组成
滤清器盖、壳体及滤芯
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燃油喷射是发生在进气冲程中。
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2、进气歧管翻板关闭时的均匀燃烧 在发动机转速低于3750 转/ 分
或发动机负荷低于40% 时，进气歧 管翻板是关闭的（由特性曲线决 定）。下部进气道被封闭。于是被 吸入的空气就会通过上部进气道加 速后呈紊流状流入燃烧室。
燃油喷射也是发生在进气冲程中。
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（2）占空比电磁阀 占空比电磁阀结构。它主要由电磁线圈、复位弹簧、阀芯、阀
座、固定铁心、活动铁心、进气口和出气口等组成。阀芯固定在阀 杆上，阀杆一端与固定铁心连接，另一端设置有复位弹簧。
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占空比电磁阀式怠速控制原理：电磁线圈接通电流时就会产 生电磁吸力。当线圈产生的电磁吸力超过复位弹簧的弹力时，活 动铁心在电磁吸力的作用下就会向固定铁心方向移动，同时通过 阀杆带动阀芯向右移动，使阀芯离开阀座将旁通空气道开启 。当 电磁线圈断电时，活动铁心与阀芯在复位弹簧弹力的作用下左移 复位，将旁通空气道关闭。
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进气歧管翻板打开时燃烧过程
1、进气歧管翻板打开时的均匀燃烧 在发动机转速高于3750 转/ 分或发
动机负荷高于40% 时，进气歧管翻板是 打开的，这样就可保证发动机在高转速、 大负荷时获得更多的进气量。这个过程 是通过一个大容量的双级进气管来实现 的，该进气管这时切换到功率工况（短 进气管）。