4.1 进气控制系统

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• 丰田公司的VVT-i技术和本田公司的VTEC 技术由于能有效提高发动机的充气效率, 改善发动机的燃烧效率,大幅度地提高了 发动机的性能而令人瞩目。
1、丰田VVT-i 智能可变气门正时系统
结构组成
•由传感器、发动机ECU和执行机构(VVT-i控制器、 凸轮轴正时机油控制阀)三部分组成。
控制原理
•执 行 器 内 有 膜 片 将 之 分隔成左右两个腔, 膜片左侧受进气增压 压力的作用,膜片右 侧装有弹簧。膜片与 废气阀通过一根推杆 连接。
•当 压 缩 轮 侧 进 气 增 压 压力增加到足以克服 执行器内的弹簧力时, 推杆推动废气阀开启。 一部分废气绕过涡轮 经排气歧管直接排放 出去,增压压力也随 之下降。
4.1 进气控制系统
4.1.1 进气惯性增压控制系统 4.1.2 废气涡轮增压系统 4.1.3 可变气门正时系统
•雅阁VTEC可变气门正时及气门升 程电子控制系统
•丰田VVT-I智能可变气门正时系统 4.1.4 电子节气门控制系统
4.1.1 进气惯性增压控制系统
基本原理
• 发动机工作中,由于进排气门的不断开 关,进气流在进气歧管内出现压力脉动。
凸轮 轴正 时机 油控 制阀
• 凸轮轴正时机油控制阀由一个用来转换机油通道的滑阀、一 个用来控制移动滑阀的线圈、一个柱塞及一个回位弹簧组成。
• 凸轮轴正时机油控制阀根据ECU的指令控制控制滑阀的位置, 从而控制机油液压使VVT-i控制器处于提前、滞后或保持位 置。当发动机停机时,凸轮轴正时机油控制阀多处在滞后状 态,以确保启动性能。
皇冠2JZ-GE发动机ACIS的检修
(1)电磁阀的检修 • 检查电磁阀线圈。在常温下两端子间的电
阻测量,当测得两端子间电阻是38.5~44.5Ω, 同时两端子与电磁阀壳体也不导通时,表 示正常;否则应予以更换。
• 电磁阀未通电时,空气应能从通道E进入, 然后从滤清器中排出。当在电磁阀的两端 子上施加l2V电压时,空气应能从通道E进 入,然后从F口排出。否则应予以更换。
可变进气歧管长度增压系统
可变长度进气支管 1-空气滤清器 2-节气门 3-转换阀 4-转换阀控制机构 5-ECU
奥迪 A4发动机可变进气歧管长度增压系统
丰田3GR-FE发动机 谐波进气增压控制系统
工 作 原 理
丰田佳美3VZFE和1MZ-FE 发动机ACIS 与此类似。
丰田皇冠 2JZ-GE发 动机ACIS 结构组成
丰田皇冠2JZ-GE发动机ACIS控制原理
• 电磁真空通道阀(IACV VSV)。其作用 是接通或切断通往促动器的真空源。
• 真空电动机(促动器)是一种膜片式驱动 装置根据真空的通、断情况来打开或关闭
工 进气控制阀。
作 • 发动机工作时, ECU根据发动机转速和节

气门开度信号对电磁真空通道阀进行通断 控制,从而对真空罐与真空电动机的联接
• 由涡轮增压器直接造成增压压力上升的原 因一般是增压压力控制电磁阀或膜片控制 电磁阀损坏,使旁通阀不能适时打开。
4.1.3 可变气门正时系统
• 传统的自然吸气式发动机,其配气机构的 配气相位和气门升程都是固定的,这就使 进气量相对是固定的,动力性、经济性以 及排放性的潜力均未完全发挥。随着轿车 汽油机的高速化和排放法规的日趋严格, 可变气门技术已经迅速发展起来。
• 维修费用高,如更换涡轮增压器:奥迪A6 1.8T为 20000元、宝来1.8T 为16500元、帕萨特1.8T为 13000元。
涡轮增压电控系统的检修
• 检查进气室和真空管路有无漏气; • 真空开关阀电路有无短路或短路,真空开
关阀的电阻是否符合标准; • 视情维修或更换损坏的元件。
增压器常见故障原因分析
1. 增压发动机功率下降的原因: • 旁通阀门关闭不严。 • 空气进口阻力损失过大。 • 增压器叶轮、壳体和流道脏污。 • 动力涡轮壳流道和叶轮上严重积碳。 • 增压涡轮出口管路漏气。 • 发动机排气管连接处漏气。
2.增压发动机进气压力上升的原因:
• 通常是涡轮增压器及发动机供油系统、配 气系统的故障。
程 进行通、断控制。
• 低速时,电磁真空通道阀电路不通,真空通道关 闭,真空罐的真空度不能进入真空电动机,受真 空电动机控制的进气增压控制阀处于关闭状态。 此时进气管长,压力波长大,以适应低速区域形 成气体动力增压效果。
• 高速时,ECU接通电磁真空通道阀的电路,真空通 道打开,真空罐的真空度进入真空电动机,吸动膜 片,从而将进气增压控制阀打开,由于大容量空气 室的参与,缩短了压力波的传播距离,使发动机在 高速区域也得到较好的气体动力增压效果。
三个凸轮
• VTEC发动机每个气缸都有与普通气门一样动作 的四个气门(一个主进气门和一个副进气门、两 个排气门),凸轮轴除原有控制两个气门的一对 凸轮外,还增设一中间高位凸轮,三个凸轮轮廓 各不相同。
进气 摇臂 总成
气门摇臂分成并排在一起的主摇臂、中间摇臂和辅助 摇臂,在主摇臂内有一油道与摇臂轴油道相通,在主 摇臂的腔内有一正时活塞,在辅助摇臂的腔内有同步 活塞A和B,在正时活塞、同步活塞间有一正时弹簧, 在主摇臂上设有一个正时板。
优缺点比较
• 一台发动机装上涡轮增压器后,其输出的最大功 率与未装增压器的相比,可增加大约40%甚至更 多。这意味着一台小排量的发动机经增压后,可 以产生同较大排量发动机相同的功率。
• 发动机在采用废气涡轮增压技术后,工作中产生 的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高,从而 使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响, 而且还会提高进气温度。
•虽然此时中间摇臂 已被凸轮C驱动,但 由于中间摇臂与主摇 臂、辅助摇臂是彼此 分离的,故不影响气 门的正常开闭。
高速状态来自百度文库
•由于凸轮C较凸轮B高,所以 便由它来驱动整个摇臂,并且 使气门开启时间延长,开启的 升程增大,从而达到改变气门 正时和气门升程的目的。
•机油流到液压控制活塞的 顶部,使活塞向下运动关闭 回油道,使机油经活塞中部 的孔沿摇臂轴流到各气门摇 臂的液压腔,流入正时活塞 左侧,使同步活塞移动,将 主、辅助摇臂和中间摇臂锁 成一体、一起动作。
废气涡 轮增压 器的基 本结构
• 主要部件有涡轮增压器、增压压力电磁阀、 膜片式放气控制阀和冷却器组成。涡轮增压 器内有动力涡轮和增压涡轮,它们安装在同 一根轴上。
工作情况
工 作 原 理
利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮增压机 内的涡轮(位于排气道内),涡轮又带动同轴的压 缩轮(位于进气道内),压缩轮就压缩由空气滤清 器管道送来的新鲜空气,再送入气缸。
提前状态
控制器工作情况
控制阀工作情况
说明:根据来自发动机ECU的提前信号,总油压通过提前油路 作用到气门正时提前室,使叶片与凸轮轴一起向正时提前方向 转动,气门正时被提前。
滞后状态
控制器工作情况
控制阀工作情况
说明:根据来自发动机ECU的滞后信号,总油压通过滞后油路 作用到气门正时滞后室,使叶片与凸轮轴一起向正时滞后方向 转动,气门正时被滞后。
未通电时
通电时
(2)真空马达的检修
• 当施加53.3kPa(400mmHg)的真空度时。 检查真空室阀杆有无移动。当真空施加 1min后,泄放真空。观察阀杆是否回位。 如果上述操作后发现阀杆不动或不回位, 先旋转其调整螺钉来调节,如仍无反应则 予以更换。
(3)真空罐的检查
• 当由A向B吹气时应当导通,见图4-5a;而 由B向A吹气时应当截止,见图4-5b。用手 指按住B口(图4-5c),施加53.3kPa的真空, 观察1min,表头真空度应无变化。如不合 上述要求,应更换真空罐。
• 检查曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器端子间的 电阻,冷态时分别为16302740、8351400,热 态时分别为20653225、10601645。
• 检查凸轮轴正时机油控制阀线圈电阻。断开蓄电池 负极和凸轮轴正时机油控制阀连接器C2,测量接线 柱之间的电阻,20℃时为6.97.9。如不符合技术 标准,应更换凸轮轴正时机油控制阀。
控 制 电 路
• 由电控单元、VTEC电磁阀总成和压力开关等组成。 • 发动机控制ECU根据有关传感器信号控制VTEC电
磁阀,通过电磁阀调节摇臂活塞液压系统,利用中 低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮同时改变 进气门的正时与升程。
VTEC电磁阀总成 (控制电磁阀、液压执行阀)
低速状态
•主摇臂、中间摇臂和辅助摇臂是 彼此分离独立动作的,凸轮A与凸 轮B分别驱动主摇臂和辅助摇臂以 控制气门的开闭。
增压压力的控制
• 为了保证发动机在不同转速及工况下都得 到最佳增压值,防止发动机爆震和限制热 负荷,对涡轮增压系统增压压力必须进行 控制。
1. 旁通放气法:调节进入动力涡轮室的废气 量从而对增压压力进行控制。
2. 带有涡轮增压的汽油发动机电子控制系统。
带有涡轮增压的 汽油发动机电子控制系统
工作过程
当VSV开启,执行器内的受压空气经VSV逸出到压缩 轮侧的进气管内,此时执行器内的受压气体压力Pa< Pb,执行器内的膜片受压变形减小,废气阀开度也相 应减小,废气绕过涡轮的旁通量减少,增压压力上升。
当VSV关闭时,受压缩轮增压的气体直接作用在执行 器的膜片上,膜片受压变形增大,废气阀开度也相应 增大,废气绕过涡轮的旁通量增多,增压压力下降。
VVT-i 控制器 结构与 工作原理
• 由一个固定在进气凸轮轴上的叶片、一个与从动正时链轮 一体的壳体、一个锁销组成。控制器有气门正时提前室和 气门正时滞后室这两个液压室。
• 通过凸轮轴正时机油控制阀的控制,它可在进气凸轮轴上 的提前或滞后油路中传送机油压力,使控制器叶片沿圆周 方向旋转,连续改变进气门正时,以获得最佳的配气相位。
保持状态
控制器工作情况
控制阀工作情况
说明:预定的气门正时被设置后,发动机ECU使凸轮轴正时机 油控制阀处于空挡位置(提前与滞后的中间位置),由此保持 预定的气门正时。
正时提前
正时推迟
正时保持
VVT-i结构原理flash
故障诊断与排除
• 当VVT-i 发生故障时,会产生三个有关故障码: 1. 故障码P1346:曲轴位置传感器性能问题、凸轮
• 发动机ECU根据发动机转速、进气量、节气 门位置和水温计算出一个最优气门正时,凸 轮轴正时机油控制阀根据发动机ECU的控制 指令选择至VVT-i控制器的不同油路以处于 提前、滞后或保持这三个不同的工作状态。
• 此外,发动机ECU根据来自凸轮轴位置传感 器和曲轴位置传感器的信号检测实际的气门 正时,从而尽可能地进行反馈控制,以获得 预定的气门正时。
4.1.2 废气涡轮增压系统
功能
•利用发动机排出的高温高压废气的热能和动 能,驱使涡轮增压器中的动力涡轮带动同轴 的增压涡轮一起转动,从而加大循环进气量, 提高发动机的输出功率,提高动力性和经济 性。 •增压后进气温度提高,混合气可以适当变稀, 从而可以使CO和HC的排放量有所降低。 •国产一汽奥迪A6 1.8T、一汽宝来1.8T 和上 海帕萨特1.8T等乘用车都采用了带废气涡轮 增压器的增压进气系统。
• 利用进气行程进气管内高速流动的气体 的惯性效应、波动效应来提高充气效率。 为此,可按照气体压力波传播的特点设 计进气道,使进气道的长度、形状都可 改变。
• 进气管细长时,压力波波长长,可使发动 机中低转速区功率增大;进气管短粗时, 压力波波长短,可使发动机高转速区功率 增大。
• ACIS通过对进气空气控制阀进行优化控制 以实现进气歧管长度的改变来提高充气效 率,从而使发动机在整个转速范围内都能 提高扭矩输出,尤其是在低转速范围内。
轴位置传感器性能问题、机械系统有故障(正 时皮带跳齿、齿带过长)、发动机ECU有故障。 2. 故障码P1349:气门正时不正常、凸轮轴正时机 油控制阀有故障、VVT-i 控制器总成有故障、 发动机ECU有故障。 3. 故障码P1656:凸轮轴正时机油控制阀电路断路 或短路、发动机ECU有故障。
部件检测
• 检查发动机ECU。将点火开关转至ON位置,用示 波器检测图6所示电路中发动机ECU连接器E9端子 24(OCV+)与23(OCV-)间的波形。若不正常, 则检查并更换发动机ECU。
雅阁VTEC可变气门正时及 气门升程电子控制系统
VTEC的结构组成
1-正时板 2-中间摇臂 3-次摇臂 4-同步活塞B 5-同步活塞A 6-正时活塞 7-进气门 8-主摇臂 9-凸轮轴
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