节气门开度与真空度的关系

节气门开度与真空度的关系 吴 飞 （肇庆科技中等职业学校，广东 肇庆 526020） 【内容摘要内容摘要】 真空度，是物理学中的一个名词。在汽车故障诊断技术中，却要经常遇到。 在教学过程中，关于真空度与节气门开的的关系，很多学生不甚了解，以至于对于相关领 域的故障无从着手，基于此，本文给予解答。 【关关 键键 词词】真空度 节气门开度 故障诊断 1，概述，概述 我们知道，驾驶员在踩下油门踏板的时候，发动机进气管中的节气门开度会随之变大， 节气门后方的进气歧管处的真空度也会随之变化，这个真空度的变化太重要了，其数值是 发动机 ECU 控制点火与喷油的重要依据，也是对电控发动机进行故障分析的重要因素。在 汽车技术文献诸多参考资料里，对于真空度的描述，用了很多方法，致使读者经常感到迷 惑。本文讲对真空度的相关知识进行讨论，然后与发动机节气门开度建立联系，并从此引 入进气压力传感器的原理，最后用一个故障实例对前面所讲的知识进行应用。 2，基础知识，基础知识 2.1 大气压力大气压力 在物理学中，有明确的解释， “是地球表面覆盖有一层厚厚的由空气组成的大气层。在 大气层中的物体，都要受到空气分子撞击产生的压力。也可以认为，大气压力是大气层中 的物体受大气层自身重力产生的作用于物体上的压力。 ” 表示大气压力有多种方法：1 标准大气压（atm）=760 毫米汞柱（mmHg）=1.033 工程 大气压（在汽车维修中喜欢说公斤）=1.0133* 105pa0.10133Mpa。 2.2 相对压力、绝对压力相对压力、绝对压力 在汽车空调、进气歧管、燃油压力、机油压力等方面，经常会遇到这样说法，相对压 力是多少，绝对压力是多少。学生对这个问题往往很迷惑，很容易混淆，而一些书上的解 释又往往过于专业化。 相对压力：又称为表压力，压力仪表显示的压力就是表压力，是指设备内部某处的真 实压力与大气压之间的差值。可以理解为，若把大气压力视为 0，此时的读书即为相对压 力。 绝对压力：真实的压力。为表压力与当地大气压之和。以绝对真空作为起点，符号 为 PABS ，绝对真空的值为 0，所以这时，标准大气压力是 0.1Mpa 。 2.3 真空度真空度 真空度有多种定义。分为绝对真空度和相对真空度。 定义 1：以百分数表示的真空与大气压力之比值。举例说：真空度为“0”相当于是绝 对真空，真空度为“1”相当于是标准大气压。 定义 2：表示真空状态下气体的稀薄程度， 通常用“真空度高”和“真空度低”来表示。 真空度高表示真空度“好”的意思，相当于真空度在数值上其极限为“0” ；真空度低表示真 空度“差”的意思，相当于真空度在数值上极限为“1” 。 这里要弄清楚，所谓真空度“高”与“低” ，在数值上并没有与大小有对应关系，是两 种概念，不要混为一谈。 下图可以很好说明以上问题： 图 1 各种压力的含义 3 3，节气门开度与真空度的关系，节气门开度与真空度的关系 前面花了不少篇幅介绍的知识，是后续理解的基础。 对于化油器的发动机，喉管处的通道变小，目的是增加空气的流速，从而该处压力降 低，真空度变大，使汽油从浮子室里容易被吸入进气管。这里是不是可以这样认为：“流 速越快，压力越小”呢？假设这句话成立，那么“当节气门开度变大的时候，进气歧管处 的空气流速越大（相对于怠速来说，有大量空气进入，速度变快） ，则压力越小，真空度越 第 3 页 共 8 页 大” ，很显然，这个推导是不成立的。 通过实验得出的结论是：当节气门开度变大的时候，进气歧管处的真空度是降低的， 压力是在变大的。 以上的矛盾怎么解释？这要用到流体力学知识来解释，即“全压=动压+静压” ， 全 压力代表着空气在管道中流动时的全部能量。动压力是反映空空气流动现象的压力，它只 是在空气的前进方向起作用，并且永远为正值，静压力有正负之分，全压力也有正负之分。 在吸气管道中全压力为负值，在压气管道中全压力为正值。而静止空气的静压力就是空气 的全压力。 4 4，在汽车上的应用，在汽车上的应用 4.14.1 进气歧管绝对压力传感器进气歧管绝对压力传感器 在电控发动机里， ，进气歧管绝对压力传感器是一个很重要的传感器，是测量空气量 的一种传感器（除此以外还有其他，不在本文讨论范围） ，在汽车里使用比较普遍，他是作 为喷油与点火的主要控制信号（另外一个是发动机转速信号） 。 进气歧管绝对压力传感器有四种类型，又以半导体压敏电阻式用得比较广泛，他是利 用半导体压敏效应制成。其特点是尺寸小，精度高，响应性、再现性、抗震性都很好，而 且成本低，所以得到广泛应用。如通用汽车公司，丰田汽车公司，奇瑞汽车公司等生产的 汽车，以及国产桑塔纳 2000GLi 型轿车都使用该传感器。 该传感器的结构如图 1 所示，它由压力转换元件和把转换元件输出信号进行放大的混 合集成电路构成。 图 1 进气歧管绝对压力传感器结构 压力转换元件是利用半导体的电压效应制成的硅膜片。硅膜片的一面是真空室，另一 面导人进气歧管压力。硅膜片为边长 3mm 的正方形，它的中部经光刻腐蚀形成直径约 2mm、厚约 5m 的薄膜。薄膜周围有四个应变电阻，以惠斯登电桥方式连接，如图 2 所示。 图 2 应变电阻的连接方式 由于硅膜片的一侧是真空室,所以进气歧管压力越高硅膜片的变形越大，它的应变与 压力成正比。附着在薄膜上的应变电阻的阻值与压力成正比变化，这样就可以利用惠斯登 电桥把硅膜片的变形变成电信号。因为输出的电信号绎微弱，所以用混合集成电路进行放 大后输出。 4.2 压力传感器的检测压力传感器的检测 该压力传感器有些是 3 线制，有些是 4 线制，分别举例说明。 4.2.1 通用汽车进气歧管压力传感器的检测（通用汽车进气歧管压力传感器的检测（3 线制）线制） 与 ECU 的连接如图所示： 图 3 与 ECU 的连接 第 5 页 共 8 页 进气歧管压力传感器产生故障或其连接线路不良，会使发动机出现怠速不良、起动不 容易或起动后发动机易熄火等故障。当确诊出故障部位时，应及时检查歧管压力传感器及 其连接电路。 歧管压力传感器与 ECU 的连接电路如图 3 所示。从图中可知，它有三条连线，一条为 Vcc 电源线，一条为 PIM 信号输出线，另一条为地线。这种传感器应检查输出信号电压值。 在怠速时为 0.9V，发动机转速升高时，真空度随之降低，膜片变形变大，电阻变大，输出 电压升高，但最高不超过 5V。 4.2.2 桑塔纳桑塔纳 2000GLi 汽车歧管压力传感器的检测（汽车歧管压力传感器的检测（4 线制）线制） 桑塔纳 2000GLi 型轿车使用的进气歧管压力传感器与进气温度传感器制成一体，安装 在进气系统的动力腔上，它的外形如图 4 所示。该传感器连接器有四个连接端子与 ECU 连 接。多了一个进气温度传感器端子。 图表 4 桑塔纳 2000Gli 压力传感器端子连接方式 1-搭铁；2-进气温度信号输出端子；3-电源（5V）端子；4-传感器信号输出端子 电压检查。用万用表直流电压挡检查电压时，打开点火开关，检查歧管压力传感器连 接器 3 与 1 端子间电源电压，标准值应为 5V 左右；当打开点火开关，发动机不运转，检 查歧管压力传感器信号输出端子 4 与搭铁 1 端子间电压，标准值应为 3.84.2V；当发动机 怠速运转时，信号电压应为 0.81.3V；当加大油门，信号电压应上升。如果信号电压经检 查不符合上述规定，说明传感器已经损坏，应更换。 电阻检测，端子 2 与 1，进气温度传感器，是一个负温度系数电阻，其值要符合下表 1： 表 1 进气温度传感器电阻与温度的关系 -20 1020k 0 47 k +20 23 k +40 0.91.3 k THA-E2 +60 0.40.7 k 4.2.3 皇冠皇冠 3O 轿车歧管压力传感器的检测轿车歧管压力传感器的检测 该传感器与 ECU 的连接电路及电压输出特性曲线如图 5 所示。 图 5 与 ECU 皇冠 3O 轿车的连接电路及电压输出特性曲线 不同真空度时 PIM-E2间电压值如表 2： 表 2 不同真空度时 PIM-E2间电压值 表中的真空度是绝对真空度。从表中可以看出，节气门开度越大，真空度越大（在数 值上） ，相当于真空度越低，输出信号也越大。 4.3 燃油压力调节器燃油压力调节器 第 7 页 共 8 页 其作用是使燃油压力相对于大气压力或进气歧管负压保持一致，即保持喷油压力与喷 油环境压力的差值一定。当节气门开度变化时，进气歧管压力将发生变化，而这个变化将 影响喷油量，这样就很难用单一的喷油时间来决定喷油量大小，因此，要保持喷油压力与 喷油环境压力的差值一定，这个值大小一般是 250300kpa。如下图所示： 图 6 燃油压力调节器的调节特性 5，结束语，结束语 对于“压力”一词，在汽车上的应用远不止于此，比如说，大气压力传感器、汽车空 调中的高低压开关、蒸发器感温饱等等，都涉及到，相信本文能对这些问题可以做出进一 步的说明，大家以后遇到类似问题，不再混淆。但是本人的只是结构毕竟有限，在文中也 许存在一些错误，希望大家能批评指正。 参考文献参考文献 1陈家瑞.汽车构造（上册）.北京：人民交通出版社，1995 2宋福昌.汽车传感器识别与检测图解. 北京：电子工业出版社，2006 3刘越琪.发动机电控技术.北京：机械工业出版社，2002 4李栓成 舒华.汽车电子控制装置使用与