4 1 进气控制系统

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。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。,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,丰田皇冠2JZ-GE发动机ACIS结构组成,丰田佳美3VZ-FE和1MZ-FE发动机ACIS与此类似。,丰田皇冠2JZ-GE发动机ACIS控制原理,工作过程,电磁真空通道阀（IACVVSV）。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进气控制阀。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。,（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38.544.5，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。,皇冠2JZ-GE发动机ACIS的检修,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。,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。,4.1.2废气涡轮增压系统,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A61.8T、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。,功能,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。,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。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。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。,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。维修费用高，如更换涡轮增压器：奥迪A61.8T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,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。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。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,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。,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。,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。,提前状态,滞后状态,保持状态,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：故障码P1346：曲轴位置传感器性能问题、凸轮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。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。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。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B5-同步活塞A6-正时活塞7-进气门8-主摇臂9-凸轮轴,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。,三个凸轮,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。,进气摇臂总成,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。,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,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。,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。,VTEC高、低速工作状态,VTEC低速工作状态1-主凸轮2-次凸轮3-次摇臂4-阻挡活塞5-同步活塞A6-正时活塞7-主摇臂8-同步活塞B,VTEC高速工作状态1-中间凸轮2-中间摇臂,VTEC的检修,电磁阀及其电路的检修。压力开关的检修。液压控制活塞的检修。摇臂机构的检修。,当MIL闪烁显示故障码21时，表明发动机VTEC电磁阀或其电路有故障。当发动机出现怠速不稳、中高速功率不足和加速不良等故障时，应对VTEC系统进行检修。拆下VTEC电磁阀总成后，检查电磁阀滤清器，若滤清器有堵塞现象，应更换滤清器和发动机润滑油。电磁阀密封垫，一经拆下，必须更换新件。拆开VTEC电磁阀，用手指检查阀的运动是否自如，若有发卡现象，应更换电磁阀。,4.1.4电子节气门控制系统,TOYOTA-ETCSPOLO-EPC,电子节气门控制系统是一种柔性控制系统（x-by-wire），它取消了传统节气门与加速踏板之间采用钢丝绳或杠杆机构的直接机械连接，在电子控制单元的控制下，通过节气门体上的电机驱动节气门，可实现节气门开度的快速精确控制，使发动机在最适当的状态下工作，从而提高了汽车的动力性、安全性及舒适性以及降低排放污染。,目前，电子节气门控制系统被广泛地运用于汽车的怠速控制（ISC）、巡航控制（CCS）、驱动防滑控制（ASR）及车辆稳定性控制（VSC）等汽车动力控制系统中并逐渐成为标准配置。目前，上海大众POLO（1.4L和1.6L）、一汽大众奥迪A6、上海大众PASSATB51.8T和2.8L、98款皇冠3.0和凌志LS400等部分高级轿车上已经配置了电子节气门控制系统。,结构组成,电子节气门控制系统由节气门体、加速踏板、加速踏板位置传感器、节气门位置传感器、节气门驱动装置（执行电机+机械传动机构）和ECU等组成。节气门体取消了传统节气门的旁通气道和怠速旁通阀，怠速空气流量通过节气门的小开度进行控制。,奥迪A6电子节气门控制系统,奥迪A6APS与ATX发动机电子节气门控制系统主要由节气门位置传感器、加速踏板位置传感器、ECU、数据总线、EPC指示灯和节气门执行器等组成。,加速踏板位置传感器,加速踏板位置传感器由发动机控制单元提供5V电压，若慢慢将加速踏板踏下，加速踏板位置传感器G79提供的电压信号为5V的12%97%并逐渐均匀升高，加速踏板位置传感器G185提供的电压信号为4%49%且也逐渐均匀升高。加速踏板位置传感器G79提供的电压信号始终是G185提供的电压信号的两倍。,加速踏板位置传感器产生反应加速踏板下踏量大小和变化速率的电压信号输入电子控制单元，用于检测加速踏板的位置变化情况。,节气门驱动装置由执行电机和机械传动机构组成，其作用是按照电子控制单元的指令动作，及时将节气门调整到适当开度。节气门位置传感器用于将节气门的位置信息反馈给电子控制单元。,在发动机不转，点火开关打开时，发动机控制单元只根据加速踏板位置传感器的信息控制辅助节气门驱动电机。即，如果加速踏板踏到油门行程的一半，那么节气门也大约打开一半。发动机运转（带负荷）时，节气门位置传感器随时监测节气门的位置并把节气门的开度信号反馈给电子控制单元，当节气门的开度与最佳开度参数不一致时，电子控制单元把相应的电压信号发送到驱动电路模块，驱动执行电机使节气门处于最佳的开度位置。由此看出，整个系统控制过程是典型的闭环反馈控制。因此，可能会出现这种情况：加速踏板踏到油门行程的一半，但节气门已完全打开。,电子节气门控制系统的缺点,采用了冗余设计，所用的电机和传感器要求有极高的精确性和响应速度，使得成本较高，目前只装配在高档轿车上。虽然采用系统集成，改善控制策略以减少传感器数目可以降低一部分成本，但离装配在中低档轿车上还有一段距离。控制系统复杂，故障率较高。汽车在销售前，蓄电池搭铁线正极可能是断开的，有时为了维修的需要将蓄电池拆装过，这时ETCS（EPC）有一个重新学习的过程，应对其进行自适应匹配，以便对每个开度都能适应。所以，ETCS（EPC）维修方便性较差。,电子节气门控制系统常见故障分析,电子节气门是新型电控发动机的关键部件之一，对发动机的怠速性能、动力性能影响较大，在汽车使用中故障率较高。常见的有节气门开度故障、节气门位置传感器信号故障、加速踏板位置传感器故障、怠速控制阀故障、节气门体漏气等。一般情况下，电子节气门体的电器性故障均可激发电脑记忆相应的故障信息。,（1）节气门位置传感