第3课进气控制

1、车辆电子控制技术讲授内容讲授内容：第四章：第四章 发动机辅助控制发动机辅助控制（第（第3 3课课）车辆电子控制技术车辆电子控制技术课件课件2022年5月24日星期二车辆电子控制技术车辆电子控制技术22022年年5月月24日星期二日星期二本章内容安排第四章 发动机辅助控制第第1 1课课 发动机怠速控制发动机怠速控制第第2 2课课 发动机排放控制发动机排放控制第第3 3课课 发动机进气发动机进气控制控制第第4 4课课 汽油机缸内直喷汽油机缸内直喷技术技术本章主要内容：分析怠速（本章主要内容：分析怠速（ISC），污染控制，废气再循环（），污染控制，废气再循环（Exhaust Gas Recircul

2、ation，EGR），活性碳罐蒸发，进气增压，稀薄燃烧、），活性碳罐蒸发，进气增压，稀薄燃烧、GDI 、ACIS和故障自诊断等控制系统的原理、结构与过程分析，以及和故障自诊断等控制系统的原理、结构与过程分析，以及安全保险功能和后备系统等功能子系统的基本和控制方法。安全保险功能和后备系统等功能子系统的基本和控制方法。车辆电子控制技术车辆电子控制技术32022年年5月月24日星期二日星期二一、进气一、进气增压增压控制控制（废气涡轮增压、机械增压控制、复合（废气涡轮增压、机械增压控制、复合增压增压控制）控制）二、可变二、可变进气增压进气增压控制控制（惯性增压、共振增压）（惯性增压、共振增压）三、可变

3、三、可变正时正时控制控制本节课的主要内容第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术42022年年5月月24日星期二日星期二1.1.废气涡轮增压废气涡轮增压u涡轮增压的英文全称是涡轮增压的英文全称是Turbo Turbo chargecharge。如果在轿车尾部看到如果在轿车尾部看到TurboTurbo或者或者T T，即表，即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。u根据根据增压装置使用的动力源不同，增压增压装置使用的动力源不同，增压装置可分为装置可分为废气涡轮增压废气涡轮增压和和机械增压机械增压两两种类型。前者利用发动机排出的

4、废气能种类型。前者利用发动机排出的废气能量驱动增压装置工作，后者则是利用发量驱动增压装置工作，后者则是利用发动机曲轴的输出动力驱动增压装置工作。动机曲轴的输出动力驱动增压装置工作。目前多采用废气涡轮增压控制目前多采用废气涡轮增压控制。一、进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术52022年年5月月24日星期二日星期二废气涡轮增压废气涡轮增压器的工作原理器的工作原理u利用发动机利用发动机排出的废气惯性冲力排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来

5、的空气，使之气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸增压进入气缸。u当当发动机转速增快时，废气排出发动机转速增快时，废气排出速度与祸轮转速也随之增快，叶速度与祸轮转速也随之增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸轮就压缩更多的空气进入气缸。一、进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术62022年年5月月24日星期二日星期二u涡轮增压器涡轮增压器的最大优点是能在不的最大优点是能在不加大发动机排量就能较大幅度地加大发动机排量就能较大幅度地提高发动机的功率及扭力，一般提高发动机的功率及扭力，一般而言，加装增压器后的发动机的而言，加装增压器后的发动机的功率及扭

6、矩能增大功率及扭矩能增大20%30%20%30%。 一、进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术72022年年5月月24日星期二日星期二旁通阀旁通阀式涡轮增压器式涡轮增压器u采用采用普通的涡轮进气增压器普通的涡轮进气增压器虽然可以提高进气效率，提虽然可以提高进气效率，提高发动机动力性，降低燃油高发动机动力性，降低燃油消耗和有害物的排放消耗和有害物的排放，u但是但是由于普通增压器的涡轮由于普通增压器的涡轮叶片为固定截面等因素，使叶片为固定截面等因素，使得当汽车在较大转速范围内得当汽车在较大转速范围内时就难以保持较好的增压特时就难以保持较好的增压特性

7、，且有一定的响应滞后性性，且有一定的响应滞后性。一、进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术82022年年5月月24日星期二日星期二电控电控可变涡轮增压可变涡轮增压系统系统u可以可以在很大程度上解决普在很大程度上解决普通的涡轮进气增压器存在通的涡轮进气增压器存在的不足的不足。u现有现有的电控可变技术有的电控可变技术有： 电控电控可变排气进气面积涡可变排气进气面积涡轮轮增压增压 电控电控可变喷嘴涡轮可变喷嘴涡轮增压增压 电控电控可变放气涡轮可变放气涡轮增压增压一、进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制（a）为低速时的关闭状态）为低

8、速时的关闭状态 （b）为高速时的关闭状态）为高速时的关闭状态 （c）圆周角与流道面积的比率保持不变，）圆周角与流道面积的比率保持不变，即相同的斜率可以保证涡轮增压器在两种状即相同的斜率可以保证涡轮增压器在两种状态下都有较高的涡轮效率。态下都有较高的涡轮效率。车辆电子控制技术车辆电子控制技术92022年年5月月24日星期二日星期二u可可调整叶片式调整叶片式涡轮增压器涡轮增压器一、进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术102022年年5月月24日星期二日星期二带带中冷器的涡轮增压中冷器的涡轮增压系统：系统：u增压压力增压压力传感器位于传感器位于活性

9、炭罐前活性炭罐前u增压空气增压空气再循环进气管再循环进气管下灰色下灰色u机械式增压空气再循环阀机械式增压空气再循环阀u增压压力限制增压压力限制阀：阀：进气软管进气软管上上一、进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术112022年年5月月24日星期二日星期二电控电控可变进口面积涡轮增压可变进口面积涡轮增压控制原理：控制原理：u低速时：低速时：导导入角小，废气从涡轮叶片的入角小，废气从涡轮叶片的切线方向吹入，涡轮切线方向吹入，涡轮转速低转速低，增压度低，增压度低 u高速时：高速时：导导入角大，废气从涡轮叶片的入角大，废气从涡轮叶片的法线方向吹入，涡轮

10、法线方向吹入，涡轮转速高转速高，增压度高，增压度高 一、进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术122022年年5月月24日星期二日星期二2.2.机械增压机械增压u在在2020世纪世纪6060年代涡轮增压技术出现以年代涡轮增压技术出现以前，机械增压是当时发动机的主流增前，机械增压是当时发动机的主流增压控制压控制。u机械增压机械增压的压缩机直接被发动机的曲的压缩机直接被发动机的曲轴带动，它的优点是响应性好（完全轴带动，它的优点是响应性好（完全没有迟滞）。但是它本身需要消耗一没有迟滞）。但是它本身需要消耗一部分能量，因此机械增压不能产生特部分能量，因

11、此机械增压不能产生特别强大的动力，尤其是在高转速时，别强大的动力，尤其是在高转速时，因为它会产生大量的摩擦，损失能量，因为它会产生大量的摩擦，损失能量，从而影响到发动机转速的提高从而影响到发动机转速的提高。一、进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术132022年年5月月24日星期二日星期二u机械增压机械增压器就像发动机的附件转向器就像发动机的附件转向助力泵一样安装在发动机上，并由助力泵一样安装在发动机上，并由发动机皮带驱动，将压缩空气输送发动机皮带驱动，将压缩空气输送到进气歧管到进气歧管。u增压增压值会随发动机转速的提高而降值会随发动机转速的提

12、高而降低，当达到某一界限时，由于本身低，当达到某一界限时，由于本身的阻力增压器反而会成为发动机的的阻力增压器反而会成为发动机的负担，严重影响发动机转速的提升负担，严重影响发动机转速的提升。u机械增压机械增压系统多半采取低增压并结系统多半采取低增压并结合涡轮增压进行复合控制。合涡轮增压进行复合控制。一、进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术142022年年5月月24日星期二日星期二3.3.复合复合增压增压u机械增压机械增压+ +涡轮增压涡轮增压u兼顾兼顾了低速时的扭力输出和高速了低速时的扭力输出和高速时的功率输出时的功率输出。u低低转速转速时：时

13、：由由机械增压提供大部机械增压提供大部分的增压压力，这些压力也用来分的增压压力，这些压力也用来驱动涡轮增压器，因此涡轮增压驱动涡轮增压器，因此涡轮增压器的启动更平顺，响应速度更快器的启动更平顺，响应速度更快。一、进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术152022年年5月月24日星期二日星期二u转速转速为为1500rpm1500rpm时：两时：两个增压器同时提供增个增压器同时提供增压压力，其总增压值可达到压压力，其总增压值可达到2.52.5巴（巴（barbar）（约（约263263帕）。如果涡轮增压器单独工作，帕）。如果涡轮增压器单独工作，只能产

14、生只能产生1.31.3巴（巴（barbar） （约（约137137帕）的增帕）的增压压力。压压力。u随着随着转速的提高，涡轮增压器能使发动机转速的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率获得更大的功率，但机械增压，但机械增压器的增压压器的增压压力逐渐降低。力逐渐降低。u转速转速超过超过3500rpm3500rpm时：时：由由涡轮增压器提供所涡轮增压器提供所有的增压压力，此时机械增压有的增压压力，此时机械增压器停止工作，器停止工作，防止消耗发动机功率。防止消耗发动机功率。 一、进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术162022年年5月月24日星期

15、二日星期二1.1.动态动态效应效应 u由于间歇进、排气管中存由于间歇进、排气管中存在压力波在压力波，可以，可以利用压缩利用压缩波来提高进气门关闭前的波来提高进气门关闭前的进气压力，利用膨胀波来进气压力，利用膨胀波来使排气过程后期的残余废使排气过程后期的残余废气减少，增大充量系数，气减少，增大充量系数，这种效应称之为这种效应称之为动态效应动态效应。u动态效应分为动态效应分为惯性效应惯性效应和和波动效应波动效应两类两类 二、可变进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制（a）进气门开启 （b）气门管口压力随时间变化曲线（c）压力波形的持续变化 （d）4L/c周期合成波图3.17 进气

16、管惯性效应压力波示意图ncLse24车辆电子控制技术车辆电子控制技术172022年年5月月24日星期二日星期二u进气管进气管波动效应：波动效应：当进气门关闭当进气门关闭之后，进气管内的气柱还在继续之后，进气管内的气柱还在继续波动，对下一个进气循环的进气波动，对下一个进气循环的进气量产生影响，这一影响称为波动量产生影响，这一影响称为波动效应效应二、可变进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制图图3.18 3.18 波动效应波动效应（a a）充量系数与进气速度特性曲线）充量系数与进气速度特性曲线 b b）充量系数与波动次数特性曲线）充量系数与波动次数特性曲线图图3.19 3.19

17、发动机充量系数与进气管长度及波动次数的关系发动机充量系数与进气管长度及波动次数的关系车辆电子控制技术车辆电子控制技术182022年年5月月24日星期二日星期二2.2.电控可变进气长度增压电控可变进气长度增压控制控制二、可变进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术192022年年5月月24日星期二日星期二2.2.电控可变进气长度增压电控可变进气长度增压控制控制二、可变进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制关闭状态关闭状态开启状态开启状态车辆电子控制技术车辆电子控制技术202022年年5月月24日星期二日星期二3.3.电控可变进气截

18、面增压电控可变进气截面增压控制控制u通过通过调整进气管的截面来实现调整进气管的截面来实现可变进气的一种控制技术，可可变进气的一种控制技术，可提高低速区的扭矩和保持高速提高低速区的扭矩和保持高速区时的区时的最大功率。最大功率。u转速转速较低较低时：时：ECUECU控制阀门关闭，控制阀门关闭，进气道有效流通截面积较小进气道有效流通截面积较小；u转速转速较高时：较高时：阀门阀门打开，使进打开，使进气道有效流通截面积增大，从气道有效流通截面积增大，从而提高充气效率和发动机功率。而提高充气效率和发动机功率。二、可变进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术2

19、12022年年5月月24日星期二日星期二4.4.电控可变进气波长增压控制电控可变进气波长增压控制u高转速：高转速：开启开启真空道阀门真空道阀门，打开，打开增压控制阀，由于大容量动力腔增压控制阀，由于大容量动力腔的加入使得进气管中进气压力波的加入使得进气管中进气压力波传播路线缩短传播路线缩短，气体，气体动力动力增压。增压。u中中低低转速：转速：关闭关闭真空道阀门真空道阀门，关，关闭闭增压控制阀，进气管中的进气增压控制阀，进气管中的进气压力波在进气门和空气滤清器之压力波在进气门和空气滤清器之间反射，传播路线最长，从而达间反射，传播路线最长，从而达到相应于中低转速工况下的气体到相应于中低转速工况下的

20、气体动力增压效果动力增压效果。二、可变进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制当发动机为中低转速时进气增压控制阀关闭；当发动机为中低转速时进气增压控制阀关闭；当发动机为高转速时进气增压控制阀打开当发动机为高转速时进气增压控制阀打开车辆电子控制技术车辆电子控制技术222022年年5月月24日星期二日星期二5.5.进气共振增压控制进气共振增压控制u 进气共振进气共振增压：增压：利用利用在汽缸群中的压力振动在汽缸群中的压力振动来实现进气系统的调谐共振来实现进气系统的调谐共振。u 适用：水平适用：水平对置发动机和对置发动机和V V型型发动机。发动机。u 同同一端的汽缸通过独立的歧管共享

21、一个谐振一端的汽缸通过独立的歧管共享一个谐振室，两个谐振室之间通过管径不同的两根歧室，两个谐振室之间通过管径不同的两根歧管相互连接，其中一根歧管的通路上设有可管相互连接，其中一根歧管的通路上设有可变进气控制阀变进气控制阀。u 水平水平对置及对置及V V型型发动机，两端汽缸的进气交发动机，两端汽缸的进气交替替地在这两个谐振室之间地在这两个谐振室之间进行，在进行，在谐振室之谐振室之间就形成压力波。如果压力波频率与转速相间就形成压力波。如果压力波频率与转速相匹配匹配，有助于，有助于空气进入汽缸空气进入汽缸，改善，改善充气效率充气效率。二、可变进气增压控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车

22、辆电子控制技术车辆电子控制技术232022年年5月月24日星期二日星期二1 1. . 目的：目的：在在发动机高速时，同时改变进气阀的正时与升程，以改善汽车发动机高速时，同时改变进气阀的正时与升程，以改善汽车的动力性和使用经济性的动力性和使用经济性。三、可变正时控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术242022年年5月月24日星期二日星期二2.2.理想理想的配气相位的配气相位 低速时：采用低速时：采用较小的气门叠开角以及较小的较小的气门叠开角以及较小的气门升程气门升程，防止出现缸内新鲜充量向进气系，防止出现缸内新鲜充量向进气系统的倒流，统的倒流，以增加以

23、增加低速转矩，低速转矩，提高经济性提高经济性。 高速时：应高速时：应具有最大的气门升程和进气门迟具有最大的气门升程和进气门迟闭角闭角，以最大程度地减小流动阻力，并充分，以最大程度地减小流动阻力，并充分利用过后充气，提高充量系数，满足发动机利用过后充气，提高充量系数，满足发动机高速时动力性的要求。高速时动力性的要求。 进气门进气门从开启到关闭的进气持续从开启到关闭的进气持续角相应角相应地调地调整，以实现最佳的进气正时，将整，以实现最佳的进气正时，将泵气损失泵气损失降降到最低到最低。三、可变正时控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术252022年年5月月2

24、4日星期二日星期二3.3.变气阀变气阀摇臂式摇臂式u组成：组成：原原凸轮凸轮+ +高位高位凸轮凸轮。u气阀摇臂：主气阀摇臂：主摇臂、中间摇臂和辅助摇臂、中间摇臂和辅助摇臂摇臂。u工作过程：工作过程：若实行若实行VTECVTEC控制控制，ECMECM由由给给VTECVTEC电磁阀的电磁绕组提供一电流，电磁阀的电磁绕组提供一电流，使电磁阀在电磁力的作用下被吸起，使电磁阀在电磁力的作用下被吸起，这样来自油泵的油压便加向同步活塞。这样来自油泵的油压便加向同步活塞。uVTECVTEC电磁阀开启后，控制系统还可以电磁阀开启后，控制系统还可以通过通过VTECVTEC压力开关反馈一信号压力开关反馈一信号ECM

25、ECM，以便监控系统工作以便监控系统工作。三、可变正时控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术262022年年5月月24日星期二日星期二4.4.变凸轮轴变凸轮轴调整调整u只能对进气凸轮轴进行调整。只能对进气凸轮轴进行调整。u排气凸轮轴被曲轴正时齿带驱动，排气凸轮轴被曲轴正时齿带驱动，不能调整。不能调整。u进气凸轮轴通过正时链条被排气凸进气凸轮轴通过正时链条被排气凸轮轴驱动。轮轴驱动。u凸轮轴调整是通过电控液压活塞将凸轮轴调整是通过电控液压活塞将油压作用于链条张紧器来完成的。油压作用于链条张紧器来完成的。u凸轮轴调整机构的工作油路与气缸凸轮轴调整机构的工作油路与气缸盖上的油道相通盖上的油道相通。三、可变正时控制第3课 发动机进气控制第四章 发动机辅助控制车辆电子控制技术车辆电子控制技术272022年年5月月24日星期二日星期二5. 5. VVTVVTi i系统系统u VVT-VVT-i i=Variable =Variable Valve Timing Valve Timing IntelligenceIntelligence。u 组成