《汽车发动机构造与维修（活页式）》课件 任务9 发动机传感器与进气系统

知识一发动机电控技术的发展知识二发动机电控系统的应用及特点知识三发动机电控系统的组成和功能知识一发动机进气系统传感器原理与检修知识二怠速控制系统原理与检修知识三可变进气系统检修知识三发动机电控系统的组成和功能知识四废气涡轮增压系统检修发动机进气系统故障诊断与维修

1.能够通过团队合作完成诊断与维修任务；2.能够熟练阅读发动机电控系统中的相关电路图，并能够熟练进行检测和诊断；

3.能够独立完成发动机进气系统常见电控故障的诊断与维修任务。学习目标发动机进气系统故障诊断与维修

1.掌握发动机进气系统传感器的作用、安装位置、工作原理、分类、测量方法及常见故障；

2.掌握发动机进气系统执行器的作用、安装位置、工作原理、分类、测量方法及常见故障；

3.掌握发动机可变进气系统的控制原理与检修方法；

4.掌握发动机废气涡轮增压系统的控制原理与检修方法。项目要点发动机进气系统故障诊断与维修一、空气流量传感器知识一发动机进气系统传感器原理与检修Eye-CatchingVisual1.空气流量传感器的作用

2.空气流量传感器的安装位置3.空气流量传感器的分类3.空气流量传感器的分类

1）2）3）翼板式空气流量传感器热式空气流量传感器卡门涡旋式空气流量传感器3.空气流量传感器的分类

1）2）3）翼板式空气流量传感器热式空气流量传感器卡门涡旋式空气流量传感器知识一发动机进气系统传感器原理与检修一、空气流量传感器图2-1翼板式空气流量传感器知识一发动机进气系统传感器原理与检修图2-2翼板式空气流量传感器内部电路的两种基本形式1—油泵触点；2—电位计；3—限流电阻；4—进气温度传感器：知识一发动机进气系统传感器原理与检修图2-3热丝式空气流量传感器1—传感器密封盖；2—印刷电路板；3—接线插座；4—防护塞；5—取样管；6—铂金属丝；7—温度补偿电阻；8—防护网；9—卡环图知识一发动机进气系统传感器原理与检修图2-4热膜式空气流量传感器1—接线插座；2—护套；3—铂金属膜；4—防护网知识一发动机进气系统传感器原理与检修图2-5奥迪A8热膜式空气流量传感器知识一发动机进气系统传感器原理与检修二、进气压力传感器1.进气压力传感器的作用2.进气压力传感器的安装位置3.进气压力传感器的分类4.进气压力传感器的结构与原理5.进气压力传感器的检修知识一发动机进气系统传感器原理与检修二、进气压力传感器4.进气压力传感器的结构与原理1）电磁式进气压力传感器2）压电效应式进气压力传感器3）电容膜盒式进气压力传感器知识一发动机进气系统传感器原理与检修二、进气压力传感器1—接线端；2—滤清器；3—绝对真空室；4—硅片图2-7压电效应式进气压力传感器结构知识一发动机进气系统传感器原理与检修三、节气门位置传感器1.节气门位置传感器的作用3.节气门位置传感器的结构与工作原理2.节气门位置传感器的安装位置

4.节气门位置传感器的检修知识一发动机进气系统传感器原理与检修三、节气门位置传感器图2-8节气门位置传感器内部结构知识一发动机进气系统传感器原理与检修三、节气门位置传感器图2-9节气门位置传感器电路图知识一发动机进气系统传感器原理与检修三、节气门位置传感器图2-10电压与电阻的变化曲线知识一发动机进气系统传感器原理与检修三、节气门位置传感器（1）检查电源。（2）检查连接线路。节气门位置传感器的检修（4）检查怠速控制电动机。（3）检查节气门位置传感器本身。知识一发动机进气系统传感器原理与检修三、节气门位置传感器图2-11速腾轿车发动机电控系统的节气门控制装置结构图知识一发动机进气系统传感器原理与检修三、节气门位置传感器图2-12速腾轿车发动机控制单元与节气门控制装置的连接电路知识一发动机进气系统传感器原理与检修四、冷却液温度与发动机进气温度传感器1.传感器的作用

发动机冷却液温度传感器用来检测发动机冷却液的温度，转换成电信号后传送给ECU。ECU根据发动机的温度信号修正喷油时间和点火时间，从而使发动机的工况处于最佳状态。进气温度传感器的功能是检测进气温度，并将温度信号转变为电信号传送给ECU。进气温度信号是各种控制功能的修正信号。如果进气温度传感器信号中断，就会导致热起动困难和废气排放量增大。知识一发动机进气系统传感器原理与检修四、冷却液温度与发动机进气温度传感器2.传感器的安装位置

发动机冷却液温度传感器安装在气缸体水道上或冷却液出口处，信号类型为电压信号。进气温度传感器通常位于空气滤清器壳体处或者进气歧管处，信号类型亦为电压信号。知识一发动机进气系统传感器原理与检修四、冷却液温度与发动机进气温度传感器3.传感器的结构与工作原理1）发动机冷却液温度传感器的结构与工作原理2）进气温度传感器的结构与工作原理知识一发动机进气系统传感器原理与检修图2-13冷却液温度传感器知识一发动机进气系统传感器原理与检修四、冷却液温度与发动机进气温度传感器4.传感器的检修1）发动机冷却液温度传感器的检修（4）检查传感器本身。（2）检查搭铁。（1）检查电源。（3）检查连接线路。知识一发动机进气系统传感器原理与检修图2-14冷却液温度传感器知识一发动机进气系统传感器原理与检修图2-15冷却液温度传感器（G62）知识一发动机进气系统传感器原理与检修图2-16冷却液温度传感器（G62）4脚插头知识一发动机进气系统传感器原理与检修2）进气温度传感器的检修（1）检查电源。（2）检查搭铁。（3）检查连接线路。（4）检查传感器本身。知识一发动机进气系统传感器原理与检修图2-17进气温度传感器安装位置1—进气温度传感器（G72）；2—O形密封圈；3—进气歧管知识一发动机进气系统传感器原理与检修图2-18进气温度传感器（G72）与ECU连接电路知识一发动机进气系统传感器原理与检修图2-19进气温度传感器（G72）的2脚插头知识一发动机进气系统传感器原理与检修知识二怠速控制系统原理与检修一、怠速控制系统功能怠速控制系统是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。知识二怠速控制系统原理与检修二、怠速控制系统组成图2-20怠速控制系统的组成知识二怠速控制系统原理与检修三、怠速进气量的控制方式1.节气门直动式2.旁通空气式知识二怠速控制系统原理与检修三、怠速进气量的控制方式图2-21怠速控制方式知识二怠速控制系统原理与检修五、旁通空气式怠速控制执行机构1.旋转电磁阀式怠速控制执行机构(1)(2)(3)(4)(5)起动控制。暖机控制。反馈控制。发动机负荷变化的预控制。学习控制。知识二怠速控制系统原理与检修图2-23旋转电磁阀式怠速控制电路知识二怠速控制系统原理与检修2.步进电机式怠速控制执行机构图2-24步进电机式怠速控制执行机构结构1—转子；2—旁通空气道；3—阀芯；4—阀座；5—阀轴；6—定子线圈；7—进给丝杠；8—轴承知识二怠速控制系统原理与检修1）步进电机式怠速控制阀的结构图2-25步进电动机式怠速控制阀的结构1—控制阀；2—前轴爪；3—后轴承；4—线束连接器；5—丝杠机构；6—密封圈知识二怠速控制系统原理与检修2）步进电机式怠速控制阀的工作原理图2-26步进电机式怠速控制阀的工作原理知识二怠速控制系统原理与检修2）步进电机式怠速控制阀的工作原理图2-27日本丰田皇冠3.0轿车步进电机式怠速控制阀电路知识二怠速控制系统原理与检修3）怠速控制阀的控制内容（1）起动初始位置的设定。（2）起动控制。（3）暖机控制。（4）怠速稳定控制。（5）怠速提速控制。（6）学习控制。知识二怠速控制系统原理与检修六、怠速控制系统的检修1.旋转电磁阀式怠速控制阀的检修1）车上检查2）检测电枢绕组电阻3）检查怠速控制阀工作情况4）ECU控制电压检查知识二怠速控制系统原理与检修六、怠速控制系统的检修2.步进电机式怠速控制阀的检修1）怠速控制阀的就车检查2）检测定子绕组的电阻3）步进电机工作情况检查知识三可变进气系统检修一、可变进气系统的作用

为了有效地利用进气管内的动力效应来增加充气量，高速时应使用短而粗的进气管，低速时应使用长而细的进气管。可变进气系统能根据发动机的转速自动地变换进气管的形状，以有效地利用进气管道内的动态效应。因此，它可以在较大的转速范围内增加气缸充气量，提高发动机的输出转矩和功率。可变进气系统能够根据发动机的实际运行工况，自动改变进气管的长度或直径，以获得最佳的充气效率和动力性。知识三可变进气系统检修二、可变进气系统的类型1.进气管长度可变的进气系统1）进气管长度有级可变的进气系统2）进气管长度无级可变的进气系统知识三可变进气系统检修图2-28进气管长度有级可变的系统知识三可变进气系统检修2.进气管直径可变的进气系统图2-29进气管长度无级可变的进气系统1—外壳；2—进气门；3—进气口；4—转鼓；5—进气通道知识三可变进气系统检修2.进气管直径可变的进气系统图2-30进气管直径可变的进气系统知识三可变进气系统检修三、可变进气系统的常见故障与检修（1）电磁阀及控制电路故障。（3）机械故障。（2）膜片转换阀及真空管路故障。知识三可变进气系统检修三、可变进气系统的常见故障与检修2）膜片式转换阀的检查2.可变进气系统的检修1）可变进气转换电磁阀的检查知识三可变进气系统检修图2-31转换电磁阀的检查能力拓展大众公司的五气门双顶置凸轮轴发动机广泛采用可变凸轮轴调节系统，如ANQ、AEB、AWL等发动机。采用可变凸轮轴调节系统的发动机进气凸轮轴由排气凸轮轴通过链条带动，在改变链条上部或下部的长度时，将进气门转过一个相对角度。如图3-3-8所示。1.大众公司的可变凸轮调节系统（1）调节策略（V6发动机）

①功率调整。调整功率时，链条下部短，上部长，进气门延迟关闭，进气管内气流流速高，汽缸充气量足。因此高转速时，功率大。如图3-3-9所示。②扭矩调整。凸轮轴调整器向下拉长，于是链条上部变短，下部变长。因为排气凸轮轴被齿形带固定了，此时排气凸轮轴不能被转动，进气凸轮轴被转过一个角度，进气门提前关闭。在这个位置时，中、低转速可获得大扭矩输出。如图3-3-10所示。③工况控制转速在1000r/min以上时，进气门提前关闭。左侧凸轮轴调整器向下，右侧调整器向上运动。如图3-3-12所示。扭矩调整怠速时，进气门延迟关闭。如图3-3-11所示。怠速转速在3700r/min以上时，左侧凸轮轴调整器向上，右侧调整器向下运动，进气门延迟关闭。如图3-3-13所示。功率调整（2）凸轮轴调整器

凸轮轴调整器利用机油压力推动液压缸上下运动，在液压缸运动的同时带动正时链条上、下端长度发生变化。凸轮轴调整器由凸轮轴电磁阀N205、液压缸、张紧器等组成。如图3-3-14所示。当凸轮轴调节阀N205接通控制油道A时，张紧器向上运动，进气凸轮迟后一定角度为功率调节。如图3-3-15所示。VVT-i系统利用油压来调整进气凸轮轴转角气门正时进行优化，从而提高功率输出、改善燃料消耗率和减少废气排放。如图3-3-16所示。2.丰田可变正时系统可变配气相位（VVT-i）(1)原理VVT-i系统设计用于在曲轴角大约40°范围内对进气凸轮轴进行变动，从而对气门正时进行控制，根据来自各传感器的信号以获得最适合发动机状态气门正时。如图3-3-17所示。（1）在低温、低负荷低速时，或者在低负荷时延迟气门正时可减少气门重叠，以减少排出的废气逆吹入进气侧，从而达到稳定怠速、提高燃料消耗率和启动性能。（2）在中等负荷，或者在高负荷中低速时提前气门正时可增加气门重叠，以增加EGR使用和降低填充损失，从而改善了排放控制和燃料消耗率。此外，同时提前进气门的关闭可减少进气被逆吹回进气侧，改善了容积效率。（3）在高负荷高速时提前气门正时可增加气门重叠，以增加EGR使用和降低填充损失，从而改善了排放控制和燃料消耗率。同时提前进气门的关闭时间可减少进气被逆吹回进气侧，改善了容积效率。(2）发动机对配气正时的需求VVT-i系统的构造部件包含着可通过调整进气凸轮轴转角气门正时的VVT-i控制器和一个控制油压的凸轮轴正时机油控制阀，凸轮轴正时机油控制阀是控制油压的。(3）VVT-i系统构造21控制器由一个正时链条驱动的外壳及固定在凸轮轴上的叶片组成。控制油压通过凸轮轴送至VVT-i控制器的叶片沿圆周方向旋转，从而达到配气正时连续变化的目的。VVT-i控制器发动机ECU利用占空比控制凸轮轴正时控制阀，用于控制分配VVT-i系统油压的流动方向。如图3-3-19所示。凸轮轴正时控制阀控制器由一个正时链条驱动的外壳及固定在凸轮轴上的叶片组成。控制油压通过凸轮轴送至VVT-i控制器的叶片沿圆周方向旋转，从而达到配气正时连续变化的目的。VVT-i控制器发动机ECU利用占空比控制凸轮轴正时控制阀，用于控制分配VVT-i系统油压的流动方向。如图3-3-19所示。凸轮轴正时控制阀(4）VVT-i控制原理

凸轮轴正时控制阀是根据发动机ECU输出的占空比，来选择流向VVT-i控制器的通道。VVT-i控制器控制油压使进气凸轮轴旋转提前，延迟或保持气门正时当前所在位置。发动机ECU根据发动机转速、进气量、节气门位置和冷却液温度来计算出各种运行条件下的最佳配气正时，以便控制凸轮轴正时控制阀。此外，发动机ECU使用凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器传出的信号，来计算实际气门正时，并进行反馈控制，以达到阀值的目标配气正时。由发动机ECU控制凸轮轴正时控制阀的位置，油压作用于气门正时延迟侧的叶片室，使进气凸轮轴向气门正时的延迟方向旋转。工作状态的说明如图3-3-21所示。②延迟由发动机ECU控制凸轮轴正时控制阀的位置，油压作用于气门正时提前侧的叶片室，使进气凸轮轴向气门正时的提前方向旋转。说明工作状态如图3-3-20所示。①提前发动机ECU根据具体的运作参数进行处理，并计算出目标配气正时角度，当达到目标配气正时以后，凸轮轴正时控制阀通过关闭油道来保持油压，即保持现在气门正时的状态。状态说明如图3-3-22所示。③保持VVTL-i系统以VVT-i系统为基础，并应用了凸轮转换机构来改变进气和排气气门的升程，这样可以在不影响燃油经济性和排放性能的前提下，实现动力性能提高。如图3-3-23所示。3.智能可变配气相位（VVTL-i）VVTL-i装置的基本构造及运作与VVT-i系统相同，但它采用了能转换两个不同升程量的凸轮装置，用于改变气门的升程量。发动机ECU依据水温传感器和曲轴位置传感器传来的信号参数进行处理，并利用VVTL-i机油控制阀在两个凸轮之间进行转换控制。如图3-3-24所示。VVTL-i系统的构造部件与VVT-i系统的基本相同。VVTL-i系统的主要部件有VVTL机油控制阀、凸轮轴和摇臂。如图3-3-25所示。（1）VVTL-i机油控制阀VVTL-i机油控制阀在发动机ECU控制下，利用对滑阀位置控制，来实施对凸轮转换机构的高速凸轮侧的油压控制操作。（2）凸轮轴和摇臂为改变气门的升程量，凸轮轴上有两种类型的凸轮：每个汽缸都有低、中速用凸轮和高速用凸轮。凸轮转换机构是由气门和凸轮之间的摇臂构成。控制原理：进气和排气凸轮轴所对应的每个汽缸都有两个不同升程量的凸轮，并且发动机ECU通过油压来控制这些凸轮，使之动作。低、中速时机油控制阀打开回油口，所以，油压不能作用在凸轮的转换机构上。油压没有作用在锁销上，因此，弹簧将锁销推到未锁定方向，在这种情况下，垫块丧失互顶作用，所以，这时由低、中速用凸轮提升气门。如3-3-26图所示。发动机高速冷却液温度高于60℃，机油控制阀关闭回油口，使油压作用于凸轮转换机构的高速用凸轮上。在摇臂内部，油压将锁销推到垫块的下方，使垫块作用于摇臂。所以，在低、中速用凸轮推下滚子之前，高速用凸轮已先推下摇臂，这时由高速用凸轮推动气门。此时，发动机ECU同时根据机油压力开关传送的信号探测到所使用的凸轮已转换为高速用凸轮。如图3-3-27所示。知识四废气涡轮增压系统检修一、增压系统的作用发动机增压，就是将空气进行预压缩，然后再供入气缸。它通过提高进气的密度来增加进气量，从而使发动机的功率增加。实践证明，在小型汽车发动机上采用增压技术后，不仅可以获得良好的动力性，燃油经济性也有所提高。知识四废气涡轮增压系统检修二、增压系统的类型1.涡轮增压系统2.机械增压系统