進氣系統(tǒng)的結構和原理

進氣系統(tǒng)的結構和原理第一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第三章進氣系統(tǒng)的結構和原理進氣系統(tǒng)由空氣濾清器、空氣流量計、進氣壓力傳感器、節(jié)氣門體、附加空氣閥、怠速控制閥、諧振腔、動力腔、進氣歧管等組成。發(fā)動機工作時，駕駛員通過加速踏板操縱節(jié)氣門的開度，以此來改變進氣量，控制發(fā)動機的運轉。進入發(fā)動機的空氣經(jīng)空氣濾清器濾去塵埃等雜質后，流經(jīng)空氣流量計，沿節(jié)氣門通道進入動力腔，再經(jīng)進氣歧管分配到各個氣缸中；發(fā)動機冷車怠速運轉時，部分空氣經(jīng)附加空氣閥或怠速控制閥繞過節(jié)氣門進入氣缸。第二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)空氣濾清器空氣濾清器的作用是防止空氣中的灰塵、雜物等隨空氣吸入氣缸，同時可防止發(fā)動機回火時火焰?zhèn)鞯酵饷妗ｋ娍仄蛧娚湎到y(tǒng)發(fā)動機的空氣濾清器與一般發(fā)動機的相同。第四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)空氣流量計空氣流量計是直接測量進入發(fā)動機空氣流量的傳感器。目前常見的有以下幾種形式：一、翼板式空氣流量計二、熱線式空氣流量計三、熱膜式空氣流量計四、卡門渦流式空氣流量計第五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五一、翼板式空氣流量計翼板式空氣流量計結構如圖3-2所示。在發(fā)動機起動后，吸入的空氣把計量板從全閉位置推開，使之繞其鈾偏轉。當氣流推力與計量板回位彈簧力平衡時，計量板便停留在某一位置上。進氣量愈大，計量板開啟的角度也愈大。這時，計量板轉軸上的電位計滑臂也繞軸轉動，使電位計的輸出電壓隨之改變。這一信號輸入電腦，電腦再根據(jù)進氣溫度傳感器的信號進行修正，即可測出實際的進氣流量。第六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五二、熱線式空氣流量計熱線式空氣流量計結構如圖3-3所示。在其進氣道內的取樣管中有一根鉑絲(即熱線)。鉑絲通電發(fā)熱。當發(fā)動機起動后，空氣流過鉑絲周圍，使其熱量散失，溫度下降，與鉑絲相連的橋式電路即改變電流，以保持鉑絲溫度恒定。將這種因空氣流量變化而引起的流過鉑絲的電流的變化，轉化成電壓或頻率信號輸入電腦，即可測得實際的空氣流量。第八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五三、熱膜式空氣流量計有些車型采用熱膜式空氣流量計，如圖3-4所示。其發(fā)熱體不是熱線而是熱膜，即固定在樹脂薄膜上的熱電阻膜片。其測量原理與熱線式空氣流量計基本相同。其采用的熱膜式結構的發(fā)熱體不像熱線式那樣直接承受空氣的作用，因此使用壽命較長。第十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五四、卡門渦流式空氣流量計卡門渦流式空氣流量計結構如圖3-5、3-6所示。它是利用卡門渦流測量空氣流量的。根據(jù)卡門渦流理論，當均勻氣流流過渦源體時，在渦源體的下游氣流中會產(chǎn)生一系列不對稱卻十分規(guī)則的空氣旋渦，其移動速度與空氣流速成正比。也就是說，在單位時間內通過渦源體下游某點的旋渦數(shù)量與空氣流速成正比，因此，通過測量單位時間內流過的旋渦數(shù)量，便可計算出空氣的流速和流量。旋渦數(shù)量的測量方法有兩種。第十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五一種是采用超聲波測量法。即在渦源體的下游兩側設置一對超聲波發(fā)生器和接收器，當超聲波通過氣流中的旋渦時，其頻率相位會受到干擾而發(fā)生變化。電腦根據(jù)這一變化便可計算出單位時間內流過的旋渦數(shù)量，從而測得空氣流速和流量。另一種采用反射鏡(光學)檢出法。即在空氣流量計內設置一個反射鏡和一對發(fā)光二極管和光敏晶體。反射鏡安裝在很薄的金屬片上，簧片在氣流旋渦壓力作用下產(chǎn)生振動。這時，發(fā)光二極管通過反射鏡射到光敏晶體上光束方向隨之發(fā)生變化，使光敏晶體以簧片的振動頻率導通和截止。因簧片的振動頻率與單位時間內流過的旋渦數(shù)量成比例，故電腦便可計算出空氣流量。第十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)進氣壓力傳感器利用進氣歧管真空度檢測進氣量的電控汽油噴射系統(tǒng)，是用進氣壓力傳感器來間接地測量發(fā)動機吸入空氣量的。常見的進氣歧管壓力傳感器有以下幾種。一、膜盒式進氣壓力傳感器二、應變儀式進氣壓力傳感器第十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五一、膜盒式進氣壓力傳感器膜盒式進氣壓力傳感器內的彈性金屬膜盒與大氣相通。與膜盒連接在一起的銜鐵可以在線圈繞組中移動。當進氣歧管壓力發(fā)生變化時，膜盒膨脹，銜鐵在線圈繞組內的位置隨之發(fā)生相應的變化，從而影響線圈繞組周圍的電磁場。這樣便可把膜盒的機械運動轉換成電信號。電腦根據(jù)這個信號即可測出進氣歧管壓力。第十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五二、應變儀式進氣壓力傳感器物體在承受應力作用時，長度會發(fā)生變化，電阻也會隨著變化，應變儀式進氣壓力傳感器就是根據(jù)此原理設計的。應變儀式進氣壓力傳感器的主要元件是一個很薄的硅片，其外圍較厚，中間最薄。硅片上下兩面各有一層二氧化硅膜。在膜層中沿硅片四邊有四個傳感器電阻。在硅片四角各有一個金屬塊，通過導線與電阻相連。硅片下部有一真空腔與進氣相通。硅片上的四個電阻連接成橋式電路。當進氣歧管壓力變化時，硅膜片隨之發(fā)生變形。這時傳感器電阻的阻值即隨之發(fā)生相應的變化，使橋式電路輸出正比于進氣壓力的電壓信號。電腦根據(jù)該信號即可測出進氣歧管的壓力。這種傳感器不受較大范圍的溫度變化影響。第十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)節(jié)氣門體節(jié)氣門體裝在空氣流量計后的進氣管上，它包含節(jié)氣門、節(jié)氣門位置傳感器、附加空氣閥、冷卻水管、怠速旁通氣道和調整螺釘?shù)?。?jié)氣門位置傳感器裝在節(jié)氣門的轉軸上。有些車型的節(jié)氣門體上還裝有節(jié)氣門回位緩沖器。第二十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第二十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五一、節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器用于檢測節(jié)氣門的開度，并將其轉換成電信號輸給電腦，作為電腦判定發(fā)動機運轉工況的依據(jù)。常用的節(jié)氣門位置傳感器有觸點(開關)式、滑動電阻式、綜合式等幾種。(一)觸點式節(jié)氣門位置傳感器觸點式節(jié)氣門位置傳感器內部有兩個觸點：怠速開關觸點(IDL)和全負荷開關觸點(PSW)。兩觸點之間為公共觸點(TL)。發(fā)動機在怠速或強制怠速時，怠速觸點閉合，電腦根據(jù)此信號對怠速時的混合氣進行微調，并修正點火提前角，切斷廢氣再循環(huán)系統(tǒng)；強制怠速時，暫時切斷供油。當節(jié)氣門開度超過一定角度時，全負荷觸點閉合，電腦據(jù)此信號加濃混合氣，提高發(fā)動機的輸出功率。第二十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第二十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五(二)滑動電阻式節(jié)氣門位置傳感器滑動電阻式節(jié)氣門位置傳感器是一種線性電位計。電腦通過該傳感器可以獲得節(jié)氣門開度從全閉到全開連續(xù)變化的信號，以及開閉速度的信號，從而精確判斷發(fā)動機的運行工況，以提高控制精度和效果。第二十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第二十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五(三)綜合式節(jié)氣門位置傳感器綜合式節(jié)氣門位置傳感器是由一個怠速開關觸點和滑動電阻組成的。怠速時，怠速觸點閉合，輸出怠速信號。其他工況時，隨節(jié)氣門開度的增大，輸出信號電壓也提高，全開時達到最大。采用數(shù)字控制方式的電腦，在滑動電阻有誤差時，還將怠速開關觸點的閉合信號作為電腦校正節(jié)氣門開度信號值的基準點。第二十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五二、怠速旁通氣道和怠速調整螺釘?shù)∷龠\轉時，電控汽油噴射發(fā)動機的節(jié)氣門處于完全關閉位置。這時經(jīng)過空氣流量計計量過的空氣通過節(jié)氣門體上的怠速旁通氣道繞過節(jié)氣門進入進氣歧管。怠速調整螺釘用以改變旁通氣道的通道面積，從而控制怠適時的進氣量，以調整怠速轉速。這種結構，不設節(jié)氣門開度調整螺釘，提高了怠速調整的精度和運轉的穩(wěn)定性。第二十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第二十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第五節(jié)附加空氣閥附加空氣閥的作用是增加發(fā)動機冷態(tài)時的進氣量，以提高怠速轉速，加快暖機預熱過程并提高發(fā)動機冷起動性能。常用的附加空氣閥有雙金屬片式、蠟式等幾種。第二十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五一、雙金屬片式附加空氣閥雙金屬片式附加空氣閥通過雙金屬片帶動閥片，控制旁通氣道的開閉。發(fā)動機起動時，雙金屬片使閥片處于開啟狀態(tài)，連通了節(jié)氣門前后的旁通氣道，使節(jié)氣門關閉時有較多的空氣進入進氣歧管，提高了冷車怠速轉速，加速了預熱過程。在發(fā)動機起動的同時，電流通過加熱線圈，使雙金屬片受熱變形。隨著溫度的逐漸升高，閥片隨之緩慢地關閉旁通氣道，怠速轉速便逐漸降到正常轉速。當發(fā)動機以正常溫度工作時，加熱線圈仍通電加熱雙金屬片，而且發(fā)動機的熱量也不斷地傳給雙金屬片，使旁通氣道保持關閉狀態(tài)。第三十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第三十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五二、蠟式附加空氣閥蠟式附加空氣閥由發(fā)動機冷卻水直接加熱而起作用。冷卻水經(jīng)水管進入空氣閥內，流經(jīng)蠟盒四周。當發(fā)動機溫度較低時，蠟盒內蠟質收縮，閥心在彈簧作用下，打開旁通氣道，使空氣進入進氣歧管。隨著發(fā)動機起動后水溫的升高，蠟盒內的蠟質受熱膨脹，推動閥心，逐漸地關閉旁通氣道，使發(fā)動機怠速逐漸恢復正常。當水溫達80℃時，旁通氣道將完全關閉。第三十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第三十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第六節(jié)怠速控制閥怠速控制閥是由電腦控制的，其作用是使發(fā)動機在不同工況下都能以最佳的怠速運轉，常見的怠速控制閥有步進電機式和脈沖電磁閥式兩種。第三十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五一、步進電機式怠速控制閥步進電機式怠速控制閥螺桿端部裝有閥心。當轉子旋轉時，螺桿即帶動閥心移動。電腦通過步進電機控制轉子的旋轉方向和轉角，以控制閥心的移動方向和移動距離，從而調節(jié)旁通氣道的進氣量。電腦根據(jù)不同工況下設定的怠速轉速進行控制，因此不再設置附加空氣閥，而是由怠速控制閥來實現(xiàn)對冷車快怠速和熱車后正常的自動控制。第三十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五二、脈沖電磁閻式怠速控制閥脈沖電磁閥式怠速控制閥是一個結構與普通電磁閥基本相同的脈沖電磁閥。它的作用是控制怠速時旁通氣道的進氣量當電磁線圈通電時，閥心打開閥門，使旁通氣道開啟；當斷電時，閥心在回位彈簧的作用下關閉旁通氣道。在電腦輸出固定頻率的脈沖電流作用下，每個脈沖周期內通電時間所占的比例(占空比)越大，閥門開啟時間的占空比也越大，進氣量越大。電腦即通過改變這種脈沖電流的占空比，來改變進氣量，以實現(xiàn)對發(fā)動機怠速轉速的控制。第三十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第七節(jié)慣性增壓進氣系統(tǒng)慣性增壓進氣系統(tǒng)亦稱諧波增壓進氣系統(tǒng)(ACIS)，其作用是利用進氣氣流慣性所形成的壓力提來提高充氣效率，以增大發(fā)動機的功率和轉矩，見圖3-17。在發(fā)動機運轉的情況下，當進氣門突然關閉時，進氣門附近的氣體被壓縮，壓力上升。當氣體的慣件作用過后，被壓縮的氣體開始膨脹，向著進氣氣流相反方向流動，壓力下降。膨脹氣波到達進氣管口后又被反射回來，形成壓力波。如