空气供给系统

本章主要介绍的内容有：本章主要介绍的内容有：第一节 空气供给系统基本结构 第二节 空气供给系统常用传感器 第三章第三章 汽油机空气供给系统汽油机空气供给系统第一节 空气供给系统基本结构 本节主要介绍的内容有：本节主要介绍的内容有：空气供给系统的组成及元件位置 空气供给系统基本元件的构造 一、作用一、作用 空气供给系统是向汽油机提供与发动机负荷相适应的、清洁的空气，同时对流入发动机气缸的空气质量进行直接或间接计量，把进气量的多少以电信号的形式告知电脑（ECU），使它们在系统中与喷油器喷出的汽油形成空燃比符合要求的可燃混合气。同时作为喷油的主要依据。二、空气供给系统的组成及元件位置 电控燃油喷射发动机空气供给系统基本相同，主要组成元件包括空气滤清器、节气门体和进气管。分为：D型和L型EFI空气供给系统喷油嘴进气总管空气阀或怠速控制阀节气门体空气流量计空气滤清器L型EFI空气供给系统示意图D D型型EFIEFI空气供给系统空气供给系统 D型喷射系统由于没有空气流量计，其进气系统结构简单，应用比较广泛。L L型型EFIEFI空气供给系统空气供给系统L型喷射系统对空气量的测量更精确，应用也比较广泛。三、三、空气供给系统基本元件的构造空气供给系统基本元件的构造基本元件：空气滤清器、节气门体、进气管以及传感器等。1、空气滤清器用于滤除空气中的灰尘，一般都为纸质滤心，其结构与普通发动机上相同。2、进气管 在多点电控燃油喷射式发动机上，为了消除进气波动和保证各缸进气均匀，对进气总管和进气歧管的形状、容积都有严格的要求，每个气缸必须一个单独的进气歧管。有些发动机的进气总管与进气歧管制成一体，有些则是分开制造再用螺栓连接。3、节气门体 功能：节气门体安装在进气管中，来控制发动机正常工况下的进气量。组成：主要由节气门和怠速空气道等组成。节气门位置传感器装在节气门轴上，来检测节气门的开度。有的车上还设有副节气门和副节气门位置传感器节气门缓冲器AAS节气门位置传感器第二节第二节 空气供给系统常用传感器本节主要介绍的内容有：本节主要介绍的内容有：本节主要介绍的内容有：本节主要介绍的内容有：卡门旋涡式空气流量计 热线式空气流量计 热膜式空气流量计 进气歧管绝对压力传感器 节气门位置传感器 进气温度传感器 水温传感器 空气流量计一般安装于空气滤清器后的进气管道中，如下图所示。在电子控制汽油喷射发动机中使用的空气流量计主要有翼片式空气流量计、卡门旋涡式空气流量计、热线式空气流量计和热膜式空气流量计。一、一、一、一、卡门旋涡式空气流量计卡门旋涡式空气流量计卡门旋涡式空气流量计卡门旋涡式空气流量计 主要由设置在空气通道中央的锥状卡门旋涡发生器和相应的旋涡检测装置等组成。当空气流过卡门旋涡发生器时，在其后部将会不断产生卡门旋涡。在单位时间内产生的卡门旋涡的个数（既发生频率）与气流的速度有关，只要测出卡门旋涡的发生频率，即可知道空气流量的大小。检测卡门旋涡频率有两种方法：反光镜检测方式和超声波检测。卡门旋涡式空气流量计的构造如下图。1 1 1 1、反光镜检测法、反光镜检测法、反光镜检测法、反光镜检测法 反光镜检测方式的旋涡检测装置由反光镜、发光二级管和光敏晶体管、板弹簧等组成，如下图所示。当空气流过卡门旋涡发生器时，受交替产生的卡门旋涡的影响，发生器两侧压力也交替发生变化。用导压孔把旋涡发生器两侧的压力引到薄金属制成的反光镜背面，受发生器两侧交替变化压力的作用、反光镜将产生与旋涡发生频率相同的偏转振动，如下图所示。2 2 2 2、超声波检测法、超声波检测法、超声波检测法、超声波检测法 超声波检测方式的检测装置由超声波信号发生器，超声波接收器等组成。它是利用卡门旋涡的存在，会使通道横截面空气密度发生变化这一现象来测量旋涡的发生频率。超声波信号发生器安装在空气流动的垂直方向，在它的对面安装超声波接收器，如下图所示。3 3 3 3、检测、检测、检测、检测以凌志LS400为例。卡门涡旋式空气流量的检测项目有电阻检测和波形检测。电阻检测如下图所示，其数据参数如下表所示。【信号类型】频率信号 进气量输出信号频率，信号的占空比也发生相应的变化。检测：用吹风机模拟进气，测量在不同进气量条件下，传感器的输出信号的频率，看传感器的信号输出频率是否满足要求。点火开关转至ON位置，检测VC与E2间电压应为5V，KS与E2间电压应为24V。波形检测如下图所示。二、二、二、二、热线式空气流量计热线式空气流量计热线式空气流量计热线式空气流量计热线式空气流量计按测量位置分：主流测量方式、旁通测量方式。热线式：测量元件为铂丝热线，热线缠绕在陶瓷管上；【信号类型】电压信号，也有频率信号进气量信号电压 进气量信号频率 1 1 1 1、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理2 2 2 2、电路、电路、电路、电路热线式空气流量计检测 热线式空气流量计都有自洁功能：发动机转速超过1500r/min，关闭点火开关使发动机熄火后，控制系统自动将热线加热到1000以上并保持约1s，使附在热线上的粉尘烧掉。检修（检查相应端子之间的电压）：点火开关接通时，电源端子与搭铁端子之间电压应为蓄电池电压。信号端子与搭铁端子之间的电压，发动机不工作时为24V，发动机工作时为1.01.5V。案例一案例一案例一案例一 发动机空气流量计热线脏污引起的怠速不稳、发动机空气流量计热线脏污引起的怠速不稳、发动机空气流量计热线脏污引起的怠速不稳、发动机空气流量计热线脏污引起的怠速不稳、加速不良、进气管回火的故障加速不良、进气管回火的故障加速不良、进气管回火的故障加速不良、进气管回火的故障故障现象：别克世纪轿车行驶时，发动机怠速不稳，加速不良，急加速进气管回火。故障排除：拆下火花塞进行跳火试验，高压火花正常。更换全部火花塞后再试，故障依然存在。用专用清洁剂清洗进气系统，用检测仪清洗喷油器，然后起动发动机再试，故障仍未排除。拆下空气滤清器，起动发动机，用手遮住节气门体的进气口以减少进气量，使混合气变浓进行试验，结果发动机怠速运转稳定，急加速不再回火。由此说明故障是由于混合气过浓引起的。断开点火开关，在燃油压力调节器与喷油器间的管路上加装一只燃油压力表，然后起动发动机，查看压力表，其压力为255290kPa，说明燃油压力正常。断开点火开关，拔下空气流量计配线连接器，起动发动机进行检查，发动机怠速运转稳定，加速性能也有所好转，说明系空气流量计损坏或工作不良。从节气门体上拆下空气流量计仔细检查，热线未断，只是由于使用日久，热线上积垢过多，散热不良，用化油器清洗剂将空气流量计清洗干净后装车再试，发动机运转正常，加速有力，故障排除。故障分析：由于MAF热线上积垢过多，散热不良，使空气流量计输出信号电压降低，造成电子控制模块（PCM）误判，从而导致混合气过浓（如下图）。三、三、三、三、热膜式空气流量计热膜式空气流量计热膜式空气流量计热膜式空气流量计热膜式空气流量计的结构如下图所示。工作原理如下图所示。案例一案例一案例一案例一 空气流量计输出的空气流量信号所反映空气流量计输出的空气流量信号所反映空气流量计输出的空气流量信号所反映空气流量计输出的空气流量信号所反映 的进气量低于实际进气量的进气量低于实际进气量的进气量低于实际进气量的进气量低于实际进气量故障现象 发动机怠速不稳，急加速时有“坐车”现象。检查与排除 用VAG1551故障阅读仪读取数据流，这时发现发动机空气质量流量仅为1.4 g/s，而正常应为2.04.0g/s。造成该故障的原因主要有两个：进气系统有泄漏；ECU接收到的空气流量信号反映的进气量低于其实际进气量。经认真检查发现，进气系统无泄漏。拔下空气流量计线束侧连接器后，发现故障现象消失（此时发动机ECU仅用节气门位置传感器和曲轴位置传感器的信号来计算进气量，发动机在故障保护模式下运转）。由此初步判断空气流量计有故障。检测空气流量计输出的信号电压，发现发动机怠速时，信号电压仅为0.30.4V。而正常应为0.81.2 V。拆下空气流量计，发现其热膜处比较脏。用化油器清洗剂清洗热膜后再将空气流量计装复，故障排除。在发动机怠速时测得的信号电压和空气质量流量分别为0.9 V和2.5g/s。故障原因分析 因空气流量计的热膜脏后，其散热不良，要维持热膜正常温度所需的电流强度下降。造成输入ECU的信号电压过低。ECU误认为进气量小而减小供油量。在加速时ECU又断开了控制，从而导致混合气过稀，出现上述故障。一般装于发动机机舱内，用一根真空管与进气歧管相接或直接装在节气门后方的进气歧管上，实际测量的是进气管的真空度，通过换算成反映进气量的参数。如下图所示。四、进气歧管绝对压力传感器四、进气歧管绝对压力传感器作用：在D型电控燃油喷射系统中，由进气管绝对压力传感器测量进气管压力，并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。安装位置：靠近进气歧管的发动机室内。分类：按其检测原理分压敏电阻式、电容式等。信号类型：压敏电阻式为电压信号，电容式的为频率信号1.1.1.1.压敏电阻式压敏电阻式压敏电阻式压敏电阻式 如下图所示。它由压力转换元件和对输出信号进行放大的混合集成电路等构成。压力转换元件是利用半导体压阻效应制成的硅膜片。硅膜片为约3mm的正方形，其中部经光刻腐蚀形成直径约2mm、厚约50m的薄膜。在膜片表面规定位置有四个应变电阻，以惠斯顿电桥方式连接，如下图所示。2.2.2.2.电容式电容式电容式电容式 位于传感器壳体内腔的弹性膜片用金属制成，弹性膜片上、下两个凹玻璃的表面也均有金属涂层，这样在弹性膜片与两个金属涂层之间形成两个串联的电容，如下图。3 3、进气管绝对压力传感器电路及其检测、进气管绝对压力传感器电路及其检测ECU通过VCC端子给传感器提供标准5V电压，传感器信号经端子PIM输送给ECU，E2为搭铁端子。检测：点火开关转至ON位，测量VCC与E2之间电压应为5V。拆下传感器连接真空软管，用手动真空枪给传感器施加真空度，PIM与E2之间电压应随真空度增加而下降。案例一案例一案例一案例一 轿车怠速冒黑烟轿车怠速冒黑烟轿车怠速冒黑烟轿车怠速冒黑烟故障现象：一款2.2L丰田佳美采用压力型电喷发动机的轿车，出现怠速时排气管大量冒黑烟而高速时工作正常的现象。接通故障自诊系统后，故障灯报警，利用读码器读出的故障码是26（即空燃比A/F过浓）。故障诊断与排除：五、节气门位置传感器TPS【作用】检测节气门的开度及开度变化，此信号输入ECU，控制燃油喷射及其他辅助控制。【安装位置】在节气门轴上。【分类】开关式、线性式【信号类型】电压节气门开度增大，信号电压升高。1.1.1.1.触点式节气门位置传感器触点式节气门位置传感器触点式节气门位置传感器触点式节气门位置传感器 触点式节气门位置传感器主要由一个滑动触点和两个固定触点组成，如下图。如滑动触点（TL）随节气门轴一起转动，滑动触点在节气门全关（怠速）时与怠速固定触点（IDL）闭合，而在节气门接近全开时与全开触点（PSW）闭合；节气门开度在中间位置时，滑动触点与两个固定触点均断开。ECU根据触点的闭合情况确定发动机处于怠速、中等负荷或全负荷工况。2.2.2.2.线性式节气门位置传感器线性式节气门位置传感器线性式节气门位置传感器线性式节气门位置传感器 线性输出型节气门位置传感器的主要特点是，表示节气门开度的输出电压与节气门开度成线性关系。该传感器的结构和电路如图所示。下图给出了线性输出型节气门位置传感器的输出特性，从图中可以看到传感器的输出电压随着节气门开度的增大而线性地增大。3.3.3.3.综合式节气门位置传感器综合式节气门位置传感器综合式节气门位置传感器综合式节气门位置传感器 综合式节气门位置传感器在日本丰田皇冠3.0、凌志LS400等轿车装用的是由一个电位计和一个怠速触点组成的综合式节气门位置传感器，工作原理和检修方法参阅前两种节气门位置传感器，其电路如下图所示。（1 1 1 1）用万用表检测节气门位置传感器）用万用表检测节气门位置传感器）用万用表检测节气门位置传感器）用万用表检测节气门位置传感器拔去节气门位置传感器的线束插头。用万用表在电位计式位置传感器线束插座上测量电位计总电阻（下 图中VC端和E端之间的电阻）。如有断路、短路或阻值不符合标 准，说明该传感器有故障。测量电位计滑动触点的电阻（图3-31中VT和E之间的电阻），该电 阻应能随节气门的开启或关闭而平滑地变化，否则说明该传感器有 故障。（2 2 2 2）用示波器检测节气门位置传感器）用示波器检测节气门位置传感器）用示波器检测节气门位置传感器）用示波器检测节气门位置传感器 将示波器测头与电位计式位置传感器的信号输出端（下图中的VT端）连接。打开汽车的点火开关或让发动机运转。让节气门由关闭位置逐渐开启直至全开，同时观察示波器显示屏上的节气门位置传感器输出信号的波形。正常波形应为一连续、平滑的斜线（下图a）。若测得的信号波形不平滑，有突变（下图b），则说明该节气门位置传感器有故障。4.4.4.4.节气门体的基本设置节气门体的基本设置节气门体的基本设置节气门体的基本设置 节气门基本设置方法如下图所示案例一案例一案例一案例一 3.0L3.0L3.0L3.0L轿车在轿车在轿车在轿车在D D D D挡时发动机怠速不良挡时发动机怠速不良挡时发动机怠速不良挡时发动机怠速不良故障现象 一辆丰田皇冠3.0L轿车发动机检查灯亮，暖机后，在N挡位时750r/min运行稳定，但是在D挡位时，发动机转速500600r/min时运行不稳定，偶尔像失火的样子，转速降到400r/min，其它工况都正常。故障诊断与排除六、进气温度传感器IATS 功用：给ECU提供进气温度信号，作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号。安装位置：D型：空气滤清器内或进气管内；L型：空气流量计内 工作原理：常采用负温度系数的热敏电阻。负温度系数：温度升高，电阻下降。进气温度传感器电阻值信号电压THA 进气温度传感器电阻值信号电压THA 进气温度传感器电路及其检测 在ECU中有一标准电阻与传感器的热敏电阻串联，并由ECU提供标准电压，E2端子通过E1端子搭铁。检测：拆下传感器放入热水中，检查其特性。如丰田车：20时电阻47k，20 时电阻23k，40 时电阻9001300，60 时电阻400700，80 时电阻200400传感器ECU七、水温传感器THW 发动机冷却液温度（ECT）传感器向ECU提供一个随冷却液温度变化的模拟信号。这种传感器通常固定在冷却水管上，其下端浸入发动机的冷却水中。其特性与进气温度传感器类似，同样为负温度系数，典型的ECT在-40时电阻可达35000，在120时只有120。ECT与计算机之间有两条连线，一条是电压信号线，另一条是搭铁线，结构及特性曲线如下图所示，冷却液温度传感器的检测冷却液温度传感器的检测冷却液温度传感器的检测冷却液温度传感器的检测 如图所示。红表笔接信号线B脚，黑表笔接接地脚A脚，点火开关打开应能检测到ECU的5V参考电压，否则检查ECU到插口连线有无断线，ECU有无损坏。