進氣控制系統(tǒng)

.,汽車發(fā)動機電控技術,河南交院學院后期制作,.,第五章進氣控制系統(tǒng),第一節(jié)動力閥控制系統(tǒng)第二節(jié)諧波進氣增壓系統(tǒng)第三節(jié)可變配氣相位控制系統(tǒng)第四節(jié)廢氣渦輪增壓系統(tǒng)第五節(jié)電子節(jié)氣門控制系統(tǒng),進氣控制系統(tǒng)概述,進氣控制系統(tǒng)是發(fā)動機的輔助控制系統(tǒng)，其功能是根據(jù)發(fā)動機轉速和負荷的變化，對發(fā)動機的進氣進行控制，以提高發(fā)動機的充氣效率，從而改善發(fā)動機的動力性。如果進氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，發(fā)動機會出現(xiàn)：怠速不穩(wěn)，引起抖動；發(fā)動機運轉無力；爆震。,為了提高進氣量，改善發(fā)動機動力性能，設進氣控制系統(tǒng),動力閥控制系統(tǒng)諧波進氣增壓系統(tǒng)可變配氣相位控制系統(tǒng)廢氣渦輪增壓系統(tǒng)電子節(jié)氣門控制系統(tǒng),進氣控制系統(tǒng),進氣控制系統(tǒng),目的：提高進氣量，改善發(fā)動機動力性能。類型：動力閥控制系統(tǒng)、諧波進氣增壓系統(tǒng)（ACIS）、可變配氣相位控制系統(tǒng)（VTEC）等多種。動力閥控制系統(tǒng)：是控制發(fā)動機進氣道的空氣流通截面大小，以適應發(fā)動機不同轉速和負荷時的進氣量需求，從而改善發(fā)動機的動力性。諧波進氣增壓系統(tǒng)：利用了進氣管內的壓力波與進氣門的開啟配合，當進氣門開啟時，使反射回來的壓力波正好傳到該氣門附近，從而形成進氣增壓的效果，提高發(fā)動機的充氣效率和功率。可變配氣相位控制系統(tǒng)：根據(jù)發(fā)動機轉速、負荷等參數(shù)變化來控制VTEC機構工作，改變驅動同一氣缸兩進氣門工作的凸輪，以調整進氣門的配氣相位及升程，并實現(xiàn)單進氣門工作和雙進氣門工作的切換。,可變進氣管系統(tǒng)影片,.,第一節(jié)動力閥控制系統(tǒng),一、動力閥控制系統(tǒng)功能二、動力閥控制系統(tǒng)的工作原理,.,動力閥控制系統(tǒng)的功能是：控制發(fā)動機進氣道的空氣流通截面積大小，以適應發(fā)動機不同轉速和負荷時對進氣量的要求，從而改善發(fā)動機的動力性。,動力閥控制系統(tǒng)功能,控制方式：ECU真空電磁閥真空膜片真空氣室動力閥,動力閥控制系統(tǒng),在進氣量較小的低速、小負荷工況下，使進氣道空氣流通截面減小，可提高進氣流速，從而提高充氣效率，改善發(fā)動機的低速性能；在進氣量較大的高速、大負荷工況下，適當增大進氣道空氣流通截面，可減少進氣阻力，提高進氣量，從而改善發(fā)動機的高速性能。,動力閥控制系統(tǒng)1-真空罐；2-真空電磁閥；3-ECU；4-膜盒；5-動力閥,當發(fā)動機小負荷運轉時，進氣量較少，ECU斷開真空電磁閥，真空罐中的真空進入真空控制閥，動力閥處于關閉位置，進氣通道面積變小。,當發(fā)動機大負荷運轉時，進氣量較多，ECU接通真空電磁閥搭鐵回路，真空罐中的真空不能進入真空控制閥，控制動力閥開啟，進氣通道面積變大。,.,第二節(jié)諧波進氣增壓系統(tǒng),一、諧波進氣增壓系統(tǒng)的功能二、諧波進氣增壓系統(tǒng)的工作原理三、諧波進氣增壓系統(tǒng)的檢修,.,諧波進氣增壓控制系統(tǒng)的功能就是根據(jù)發(fā)動機轉速的變化，改變進氣管內壓力波的傳播距離，以提高充氣效率，改善發(fā)動機性能。,一、諧波進氣增壓系統(tǒng)的功能,二、諧波進氣增壓系統(tǒng)原理,.,低速時真空電磁閥開啟，真空罐內的真空通過真空電磁閥進入進氣空氣控制閥的驅動膜片氣室內，進氣空氣控制閥關閉，進氣歧管的通道變長。這一變化延伸了進氣歧管的有效長度，改善了進氣效率、提高了發(fā)動機在低-中轉速范圍內的扭矩輸出。,諧波進氣增壓系統(tǒng)的工作原理,.,高速時真空電磁閥關閉，真空罐內的真空不能經(jīng)真空電磁閥進入進氣空氣控制閥的驅動膜片氣室內，進氣空氣控制閥開啟，進氣歧管的通道變短，達到最大進氣效率以提高轉速范圍內的功率輸出。,諧波進氣增壓系統(tǒng)的工作原理,諧波進氣增壓系統(tǒng),ACIS組成,ACIS控制電路,控制方式：ECUACIS電磁閥真空真空驅動器進氣控制閥,ACIS電磁閥電阻：38.544.5,ECU-電磁閥？真空罐-電磁閥-動力閥-氣道長短,諧波進氣增壓,.,1.電磁閥的檢修（1）檢查電磁閥線圈。在常溫下兩端子間的電阻是38.544.5，同時兩端子與電磁閥殼體也不導通時；否則應予以更換。,三、諧波進氣增壓系統(tǒng)的檢修,.,（2）檢查電磁閥功能。電磁閥未通電時，空氣應能從通道E進入，然后從空氣濾清器中排出。當在電磁閥的兩端子上施加12V電壓時，空氣應能從通道E進入，然后從F口排出。否則應予以更換。,諧波進氣增壓系統(tǒng)的檢修,.,當施加53.3kpa（44mmHg）的真空度時，檢查真空室閥桿有無移動。當真空施加1min后，泄放真空，觀察閥桿是否回位。如果上述操作后發(fā)現(xiàn)閥桿不動或不回位，先旋轉其調整螺釘來調節(jié)，如仍無反應則予以更換。,2.真空馬達（動力閥）的檢修,.,當由A向B吹氣時應當導通；而由B向A吹氣時應當截止。用手指按住B口，施加533kPa的真空，觀察1min，表頭真空度應無變化。如不合上述要求，應更換真空罐。,3.真空罐的檢查,.,第三節(jié)可變配氣相位控制系統(tǒng),一、可變氣門正時1、智能可變氣門正時系統(tǒng)的組成及功用2、智能可變氣門正時系統(tǒng)的工作原理二、可變氣門升程1、可變氣門升程系統(tǒng)概述2、可變氣門升程系統(tǒng)組成及控制原理,一、可變氣門正時,1、可變氣門正時系統(tǒng)的功能,在普通的發(fā)動機上，進氣門和排氣門的開閉時間是固定不變的，這種固定不變的正時很難兼顧到發(fā)動機不同轉速的工作需求。采用可變氣門正時（variablevalvetiming，VVT）技術，改善了發(fā)動機在低、中轉速下的扭矩輸出，大大增強駕駛的操縱靈活性，發(fā)動機的轉速也能夠設計得更高。,如何改變配氣相位？,ECU根據(jù)發(fā)動機轉速和負荷等傳感器信號來控制凸輪軸調整的機油壓力，從而改變進、排氣氣門的開啟和關閉時刻。這樣的系統(tǒng)稱為智能可變氣門正時-VVT-i,智能可變氣門正時-VVT-i,.,智能可變氣門正時系統(tǒng)(VVT-i)主要包括：VVT-i控制器、凸輪軸正時機油控制閥、凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器。,2、智能可變氣門正時的結構,葉片式VVT-i控制器的結構,螺旋齒輪式VVT-i控制器的結構,鏈式VVT-i控制器的結構,凸輪軸正時機油控制閥的結構,.,發(fā)動機ECU根據(jù)發(fā)動機轉速、進氣量、節(jié)氣門位置和冷卻液溫度計算出一個最優(yōu)氣門正時，向凸輪軸正時機油控制閥發(fā)出控制指令，凸輪軸正時機油控制閥根據(jù)發(fā)動機ECU的控制指令選擇VVT-i控制器的不同油路以處于提前、滯后或保持這三個不同的工作狀態(tài)。,3、智能可變氣門正時系統(tǒng)的工作原理,智能可變氣門正時（VVT-i）原理,.,此外，發(fā)動機ECU根據(jù)來自凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器的信號檢測實際的氣門正時，從而盡可能地進行反饋控制，以獲得預定的氣門正時。,智能可變氣門正時系統(tǒng)的工作原理,二、可變氣門升程,1、可變氣門升程系統(tǒng)的功用,發(fā)動機的氣門升程是受凸輪軸轉角長度控制的。在高轉速時，采用長升程來提高進氣效率，讓發(fā)動機的呼吸更順暢。在低速時，采用短升程，能產(chǎn)生更大的進氣負壓及更多的渦流，讓空氣和燃油充分混合，因而提高低轉速時的扭力輸出。,.,VVTL-i系統(tǒng)的組成與VVT-i相似，控制系統(tǒng)也包括曲軸/凸輪軸位置、節(jié)氣門位置、冷卻液溫度傳感器和空氣流量計，而驅動部件則包括機油控制閥（OCV），特殊的凸輪軸和搖臂組件。,2、可變氣門升程系統(tǒng)組成,智能可變氣門升程（VVTL-i）,可變配氣相位控制系統(tǒng)VTEC,中凸輪升程最大，次凸輪升程最小。主凸輪的形狀適合發(fā)動機低速時單氣門工作的配氣相位要求；中凸輪的形狀適合發(fā)動機高速時雙進氣門工作的配氣相位要求。,.,機油壓力控制閥中的伺服閥是由ECU進行占空比控制的。當發(fā)動機高速運轉時，機油壓力控制閥開啟，機油直接通往在凸輪轉換機構上，使高速凸輪起作用。,3、可變氣門升程系統(tǒng)控制原理,四個活塞安裝處,VTEC工作原理,VTEC工作原理,發(fā)動機低速時，電磁閥斷電，油道關閉。在彈簧作用下，各活塞均回到各自孔內，三個搖臂彼此分離。此時，主凸輪通過主搖臂驅動主進氣門，中間搖臂驅動中間搖臂空擺（不起作用），次凸輪升程非常小，通過次搖臂驅動次進氣門微量開閉，以防止進氣門附近積聚燃油。配氣機構處于單進、雙排氣門工作狀態(tài)。發(fā)動機高速運轉，且發(fā)動機轉速、負荷、冷卻液溫度及車速均達到設定值時，電磁閥通電，油道打開。在機油作用下，同步活塞A和同步活塞B分別將主搖臂與中間搖臂、次搖臂與中間搖臂插接成一體，成為一個同步工作的組合搖臂。此時，由于中凸輪升程最大，組合搖臂由中凸輪驅動，兩個進氣門同步工作，進氣門配氣相位和升程與發(fā)動機低速時相比，氣門的升程、提前開啟角度和遲后關閉角度均較大。此時配氣機構處于雙進、雙排氣門工作狀態(tài)。,智能可變氣門升程（VVTL-i）原理,.,第四節(jié)廢氣渦輪增壓系統(tǒng),一、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的功能二、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的工作原理,增壓控制系統(tǒng),功能：根據(jù)發(fā)動機進氣壓力的大小，控制增壓裝置的工作，以達到控制進氣壓力，提高發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性的目的。分類：根據(jù)增壓裝置使用的動力源不同，增壓裝置分廢氣渦輪增壓和動力增壓兩種。目前多采用廢氣渦輪增壓。,1-爆燃控制器；2-切換閥控制電磁閥；3-ECU；4-進氣管絕對壓力傳感器；5-空氣流量計；6-噴嘴環(huán)控制電磁閥；7-噴嘴環(huán)驅動氣室；8-切換閥驅動氣室,廢氣渦輪增壓控制系統(tǒng),廢氣渦輪增壓系統(tǒng),1-切換閥；2-驅動氣室；3-空氣冷卻器；4-空氣濾清器；5-ECU；6-釋壓電磁閥,當發(fā)動機轉速加快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步加快，空氣壓縮程度就得以加大，發(fā)動機的進氣量相應地得到增加，發(fā)動機的輸出功率便增加。,.,ECU根據(jù)發(fā)動機的運行工況（冷卻液溫度、進氣量、加速、爆燃等信號），確定增壓壓力的目標值，并通過進氣管壓力傳感器來檢測發(fā)動機的實際增壓壓力值。,廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的工作原理,.,ECU根據(jù)實際增壓壓力值與目標值的差值，控制輸送給電磁閥的脈沖信號占空比，調節(jié)電磁閥的開度，控制進入驅動氣室的空氣壓力，改變增壓器噴嘴環(huán)的角度和切換閥的開度，控制廢氣渦輪增壓器的轉速，使實際增壓壓力符合發(fā)動機所需要的目標增壓壓力。,廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的工作原理,.,第五節(jié)電子節(jié)氣門控制系統(tǒng),一、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的功能二、電子節(jié)氣門的結構組成及工作原理三、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)常見故障分析,電控節(jié)氣門系統(tǒng),電控節(jié)氣門系統(tǒng)的功能非線性控制怠速控制減小換檔沖擊控制驅動力控制（TRC）穩(wěn)定性控制（VSC）巡航控制,.,電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)(ETCS)是一種柔性控制系統(tǒng)(x-by-wire)，它取消了傳統(tǒng)節(jié)氣門與加速踏板之間采用拉索或杠桿機構的直接機械連接，在電子控制單元的控制下，通過節(jié)氣門體上的電動機驅動節(jié)氣門，可實現(xiàn)節(jié)氣門開度的快速精確控制，使發(fā)動機在最適當?shù)臓顟B(tài)下工作。,一、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的功能,.,電子節(jié)氣門主要由節(jié)氣門(體)、加速踏板、加速踏板位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、節(jié)氣門驅動裝置和節(jié)氣門電子控制單元(絕大部分與發(fā)動機ECU集成為一體)等組成。,二、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的結構組成,電子節(jié)氣門,電控節(jié)氣門系統(tǒng)結構,LS400轎車節(jié)氣門電控系統(tǒng),.,駕駛員操縱加速踏板，加速踏板位置傳感器產(chǎn)生相應的電壓信號輸入節(jié)氣門控制單元，控制單元首先對輸入的信號進行濾波，以消除環(huán)境電磁波的影響，然后根據(jù)當前的工作模式、踏板移動量和變化率解析駕駛員意圖，計算出對發(fā)動機轉矩的基本需求，得到相應的節(jié)氣門轉角的基本期望值。,三、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的工作原理,電控節(jié)氣門系統(tǒng)工作原理,發(fā)動機ECU根據(jù)各傳感器輸入信號確定最佳的節(jié)氣門開度，并通過對控制電動機和電磁離合器的控制改變節(jié)氣門開度。,.,然后再經(jīng)過CAN總線和整車控制單元進行通訊，獲取其他工況信息以及各種傳感器信號如發(fā)動機轉速、檔位、節(jié)氣門位置、空調能耗等等，由此計算出整車所需求的全部轉矩，通過對節(jié)氣門轉角期望值進行補償，得到節(jié)氣門的最佳開度，并把相應的電壓信號發(fā)送到驅動電路模塊，驅動控制電動機使節(jié)氣門達到最佳的開度位置。節(jié)氣門位置傳感器則把節(jié)氣門的開度信號反饋給節(jié)氣門控制單元，形成閉環(huán)的位置控制。,電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)工作原理,.,1.節(jié)氣門位置傳感器故障節(jié)氣門位置傳感器的主要作用是輸出怠速、部分負荷、大負荷及加速負荷信號，ECU根據(jù)節(jié)氣門傳感器信號完成怠速調節(jié)、噴油脈寬和加速異步窄；由控制。當節(jié)氣門信號不良或出現(xiàn)短路、斷路故障時，發(fā)動機一般表現(xiàn)為怠速不穩(wěn)、加速不良或“回火”、尾氣排放異常等。,四、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)常見故障分析,.,節(jié)氣門體的真空管或接合部位漏氣，會引起真空作用力失常，有關的真空執(zhí)行元件不能正常動作。部分空氣通過節(jié)氣門體的漏氣部位進入氣缸內，由于這部分氣體未經(jīng)過空氣流量傳感器計量或未經(jīng)節(jié)氣門控制，會導致怠速失速、開空調或起步時自動變速器車型)發(fā)動機怠速過低或熄火、發(fā)動機冷起動困難(空氣量過多)、滑行時發(fā)動機熄火、冷車高怠速轉速過低等故障現(xiàn)象。,2.節(jié)氣門體漏氣,.,當對節(jié)氣門進行清潔或更換新的、節(jié)氣門體或者ECU后，必須進行節(jié)氣門體的自適應設定。自適應設定時ECU會驅動節(jié)氣門動作，同時采集相應信號并儲存起來，以修正節(jié)氣門的位置。如果不進行初始設定，ECU將不能正常驅動節(jié)氣門電動機控制怠速，會出現(xiàn)怠速過高、怠速不穩(wěn)及車輛滑行熄火等故障現(xiàn)象。,3.自適應功能設定故障,.,當節(jié)氣門體長期處于臟污狀態(tài)時，ECU將驅動節(jié)氣門逐漸開大，當節(jié)氣門開度大于一定角度(一般為8)時，會出現(xiàn)自適應能力超出范圍故障。此時，應清洗節(jié)氣門