汽车发动机技术及检修 第七章进排气系统 主讲 : 王兆海
进排气系统 >> 学习内容 1. 进排气系统的作用与组成 2. 进排气系统零部件的构造与检修 3. 电子节气门的控制与检修 4. 可变进气系统的控制与检修 5. 涡轮增压系统的控制与检修
进排气系统 >> 本章总结 1. 进排气系统的作用与组成 2. 进排气系统零部件的构造与检修 3. 电子节气门的控制与检修 4. 可变进气系统的控制与检修 5. 涡轮增压系统的控制与检修
进排气系统 >> 本章作业 写一篇调研报告 : 2017 年度我国新推车型发动机新技术统计 新技术包含可变配气 可变进气 电子节气门 涡轮增压等 要求 : 统计样本至少 10 家汽车公司 20 种新推车型, 报告内容完整 结果清晰 图文并茂
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进排气系统 >> 第 1 节进排气系统的作用与组成 第 1 节进排气系统的作用与组成 进气系统作用 : 使新鲜空气清洁 顺畅 安静地进入气缸, 并且能计量 控制空气量 排气系统作用 : 使燃烧废气清洁 彻底 安静地排出气缸
进排气系统 >> 第 1 节进排气系统的作用与组成 进气系统的组成 组成 : 1 空气滤清器 2 进气软管 3 节气门总成 4 进气歧管
进排气系统 >> 第 1 节进排气系统的作用与组成 排气系统的组成 组成 : 1 排气歧管 2 三元催化转化器 3 排气管 4 消声器 5 尾管
进排气系统 >> 第 1 节进排气系统的作用与组成 小结 进气系统包括从进气口到进气门前之间的所有零部件, 排气系统则为排气门之后到尾管出口的所有零部件 进 排气门属于配气机构 发动机的完整气路为 : 进气系统 - 进气门 - 燃烧室 - 排气门 - 排气系统
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 1. 空气滤清器 Air Cleaners 作用 : 过滤空气中灰尘和颗粒, 减少进气噪音 1 滤芯 2 壳体
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 空气滤清器的结构形式 纸制滤芯式 轿车普遍采用 油浴式 多尘环境车辆, 如越野车 离心式 大货车
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 空气滤清器的维护与故障 维护 : 每行使 2 万公里左右更换, 每次保养时检查, 若很脏 提前更换, 不可用水清洗, 要安装可靠, 不能漏气 故障 : 滤清器堵塞会使发动机充气效率降低, 导致功率下降, 加速不良等故障
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 2. 节气门 Throttle 作用 : 控制进气量 1 加速器踏板 2 油门拉索 3 节气门 4 ISCV
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 电子节气门 1 节气门控制器马达 2 节气门 3 加速踏板位置传感器 4 节气门位置传感器
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 节气门位置传感器 TPS TPS - Throttle Position Sensor
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 节气门位置传感器电路
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 3. 怠速控制阀 ISCV 怠速 是指发动机在无负荷 ( 对外无功率输出 ) 的情况下的稳定运转状态 怠速控制的内容 : 起动暖机 用高怠速实现发动机起动后的快速暖机过程 ; 正常怠速 自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转 ; 负荷怠速 响应空调 动力转向等负荷的加载或切断, 提高或降低怠速, 使怠速过渡平稳 ISCV - Idle Speed Control Valve
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 怠速控制阀的作用及位置 ISCV 作用 : 调节旁通的空气量, 以便将怠速控制在最佳水平 1 ISCV 2 节气门体 3 节气门 4 旁通通路
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 怠速控制阀的类型 A 步进电机型 B 旋转滑阀型 1 阀 2 转子 3 线圈 4 磁体 5 双金属片
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 4. 进气歧管 Intake Manifold 材料 : 1 铸铁 2 铸铝 3 塑料
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 5. 空气流量传感器 Airflow Sensor 作用 : 检测空气流量, 配置适当浓度的混合气 常用空气流量传感器 : 1 绝对压力传感器 2 卡门涡旋式空气流量计 4 热线式空气流量计 5 热膜式空气流量计
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 绝对压力传感器 MAP 作用 : 感受进气歧管绝对压力, 间接测量进气量 MAP - Manifold Absolute Pressure
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 绝对压力传感器电路
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 卡门涡旋式空气流量计 Karmann 作用 : 通过进气涡旋数量 ( 流速 ) 测量进气体积流量
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 卡门涡旋式空气流量计电路
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 热线式空气流量计 MAF 作用 : 通过温度补偿电路测量进气质量流量 MAF Mass Air Flow Sensor
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 热线式空气流量计电路
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 热膜式空气流量计 HFM 作用 : 与热线式原理相同, 用热膜取代热线 HFM Hot Film Mass Airflow Sensor
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 热膜式空气流量计原理
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 逆流侦测型热膜式空气流量计 E-HFM 作用 : 可检测由节气门迅速开闭造成的逆流空气质量, 满足电子节气门控制需要, 混合气控制更精确
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 6. 排气歧管 Exhaust Manifold 排气歧管的设计决定排气系统的谐波效应, 好的排气歧管设计会令发动机排气顺畅, 功率提高 原厂结构考虑成本 噪声以及排放等因素设计较保守 上图为当前改装常用结构形式 ( 不锈钢双 Y 型 ), 能兼顾低速和中高速排气谐波需要, 提高发动机功率, 性能较好 也用于高性能车
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 7. 三元催化转化器 TWC 作用 : 把废气中的 HC CO 和 N0x 转变为无害的 H 2 O 和 CO 2 TWC Three Way Catalyst
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 三元催化转化器原理
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 8. 消声器 Muffler 本质 : 降低排气压力, 衰减排气脉动 种类 : 1. 交错隔板式 成本低, 消音效果好, 但阻力大, 原厂采用 ; 2. 吸音材料式 用玻璃棉等吸音材料, 阻力小, 重量轻, 但消音效果差, 常用于改装
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 9. 尾管 Tail Pipe 作用 : 引出废气要求 : 美观耐用不易生锈
进排气系统 >> 第 2 节进排气系统零部件的构造与检修 小结
进排气系统 >> 第 3 节电子节气门的控制与检修 第 3 节电子节气门的控制与检修 大众 : E-GAS Electronic Gasoline 丰田 :ETCS-i 智能电子节气门控制系统 传统拉线式节气门控制 电子节气门控制
进排气系统 >> 第 3 节电子节气门的控制与检修 电子节气门结构 ( 以大众为例, 下同 )
进排气系统 >> 第 3 节电子节气门的控制与检修 电子节气门电路图
进排气系统 >> 第 3 节电子节气门的控制与检修 油门踏板位置传感器 故障反应 : 一个传感器信号失真或中断, 如果另一个传感器处于怠速位置, 则发动机进入怠速工况 ; 如果是负荷工况, 则发动机转速上升缓慢 若两个传感器同时出现故障, 则发动机高怠速 (1500 转 / 分 ) 运转
进排气系统 >> 第 3 节电子节气门的控制与检修 油门踏板位置传感器电路
进排气系统 >> 第 3 节电子节气门的控制与检修 电子节气门的控制 当发动机不转且点火开关打开时, 发动机控制单元根据油门踏板 位置传感器的信息来控制节气门控制器, 也就是说 : 当油门踏板踏下 一半时, 节气门也打开一半 当发动机运转时 ( 有负荷 ), 那么发动机控制单元可不依靠油门踏板位置传感器来打开或关闭节气门 也就是说 : 尽管油门踏板只踏下一半, 但节气门可能已完全打开了 优点 : 可避免截流损失, 能在一定负荷状态下减少有害物质排放并降低油耗 发动机所需扭矩由控制单元通过节气门开度及进气量 发动机转速等来确定
进排气系统 >> 第 3 节电子节气门的控制与检修 电子节气门的诊断 使用大众专用解码器 V.A.G.1551/1552, 读取测量数据块 : 01-08-062 慢慢将油门踏板踩到底, 观察数据 数据块理论值说明 1 节气门角度 G187 8-60 % 均匀升高 2 节气门角度 G188 60-94 % 均匀下降 3 油门踏板位置传感器 G79 12-97 % 都均匀升高, 4 油门踏板位置传感器 G185 4-49 % 数据块 3 的值是数据块 4 的值的 2 倍 更换节气门控制单元后, 必须进行新节气门控制单元与发 动机控制单元间的基本设定
进排气系统 >> 第 3 节电子节气门的控制与检修 小结 传统拉线式节气门控制的不足 : NVH( 噪声 振动和不平顺性 ) 性差, 迟滞电子节气门的优点及展望 : 可进行全工况控制 可与发动机喷油时间控制和点火提前角控制配合, 实现三元催化预热 怠速 排放控制, 速度限制 动力限制 自动变速箱换挡点 制动系统 ( 牵引力控制, 发动机制动 ) 空调, 巡航控制等 1988 年, 宝马汽车开始应用电子节气门, 近几年许多新车型开始采用, 如国产大众 丰田等, 未来几年新车型将会普及
进排气系统 >> 第 4 节可变进气系统的控制与检修 第 4 节可变进气系统的控制与检修 VIS 一定的进气歧管长度 粗细使进气具有一定的 谐振频率, 在某一转速范围内可有效提高充气效 率 即进气谐波和气门开闭节拍合上了 转速不在谐波范围内怎么办呢? 改变进气歧管长度或粗细 歧管越长越细, 谐波越慢, 适合低速 ; 歧管越短越粗, 谐波越快, 适合高速 ; VIS Variable Intake System
进排气系统 >> 第 4 节可变进气系统的控制与检修 日产可变进气系统
进排气系统 >> 第 4 节可变进气系统的控制与检修 奥迪可变进气系统 - 低速 控制阀关闭 获得大转矩
进排气系统 >> 第 4 节可变进气系统的控制与检修 奥迪可变进气系统 - 高速 控制阀打开 获得高功率
进排气系统 >> 第 4 节可变进气系统的控制与检修 丰田可变进气系统 阀门打开 1 控制阀 2 吸气室 阀门关闭
进排气系统 >> 第 4 节可变进气系统的控制与检修 大众可变进气系统 阀门关闭 4000r/min 阀门打开
进排气系统 >> 第 4 节可变进气系统的控制与检修 小结 注意区分 可变配气 和 可变进气 可变配气 - 改变气门的升程和配气时刻, 旨在降低油耗, 提高功率 ; 可变进气 - 改变进气歧管长度和粗细, 为了改善转矩特性, 提高功率
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 增压的观念早在第一次世界大战时期的飞机便开始使用 当飞机于 10,000 英呎 (3048 米 ) 上空飞行时, 以自然进气只能吸入原发动机设计在地平面上运转时的七成空气, 因此须借助增压器的作用, 使得发动机有足够的空气燃烧, 而可以维持一定的动力 随后为了赛车和高效发动机的研发, 使用排放废气来推动的涡轮增压装置被开发了出來, 有一辆本田赛车排量为 1.5L, 采用了涡轮增压技术, 发动机功率达到了惊人的 1500 马力
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 增压的方式 什么是增压 - 增压就是将空气预先压缩后再供入气缸, 以提高进气密度 增加进气量的一项技术 增压的方法 : 机械增压气波增压废气涡轮增压
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 增压的优缺点 优点 : 1 一般可增加功率 10~60%, 高的可增加两三倍 ; 2 能消除大气压力变化对进气量的影响; 3 不消耗发动机的有效功率 缺点 : 汽油机增压的问题 : 1 爆燃倾向增加 2 发动机热负荷增大
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 涡轮增压系统 Turbocharger
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 奥迪涡轮增压系统介绍
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 废气涡轮增压器 奥迪废气涡轮增压器
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 中冷器 作用 : 降低进气温度, 提高充气效率, 减少爆燃倾向 奥迪废气涡轮增压中冷器
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 增压器工作原理 奥迪废气涡轮增压器工作原理
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 增压压力调节 增压压力控制过程 旁通阀 通电时, 管路通 断电时, 管路通
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 增压压力限制电磁阀 N75 增压压力限制电磁阀 (N75) 接头 通低压空气端 通高压空气端 空气节流孔 断电时通道 通压力调节控制单元端
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 增压空气再循环 超速切断工况 空气再循环机械阀 通电时, 管路通 断电时, 管路通
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 涡轮增压与机械增压
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 涡轮增压与机械增压的比较 涡轮增压 : 利用废气能量, 不损耗发动机功率, 能降低油耗, 高速效果好, 缺点是有 迟滞 现象 ; 机械增压 : 利用曲轴带动增压器, 损失发动机功率, 增加油耗, 优点是无 迟滞 现象, 反应快, 动力增长均匀, 常称为超级增压
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 大众新型复合增压系统
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 涡轮增压系统故障的诊断 1 增压压力过低 原因 诊断 旁通阀卡在打开位置 涡轮增压器与进气歧管之间漏气或空气滤芯堵塞 增压压力控制电磁阀或增压空气再循环阀损坏 涡轮增压器损坏 检查空气滤芯 进气管有无堵塞, 各管路有无破损漏气 检查涡轮增压器有无漏油, 转动涡轮有无异响 卡滞, 旁通阀是否卡死 检查电控元件及线路是否正常
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 涡轮增压系统故障的诊断 2 增压压力过高 原因 旁通阀卡在关闭位置 膜片式控制阀损坏 发动机点火或喷油过迟 诊断 检查旁通阀是否卡在关闭位置 检查膜片式控制阀及管路是否损坏 漏气 发动机点火或喷油是否过迟
进排气系统 >> 第 5 节涡轮增压系统的控制与检修 小结 对发动机动力不足故障的诊断, 寻找如下几大原因 : 废气涡轮增压系统原因 : 机械故障 电控装置故障其它系统原因 : 缸压故障 混合气故障 点火故障