汽车发动机电控系统原理与诊断维修：进气增压控制

1.概述

发动机输出功率的大小与充入气缸的空气质量有直接关系。在压缩比和发动机排量一定的条件下，提高充入气缸空气的密度是提高发动机功率的有效途径。提高充入气缸空气密度常用的方法有两种：废气涡轮增压和机械增压。

废气涡轮增压是靠气缸排出的热废气的迅速膨胀，快速推动涡轮机叶片旋转来带动同轴的压气机压缩进气的，基本上不消耗发动机功率，所以是一种低廉而有效的方法，被大多数增压发动机所采用，如图3-39所示，但由于废气需要一段时间来积累足够的能量，才能使涡轮加速旋转，所以存在有“增压滞后”现象，这在发动机急加速时表现的比较明显。机械增压是通过机械传动将发动机的动力传给压气机，如图3-40所示，虽然消耗一部分发动机功率，但是对驾驶人的加速意图相应快，无“增压滞后”现象。所以常用于对动力性要求较高的汽车上。

图3-36 谐波增压进气控制系统组成图

图3-37 谐波增压进气控制系统控制原理图

a）关闭真空通道阀（进气增压阀关闭） b）打开真空通道阀（进气增压阀打开）

图3-38 在克莱斯勒3.5L发动机上使用的膜片式真空驱动阀

图3-39 废气涡轮增压

图3-40 机械式增压器的传动链

1—张紧轮 2—中间传动带轮 3—张紧轮 4—机械式增压器的驱动传动带轮 5—传动带 6—曲轴传动带轮

图3-41 早期的废气涡轮增压控制系统(www.xing528.com)

1—涡轮机叶轮 2—压气机叶轮 3—进气歧管 4—歧管压力

2.进气增压控制系统

早期的废气涡轮增压控制系统如图3-41所示，主要有废气涡轮增压器（废气涡轮、压气轮）、电磁阀、真空膜片驱动阀等组成。从气缸排出的热废气进入涡轮室后迅速膨胀，推动废气涡轮旋转而带动同轴的压气轮旋转压缩进气。从进气歧管将进气歧管绝对压力引入真空膜片室去驱动排气旁通阀，通过调节进入涡轮室的废气量将进气增压控制在设定范围内。

类似地，机械增压控制系统的旁通阀也由进气歧管绝对压力控制，如图3-42所示，当进气歧管真空度大于或等于0.05MPa的时候，旁通阀完全打开，大气空气绕过机械式增压器由旁路流入进气歧管。如果进气歧管真空度在0.025～0.05MPa，旁通阀部分开启，此时一部分空气流入机械式增压器，其余的流入进气歧管。当进气歧管真空度小于0.025MPa时，旁通阀完全关闭，此时所有空气经增压器流入进气歧管。中间冷却器用于降低增压空气的温度。

实际上，进气歧管绝对压力与发动机转速、节气门开启速度、冷却液温度、发动机是否发生爆燃等因素都有很大关系。如发动机处于怠速或负荷较小时，则根本不需要增压；随节气门的开启，发动机转速越高需要的进气歧管绝对压力也越高，而进气歧管绝对压力越高发动机爆燃倾向也越大等。显然，早期仅仅使用进气增压反馈的控制方式明显不能满足要求。

由发动机控制单元控制的废气涡轮进气增压系统如图3-43、图3-44所示，与早期控制的主要不同之处在于，ECU可以通过使电磁阀得失电来控制真空膜片室的真空压力，从而控制排气旁通阀的开关。通常情况下，ECU根据发动机转速确定进气歧管绝对压力，如当转速达到1250 r/min时增压器开始工作，当转速达到2250 r/min时增压压力达到最大。此时增压器转速可达10000 r/min，进气歧管绝对压力可达0.17MPa。一般增压发动机都装有爆燃传感器，ECU可以通过降低增压压力或者打开旁通阀停止增压器工作和延迟点火提前角来防止爆燃的发生。冷却器即可以增加进气密度，又有助于防止爆燃。

奥迪A61.8T、帕萨特B51.8T、宝来以及本田、三菱、马自达、日产等轿车的汽油发动机都采用电子控制的废气涡轮增压系统。

图3-42 机械式增压器的空气旁通装置

1—节气门体 2—机械式增压器 3—中间冷却器 4—进气歧管接头

图3-43 废气涡轮增压原理图

图3-44 带有涡轮增压的发动机电子控制系统

1—空气滤清器 2—空气流量传感器 3—增压涡轮 4—涡轮增压器 5—动力涡轮 6—膜片式控制阀 7—爆燃传感器 8—冷却液温度传感器 9—增压压力传感器 10—节气门位置传感器 11—冷却器 12—喷油器 13—点火线圈 14—火花塞 15—增压压力控制电磁阀 16—点火控制模块 17—曲轴位置传感器