空气供给系统的作用是测量和控制汽油在发动机内燃烧时所需要的进气量。空气供给系统由空气滤清器、空气流量计/进气压力传感器、节气门位置传感器、怠速控制装置、进气总管、进气歧管和增压控制装置等组成。
(一)空气滤清器
一般为干式纸质滤芯式,结构与普通发动机上相同。
(二)空气流量计(MAF)
空气流量计的作用是测量进入发动机的空气流量,将此信号输送给ECU,ECU根据此信号决定将要喷射的油量。空气流量计必须准确地测量每一瞬间吸入发动机的空气量,如果空气流量计出现问题,ECU收不到准确的进气量信号,此时,喷油量就不能准确控制,将会造成混合比过大或过小,使发动机不能正常工作。目前常见的空气流量计有热线式和热膜式两种。
1.热线式空气流量计
热线式空气流量计的基本构成是感知空气流量的白金热线、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻(冷线)、控制热线电流并产生输出信号的控制线路板,以及空气流量计的壳体,如图3-2-55所示。而根据白金热线在壳体内安装的部位不同,可分为主流量测量方式和旁通测量方式两种。
图3-2-55 热线式空气流量计
2.热膜式空气流量计
热膜式空气流量计由用铅片制成的热膜电阻、空气补偿电阻、精密金属膜电阻和电子回路等组成,如图3-2-56所示。热膜电阻、空气补偿电阻及其他精密电阻用厚膜工艺固定在以陶瓷为基片的树脂膜上,其工作原理和广泛使用的热线风速仪相同。在空气通路中放置一个发热体,由于热量被空气吸收,发热体本身会变冷,热膜的电阻值会变小。发热体周围通过的空气流量越多,被带走的热量也越多。热膜式空气流量计就是利用发热体与空气之间的这种热传递现象来进行空气流量测量的。
图3-2-56 桑塔纳AJR热膜式空气流量计
(三)进气压力传感器(MAP)
进气压力传感器(MAP)是以检测进气歧管的负压变化来感知发动机的进气量大小,ECU以此信号和其他传感器信号控制喷油器的喷油量。
最常用的进气压力传感器是半导体压敏电阻式,该传感器转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片,硅膜片的一面是真空室,另一面导入进气管压力。进气歧管内绝对压力越高,硅膜片的变形越大,其变形量与压力成正比,附在硅膜片上的应变电阻阻值产生与变形量成正比的变化,利用这种原理把进气歧管内的压力变化转换成为电信号。因其具有尺寸小、精度高、成本低,以及响应性、再现性和抗震性较好等优点,现今得到了广泛的应用,如图3-2-57所示。
图3-2-57 进气压力传感器
(四)节气门位置传感器(TPS)
节气门位置传感器的作用是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。节气门位置传感器常见有开关式、滑动电阻式、综合式。以下以综合式为例说明原理。
综合式节气门位置传感器采用一个怠速开关和一个线性可变电阻相结合的方式,怠速开关用来产生怠速信号,线性可变电阻用来反映节气门开度,如图3-2-58所示。
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图3-2-58 综合式节气门位置传感器
(五)怠速控制系统
怠速是指发动机在无负荷(对外无功率输出)情况下的稳定运转状态。
怠速控制是指由微机对发动机的怠速进行控制。其内容包括:启动后的控制、暖机过程的控制、负荷变化的控制、减速时的控制等。
目前,怠速控制系统可分为节气门直动式、空气旁通式两种基本类型。这两种类型都是通过调节空气通路截面来控制气缸进气流量的。
1.节气门直动式
在怠速工况下,通过控制节气门开启角度,调节空气通路的截面,达到控制充气量、实现怠速控制的目的。节气门直动式怠速控制机构具有较强的工作能力,控制位置稳定性好,目前应用较多。还有一种电子节气门,则取消了节气门拉线,节气门在整个开启范围内均依靠直流电机驱动,它不仅负责怠速控制,还可以作为牵引防滑系统、电子稳定系统、巡航控制的执行元件。
2.空气旁通式
空气旁通式怠速控制系统可分为怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀等类型。
(1)怠速步进电机。微机控制步进电机式进气量调节:微机根据节气门开关信号(怠速开关)、车速信号判断发动机是否处于怠速状态;再由冷却液温度传感器、空调信号、动力转向信号、自动变速器挡位信号等负荷情况,通过存储器存储参考数据,确定相应的目标转速;将发动机实际转速和目标转速相比较,根据比较得出的差值确定相应目标转速控制量,去驱动步进电机;通过步进电机转子旋转改变阀门与阀座之间的距离,调节旁通空气道的空气流量,使发动机怠速转速达到所要求的目标转速。结构如图3-2-59所示。
(2)占空比电磁阀。它主要由电磁线圈、复位弹簧、阀芯、阀座、固定铁芯、活动铁芯、进气口和出气口等组成。阀芯固定在阀杆上,阀杆一端与固定铁芯连接,另一端设置有复位弹簧。
图3-2-59 步进电机式怠速控制阀
占空比电磁阀式怠速控制原理:电磁线圈接通电流时就会产生电磁吸力。当线圈产生的电磁吸力超过复位弹簧的弹力时,活动铁芯在电磁吸力的作用下就会向固定铁芯方向移动,同时通过阀杆带动阀芯向右移动,使阀芯离开阀座将旁通空气道开启。当电磁线圈断电时,活动铁芯与阀芯在复位弹簧弹力的作用下左移复位,将旁通空气道关闭。
电磁阀占空比进气量调节:所谓占空比,是指一个脉冲循环中,电磁线圈通电时间(即阀口打开时间)所占的比值。在日产ECCS系统中,加在电磁线圈上的脉冲电压频率为20 Hz,即1s内,电磁阀阀口开闭20次,如果脉冲“ON”的时间占一个周期的60%,即占空比等于60%。占空比越大,阀口打开的时间相对增加,空气充气量越多。因此,微机只要控制电磁阀线圈的脉冲占空比,就能控制旁通空气道中的空气流量,也就能控制怠速转速。由上可知,占空比越大,怠速转速越高;反之,怠速转速越低。结构如图3-2-60所示。
图3-2-60 占空比电磁阀式怠速控制阀
(3)旋转电磁阀。它主要由旁通空气阀和电动机组成。旁通空气阀固定在电动机的电枢轴上,在电动机的驱动下,可以在限定的90°转角范围内转动,通过改变旁通空气开启面积的大小来增减进气量。电动机的磁极用永久磁铁制成,电枢由电枢铁芯、两个线圈、换向器和电枢轴组成,如图3-2-61所示。
图3-2-61 旋转电磁阀式怠速控制阀
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