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1、课题五 进排气控制系统原理与检修 任务一 进气控制系统检修 任务二 排放控制系统检修 返回 任务一 进气控制系统检修 一、电控进气惯性增压控制系统（ACIS） 1. 进气惯性增压系统 根据发动机的不同负荷，受ECU 控制的真空电磁阀控制装在进气管 上的动力阀，通过改变进气管通道的截面积控制进气流量以改善发动 机的动力性。进气惯性增压系统的工作原理如图5-1-1 所示。 （1）进气惯性增压控制系统构造。 丰田2JZ-GE 发动机采用的ACIS 系统的组成，如图5-1-2 所示。 下一页返回 任务一 进气控制系统检修 该发动机的进气管长度虽不能改变，但由于在进气管中部增设了一个 大容量的空气室和电
2、控真空阀，实现了对压力波传播路线长度的改变 ，从而兼顾了低速和高速的进气增压效果。 （2）工作原理。 ECU 根据转速信号控制真空电磁阀的开闭。低速时，真空电磁阀电 路不通，真空阀关闭，真空不能通过真空罐进入真空控制阀的真空气 室，受真空控制阀控制的进气增压阀处于关闭状态。此时进气管长度 较长，压力波波长较大，以适应低速区域形成气体动力增压的要求。 上一页 下一页返回 任务一 进气控制系统检修 高速时，ECU 接通真空电磁阀的电路，真空阀打开，真空罐的真空 进入真空控制阀的真空气室，吸动其膜片，将进气增压控制阀打开， 由于大容量空气室加入， 缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速 区也能得到较
3、好的气体动力增压效果。谐波进气增压系统的控制原理 如图5-1-3 所示。 二、谐振进气系统 由于进气过程具有间歇性和周期性，致使进气歧管内产生一定幅度的 压力波。此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。 上一页 下一页返回 任务一 进气控制系统检修 如果利用一定长度和直径的进气歧管与一定容积的谐振室组成谐振进 气系统（见图5-1-4），并使其固有频率与气门的进气周期谐调， 那 么在特定的转速下，就会在进气门关闭之前，在进气歧管内产生大幅 度的压力波，使进气歧管的压力增大，从而增加进气量。这种效应称 作进气波动效应。 谐振进气系统的优点是没有运动条件、工作可靠、成本低，但只能增 加特定转速
4、下的进气量和发动机转矩。 三、废气涡轮增压控制系统 1. 废气涡轮增压控制系统的组成及工作原理 上一页 下一页返回 任务一 进气控制系统检修 废气涡轮增压控制系统是利用发动机排出的废气能量来驱动增压装置 进行工作的，其系统组成如图5-1-5 所示，主要由涡轮增压器（见图5 -1-6）、冷却器和控制装置等组成。当发动机工作时，发动机排出的 废气冲击安装在排气管道中的动力涡轮，使动力涡轮转动， 同时，动 力涡轮带动与其同轴的安装在进气管道中的增压涡轮，使其一同转动 。增压涡轮相当于一个空气压缩机，可将进气管道内的空气增压后送 给发动机，以增加发动机的进气量，提高发动机的输出功率。另外， 为了降低增
5、压后的空气温度，在进气管道中通常安装有冷却器，以对 增压后的空气进行冷却；为了对增压系统的压力进行控制，还装有压 力传感器、电磁阀及控制单元等控制装置。 上一页 下一页返回 任务一 进气控制系统检修 2. 废气涡轮增压控制系统的控制过程 废气涡轮增压控制系统主要是对增压压力进行控制。根据其控制方法 的不同，可分为旁通气道控制式和涡轮转速控制式两种。 采用旁通气道控制式的涡轮增压控制系统，主要是控制废气流动的旁 通阀受驱动气室的控制，而ECU 控制释压电磁阀的工作，如图5-1-7 所示。 （1） 当ECU 检测到进气压力在0.098 MPa 以下时，释压电磁阀不 通电，释压电磁阀将通气口关闭，压
6、缩空气经释压电磁阀进入驱动气 室，气室膜片克服气室弹簧的压力将旁通阀打开，废气流经涡轮室使 增压器工作。 上一页 下一页返回 任务一 进气控制系统检修 （2） 当ECU 检测到进气压力高于0.098 MPa 时，ECU 将释压电磁 阀的搭铁回路接通，释压电磁阀将通气口打开，通往驱动气室的压缩 控制被释放，气室膜片驱动旁通阀关闭，废气不经涡轮室而直接排出 ，增压器停止工作，进气压力将下降，直至进气压力降到规定的压力 时，ECU 又将释压电磁阀关闭，旁通阀又打开进入涡轮室的通道， 增压器又开始工作。 3. 增压后的空气冷却 带涡轮增压的发动机一般采用了两套独立的冷却系统：一套是依靠发 动机动力实现
7、对其自身冷却循环的冷却系统（主冷却系统）；另一套 是通过电动水泵驱动，主要用于对涡轮增压器和增压空气冷却的冷却 系统（副冷却系统）。 上一页 下一页返回 任务一 进气控制系统检修 限流器将主、副冷却循环管路连接起来，并共用一个平衡液罐，如图 5-1-8 所示。 中冷器是增压系统的一部分，当空气被高比例压缩后会产生较高的热 量，从而使空气膨胀密度降低，同时也会使发动机温度过高而造成损 坏。为了得到更高的容积效率，需要在注入气缸之前对高温空气进行 冷却，如图5-1-9 所示。 由于这个散热器位于发动机和涡轮增压器之间，所以又称作中央冷却 器，简称中冷器。 上一页 下一页返回 任务一 进气控制系统检
8、修 四、可变配气相位控制系统 目前，大多数轿车发动机的配气相位可以随发动机转速、负荷的变化 而自动调整。常见的调整方式主要有进气门升程、进气门相位、进排 气门相位调整，如本田汽车的i-VTEC、丰田汽车的VVT-i、大众VVT 等。 1. 本田VTEC 系统简介 VTEC 系统全称是可变气门正时和气门升程电子控制系统（Variable Valve Timing and Valve Lift Electronic Control System，VTEC ）”，是本田公司自行研制的，它是第一个能同时控制气门开闭时间 及升程两种不同情况的气门控制系统。 上一页 下一页返回 任务一 进气控制系统检修
9、VTEC 系统机构由主摇臂、辅助摇臂、中间摇臂及正时活塞、同步活 塞、油压控制电磁阀等组成，如图5-1-10 所示。 2. 工作原理 与普通配气机构相比，VTEC 配气机构在结构上的主要区别是：凸轮 轴上的凸轮较多， 且升程不等，进气摇臂总成的结构复杂，如图5-1- 11 所示。排气门的工作情况与普通配气机构相同。进气摇臂总成： 在三个摇臂靠近进气门的一端均设有油缸孔，油缸中装有靠液压控制 的正时活塞、同步活塞、阻挡活塞及弹簧。正时活塞一端的油缸孔与 发动机的润滑油道连通，ECU 通过电磁阀控制油道的通断。 （1）低速状态。 上一页 下一页返回 任务一 进气控制系统检修 三个摇臂独立工作，主凸
10、轮驱动的主摇臂打开气门的升程大，进气量 大;辅助凸轮驱动辅助摇臂打开气门升程小，进气量小,系统不工作。 （2）高速状态。 发动机高速运转时，三个摇臂连接成一体由中间凸轮驱动，此时两个 正时气门打开的紧度均增大，进气量增加，系统工作。 3. 控制原理 发动机的转速、负荷，车速和冷却液温度信号送入发动机ECM 后， 经运算分析， ECM 决定对VTEC 进行有效控制，若满足控制条件， ECM 就给VTEC 电磁阀的线圈绕组提供一电流，使电磁阀在电磁吸 力下打开，来自机油泵的油压就加在摇臂轴的同步活塞上。 上一页 下一页返回 任务一 进气控制系统检修 当VTEC 电磁阀开启后，控制系统还可以通过VT
11、EC 压力开关反馈一 信号给ECM，以便对该系统的工作实现监控。 VTEC 的工作条件：发动机转速达到2 300 3 200 r/min 以上；水 温为10 ；车速为10 km/h 以上。 五、可变进气歧管 1. 奥迪V6 发动机的可变进气系统 奥迪轿车V6 发动机的进气总管由上下两部分组合而成，安装在气缸 体V 形夹角内。在上半部的各缸进气管口均装有一个进气增压控制阀 ，经连杆联动机构、真空膜盒和电磁真空间由ECU 根据发动机转速 进行控制。 上一页 下一页返回 任务一 进气控制系统检修 在发动机静止状态和转速低于4 100 r/min 的中低转速时，该阀总是 关闭，进气歧管的路径较长，进气
12、谐波波长大，与中低转速匹配可获 得谐波增压效果，使此时的输出转矩增大，如图5-1-12（a）所示。 当发动机转速大于4 100 r/min 时，各缸的进气增压控制阀由ECU 控 制一起打开，进气被短路，进气歧管路径缩短，进气谐波波长变短， 与高速匹配，同样能产生谐波增压效果，使此时的输出最大功率增大 ，如图5-1-12（b）所示。 上一页返回 任务二 排放控制系统检修 一、曲轴箱强制通风系统（PCV） 1. 曲轴箱强制通风系统的功用 如果发动机燃烧室内的混合气和燃烧后的废气顺着活塞和气缸体的内 壁漏入曲轴箱内，将稀释和污染机油，造成机油的润滑性能下降，因 此必须将这些污染物从曲轴箱内排出；此外
13、曲轴箱内的压力随发动机 转速升高而增大，如果不通风，会将机油从油封或气缸垫压出。出于 环保的考虑，不能将这些混合气直接排入大气，为解决此问题，现代 汽车一般都采用曲轴箱强制通风系统，将这些进入曲轴箱的气体导入 进气歧管，使其重新燃烧。发动机工作时，不可避免地会有一定量的 混合气与废气从燃烧室窜入曲轴箱。 下一页返回 任务二 排放控制系统检修 因此，曲轴箱内的润滑油在高温废气中的热量、水分及汽油等的影响 下，将被稀释甚至发生变质。同时，曲轴箱窜气直接排入大气，将导 致HC 等排放污染物的增加。 2. 曲轴箱强制通风系统的组成 曲轴箱强制通风系统由PCV 阀和两根软管组成，其中一根软管一端 与PC
14、V 阀连接， 另一端与进气歧管连接；另一根软管一端连接在进 气管中，另一端连接在气门室盖上； PCV 阀安装在曲轴箱或气门室 盖上，如图5-2-1 所示。 由PCV 阀控制曲轴箱蒸气流入进气歧管，同时防止气体或火焰反向 流动。 上一页 下一页返回 任务二 排放控制系统检修 当发动机工作时，进气歧管在真空条件下作用到PCV 阀上，此真空 吸引新鲜空气经空气滤芯、空气软管进入气门室盖，再经过气缸盖孔 进入曲轴箱，并在曲轴箱中与从燃烧室泄漏的气体混合。这些空气与 泄漏气体的混合气由于有进气歧管真空的吸引，因此向上经气缸盖孔 流经气门室盖及PCV 阀，进入进气歧管，然后再经进气门进入燃烧 室燃烧。 3
15、. PCV 阀 PCV 阀是曲轴箱强制通风系统中最重要的部件，PCV 阀内有一个锥 形阀，一般由回位弹簧、单向阀芯、接曲轴箱口、接进气歧管口组成 ，如图5-2-2 所示。PCV 阀的安装位置如图5-2-3 所示。 上一页 下一页返回 任务二 排放控制系统检修 4. 曲轴箱强制通风系统的工作过程 （1）发动机不工作时。 PCV 阀在弹簧的作用下处于关闭状态，为发动机工作做准备。如果 打开，则机油烧油， 蒸气蒸发而聚集在PCV阀处，易造成卡滞或聚 集在节气门处造成节气门处积炭，不易起动， 所以弹簧将锥形阀压在 阀座上，此时阀内没有真空度，也没有蒸气流量，锥形阀压在阀座上 ，这样可以防止回火，如图5
16、-2-4 所示。 （2）怠速或减速时。 因节气门开度小，阀上方的真空度大，产生较大吸力，把PCV 阀移 到最上面，PCV 阀完全打开。 上一页 下一页返回 任务二 排放控制系统检修 因为在完全打开时，通道截面积很小，通风量也很小。怠速或减速时 ，进气歧管真空度大，它克服弹簧压力，将锥形阀向上吸起。这时在 锥形阀与PCV 阀壳体之间存在小缝隙，在怠速或减速工作时发动机 泄漏气体很少，这些气体可以从PCV 阀的小缝隙流出曲轴箱，如图5- 2-5 所示。 （3）常速行驶时。 在部分节气门开度下（常速行驶）工作时，进气歧管真空度比怠速时 小。这时，弹簧向下推压锥形阀，使锥形阀与PCV 阀壳体间的缝隙 增大。 上一页 下一页返回 任务二 排放控制系统检修 因为在部分节气门开度下，发动机泄漏的气体比较多，锥形阀与PCV 阀壳体间的较大缝隙可以使所有泄漏气体被吸入进气管，如图5-2-6 所示。 （4）大负荷下工作时。 当发动机在大负荷下工作时
