进气管真空度的产生机理及其在汽车上的应用

山东交通学院本科生毕业论文山东交通学院进气管真空度的产生机理及其在汽车上的应用院(系)别汽车工程系专业交通运输届别2009届学号050421334姓名张营指导教师刁立褔山东交通学院教务处二○○九年六月山东交通学院毕业设计2原创声明本人张营郑重声明：所呈交的论文“进气管真空度的产生机理及其在汽车上的应用”，是本人在导师刁立褔的指导下开展研究工作所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果，尊重知识产权，并愿为此承担一切法律责任。论文作者(签字)：日期：年月日山东交通学院毕业设计3摘要本文主要介绍了发动机进气管真空的产生机理以及其评价指标，阐述了汽车发动机和底盘是如何利用发动机进气管真空度来控制汽车的尾气排放，电喷以及底盘行驶控制等内容。分析了进气管真空度与发动机转速、负荷以及空燃比等发动机运行参数的关系。总结出了发动机的进气管真空度是发动机的一个综合性能指标，可以称它为发动机的“晴雨表”，通过对进气管真空度的检测分析就能得知发动机的运行状况是否良好。研究了进气管真空度在汽车发动机和底盘上的应用，通过图片和文字相结合的方式说明了进气管真空度在发动机电喷、尾气排放和底盘控制是如何发挥作用的。介绍了进气管真空度在汽车诊断上的作用。关键词：进气管真空度、产生机理、发动机控制、尾气排放、底盘控制。山东交通学院毕业设计4AbstractThistexthasmainlyintroducedtheproductionmechanismoftheintakepipevacuumofengineanditsevaluationindex,makeuseofvacuumdegreeofintakepipeoftheenginetocontroltheexhaustofthecartodischargeafterhaveexplainedthecarengineandhowthechassisis,theelectricitygushesoutandsuchcontenHavestudiedtheapplicationofthevacuumdegreeoftheintakepipeoncarengineandchassis，throughtheWaytocombinewithcharactersandpicture,Proveintakepipevacuumdegreeinmobilizeelectromechanicsgushout,exhaustitdischargestobeandhowfunctionatchassiscontrol.Keyword:Thevacuumdegreeoftheintakepipe,mechanismofproducing,theengineiscontrolled,theexhaustisdischarged,thechassisiscontrolled山东交通学院毕业设计5目录前言……………………………………………………………………………………11进气管真空度的产生机理…………………………………………………………21.1进气管真空的产生机理及衡量指标………………………………………21.2进气管真空度的影响因素及其变化情况…………………………………21.3进气管真空度的检测………………………………………………………32真空在电控喷射系统上的应用-油压调节器……………………………………42.1油压调节器的作用…………………………………………………………42.2油压调节器的结构原理……………………………………………………43真空在点火上的应用真空点火提前机构………………………………………53.1点火系统对点火时刻的要求………………………………………………53.2真空提前机构的结构原理…………………………………………………64进气真空度在汽车底盘上的应用………………………………………………74.1真空度在汽车伺服制动系统上的应用……………………………………74.1.1真空助力伺服制动系统……………………………………………84.1.2真空增压伺服制动系统……………………………………………114.2自动变速器真空膜片式节气门控制阀…………………………………144.3巡航控制系统真空式执行器………………………………………………155真空在尾气排放上的应用………………………………………………………155.1废气再循环系统……………………………………………………………155.1.1废气再循环系统的作用机理………………………………………155.1.2废气再循环系统的结构原理………………………………………155.1.3废气再循环系统的工作条件………………………………………175.2曲轴箱强制通风系统………………………………………………………175.2.1曲轴箱强制通风系统的结构原理…………………………………175.2.2曲轴箱强制通风的作用条件………………………………………185.3燃油蒸汽回收装置…………………………………………………………185.3.1燃油蒸汽回收装置的结构原理……………………………………185.3.2燃油蒸汽回收装置电磁阀的作用条件……………………………19结论………………………………………………………………………………20致谢………………………………………………………………………………21参考文献…………………………………………………………………………22山东交通学院毕业设计6前言进气管真空度又称负压，它是发动机各气缸交替进气时对进气管形成的负压总和。进气管真空度的高低及稳定性与发动机转速、工作气缸数目、进气系统密封性、点火性能、空燃比的大小成正比，与节气门的开度成反比。因此，进气管真空度是一个“晴雨表”，若进气管真空度符合要求，不仅表明气缸的密封性能符合要求，而且表明点火时刻、配气相位和空燃比也基本符合要求。所以，进气管真空度是一个综合性很强的发动机技术指标。在相同的发动机转速下，节气门的开度越小，则进气管的真空度越大；而在相同的节气门开度下，发动机的转速越高，则进气管的真空度越大。由此可见，进气管真空度的变化，意味着发动机转速及负荷发生变化。汽车设计师们巧妙地利用这一特性，将进气管的负压用作驱动或控制多种装置。在20世纪70年代中期之前，进气管的负压仅仅用于驱动风挡玻璃的雨刷和分电器的点火提前装置，此后其应用范围越来越广，现代汽车最大限度地实现了功能的扩展。利用进气歧管真空度的变化作为传感器或者执行器的“动力源”，对汽车进行自动控制。燃油压力调节器、真空点火提前调节装置、曲轴箱强制通风装置、汽油蒸发回收装置等。除此以外，底盘部分的自动变速器真空式节气门阀、真空制动助力器、汽车巡航控制中的真空式节气门开度控制装置等，都是利用进气歧管真空度的变化实现控制的。目前，进气管真空度作为汽车进行自动控制的一种动力源，获得了深入的开发和应用，为现代汽车功能的扩展提供了广阔的空间。山东交通学院毕业设计71进气管真空的产生机理在密闭容器内气体的压强小与外界气体的压强就产生了一个“负压”。我们把容器中的压力低于大气压力的情况叫做真空，这与物理上严格意义的真空是有区别的，物理意义上的真空是指没有任何介质的密闭空间。而发动机进气管的真空是由于汽缸的快速抽气而使进气管内产生的比周围环境气压低的一个进气负压。1.1进气管真空的产生机理及衡量指标当发动机进气门打开时，进气管内的空间便与发动机汽缸内的密闭空间相连通，根据帕斯卡定律这两个空间的压强是相同的，我们用Px来表示，发动机运转时由于汽缸的快速运动产生很大的吸力，从进气管内吸入混合气，而混合气的运动往往不能跟上汽缸的快速运动产生很大的吸力，再加上节气门的节流作用于是便在进气管内产生了一个“负压”就是上面提到的Px发动机在不同的工况运转其进气管真空的大小往往有很大的差别，为了表示真空的大小我们用真空度△Px来表示:△Px=Po-Px（1-1）式中：Po-当地的大气压强；Px-进气管内的绝对压力1.2进气管真空度的影响因素及其变化情况发动机进气管真空度是一项综合及时指表被称为发动机的“晴雨表”。它的大小和稳定性与工作汽缸数目，发动机转速，进气系统密封性，点火性能以及空燃比的大小成正比而与节气门的开度成反比即如下所示：△Px=QFKNnA/K：与发动机参数有关的常数；N：发动机缸数；n：发动机转速；A/F：发动机工作时的空燃比；Q：节气门的开度。其中车速（n）和节气门开度（Q）是汽油机工况的基本参数在相同的发动机转速下，节气门的开度越小，则进气管的真空度月大（进气歧管的压力月低）；而在相同的节气门开度下，发动机的转速越高，则进气管的真空度月大（进气歧管的压力月底）。由此可见，进气管真空度的变化意味着发动机转速及负荷发生变化。如果不考虑其他因素的影响则△Px与转速n和节气门开度Q的关系如图1-1所示：山东交通学院毕业设计8图1-1车速和节气门开度的变化直接影响空燃比及燃烧条件的好坏，而他们的变化可以通过基金器官真空度的变化来表达，也就是说△Px值的高低及波动幅度的大小反应了发动机工况的好坏，例如：当节气门开度（或转速）一定是，若点火性能变坏，燃烧随之恶化，转速下降，△Px下降，继而影响了喷油量的多少和空燃比的大小；如此相互反馈形成连锁反应，因而△Px称为发动机因果反馈的“中心媒体”。即进气系统密封性，点火性能，空燃比等因素变化是△Px直接受其影响形成连锁反应，可见△Px的高低决定汽油机性能的好坏如图1-2所示：图1-2进气管真空度反馈机理图1.3进气管真空度的检测利用真空表对汽油机的△Px进行检测，简便易行，覆盖面广，是行之有效的检测手段。电控喷射汽油机是利用△Px作为度量喷油量的依据(压力型或流量型)。由于喷油器的安装口是一个潜在的漏气点，再加之节气门前后的真空管路交叉排列，极易产生漏气和错装故障。所以，检修故障时真空表的作用将更为重要。其具体作用如下：(1)判断进气系统的密封性能：包括气缸内和气缸外的相关部件，一旦漏气就会造成△Px达不到标准值(60KPa以上)。怠速时，表针应稳定在64-71KPa之间(摆幅的大小、摆速的快慢与密封性、空燃比及点火性能有关)。若怀疑某缸工作不良，可采用单缸断火诊断，△Px的跌落值应越大越好，它是判定各缸工作好坏的指标(点火、喷油、密封)。迅速开闭节气门，若表针在6.7—84.6KPa之间灵敏摆动，说明△Px对节气门开度变化的随动性较好，意味着各部位在各工况的密封性均较好。若密封性不好时，怠速时△Px低于正常值，且明显不稳；迅速打开节气门时，表针会跌落到零，关闭后也回不到84.6KPa处(注：迅速开闭应和实际运用情况相符)。为了验证各工况密封性的好坏，应将真空表换接在机油尺口处，曲轴箱内的压力应为负压值。若为正压值，表明密封性不好，或PCV通风阀堵塞。山东交通学院毕业设计9(2)判断排气系统有无堵塞：排气系统的堵塞主要是由于三元催化器和消声器内因结胶、积炭或破碎而造成。由于时通时堵，排气时反压力大，使△Px过低，导致排气不彻底、进气不充分、转速不稳、加速无力、空燃比失常、点火调节失控等故障的发生。由于徘气系统有较大的反压力，在怠速状态△Px有时可达53KPa，但很快又跌落为零或很低。堵塞严重时汽油机只能勉强运转。此时，可通过观察层管冒烟状态或拆下排气管，运转验证即可。(3)判断空燃比(A／F)的大小：化油器式和电控喷射汽油机可燃混合气的配制，都是利用△Px的大小来控制喷油量的多少。空燃比过大、过小，会使燃烧条件恶化，反过来又影响转速和△Px的高低和表针的稳定性。此时，利用真空表可以定量地显示出x低于标准值，表针处于不稳定状态。为净化性的好坏提供第一手资料。(4)判断点火性能和配气正时性能：点火性能的指标包括：火花能量、点火时刻以及各工况有无缺火、断火、交叉点火现象等。点火正时的前提是配