电控汽油发动机-空气供给系统

汽车电控技术----空气供给系统汽车工程系电控燃油喷射系统的组成按进气量的测量方式分类(1)间接测量方式（通过其他参数的测量值推算出空气流量）绝对压力测量方式又称为速度-密度方式。根据用压力传感器测量的进气管内的绝对压力和发动机转速，推算出进气流量，从而确定燃油喷射射量。由于进气管中的压力波功，这种方式的测量精度稍差采用间接测量方式的汽油喷射系统结构简单，进气阻力小，但是测量精度低，受外界条件影响大，需要对大气压力和进气温度进行修正。(2)直接测量方式（通过空气流量计直接测量单位时间内发动机吸入的空气量，后据发动机转速计算每一循环的空气量，从而计算出循环基本喷射量）采用热线式或热膜式空气流量计直接测量单位时间内进入气缸的空气质量流量，电控单元根据测出的空气质量和发动机转速计算每一循环的进气空气质量流量，再计算出该循环基本喷油量。测量精度高，反应速度快。无需进行大气压力和温度修正。空气供给系统作用：提供空气；空气计量组成：一.进气总管和进气歧管喷射方式不同，进气管结构不同，要有利于消除进气脉动和改善各缸进气分配均匀，以及有利于提高进气效率。多点喷射：进气总管的形状，容积需专门设计，每缸有单独歧管单点喷射：与化油器类似。空气流量计（MAF）1、作用空气流量传感器（MAF）的作用是将单位时间内吸入发动机气缸的空气量转换成电信号送至发动机控制模块（ECU），作为决定喷油量和点火正时的基本信号之一。2、分类按其结构型式和进气量的检测原理可以分为以下四种：翼板式空气流量传感器（MAF）、卡门旋涡式空气流量传感器（MAF）、热线式空气流量传感器（MAF）、热膜式空气流量传感器（MAF）。•翼板式空气流量计的内部构造•翼板式空气流量传感器翼板部分翼板式空气流量传感器的电位计部分卡门涡旋式空气流量传感器的外型（凌志400）卡门涡旋式空气流量传感器的结构和工作原理空气穿过锥状涡流发生器后不断产生卡门涡旋，涡旋的频率（个数）与空气流速成正比，与涡流发生器直径成反比。通过监测涡旋频率计算空气流速，进而计算空气流量根据传感器输出信号的形成原理，卡门涡旋式空气流量传感器可以分为反光镜式和超声波式两种。卡门斡旋式空气流量传感器的工作原理（反光镜式）•卡门涡旋式空气流量传感器（反光镜）卡门斡旋式空气流量传感器工作原理（超声波式）4、卡门斡旋式空气流量传感器的输出信号特性随着进气量的增大，传感器的输出信号的频率不断增大，信号的占空比也发生相应的变化。输出信号为数字式，便于ECU的信号处理。价格高，通气阻力小。(1)万用表检查①元件检测：脱开空气流量计插头，用万用表测量流量计内进气温度传感器端子THA和E1之间的电阻。0℃时约4-7kΩ；20℃时约2-3kΩ；60℃时约0.4-0.7kΩ。②在线检测：检查进气温度传感器的信号电压。20℃时信号电压为2.5-3.4V；60℃时为0．2-1．0V。当发动机转速高于300r／min时，空气流量计5s没有输入信号，发动机就失速，故障部位可能是ECU与空气流量计之间的线路、空气流量计或发动机电脑。检测如下：*打开点火开关，发动机不起动。测量流量计端子Ks和E2之间的电压，应为4．5-5．5V。发动机运转时，输出电压应为2-4V(脉冲电压信号)。进气量越大，电压越高。若输出电压正常，则应检查或更换ECU。如不正常，转下一步。*检查流量计至ECU之间的线路是否正常。*脱开流量计连接器插头，测量端子Vc和E2，之间的电压，应为4．5-5．5v。若不正常，应检查或更换ECU，若正常，应更换流量计。4．卡门涡旋式空气流量计丰田凌志Ls400车装用的卡门涡旋式空气流量计电路如图7—22所示。(2)示波器检测热膜式空气流量计在空气流量增大时仅频率随之改变，而卡门涡旋式空气流量计在加速时不但频率增加，同时它的脉冲宽度也改变，所以检测卡门涡旋式空气流量计的信号时，波形图就显得十分重要。起动发动机，试验不同转速时的情况，观察波形：在任何给定的运行方式下，波形的重复性和精确性在幅值、频率、形状、脉冲宽度等几个关键方面参数都是相同的；在稳定转速的空气流量的情况下，空气流量计能产生稳定频率。在大多数情况下，波形的振幅应该满5V，同时波形的正确形状、矩形脉冲的方角及垂直沿应一致，如图7—23所示。1、热线式空气流量传感器正面图3、热线式空气流量传感器的工作原理热线式空气流量计的工作原理如图所示，在进气管道中放置热线电阻RH，当空气流过热线时，热线的热量被空气吸收，使其变冷。热线周围通过的空气质量流量越大，被带走的热量将增加。热线式空气流量计是利用热线与空气之间的这种热传递现象进行空气质量流量测量的。其工作原理是将热线温度与吸入空气温度差保持在100℃，热线温度由混合集成电路控制，当空气质量流量增大时，由于空气带走的热量增多，为保持热线温度，混合集成电路使热线电阻通过的电流增大，反之，则减小。这样，使得通过热线电阻的电流是空气质量流量的单一函数，即热线电流随着空气质量流量的增大而增大，随空气质量流量减小而减小4．热线式空气流量传感器信号输出特点该传感器是利用测量热线来测量单位时间内的进气量，并根据进气温度的变化进行补偿，随着发动机进气量的增加，传感器输出的电压也随之增加。5、热线式空气流量传感器与发动机控制电脑之间的连接电路2．热线式空气流量计日产汽车VG30E发动机装用的热线式空气流量计电路如图7一17所示。其中A为进气温度信号输入端，B为空气流量电信号输入端，F是与ECU相连的自清信号端。热线式空气流量计的常见故障是热线沾污、热丝断路和温度补偿电阻不良等。若热线沾污，则空气流量计信号电压下降，而使供油量减小，使发动机运转不平稳或不工作；若热丝断路，则传感器无信号输出，发动机不能工作；若温度补偿电阻不良，则传感器信号电压不准确，使发动机油秏过高或运转不正常。(1)万用表检测①在线检测：打开点火开关，发动机不起动，测量E、D之间的电压应为12V。若无电压，再测量E、C之间的电压，其值若为12V，则说明D端搭铁不良，应检查D与ECU之间的线路或ECU的搭铁电路。测量B、D之间的信号电压值，在发动机不起动时应小于0．5V；发动机起动，怠速(热机)时为1．0—1．3v；发动机达3000r／min时应为1．8—2．0V。若不符合要求，应拆下空气流量计，作进一步的检测。②元件检测：拔去空气流量计插头，如图7—18所示。将蓄电池的电压施加于D、E两端子之间(注意正负极)，测量B、D之间的电压应为1．1—2．1V。用嘴或电吹风将风送至空气流量计，B、D之间的电压应上升至2-4V。信号电压应随风量的增加而灵敏地变大，如果信号电压在风量变化时不变、变化极小或缓慢则为热线污损。空气流量计拆下后，应检查热线有无断丝或脏污、护网有无堵塞或破裂，如有异常，应更换空气流量计。③自清信号的检查：使发动机水温升高至正常工作温度，发动机转速超过1500r／min，然后用电压表测量F、D之间的电压。关闭点火开关，电压应回零并在5s后又跳跃上升，1s后再回零，这说明自清控制信号正常。若拆下流量计的防尘金属网，从流量计进气口处观察热线，在发动机熄火5s后会自动加热至发出红光(约1000℃)，并持续1s(注意有些车型上的热线式空气流量计无此功能)。(2)示波器检测起动发动机并使其怠速运转，怠速稳定后，检查怠速输出信号电压波形，见图7—19左侧波形。做加速和减速试验，稳定波形，应如图7—19右侧所示。通常热线式空气流量计输出电压范围从怠速时超过0．2v至节气门全开时超过4V，当全减速(急松加速踏板)时输出电压应比怠速时的电压稍低。发动机运转时，波形的幅值看上去在不断地波动，这是正常的，因为热线式空气流量计没有任何运动部件，没有惯性，所以它能快速地对空气流量的变化做出反应。在加速时看到波形上有杂波实际上是在进气真空之下各缸进气口上的空气气流脉动，控制电脑中的处理电路会清除这些杂波信号。(三)热膜式空气流量传感器（MAF）热膜式空气流量计的结构如图所示，其发热体不是热线而是热膜，它是由发热金属铂固定在薄的树脂膜上构成的。这种结构可使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，增加了发热体的强度，提高了空气流量计的可靠性。热膜式空气流量计的工作原理与热线式空气流量计的的工作原理基本相同宝来汽车空气流量传感器奔驰轿车空气流量传感器奔驰轿车空气流量传感器NISSAN轿车空气流量传感器SANTANA轿车空气流量传感器2．常见故障：热膜式空气流量计的常见故障是热膜脏污、热膜损坏和热敏电阻不良等。（1）若热膜脏污，则空气流量计信号电压下降，而使供油量减小，使发动机运转不平稳或不工作，运转无力加速不良；（2）若热膜损坏，则传感器无信号输出，发动机不能工作；（3）若热敏电阻不良，则传感器信号电压不准确不稳定，使发动机油秏过高或运转不正常。3．热膜式空气流量计桑塔纳时代超人车热膜式空气流量计电路如图7—20所示。ECU(J220)上的端子11为电源线(+5V)，端子12为信号负极线，端子13为信号正极线。(1)万用表检测因热膜式空气流量计的信号是频率型的，所以用万用表检测输出信号时应选择频率挡(Hz)。桑塔纳时代超人车热膜式空气流量计或其线路出现故障时的检测步骤如下：①检查附加熔断器(30A)是否良好。然后用发光二极管试灯连接流量计端子2和搭铁点，起动发动机，检查试灯是否点亮。②若试灯不亮，应检查熔断器至流量计端子2之间的线路是否良好，若正常，应检查燃油泵继电器。③若试灯亮，则检查流量计端子4在点火开关打开时有无5V电压。若没有5V电压，则检查流量计至ECU之间的线路是否正常，若线路正常，则更换发动机ECU。若有5V电压，则更换空气流量计。(2)诊断仪检测用V．A．G1552检测时代超人车空气流量计信号的操作如下：输入地址码01进入发动机测试，输入08读取测量数据组，输入组号02读取基本功能数据。显示区域4即为进气空气质量，其标准值为2．0-4．0g／s。若小于2．0g／s，说明进气系统有泄漏；若大于4．0g／s，说明发动机负荷太大。偏离标准值也可能是流量计或其线路故障。(3)示波器检测热膜式空气流量计输出信号的频率随空气流量的增加而增加，热膜式空气流量计按信号频率可分为低频和高频两种。高频式空气流量计用于通用汽车3．8LV6型发动机上，信号输出波形如图7—21(a)所示，观察波形脉冲大多数幅值满5v，还要看形状是否适当一致，矩形的拐角和垂直沿一致性。波形上部左侧的拐角轻微有些圆滑是正常的，并不表明传感器损坏。观察传感器产生的在给定空气流量下的修正频率，如果脉冲波形伸长或缩短，或出现异常的尖峰和变圆的直角等时，则表明信号出错。低频式空气流量计用在20世纪80年代中期的通用汽车及其他一些发动机系统中，低频空气流量计与高频空气流量计惟一的区别是频率要低一些，其波形如图7—21(b)所示。a、检测供电电压：拔下插头，起动发动机，测插头上端子2和搭铁应为14V左右；若电压为零，应查熔丝与端子间线路及继电器。测端子4和搭铁应为5V左右；若不是，应查ECU的11端子电压。b、测线路导通性：端子3、4、5与ECU相应端子12、11、13间线路电阻应小于1欧姆。c、测信号电压：发动机怠速运转，测量数据流02组，进气质量应为2~4g/s，踩油门数值大于4g/s，松开油门重回标准值；或拔下插头，将端子4与搭铁接5V直流电压，端子3、5接电压表，用吹风机向流量计吹风，靠近时电压增大，远离时电压减小。（约为1.4~2.4V之间）d、示波器检测：起动发动机，使其怠速运转，后做加速和减速试验，约0.2~4V间。复习回顾1、空气供给系统按进气量的测量方式分为几类？2、进行空气计量的作用？3、如何计算总进气量？4、桑塔纳2000GSI时代超人轿车所用的热膜式空气流量计如何检测？5、热线式空气流量计检测内容有哪些？常见故障有哪些？a、检测供电电压：拔下插头，起动发动机，测插头上端子2和搭铁应为14V左右；若电压为零，应查熔丝与端子间线路及继电器。测端子4和搭铁应为5V左右；若不是，应