新打印新技术111017Word文档格式.docx
《新打印新技术111017Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新打印新技术111017Word文档格式.docx（30页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
图1-2智能电子节气门的结构
1、油门踏板位置传感器
安装在节气门体上劝油门踏板伦置传感器和由油门路板伸出的拉索连接的节气门拈杆结合在一起。
如图1—3所示，油门路板位置传感器将油门踏板移动量转换成带有不同输出特性的两类电子信号。
然后信号被输入发动机ECU。
图1-3油门踏板的位置传感器
2、节气门位置传感器
节气门位置传感器将节气门阀开度转换为出特性与油门路板位置传感器相似。
3、节气门控制电机
一个具有灵敏反应和低能耗的直流电机被用作节气门控制电机。
发动机ECU通过对流往节气门控制电机的电流方向和电流强度进行占空比控制来调节气门阀的开度。
4、油门踏板位置传感器
油门踏板位置由油门踏板位置传感器（共2个，有可变电阻和霍尔传感器两种，如图1-4和1-5所示，装在一壳体内）来向发动机控制单元反映油门踏板的位置；
该传感器与油门踏板为一个整体。
油门踏板位置（司机意愿）是发动机控制单元的一个主要输入参数。
当发动机不转但打开点火开关时，发动机控制单元按油门踏板位置传感器信号来控制节气门控制器（如清除溢流控制等）。
图1-4霍尔式油门位置传感器
图1-5滑动电阻式油门踏板位置传感器
5、电磁离合器
在正常情况下，电磁离合器按合使节气门控制电机能够打开或关闭节气门阀。
当系统出现故障时，电磁离合器被分离，以防止节气门控制电机打开和关闭节气门阀。
1.2.2ETCS-i的工作原理
加速踏板位置传感器将司机需要加速或减速的信息传递给节气门电子控制单元，ECU根据得到的信息，计算出相应的最佳节气门位置，发出控制信号给节气门执行器，由节气门执行器将节气门开到计算出的最佳节气门的开度位置。
ECU通过与其它电子控制单元（如发动机电子控制单元，自动变速器电子控制单元等）进行通讯，ECU根据得到的节气门位置传感器信息、发动机转速传感器信号、车速传感器的信息对节气门的最佳位置进行不断的修正，使节气门的开度达到司机所需要的理想位置。
ETCS-i控制系统的最大优点是可以实现发动机全范围的最佳扭矩的输出。
1.3ETCS-i的控制功能
发动机ECU对应于各种工作条件，决定目标节气门阀开度以驱动节气门控制电机实现如下控制：
1、非线性控制；
2、怠速控制；
3、减少换档冲击控制；
4、TRC节气门控制；
5、VSC协调控制；
6、巡航控制。
1.3.1非线性控制
控制节气门在一个最佳的开度，使其与油门踏板移动量和发动机转速等行驶条件匹配，以实现在全部工作范围内，肘节气门有良好的控制和适应性。
如图1-6是加速和减速时的喷气门开度控制。
图1-6加速和减速时的节气门控制
1.3.2怠速控制
以前是使用步进电机型的ISC来完成，例如冷车快怠速和怠速提升的怠速控制。
与采用ETCS-i适应，现在怠速控制是由节气门控制电机控制节气门开度来完成的。
1.3.3减少换挡冲击控制
自动变速器换挡期间，节气门控制与ECT（屯控自动变速器）控制同步以减少换挡冲击。
1.3.4TRC节气门控制
作为TRC系统的一部分，如果某个驱动轮上产生过大的打滑量，节气门就由ABS＼＆TRC＆VSC的ECU发出的指令信号关闭，以利于保证汽车的稳定性和驱动力。
1.3.5VSC协调控制
为使VSC系统的效率达到最佳状态，由ABS＼TRC＼VSC的ECU施加协调控制来控制节气门的开度。
1.3.6巡航控制
以前，车速是由巡航控制执行器打开和关闭节气门来控制的。
采用ETCS-i后，车速是有节气门控制电机来控制节气门的开度控制。
1.4ETCS-i的失效保护
如果ETCS-i出现异常情况，“CHECKENG”将会在多信息显示屏上显示，以提醒驾驶员。
同时，去节气门控制电机和电磁离合器的电流被切断，停止操作ETCS-i。
这使回位弹簧关闭节气门。
即使在这种情形下，油门踏板可用于操纵慢行驶模式拉杆来操作节气门，驾驶员可继续在慢行驶模式下驾驶汽车（该实效保护只有在有节气门拉索的ETCS-i控制系统才能实现，如图1-7b所示）。
不带节气门拉索式ETCS-i控制系统：
一个传感器信号失真或中断，如果另一个传感器处于怠速位置，则发动机进入怠速工况；
如果是负荷工况，则发动机转速上升缓慢。
若两个传感器同时出现故障，则发动机高怠速（1500转/分）运转，即高怠速运行，结构如图1-7a所示。
a、不带节气门拉索b、带节气门拉索
图1-7ETCS-i结构示意图
第2章可变进气控制系统
1、掌握VVT-i控制系统的结构及特点；
2、掌握i-VTEC控制系统的组成及结构；
4、了解VVT-i系统的工作原理；
5、了解i-VTEC的工作原理；
6、了解可变进气歧管的特点、结构及工作原理；
1、VVT-i系统的特点及组成；
2、i-VTEC系统的特点及组成。
1、可变进气歧管的结构及工作原理；
2、VVT-i系统的工作原理；
3、i-VTEC的工作原理；
可变进气控制系统的优点：
提高充气效率，加大进气流速，以达到在发动机转速范围内增大发动机的扭矩、功率和提高燃烧经济性。
2.1VVT-i控制系统
2.1.1VVT-i控制系统的概述
VVT-i的前身，是一套名为VVT的配气相位技术，全称是VARIABLEVALVETIMING：
可变气门正时控制系统，虽然到了今时今日已经算不上什么新鲜玩意，或者已经有点跟不上技术潮流了，但在其推出的时候，的确引起过阵阵的轰动，让人们知道原来凸轮轴与凸轮轴皮带轮之间可以是活动连接的，并可以根据引擎的转速和工况对气门正时进行调整的！
最早装备VVT技术的应该是AE101时代的一代名机4A-GE引擎，以今天的眼光来看当时的VVT技术相对地较为落后，因为除了只能控制一条凸轮轴（好像今天的BMW引擎，全部装备可以控制进、排气的凸轮轴的VANOS系统）外，它也只能按照ECU从凸轮轴位置传感器上获得转速数据后，于4400转时向VVT-i控制电磁阀发出打开指令，机油进入花键后，利用油压使VVT控制器内的花键运作开始运作，但只有两级变换。
其实这套系统并不及当时已经名声鹊起的VTEC系统复杂和高性能，但基本设计思想也是为了提高引擎反应和节约燃油消耗为目的。
为此，在两年后的1995年，装备改进版VVT系统的VVT-i面世了，装备的引擎是当时另一副性能引擎1JZ-GE。
VVT-i中多出的I，意思是Intelligent-“智能”，与后来的HONDAi-VTEC具有相同的意思。
VVT-i取消了两段式的开启和关闭选择，演化成为可以对进气侧凸轮轴进行无级地提前或延后的操作，就像普通的自动波箱与CVT波箱间的区别一样。
2.1.2VVT-i控制系统的特点
VVT-i发动机与一般汽油发动机不同之处在于，它在加速踏板尚未完全踏下的情况下，能加快进气门的正时调整．令进气门和排气门同时开启。
气缸内的真空压力能在排气门关闭之前．牵引排气内进。
该系统有3大优点：
1、随着汽缸内真空压力的减小，泵气损失相应减低，省油性能得到改善；
2、由于部分排气被抽回汽缸，与外来空气混合，在调低燃烧温度的同时，亦减少氮氧化合物形成；
3、气缸内的排气会有尚未燃烧的碳氢化合物，可重新使用。
若把VVT-i系统应用于3升6缸双凸轮轴发动机上．能节省6%的燃油，减少40%的氧化物排出量和10%的碳氢化合物排出量，扭矩增加10%。
2.1.3VVT-i控制系统组成（如图2-1）
图2-1VVT-i控制系统的组成
图2-2VVT-i作动器
2.1.4VVT-i控制系统的控制原理与工作过程
发动机ECU根据发动机转速、进气量、节气门位置和水温等信号计算出一个最优气门正时，向凸轮轴正时机油控制阀发出控制指令。
凸轮轴正时机油控制阀根据发动机ECU的控制指令选择至VVT-i控制器的不同油路，使之处于提前、滞后或保持这三个不同的工作状态。
此外，发动机ECU根据来自凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的信号检测实际的气门正时，从而尽可能地进行反馈控制，以获得预定的气门正时。
控制原理与过程如图2-3和2-4所示，凸轮轴正时机油控制阀提前、滞后和保持这三种工作状态的具体情况见表2-1。
图2-3VVT-i控制的工作原理
图2-4VVT-i控制器的工作过程
表2-1VVT-i控制的三种状态：
2.1.5VVT-i发动机在各工况下的控制
2.1.6VVT-i的液压回路的特点
1、VVT作动器在构造上采用了通常的叶片式皮带轮。
2、根据ECM/PCM的控制信号，VTC机油压力电磁阀将来自机油泵的油压按照点火延迟角室侧或点火提前角室侧分开。
并控制为点火延迟角侧油压高、油压相同，点火提前角侧油压高等三种状态，在点火延迟角、保持、点火提前角之间进行调整，使链轮与凸轮轴之间的位置连续变化。
3、停止控制时，VVT机油压力电磁阀关闭，在电磁阀作用下而动作的气门依靠弹簧的弹力只对点火延迟角侧提供油压并处于点火延迟（最慢）状态，当油压降低时通过锁销固定在点火延迟角（最慢）状态。
这样在每次起动时均能够处于点火延迟角（最慢）状态。
从而确保了发动机的起动性。
4、当受到来自机油泵的油压时，锁销被回位弹簧推回，从而将锁定解除。
2.2i-VTEC控制系统
VTEC控制机构
图2-5VTEC机构的结构
2.2.1.VTEC机构的组成
VTEC机构主要由气门（每缸2进2排）、凸轮、摇臂、同步活塞A、同步活塞B、正时活塞以及正时板等组成。
其中凸轮有3个，它们的线型不同。
除了普通发动机具有的主凸轮和辅助凸轮外还在它们之间增设了一个中间凸轮，如图2-1所示。
中间凸轮升程最大，其次是主凸轮，辅助凸轮最低。
与这3个凸轮相对应的摇臂分别称为中间摇臂、主摇臂和辅助摇臂。
在3个摇臂内有一个孔道，里面装有正时活塞、同步活塞A、同步活塞B以及定位活塞。
每个气缸的2个进气门上都装有这样一套VTEC机构。
2.2.2.VTEC控制原理
如图1-19所示为VTEC控制系统原理图，发动机转速、负荷和冷却温度等信号输入发动机电子控制模块（ECM/PCM）后，经处理运算，ECM/PCM将决定对配气机构是否实行VTEC控制；
若实行该项控制，ECM/PCM则给VTEC控制电磁阀的点此线圈，提供电流，是电磁阀在电磁力的作用下被吸起，这样来自油泵的油压便加向同步活塞。
另外，VTEC电磁阀开启后，控制系统还可以通过VTEC电磁阀压力开关反馈一信号给ECM/PCM，以便监控系统工作。
图2-6VTEC控制系统原理图
2.2.3.正时机构的工作原理
当转换条件符合后，ECM/PCM控制VTEC电磁阀打开油路，使从机油泵输出的压力油推动同步活塞把3个摇臂连锁起来，实行VTEC配气相位和气门升程的变动，以改变进气量，增加发动机功率。
如果转换条件不符合，ECU将VTEC电磁阀断电，切断油路，不实行VTEC控制。
VTEC控制系统的工作可分为低速状态和高速状态2个工作过程。
1、发动机低速运转
发动机低速运转时，VTEC机构的凸轮轴油道内润滑油压力较低，各个活塞在回位弹簧的作用下位于左端，正时板卡入正时活塞，使其不能移动，同步活塞A和同步活塞B正好在主摇臂和中间摇臂内，使3个摇臂各自独立运动，互不干涉，如图1-19所示。
这时的2个进气门分别由主、次凸轮驱动，主摇臂驱动主气门，次摇臂驱动副气门，由于主凸轮升程长，因而气门开度大，次凸轮升程小而使气门开启很小，因而进入发动机气缸的混合气也相对少。
中间摇臂虽然受中间凸轮驱动，但对气门动作无影响。
因此，发动机在低速时，VTEC机构不工作。
2、发动机高速运行
随着发动机转速的升高，当达到转换条件时，ECM/PCM控制VTEC电磁阀打开，使润滑油进入VTEC机构的凸轮轴油道内，装在主摇臂上的正时板移出。
润滑油压力克服回位弹簧的弹力，推动正时活塞、同步活塞A和同步活塞B向右移动，并逐渐使3个摇臂锁为一体，同时动作，如图1-20所示。
图2-7发动机在低速运行
图2-8发动机在高速运行
1-凸轮轴2-主凸轮3-中间凸轮4-辅助凸轮5-正时活塞6-同步活塞A7-同步活塞B8-定位活塞9-主摇臂10-中间摇臂l1-辅助摇臂12-油道
由于中间凸轮的升程最大，所以摇臂锁为一体后由它驱动，此时气门的开启时间和开启升程都增大，进气量增多。
因此，发动机高速运转时，VTEC机构改变了配气相位和气门升程，从而满足发动机高速大功率的要求，同时使发动机的经济性大大提高。
当发动机转速下降到规定值后，VTEC电磁阀断电切断油路，使摇臂内孔中的油压降低，正时活塞在弹簧力的作用下3个摇臂再次分开而各自独立工作。
2.2.4.VTC控制机构
VTC在不同工况下的控制
运行工况
VTC控制
内容
怠速时稀混合气运行
点火延迟角控制
VTC系统能够使控制系统停止并时VTC动作器固定在点火延迟角（最慢）位置，从而保证行驶性能以及稀混合气运转时的燃烧稳定性。
低负荷运行时
通过将凸轮角度控制到点火延迟角侧使气门重叠变小，减小向进气口吹回的排气量，使燃烧更加稳定。
中高负荷运行时
点火提前角控制
通过将凸轮角度控制到点火提前角侧使气门重叠角增大而促使废气再循环，减小泵损，另外通过使进气门及早关闭，减小向进气口吹吸混合气，提高充气效率。
高负荷转速运行时
将凸轮角度控制为最合适的相位角，从而获得最恰当的气门重叠角，使输出功率最大限度第提高。
第3章FSI控制系统
2、VVT-i系统的特点及组成；
3、i-VTEC系统的特点及组成。
3.1FSI的概述
FSI燃料分层喷射技术代表着传统汽油发动机的一个发展方向。
传统的汽油发动机是通过电脑采集凸轮位置以及发动机各相关工况从而控制喷油器将汽油喷入进气歧管。
但由于喷油器离燃烧室有一定的距离，汽油同空气的混合情况受进气气流和气门开关的影响较大，并且微小的油颗粒会吸附在管道壁上，所以希望喷油器能够直接将燃油喷入气缸。
FSI发动机技术就是大众集团开发的用来改善传统汽油发动机供油方式的不足而研制的缸内直接喷射技术。
先进的直喷式汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油技术，通过一个柱塞泵提供所需的100bar以上的压力，将汽油提供给位于气缸内的电磁阀喷油器。
然后通过电脑控制喷油器将燃料在恰当的时间直接注入燃烧室，其控制的精确度接近毫秒，其关键是考虑喷油器的安装，必须在气缸上部留给其一定的空间。
由于气缸顶部布置了火花塞和多个气门，已经相当紧凑，所以将其布置在进气门侧。
由于喷油器的加入导致了对设计和制造的要求都相当的高。
另外FSI发动机对燃油品质的要求也比较高，目前国内的油品状况可能很难达到FSI发动机的要求，所以部分装配了FSI进口发动机的波罗轿车出现了发动机对油品的不适应，为此上海大众重新改写了波罗发动机控制单元的软件。
3.2FSI控制系统特点
1、能够降低泵吸损失，在低负荷时确保低油耗，但需要增加特殊催化转化器以有效净化处理排放气体。
2、在进气道中产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态以分层填充的方式进入到燃烧室内，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。
3、混合气的空燃比达到25:
1，以上，根据燃烧理论这种稀薄混合气是无法点燃的，因此需要采用由浓至稀的分层燃烧方式。
通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，空燃比达到12:
1左右，外层逐渐稀薄。
浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。
3.3FSI控制系统与传统燃油喷射系统的区别
FSI发动机与传统的燃油喷射系统在工作原理上有一定的差异。
主要表现在充气系统、燃油系统和排放系统等方面。
3.3.1充气系统
FSI发动机采用的是类似柴油机工作方式将高压汽油直接喷入气缸爆发燃烧以获得动力。
相对于传统的汽油发动机而言，采用这种工作方式后由于汽油直接喷入每一个气缸，结合稀薄燃烧技术，使汽油直喷发动机在部分负荷范围内采用专门的充气模式来工作成为了现实。
现在的FSI发动机具有三种工作方式：
分层充气模式、均质稀混合气模式、均质混合气模式。
在不同的工况下采用不同的过量空气系数。
FSI发动机按照发动机负荷工况，基本上可以自动选择在低负荷时为分层稀薄燃烧，在高负荷时则为均质理论空燃比（14.6--14.7）燃烧。
在中间负荷状态时，采用均质稀混合气模式。
在三种运行模式中，燃料的喷射时间有所不同，真空作用的开关阀进行开启/关闭来控制进气气流的形态。
1、分层充气模式
在这种工作模式中过量空气系数为1.6--3。
过量空气系数大于1为稀混合气，过量空气系数等于1为均质混合力，过量空气系数小于1为浓混合气。
在分层充气模式下，空气经过接近全开的节气门（节气门不能完全打开，因为要保持一定的真空用于活性炭罐装置和废气再循环装置）引入燃烧室。
此时，进气歧管阀会将下部进气道完全关闭，这样吸入的空气在上部进气道流动的速度就加快了，于是空气会呈旋涡状流入气缸内。
活塞上的凹坑会增强这种涡旋流动效果，与此同时，节气门会进一步打开，以便尽量减小节流损失。
在压缩行程上止点前约60°
时，高压燃油以100-150bar的压力喷入到火花塞附近。
燃油的喷射时刻对混合气的形成有很大的影响，混合气形成只发生在40°
-50°
曲轴转角之间，如果曲轴转角小于这个范围就无法点燃混合气，如果曲轴转角大干这个范围混合气就变成均质充气了，如此稀薄的均质混合气是无法点燃的。
由于燃油喷射角非常小，所以燃油雾气实际并不与活塞顶接触，即称之为所谓的“空气引入”方式。
并且只在火花塞附近聚集了具有良好点火性能的混合气，这些混合气在压缩行程中被点燃。
另外在燃烧后，被点燃的混合气与气缸壁之间会出现一个隔离用的空气层，它的作用是降低通过发动机缸体散发掉的热量，提高了热效率。
2、均质稀混合气模式
这种工作模式的过量空气系数为1.55左右，在这种工作模式下也和分层充气一样是节气门开度大，进气歧管关闭。
只不过是在点火上止点前300°
左右时喷入燃油，形成混合气的时间也就比较长，有利于形成均匀的稀混合气，此种工作模式称为均质稀混合气模式。
均质稀混合气模式是一种特殊的工作模式，像分层充气模式一样也只能在一定的转速范围内正常工作，并且还需要满足以下条件：
✧没有与排放系统有关的故障；
✧冷却液温度必须超过50℃；
✧氮氧化物催化转化器的温度为250-500℃范围内；
✧进气阀必须保持关闭状态。
均质稀薄燃烧，在这种运行模式中，燃油在进气冲程喷射，并且由于产生加速稀薄混合气燃烧的纵涡流，开关阀被关闭。
这时，阻碍燃烧的废气再循环（EGR）暂不进行。
与均质理论空燃比燃烧不同的是，吸入空气量超过燃油喷射量燃烧的需要，此时的过量空气系数大于1。
3、均质混台气模式
均质混合气模式的过量空气系数为1。
节气门开度按照油门踏板的位置来控制，在发动机负荷较大且转速较高时，进气阀就会完全打开，于是吸入的空气就经过上、下进气道进入气缸。
燃油喷射并不是像分层充气模式那样在压缩行程时发生，而是发生在进气行程中，这样燃油和空气就有了更充足的时间来混合，并且可以利用空气的流动旋转的涡流来击碎燃油颗粒，使之混合更加充分。
均质模式的优点在于燃油是直接喷入燃烧室内，而吸入的空气可抽走一部分燃油汽化时所产生的热量。
这种内部冷却可以降低爆震趋势，因此可以提高发动机的压缩比和热效率。
在高负荷中所进行的均质理论空燃比燃烧中，燃油则是在进气冲程中喷射。
理论空燃比的均质混合气易于燃烧，不必借助涡流作用，因此，由于进气阻力减少，开关阀打开。
而在全负荷以外，进行废气再循环，限制泵吸损失，采用直喷化可使压缩比提高到12:
1，即使在均质理论空燃比混合气燃烧中，仍能降低燃油耗。
3.3.2燃油系统
FSI发动机的燃油系统由低压系统和高压燃油系统两部分构成。
在低压系统中，电动燃油泵把3-6bar的燃油经滤清器供应给高压泵，从高压燃油泵来的回油直接进入燃油箱。
低压系统中，发动机正常工作时的工作压力为3bar左右，起动时达到6bar的压力。
FSI发动机一般是以单柱塞高压泵将从低压系统中过来的低压燃油加压到100-150bar（取决于发动机的转速和负荷），然后送入共轨管，由共轨管再把燃油分配到各个高压喷油器。
共轨管设计的足够大，以至于可以补偿在喷油时产生的轻微的压力波动。
为了能在较短的时间内喷出大量的燃油，FSI发动机使用高达90V的直流电压来控制高压喷油器。
3.3.3排放系统
缸内直喷技术是伴随着稀燃技术的产生而产生的。
由于环保的需要及实现可持续发展的要求，除对NOx，CO、HC这些有害气体尽可能的减少外，尽量减少能形成温室效应的（CO2）二氧化碳和相应的减少能源的浪费已成为当今发动机发展的方向。
据试验，在过量空气系数等于3的稀混合气模式下发动机依然可以工作，因此采用FSI技术其节油效果最高可达20%。
稀薄燃烧技术的一个障碍是NOx的净化，这是因为在富氧环境中会产生大量的NOx，为了解决此问题，FSI发动机配置了存储式NOx催化转化器。
FSI发动机的排气系统中可以看出，在靠近发动机一侧安装有常用的三效催化转化器，转化器的前后各有一个氧传感器来监控工作状态。
在存储式NOx催化转化器前部的排气温度传感器将测得的排气温度传给发动机控制单元，发动机控制单元用此温度计算存储式NOx催化净化转化器的温度，并将此信息用于下面两种情况。
（1）、在分层充气模式时混合气是比较稀的，并且NOx只有在250℃-500℃之间才能存储在存储式NOx催化转化器内。
因此发动机控制单元用此信息在监控分层充气模式时的排气温度，在温度达不到存储式NOx催化转化器正常工作要求时，通过发动机控制单元推迟点火时刻和工作模式等方法使之迅速达到催化
升级会员 