项目二 进气系统

项目二

进气系统进气系统在汽车上的安装位置如图2-1所示。

图2-1进气系统在汽车上的位置

进气系统的基本组成按测量方式不同分为两种类型：L型和D型。

L型：用空气流量传感器检测进气量。该系统主要由空气滤清器、空气流量传感器（MAF）、节气门位置传感器（TPS）、怠速控制阀、进气总管和进气歧管等组成，如图2-2所示。

图2-2

L型进气系统

D型：用进气歧管绝对压力传感器（又称进气压力传感器，MAP）检测进气量。该系统主要由空气滤清器、节气门、进气歧管绝对压力传感器、进气歧管和怠速控制阀等组成，如图2-3所示。

图2-3

D型进气系统

进气系统在整个发动机电控系统中占据很重要地位，它们控制发动机的进气与喷油，影响点火系统，影响排放是否达标，是ECU主信号源，如图2-4所示。图2-4进气系统在发动机电子控制系统的位置任务一 空气流量传感器的检测相关知识

空气流量传感器出现故障时发动机经常出现如下故障现象：

①起动无法着车或起步熄火；

②加速无力、迟钝。一、认识空气流量传感器1．空气流量传感器的安装位置

空气流量传感器一般安装在进气软管上，位于空气滤清器与节气门之间，如图2-5所示。图2-5空气流量传感器的安装位置2．空气流量传感器的作用

空气流量传感器（MassAirFlow，MAF）也称空气流量计，作用是检测发动机进气量的大小，并将其信息转变成电信号传递给ECU，以供ECU计算确定喷油时间（喷油量）和点火时间。

进气量信号是ECU计算喷油时间和点火时间的主要依据。3．空气流量传感器分类

按结构原理不同，空气流量传感器可分为叶片式、热式和卡门旋涡式三种类型，其中热式又可分为热线式、热膜式两种。

因为叶片式、卡门旋涡式应用很少,我们以热线式为例讲解。4．热线式空气流量传感器的结构

空气流量传感器主要由感知空气流量多少的铂金热线、进气温度补偿电阻（冷线）、控制电流大小和输出信号的控制线路及金属护网等组成，如图2-6所示。图2-6空气流量传感器结构5．热线式空气流量传感器工作原理

热线温度由混合集成电路A保持，热线RH

温度比吸入的空气温度高出100℃～200℃，当空气流量(质量)增大时，混合集成电路A使热线通过的电流加大，反之则减小。

这样，就使得通过热线电阻RH的电流是空气流量(质量)的单一函数，即热线电流随空气流量(质量)增大而增大，随其减小而减小，一般在50～120mA之间变化，如图2-7所示。传感器通过U0

把信号传给ECU。图2-7热线式空气流量计工作原理图6．热膜式空气流量传感器

热膜式空气流量传感器是热线式的改进产品，其结构、工作原理与热线式基本相同，只是发热元件采用的是由铂金属片固定在树脂薄膜上而构成的热膜，优点是提高可靠性和耐用性，不黏附灰尘。

热膜式空气流量传感器主要由控制电路、金属护网、热膜和导流栅格组成，如图2-8所示。图2-8热膜式空气流量传感器

图2-9所示为空气流量计电路，空气流量计5号脚是传感器的信号电压，测量5号脚电压；怠速时信号电压1.5V左右；急踩加速踏信号电压应增大。图2-9空气流量传感器连接电路2脚—12V供电 3脚—ECU内部搭铁4脚—5V参考电压 5脚—信号电压任务实施

图2-10所示为别克君威空气流量传感器控制电路图，空气流量传感器供电电路为：继电器盒27号线→熔丝S(10A)→线路中插接器C1的C4端子→空气流量传感器端子C。

信号输出电路为：空气流量传感器正

信号由端子A→0.35导线→电子控制单元 ECU插座C1的第69号端子；空气流量传感器负信号由端子B→接地G117。图2-10别克君威轿车空气流量传感

器控制电路图操作一检测别克君威轿车的空气流量传感器

步骤一：检测供电电压步骤二：检测线路导通性步骤三：检测信号电压操作二检测大众帕萨特B5轿车的空气流量传感器操作三检测空气流量传感器的自清洁功能（部分车型）实训任务单任务二进气压力传感器的检测

进气压力传感器安装在节气门与进气门之间，在这个地方油泥积炭特别容易生成，油泥一旦附着在进气压力传感器上，可以导致传感器无法准确测量进气量，从而使喷油量减少，造成混合气过稀。一、认识进气压力传感器1．安装位置

进气压力传感器（MAP）用于D型燃油喷射系统，安装在节气门与进气门之间，多安装在进气管上，如图2-11所示。图2-11进气压力传感器安装位置及实物图2．作用

进气压力传感器所起的作用和空气流量传感器相似，是一种间接测量发动机进气量的传感器。

进气压力传感器测量进气歧管内绝对压力（真空度）的变化，并转换成电压信号，输送到电控单元（ECU），作为确定喷油器基本喷油量的依据，如图2-12所示。图2-12进气压力传感器的作用3．分类

进气压力传感器主要有压敏电阻式、膜盒电阻式和电容式等类型。

其中，压敏电阻式应用广泛，本田雅阁、飞度，现代伊兰特和通用赛欧等都使用压敏电阻式进气压力传感器。4．结构及工作原理

压敏电阻式进气压力传感器主要由绝对真空室、压力转换元件——硅片（膜片）底座、真空管接头、引线电极和IC放大电路等组成，如图2-13所示。硅片的一侧是真空室，压力是固定的，而另一侧与进气歧管相连，压力是变化的。图2-13进气压力传感器组成二、认识进气温度传感器1．安装位置

进气温度传感器（IAT）安装在进气管道上，如图2-14所示。

现在多数进气温度传感器安装在进气压力传感器内或安装在空气流量传感器内。图2-14进气温度传感器安装位置2．作用

进气温度传感器作用是测量进气温度，并转化为电信号传递给ECU，作为修正喷油量、点火正时的依据。冷却液温度传感器给ECU提供冷却液温度信号，作为燃油喷射和点火控制的修正信号。3．结构及工作原理

进气温度传感器的内部是一个具有负温度电阻系数（NTC）的半导体热敏电阻，其电阻值与温度的高低成反比，输出电压与进气温度成反比；进气温度传感器的两根导线都和电控单元ECU相连接，其1号端子为搭铁线，2号端子是电源和信号输出线，如图2-15所示。图2-15进气温度结构及电路任务实施操作一用万用表检测进气压力传感器和温度传感器（现代伊兰特）操作二用解码器检测进气压力传感器和温度传感器（现代伊兰特）操作三清洗进气压力传感器

进气压力传感器安装在节气门后方，是发动机比较容易产生积炭的地方。

积炭是进气压力传感器最常见的故障，清洗进气压力传感器是必须掌握的技能。实训任务单任务三 传统节气门的检测相关知识

汽车在城市街道上行驶时，驾驶员要频繁踩踏加速踏板。

传感器滑动触点在电阻器某点上反复滑动，致使电阻器上此处镀层脱落。

滑动触点滑动到此点时无信号输出，造成汽车“发冲”。一、认识节气门位置传感器1．安装位置

节气门位置传感器（ThrottlePositionSensor，TPS）安装在节气门体上，与节气门轴同轴旋转，如图2-16所示。图2-16节气门位置传感器安装位置2．作用

节气门位置传感器的作用是检测节气门的开度（发动机负荷）及开度变化速率，并转变成电信号，输送给ECU，ECU根据TPS信号来判别发动机的工况，据工况不同来对燃油喷射系统控制及其他辅助控制。

在自动变速器上，用来控制变速器换挡时机和变矩器锁止时机，如图2-17所示。图2-17节气门的作用3．分类

根据结构和原理不同，节气门位置传感器分为线性可变电阻式、触点式和综合式三种，如图2-18所示。

目前触点式节气门位置传感器应用很少，而可变电阻式与组合式结构相似，本书以线性可变电阻式为例进行讲解。图2-18三种节气门位置传感器

线性可变电阻式节气门位置传感器是一种线性电位计，电位计的滑动触点由节气门轴带动。

在不同的节气门开度下，电位计电阻也不同，从而将节气门开度转变为电压信号输送给ECU，如图2-19所示。图2-19线性可变电阻式节气门任务实施

以1.8L北京现代伊兰特为例，如图2-20所示。图2-20节气门位置传感器操作一万用表检测传统节气门位置传感器操作二用解码器检测传统节气门位置传感器实训任务单任务四电子节气门系统的检测相关知识

电子节气门系统工作示意图如图2-21所示。图2-21电子节气门系统一、电子节气门系统组成

电子节气门系统英文缩写为ETC或 EPC，它是一种新型的节气门控制方式，

其系统组成也有别于传统节气门，如图 2-22所示。图2-22两种节气门系统的不同驱动方式

电子节气门系统主要由节气门体、加速踏板、加速踏板位置传感器、节气门位置传感器、节气门驱动电机、故障指示灯和ECU等组成，如图2-23所示。

电子节气门系统在汽车中的位置如图2-24所示。图2-23电子节气门系统组成图2-24电子节气门系统在汽车中的

安装位置1．加速踏板位置传感器

加速踏板位置传感器英文缩写为AP或APP，其安装在加速踏板上，如图2-26所示。

它主要产生反应加速踏板的踏量大小和

变化速率的电信号，输送给ECU。

作为节气门开度大小的主要信号。

加速踏板上安装了两个相互独立的加速踏板位置传感器，分别称之为APP1、APP2，它们的结构及工作原理同传统节气门位置传感器，如图2-25所示。图2-25加速踏板位置传感器安装位置及结构

帕萨特的加速踏板位置传感器及插接器电路图如图2-26所示。

图2-26电路及端子组成端子1—传感器1电源5V 端子2—传感器2电源5V 端子3—传感器2搭铁端子4—传感器2信号输出端子5—传感器1搭铁端子6—传感器1信号输出2．节气门体组件

节气门体组件由节气门位置传感器1、节气门位置传感器2、节气门驱动电机、驱动齿轮、节气门和控制组件组成，如图2-27所示。图2-27节气门体组件

节气门驱动装置由执行电动机和机械传动机构组成，其作用是按照电子控制单元指令动作，及时将节气门调整到适当开度，如图2-28所示。图2-28电子节气门工作原理二、电子节气门系统的工作原理

驾驶员操纵加速踏板，加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入电子控制单元，电子控制单元根据当前的工况、踏板移动量和变化率解析驾驶员意图，计算出对发动机转矩的基本需求，得到相应节气门转角基本开度。

同时，电子控制单元还获取到发动机转速、自动变速器挡位、空调压缩机负载等其他传感器信号和驱动防滑系统（ASR）、巡航控制系统（CCS）等其他控制系统控制信号，通过对节气门转角大小进行修正。

由此计算出发动机所需求的全部转矩，得到节气门最佳开度参数，并驱动电机打开节气门。

节气门位置传感器随时监测节气门位置并把开度信号反馈给电子控制单元。

当节气门开度与最佳开度参数不一致时，控制单元把相应电压信号发送到驱动电路模块，驱动执行电机使节气门处于最佳开度位置。

整个系统控制过程是闭环反馈控制，如图2-29所示。图2-29系统工作原理任务实施操作一检测加速踏板位置传感

步骤一：用万用表检测步骤二：用解码器检测操作二检测节气门位置传感器

帕萨特B5轿车（1.8T）电子节气门系统控制电路如图2-30所示。

图2-30控制电路1—节气门位置传感器1

2—传感器电源5V

3—伺服电机高电位4—节气门位置传感器25—伺服电机低电位6—传感器搭铁步骤一：用万用表检测步骤二：用解码器检测操作三清洗节气门

节气门经过长时间的使用会产生大量积炭，如图2-31所示。图2-31有积炭的节气门1．节气门是否需要清洗的判定

冷车时（不起动发动机）踏下加速踏板，应顺畅，无卡滞、发涩的感觉；行车时加油门无加速缓慢的感觉。

清洗周期不能仅仅依靠里程数来判定，还要考虑机油的品质、空气质量、驾驶员的驾驶习惯及空气温度等因素。2．清洗方法

一般可分两大类型，一种是就车清洗，也称免拆清洗，这种清洗的优点是不需要拆下节气门，有利于节气门的密封性，但是清洗不彻底；另一种是拆下清洗，这种清洗方法清洗彻底，但操作复杂，且不利于节气门的密封性。

工具：拆装工具一套，化清剂或节气门专用清洗剂一瓶，清洗盆和干净抹布。实训任务单任务五怠速控制阀的检测相关知识

怠速控制阀安装在节气门旁通的气道上，怠速时节气门关闭，气流经过怠速控制阀进入进气道。

由于此时发动机进气量少、转速低，特别容易产生积炭，附着在怠速控制阀上。卡滞怠速控制阀，造成发动机不易起动、怠速不稳等现象，尤其在冷车状态下容易发生。一、认识怠速控制阀

怠速控制阀又称为怠速电机等，英文缩写是IAC。

怠速控制阀安装在节气门旁通气道上，主要作用是在怠速时给发动机工作提供所需的空气，如图2-32所示。图2-32怠速控制阀及位置

类型：怠速控制阀有三种常见类型，它们分别是步进电机式、旋转滑阀式和占空比式，如图2-33所示。图2-33三种控制阀二、步进电机式怠速控制阀1．结构

步进电机式怠速控制阀的内部结构分为转子、定子线圈和螺纹传动机构等三部分。

定子由两组线圈构成，其中线圈1、线圈3绕向相反，线圈2、线圈4绕向相反。

转子由永磁体构成，如图2-34所示。

图2-34步进电机式怠速控制阀的结构1—输出插头2—线圈1、线圈3 3—外导槽4—后轴承 5—阀芯（尾部有传动螺纹） 6—防尘套 7—弹簧 8—转子（内孔带有传动   螺纹） 9—线圈2、线圈4 10—外壳11—总成外形2．工作原理 ECU通过改变两个绕组的通电方向来改变绕组的极性，绕组产生磁场，转子在磁场作用下可以两方向转动，控制阀芯的伸出与缩入，从而改变发动机的怠速高低。

绕组极性每改变一次，转子旋转一“步”。阀芯从全开到全闭共125步或255步，如图2-35所示。图2-35怠速控制阀工作原理三、旋转滑阀式怠速控制阀1．结构

控制阀安装在阀轴中部，阀轴另一端与永久磁铁连接，永久磁铁对应的圆周位置上装有位置相对的两个线圈，如图2-36所示。图2-36旋转滑阀怠速控制阀结构2．工作原理 ECU控制怠速控制阀工作时，控制阀的开度是通过控制两个线圈的占空比来实现的。

当占空比为50%时，两线圈的平均通电

时间相等，两者产生的磁场强度相同，电磁

力相互抵消，阀轴不发生偏转。

占空比大于50%，两个线圈的平均通电时间一个增大，而另一个减小，两者产生的磁场强度也不同，所以使阀轴偏转一定角度，控制阀开启怠速空气口。

控制阀从全闭位置到全开位置之间，旋转角度限定在90°，ECU控制的占空比调整范围为18%～82%。任务实施

操作一检测四线步进电机

以别克君威轿车为例，线路图如图2-37所示。图2-37别克君威四线步进电机线路图步骤一：用万用表检测步骤二：用解码器检测操作二检测怠速控制阀

以伊兰特轿车为例，怠速控制阀电路图如图2-38所示。图2-38伊兰特怠速控制阀电路操作三清洗怠速控制阀（别克君威）

怠速控制阀主要在怠速时控制发动机进气，此时的发动机转速低、燃烧不完全，极易产生积炭附着在燃烧室、进气道内，其中怠速控制阀处最易产生积炭卡滞控制阀。

积炭易形成部位如图2-39所示。图2-39控制阀积炭实训任务单知识拓展一、进气谐波增压系统

进气谐波增压系统也称为可变进气歧管系统或可变惯性增压系统。

为了充分利用进气波动效应和尽量缩小发动机在高、低速运转时进气速度的差别，从而达到改善发动机经济性及动力性特别是改善中、低速和中、小负荷时的经济性和动力性的目的，要求发动机在高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管；而在中、低转速和中、小负荷时配用细长的进气歧管，如图2-40所示。图2-40两种不同的进气途径

本书以大众帕萨特进气谐波增压系统为例讲解，如图2-41所示。图2-41进气谐波增压系统安装位置1．进气谐波增压系统组成

进气谐波增压系统由真空控制电磁阀、膜盒执行器和控制阀（进气转换阀）等组成，如图2-42所示。图2-42谐波增压系统组成2．进气谐波增压系统工作过程

发动机低速运转时，ECU无指令给电磁阀，大气经电磁阀进入膜盒执行器，膜盒执行器使转换阀关闭，这时空气经空气滤清器和节气门沿着细长的进气歧管流进气缸。

细长的进气歧管提高了进气速度，增强了气流的惯性，使混合气混合更加充分。

当发动机高速运转时，ECU指令电磁阀打开，进气歧管真空经电磁阀进入膜盒执行器，执行器控制转换阀开启，空气经空气滤清器和节气门直接进入粗短的进气歧管。粗短的进气歧管进气阻力小，使进气量增多，如图2-43所示。图2-43低、高速时进气通道3．电磁阀工作过程

发动机在中、低转速时，电磁阀无电流，此时电磁阀大气口打开，进气歧管口关闭。

发动机高速运转时，ECU通过输出电流控制电磁阀，电磁阀打开，此时电磁阀大气口关闭，进气歧管口打开，如图2-44所示。图2-44谐波控制电磁阀4．系统检测（1）电磁阀的检修，系统电路如图2-45所示。常温下，两端子间的电阻应在38～44Ω范围内，否则应予以更换。图2-45谐波控制（进气歧管切换阀）电路

电磁阀未通电时，空气应能从通道E进入，然后从大气口中排出。

当在电磁阀的两端子上施加12V电压时，空气应能从通道E进入，从F口排出，如图2-46所示。否则应予以更换。图2-46电磁阀本体检查（2）膜盒执行器的检修。当施加53.3kPa(400mmHg)的真空度时，检查真空室阀杆有无移动。保持1min后，泄放真空。观察阀杆是否回位：如果上述操作发现阀杆不动或不回位，应予以更换。二、废气涡轮增压系统原理与检修

以帕萨特1.8T为例讲解。1．废气涡轮增压系统的作用

废气涡轮增压发动机是利用发动机排出废气的能量将进入气缸的新鲜空气预先进行压缩，使发动机获得更高的充气效率，由于增加了压缩空气的量，所以允许喷入较多的燃油，使发动机在尺寸不变的条件下产生更大的功率并具有更高的燃烧效率，降低了油耗。2．废气涡轮增压系统结构与原理（1）废气涡轮增压系统组成。帕萨特1.8T轿车搭载的发动机有AWL和BGC等，其上装有的废气涡轮增压系统由废气涡轮增压器和增压压力控制系统组成。

废气涡轮增压器的实物如图2-47所示，由涡轮室和压气机室组成。图2-47废气涡轮增压器实物图

增压压力控制系统主要由发动机控制单元（J220）、增压压力传感器（G31，位于

发动机舱左侧增压空气冷却器的上部）、增

压压力限制电磁阀（N75，位于发动机舱齿

形皮带罩右侧）、增压压力调节单元、增压

器空气再循环电磁阀（N249，位于发动机舱

进气歧管下方）、机械式空气再循环阀、真

空罐以及连接管路等组成，如图2-48所示。

图2-48废气涡轮增压系统在发动机上的布置情况1—活性炭罐 2—活性炭罐电磁阀N80 3—活性炭罐单向阀 4—空气滤清器 5—废气涡轮增压器 6—燃油压力调节器 7—接制动助力器 8—单向阀（在制动助力器与进气歧管之间） 9—抽气泵 10—单向阀 11—真空罐12—曲轴箱通风装置 13—单向阀（在活性炭罐与进气歧管之间） 14—增压空气冷却器（带增压压力传感器G31） 15—节气门控制单元J338 16—增压器空气再循环阀N249 17—进气歧管 18—增压压力调节单元19—增压压力限制电磁阀N75 20—机械式空气再循环阀 21—曲轴箱通风压力调节阀（2）废气涡轮增压器工作原理。废气涡轮和压气机叶轮安装在同一根轴上，当废气气流冲击涡轮时，涡轮高速旋转，同时带动压气机叶轮以相同的速度旋转，经空气滤清器滤清的洁净空气被吸入压气机室，压缩后压力升高，通过管道进入中冷器冷却，而后进入气缸，从而提高了发动机的充气效率。（3）增压压力控制系统工作原理。

①增压压力调节单元。增压压力调节单元安装在涡轮增压器前端，其膜片式控制阀通过橡胶软管经增压压力限制电磁阀（N75）与增压器压气机外壳出口相连接，涡轮室内的废气旁通阀由增压压力调节单元的膜片阀通过推杆控制。

当冲击涡轮的废气量增加，涡轮转速加快，增压压力提高，当增压压力达到一定值时，增压压力调节单元内膜片阀移动，通过推杆和杠杆使废气旁通阀打开一个角度，此时冲击涡轮的废气量减少，涡轮转速下降，相应地增压压力也下降，如图2-49所示。如增压压力继续增大，则旁通阀开度也增大，从而实现对增压压力的自动调节。图2-49涡轮增压器结构示意图

②增压压力限制电磁阀。增压压力限制电磁阀（N75）上有三个管口A、B、C，通过橡胶软管分别与增压器压气机出口、增压压力调节单元及低压进气管（压气机入口）相连接，如图2-50所示。图2-50增压压力限制电磁阀N75

③机械式空气再循环阀。机械式空气再循环阀并联安装在压气机出口的软管与低压进气管之间。如图2-51所示，该阀有三个管接头，两根粗管A、B分别与增压器压气机出口的高压软管和压气机入口的低压进气管相连接，细管C通过真空管与增压器空气再循环电磁阀N249相连接。图2-51机械式空气再循环阀

④增压器空气再循环电磁阀。如图2-52所示，增压器空气再循环电磁阀上的三个管接头A、B、C分别与进气歧管、机械式空气再循环阀和真空罐相连接。图2-52增压器空气再循环电磁阀N2493．故障诊断

废气涡轮增压系统出现故障会造成增压压力降低，使发动机进气量减少，功率降低。导致增压压力低的故障有：（1）增压压力限制电磁阀损坏；（2）增压压力调节单元损坏或连接管路损坏；（3）机械式空气再循环阀损坏；（4）增压器空气再循环电磁阀损坏或连接管路损坏；（5）废气涡轮增压器与进气管之间漏气；（6）废气涡轮增压器自身损坏。4．正确使用与维护

涡轮增压器工作转速很高（最高可达180000r/min），所以对润滑和自身清洁度的要求很高。（1）发动机起动后不可立即急踩油门踏板起步运行，应先怠速运转3～5min，再起步行驶。（2）长距离高速运行的车辆停车后发动机不可立即熄火，应怠速运行3～5min，待机体温度降下来后再熄火，否则机油润滑中断，涡轮增压器内部的热量无法被机油带走，而此时涡轮仍在高速旋转，容易造成涡轮增压器转轴与轴套之间“咬死”。二、可变气门正时系统

由于传统自然吸气式发动机，其配气机构的配气相位和气门升程都是固定的，这就使进气量相对是固定的，其动力性、经济性以及排放性的潜力均未完全发挥。为此，可变气门技术已经迅速发展起来。1．丰田VVT-i电子可变气门正时系统

VVT-i主要由传感器、发动机ECU和执行机构（VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀）三部分组成，如图2-54所示。图2-54

VVT-i结构组成

VVT-i控制器的结构如图2-55所示，由固定在进气凸轮轴上的内转子叶片、与从动正时链轮一体的外转子和锁销组成。图2-55

VVT-i控制器结构及工作过程

凸轮轴正时机油控制阀由用来转换机油通道的滑阀、用来控制移动滑阀的线圈、柱塞及回位弹簧组成，其结构如图2-56所示。图2-56机油控制阀2．大众可变气门正时系统

大众车系的可变气门正时系统大多采用正时链条控制。

下面以帕萨特2.8LV6发动机为例讲解。（1）组成。可变气门正时系统安装在发动机后端，主要由调整电磁阀、可移动活塞、正时链条、凸轮轴调整器