汽車(chē)修理工技能培訓(xùn)：進(jìn)氣系統(tǒng)的功能及組成空氣流量計(jì)
進(jìn)氣系統(tǒng)的功能及組成空氣流量計(jì)
一、進(jìn)氣系統(tǒng)的功能
進(jìn)氣系統(tǒng)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況提供適量的空氣，并根據(jù)電控單元的指令完成空氣量的調(diào)節(jié)。
二、進(jìn)氣系統(tǒng)的組成
進(jìn)氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器、空氣流量計(jì)或進(jìn)氣壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、進(jìn)氣枝管、怠速閥、節(jié)氣門(mén)等組成。
三、空氣流量計(jì)的作用
空氣流量計(jì)安裝在空氣濾清器和節(jié)氣門(mén)體之間，在L型燃油噴射系統(tǒng)中，它的主要作用是單位時(shí)間內(nèi)吸入受動(dòng)機(jī)氣缸的空氣量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送至ECU,作為決定噴油量和點(diǎn)火正時(shí)的基本信號(hào)之一。
四、空氣流量計(jì)的種類(lèi)
目前汽車(chē)上所用的空氣流量計(jì)，主要有卡門(mén)旋渦式空氣流量計(jì)、熱線(xiàn)式空氣流量計(jì)和熱膜式空氣流量計(jì)等種。
五、空氣流量計(jì)的構(gòu)造和工作原理
1.熱線(xiàn)式空氣流量計(jì)
熱線(xiàn)式空氣流量計(jì)構(gòu)造。
熱線(xiàn)式空氣流量計(jì)工作原理如圖2-3-3所示，用鉑絲制成的熱線(xiàn)電阻RH和溫度補(bǔ)償電阻Rx均置于空氣通道中的氣管內(nèi)，與RA、Ra共同構(gòu)成橋式電路。RH、Rx阻值均隨溫度變化，當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí)會(huì)帶走熱線(xiàn)電阻RH上的熱量，使電橋失去平衡，混合集成電路A使流經(jīng)Ru的電流加大，這一過(guò)程反應(yīng)為精密電阻RA的壓降變化，并且該電壓信號(hào)作為熱線(xiàn)式空氣流量計(jì)的輸出電信號(hào)送往ECU。設(shè)Rk為定值，則當(dāng)空氣溫度為常數(shù)時(shí)，流過(guò)RH的空氣越多，帶走RH的熱量越多，混合集成電路使Ru通過(guò)的電流IH越大，ECU則通過(guò)接收到的電壓信號(hào)調(diào)節(jié)噴油量，以滿(mǎn)足相應(yīng)情況的混合氣濃度要求。若空氣溫度下降，則會(huì)出現(xiàn)與前述情況流量相同的空氣流經(jīng)R時(shí)帶走了更多的熱量，要恢復(fù)R的溫度，就需要使IH更大，這會(huì)造成ECU的誤判。如果ECU由此判定空氣流量大于前述情況，并供給相應(yīng)的油量，將造成混合氣體過(guò)稀。由于這種影響，Rk也被設(shè)計(jì)成熱敏電阻，在空氣溫度變化時(shí)，Rx也隨之變化，起到溫度補(bǔ)償作用。而混合集成電路A對(duì)IH的調(diào)節(jié)總是使熱線(xiàn)溫度與吸人的空氣溫度保持100℃的溫差，從而消除空氣溫度的影響，使熱線(xiàn)電流IH成為空氣流量的單一函數(shù)。
熱線(xiàn)式空氣流量計(jì)長(zhǎng)期使用后，會(huì)在熱線(xiàn)上積累雜質(zhì)，為了消除使用中電熱線(xiàn)上附著的膠質(zhì)積炭對(duì)測(cè)量精度的影響，為此在流量計(jì)上采用燒凈措施解決這個(gè)問(wèn)題。每當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)(或啟動(dòng)時(shí)),ECU自動(dòng)接通空氣流量計(jì)殼體內(nèi)的電子電路，加熱熱線(xiàn)，使其溫度在1s內(nèi)升高1000℃。由于燒凈溫度必須非常精確，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火4s后，該電路才被接通。
由于熱線(xiàn)式空氣流量計(jì)測(cè)量的是進(jìn)氣質(zhì)量流量，它已把空氣密度、海拔高度等影響考慮在內(nèi)，因此可以得到非常精確的空氣流量信號(hào)。
2.熱膜式空氣流量計(jì)
熱膜式空氣流量計(jì)的工作原理與熱線(xiàn)式空氣流量計(jì)完全相同。只不過(guò)熱線(xiàn)電阻用鉑薄膜制成，且將熱膜電阻、補(bǔ)償電阻、精密電阻等鍍?cè)谝粔K陶瓷片上�？諝赓|(zhì)量的大小由熱膜將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)傳送給ECU。此種空氣流量計(jì)制造成本低，且使發(fā)熱體不直接承受空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的作用力，提高了壽命。
3.卡門(mén)旋渦式空氣流量計(jì)
卡門(mén)旋渦式空氣流量計(jì)工作原理如下：當(dāng)空氣流經(jīng)渦流發(fā)生器時(shí)，在渦流發(fā)生器后面會(huì)產(chǎn)生兩列并排的渦流(卡門(mén)渦流)。
卡門(mén)旋渦的頻率f與空氣流速v有如下關(guān)系：
f=St(υ/d)
式中：d——渦流發(fā)生器的外徑；
St——斯特羅巴爾系數(shù)。
合理地設(shè)計(jì)進(jìn)氣通道的截面積和渦流發(fā)生器的尺寸，可使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流速范圍的St為一常數(shù)。這樣，只要測(cè)出卡門(mén)旋渦的頻率f，從而可以測(cè)量出空氣的流量。
根據(jù)卡門(mén)旋渦式空氣流量計(jì)的結(jié)構(gòu)按照旋渦數(shù)的檢測(cè)方式不同，可以分為反光鏡檢測(cè)方式卡門(mén)旋渦式空氣流量計(jì)和超聲波檢出方式卡門(mén)旋渦式空氣流量計(jì)兩種。
1)反光鏡檢測(cè)方式卡門(mén)旋渦式空氣流量計(jì)
此種空氣計(jì)量計(jì)由反光鏡片、發(fā)光二極管、光電管、渦流發(fā)生器、控制電路等組成。當(dāng)空氣流過(guò)發(fā)生器時(shí)其兩側(cè)由于產(chǎn)生卡門(mén)渦流，空氣壓力會(huì)發(fā)生變化，用導(dǎo)壓孔將渦流發(fā)生器產(chǎn)生的變化引向用薄金屬制成的反光鏡表面，使反光鏡產(chǎn)生振動(dòng)將發(fā)光二極管照射的光反射給光電管，振動(dòng)光速在光電管中產(chǎn)生基極電流，使該管斷續(xù)的導(dǎo)通或截止，產(chǎn)生與旋渦頻率相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，進(jìn)氣量愈大，脈沖信號(hào)的頻率愈高，進(jìn)氣量愈小，脈沖信號(hào)頻率愈低。經(jīng)整形后送給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU。ECU根據(jù)該脈沖信號(hào)的頻率，檢測(cè)進(jìn)氣量(當(dāng)然也要經(jīng)過(guò)進(jìn)氣溫度修正)和基本點(diǎn)火提前角。
2)超聲波檢出方式卡門(mén)旋渦式空氣流量計(jì)
它由整流器、渦流發(fā)生器、信號(hào)發(fā)射器、超聲波發(fā)生器、超聲波接收器控制電路組成。利用卡爾曼旋渦會(huì)引起空氣疏密變化，用超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波，并通過(guò)發(fā)生器向旋渦的垂直方向發(fā)射超聲波。當(dāng)有渦流產(chǎn)生時(shí)，渦流使超聲波失去部分信號(hào)，另一側(cè)的超聲波接收器接收到隨空氣疏密變化而變化的超聲波，經(jīng)信號(hào)處理電路處理與整形后，便產(chǎn)生了與旋渦頻率相對(duì)應(yīng)的矩形脈沖信號(hào)。將此信號(hào)提供給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU。
由于卡門(mén)旋渦式空氣流量計(jì)，沒(méi)有可動(dòng)部件，反應(yīng)靈敏，測(cè)量精度高，所以現(xiàn)在被廣泛采用。在空氣流量計(jì)內(nèi)均裝有進(jìn)氣溫度傳感器，以便對(duì)隨氣溫而變化的空氣密度進(jìn)行修正，從而正確計(jì)算出進(jìn)氣的質(zhì)量流量。
