发动机是汽车的“心脏”,它的发明和发展给汽车注入了强劲的动力。现代汽车发动机的设计和制造技术使它可以满足大众对汽车性能和环境保护的要求。通常汽车用的电控汽油发动机由2大机构、5大系统组成。根据发动机进气检测方式的不同,发动机电控燃油喷射系统分为“L”型及“D型”。
在“L型”进气系统中,空气经空气滤清器过滤后,流经空气流量计、节气门体(或怠速控制阀所控制的旁通气道)、进气总管以及进气歧管,与喷油器喷出的汽油混合,形成可燃混合气,吸入气缸燃烧。进入发动机的空气量由空气流量计直接测量。
在“D型”进气系统中,空气经空气滤清器过滤后,流经节气门体(或怠速控制阀旁通气道)、进气总管以及进气歧管,与喷油器喷出的汽油混合,形成可燃混合气,吸入气缸燃烧。进入发动机的空气量由进气管绝对压力传感器间接测量。
不管“L型”进气检测系统还是“D型”进气检测系统,节气门体及怠速控制阀均是发动机进气量的控制核心(主要部件)。
一、怠速控制阀
怠速是指节气门阀板关闭,加速踏板完全松开,且发动机对外无功率输出并保持最低稳定转速运转的工况。在除怠速以外的其它工况下驾驶员可通过加速踏板控制节气门的开度,从而改变发动机的进气量,以调节发动机的转速和输出功率。而在加速踏板完全松开的怠速工况下,驾驶员则无法控制发动机进气量。
电控汽油喷射式发动机在怠速工况时,空气通常是通过节气门缝隙及旁通怠速空气通道进入发动机,并由空气流量计(或进气管绝对压力传感器)对进气量进行检测,电控燃油喷射系统(EFI)则根据各种传感器信号控制喷油量,保证发动机的怠速运转。怠速控制阀通常安装在节气门体上。它在ECU的控制下利用改变绕过节气门的旁通气道的大小来增加或减少怠速进气量,使发动机保持最佳的怠速。
在怠速以外的其它工况下,若怠速控制系统对发动机实施怠速控制,会与驾驶员通过加速踏板对进气量的调节发生干涉。因此,在怠速控制系统中,ECU需要根据节气门位置信号和车速信号确认怠速工况,只有在节气门全关、车速为零时,才进行怠速控制。
在发动机控制系统中,控制怠速进气量的方法可分为2种:节气门直动式和旁通空气式,如图1所示。
(一)节气门直动式怠速控制阀
节气门直动式怠速控制阀通过改变节气门的最小开度来控制怠速进气量。其结构如图2所示,主要由直流电动机、减速齿轮机构、丝杠机构和传动轴等组成。当直流电动机通电转动时,经减速齿轮机构减速增扭后,再由丝杠机构将其旋转运动转换为传动轴的直线运动。传动轴顶靠在节气门最小开度限制器上,发动机怠速运转时,ECU根据各种传感器信号,控制直流电动机的正反转和转动量,以改变节气门最小开度限制器的位置,从而控制节气门的最小开度,实现对怠速工况下的进气量的控制。
节气门直动式怠速控制阀的结构比较简单,如捷达ATK发动机。但采用齿轮减速机构后,会导致执行速度变慢,动态响应性差,控制阀的外形尺寸也比较大,所以目前除部分单点喷射系统外,一般不采用此种怠速控制系统。