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加斯克勒普

科目:

  • 一般
  • 單點噴射系統的節流閥
  • 多點噴射系統上的節流閥
  • 怠速控制
  • 大型引擎的節氣門控制
  • 節氣門位置感知器
  • 電子油門踏板(線控油門)

整體:
每台汽油引擎都有一個節氣門。 節氣門可以調節進入汽缸的空氣量。 柴油引擎也有節氣門,但在引擎運轉時它始終處於全開狀態。 這是因為柴油引擎依靠過剩的空氣運轉。 柴油引擎上的節氣門僅起使引擎平穩關閉的作用; 當閥門關閉時,空氣供應被切斷。 然後引擎立即關閉。 因此燃料供應停止。 在柴油引擎中,這也稱為節流閥而不是節流閥。 事實上,汽油引擎中的節氣門也是節氣門:除了滿載之外的所有條件下空氣都會受到節流。

關於單點和多點噴射系統的下一章當然是關於汽油引擎的。

單點噴射系統的節流閥:
對於單噴射發動機(單點噴射系統)一個噴油嘴安裝在節氣門前面。 此噴油嘴將燃油直接噴射到節氣門上。 這項技術已經很舊了,不再在新車上使用。 這是因為該系統有許多缺點。 因為噴油嘴噴射到節氣門上,所以它與那裡的空氣混合。 進氣歧管分為 4 個或更多汽缸。 所有氣缸中的燃油量並不總是完全相同。 例如,汽缸 1 接收空氣中的燃料最多,而汽缸 4 接收的燃料則少得多。 因此,該系統不可調整或難以調整。 因此單點的使用不適合滿足當前的環境要求。
如今,使用多個噴油器,每個氣缸噴射完全相同的燃油量。 甚至可以調整每個氣缸的數量。 這就是我們所說的 多點噴射系統.

多點噴射系統的節流閥:
在具有多次噴射(多點噴射系統)的引擎中,間接噴射的噴油器安裝在節氣門後面的進氣歧管中。 噴油嘴噴射到引擎的進氣門上。 透過直接噴射,噴射器直接噴射到燃燒室中。 間接噴射和直接噴射引擎都安裝有如下所示的節氣門體。 配備 Valvetronic (BMW) 和 Multi-air (Fiat) 的引擎除外。 節氣門體安裝在進氣歧管和空氣品質計管之間。 這可以使用電子油門踏板(線控驅動)或油門拉線(鮑登拉線)進行電動控制。

目前使用的引擎管理系統使用節氣門位置控制。 節氣門上的調節馬達確保可以改變節氣門的位置。 這可以用於巡航控製或怠速控制。 電位器 測量節流閥的位置。 引擎控制單元(ECU)接收來自電位計的值,然後控制執行馬達開啟或關閉節氣門。

電子控制節氣門體
油門角度(白色=關閉,黑色=開啟)

怠速控制:
為了加速,踩下油門踏板。 節氣門打開,可以吸入更多的空氣。 減速或怠速時不操作油門踏板; 這裡油門關閉。 為了獲得空氣通道,使用怠速控制。 引擎管理系統將怠速保持在盡可能低的水平。 怠速越低,燃油消耗和引擎磨損越低。 怠速不能太低; 這會導致引擎運轉不規律,並且有可能熄火。 所需的怠速並不總是相同。 進氣溫度、空調開啟、離合器踏板或自排變速箱選檔桿的位置都會影響怠速控制。 速度控制的穩定性可以透過多種方式實現:

  • 灌裝液位控制。 它最常與調整點火正時結合使用。
  • 改變混合物成分。 這對廢氣排放有負面影響,且控制範圍有限。
  • 調整點火正時。 這也會對排放產生負面影響,但確實可以實現極快的控制。
  • 調整氣門正時。 這在現有灌裝液位控制之上提供了額外的控制選項。

加註液位控制使用旁通閥,允許氣閥外部空氣循環,或調節氣閥。

旁通閥:
旁通閥打開或關閉節氣門外部的氣源,從而穩定怠速。 下圖左側顯示了部分開啟的節流閥。 在右側,打開的旁通閥允許引擎將空氣吸入旁通管道。 當節氣門進一步打開時,旁通閥將關閉。 畢竟,只有在燃氣閥關閉時才需要旁通。 引擎管理系統決定旁通閥應打開多遠。 指示節氣門開度的節氣門位置感知器與空氣溫度感知器一起提供必要的資訊。

經常使用的旁路是脈衝寬度調製彈簧加載電磁閥。 馬達管理系統向電磁線圈提供 PWM 訊號。 透過改變佔空比,閥門可以打開、關閉或放置在其間的任何位置。 旁通閥還可配備步進馬達。

脈衝寬度調變旁通電磁閥:
此圖顯示了 PWM 控制旁通閥的兩個視圖。 從插頭連接的三個引腳來看,這通常是帶有兩個線圈的版本; 一個用於打開閥門,一個用於關閉閥門。
下圖展示了兩個線圈的控制方法。 當「EFI 主繼電器」(引擎管理電腦的繼電器)開啟時,微處理器即獲得電源。 ECU 中控制兩個電晶體。

這種開關方法允許下電晶體反轉上電晶體的 PWM 訊號。 PWM 訊號被鏡像。 這就是您在 ISC1 和 ISC2(ECU 的輸出)處看到的內容。 ECU 改變每個線圈的佔空比。 兩個磁場之間的強度差異決定了閥門的位置。 頻率在100到250Hz之間。

De 佔空比控制 可以用示波器測量。 下圖中,閥門半開(佔空比 50%)。 ISC1 和 ISC2 上的正脈衝和負脈衝相等。

佔空比 50%(閥門半開)
ISC1 75% 和 ISC2 75%(閥門四分之一開啟)

脈寬調變彈簧加載旁通電磁閥:
除了具有兩個線圈的執行器外,還常常配備一個線圈。 在這種情況下,插頭連接中通常有兩個引腳:用於 PWM 控制和接地線。 彈簧確保閥門在靜止時關閉; 這使得第二個線圈變得多餘。

配備步進馬達的旁路:
除了 PWM 控制的旁通閥外,還有透過步進馬達調節的閥門。 ECU 控制線圈。 點這裡進入步進馬達頁面。

步進馬達控制

帶執行器的節氣門體:
現代引擎管理系統使用節氣門位置控制來穩定怠速。 不再需要使用單獨的旁通閥。 節氣門位置控制的所有部件都位於外殼內。 二 電位器 記錄整個角落旋轉(影像中間)的節流閥位置。 與記錄怠速(左)的怠速開關一起,訊號被傳送到 ECU。 節氣門內的直流或直流馬達透過PWM訊號控制來調節節氣門的位置。 這裡,步進馬達也可以旋轉節流閥。

節氣門體的內部經過修改,使得氣隙隨著節氣門的角運動線性增加。 這聽起來非常精確。 因此,更換或清潔節氣門後,使用診斷設備將節氣門位置重設為基本設定非常重要。

帶調節馬達的節氣門體

大型引擎的節氣門控制:
在大型引擎中,例如BMW的V12引擎(如下圖所示),通過一個節氣門的供氣量太小。 在滿載時,引擎需要大量空氣,以至於單一節氣門的直徑太小。 因此安裝了兩個節氣門體。 每排氣缸一個。 此版本有兩個空氣過濾器外殼、兩個空氣品質計和兩個吸氣管。

節氣門位置感知器:
節氣門體內部有一個 節氣門位置感知器 它將節氣門的位置傳送到引擎管理系統的 ECU。 節氣門的位置決定了吸入的空氣量,因此也決定了噴射的燃油量。 根據油門位置,ECU可以根據工況調整怠速控制:在引擎冷氣或空調開啟的情況下,怠速必須稍微增加,因此節氣門必須打開一點。 請參閱章節:怠速控制。

在下圖中,我們看到一個 ECU 和一個電位計,它們透過三條線相互連接。 電位計與節流閥有機械連接。 扭轉節流閥會導致轉輪移動。

  • 電位計在引腳 3 上接收 5 伏特的電源電壓;
  • 電位器在接腳 1 上接地;
  • 來自電位計的訊號透過引腳 2 發送到 ECU:刮水器(箭頭)連接到該電線。

跑者在碳纖維跑道上的位置 決定輸出電壓。 當流道位於左側較遠的位置時,輸出電壓較高:電流只需在電阻器上流過很短的距離,因此吸收的電壓較少。 跑者向右移動越遠,訊號電壓就越低。 在頁面上: 該操作將被更詳細地討論。

使用萬用電表,您可以測量電源電壓與接地電壓。 此電壓必須是 5,0 伏特的穩定電壓。 最好使用示波器測量訊號電壓:AM 訊號中可能會出現用萬用電表測量時看不到的干擾。 下面的兩張圖顯示了正確的訊號(平滑的線條)和有乾擾的訊號,其中訊號在很短的時間內顯示出特殊的電壓降。

正確訊號
有乾擾

在英語文獻中,有時在荷蘭語文獻中,我們經常看到使用縮寫“TPS”。 這代表:“節氣門位置感測器”,是荷蘭語“節氣門位置感測器”的翻譯。

電子油門踏板(線控油門):
如今,節氣門是電子控制的:我們不再在加速踏板和節氣門之間找到(機械)電纜。 油門踏板的位置由兩個位置感知器記錄並發送到引擎管理系統的ECU。 ECU 透過相互比較來檢查訊號的合理性,並控制節氣門執行器(調節馬達)以使閥門處於預定位置。 我們稱之為“線控油門”,荷蘭語:通過接線進行油門控制。

附電子控制節氣門體的電子油門踏板
油門踏板位置感知器的兩聲道示波器影像(AM 訊號)

加速踏板位置感知器安裝在外殼內或加速踏板頂部。 來自這些感測器的訊號必須極其準確且可靠:我們不希望訊號中的任何干擾在任何情況下導致意外加速或引擎熄火。 為了確保可靠性,製造商安裝了兩個 位置感測器 添加:

  • 製造商可以選擇以不同的電壓電平傳輸來自兩個感測器的訊號。 當感知器1的訊號電壓從1,2伏特增加到1,6伏特時,感知器2的訊號電壓也會增加400 mV,但從2,2伏特增加到2,6伏特;
  • 另一種選擇是鏡像兩個相同的訊號:下面的示波器影像顯示了此策略。 當操作油門踏板時,通道 A(藍色)上的訊號從 800 mV 增加到 2,9 伏特,通道 B(紅色)上的訊號從 4,3 伏特減少到 2,2 伏特。 幅度的訊號級數 (調幅訊號)完全相同,但呈鏡像。

當兩個訊號之一發生故障時:訊號短暫接地或顯示噪聲,兩個訊號中都會出現差異。 然後 ECU 可能會決定進入跛行模式:油門踏板位置不再可靠。 在緊急模式下,可用的電力有限,這允許人們以較低的速度行駛到路邊的安全地方,或者可能到車庫。

油門由一個控制 直流電動機 打開和關閉。 油門調節電機由一個 H橋 受控。 執行器與油門踏板一樣,配備有兩個電位器。 下面兩張圖顯示了油門控制馬達 (3),具有兩種雙電位器選項:

  1. 雨刷朝上的電位器:兩個訊號相同,但電壓位準不同;
  2. 轉子相對的電位器:訊號是鏡像。 如果節氣門打開時一個訊號變高,則另一個訊號變小。
具有相同電壓曲線的電位器
帶鏡像訊號的電位器

在頁面上 H橋 描述了電動機的控制方法。 在頁面上 電位器 詳細討論了位置感測器的操作和測量。