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　　汽油发动机控制系统 第二种：装备一个高压油管，它持续调节燃油压力，使燃油压力高于歧管压力产生一个固定压力。 其基本工作原理与第一种燃油调节方法相同，但由于歧管真空被作用于膜片的上腔，燃油压力就通过阀门开启时，根据歧管压力改变燃油压力进行控制，燃油通过回油管流回燃油箱。 提示： 喷油器的喷射通道利用真空造成状态，抽取燃油。这种真空状态随着发动机工作状态的变化而不断变化。因此，这种燃油调节方式中，燃油压力根据进气歧管真空而不断进行调节，使燃油压力保持高于某一固定压力，以确保每次喷射时间都能维持一个固定的喷油量。 汽油发动机控制系统 脉冲缓冲器 脉冲缓冲器采用一个膜片，吸收由于燃油喷射和燃油泵压缩而产生的微量的燃油压力脉动。 维修提示： 燃油压力的检查可通过脉动缓冲器的螺旋装置来轻易实现。 提示： 在有些型号的发动机上没有配备脉冲缓冲器。 汽油发动机控制系统 喷油器 喷油器根据发动机HFX传来的信号，将燃油喷射进气缸。 发动机HFX传来的信号使电流在电磁线圈中流动，拉动针阀，此时阀门开启，喷射燃油。 由于针阀行程是固定的，燃油喷油量是由流入电磁线圈的时间来控制。 维修提示： R形环的处理 R形环不可重复使用。 安装R形环时，先将其涂上汽油。 把喷油器向输油管上安装时，小心不要损坏R形环。 当喷油器安装到输油管上后，用手转动喷油器。若喷油器旋转不平滑，则说明R形环已损坏。 汽油发动机控制系统 燃油滤清器、燃油泵滤清器 燃油滤清器：能去除有燃油泵压缩的燃油中的灰尘和杂质。 燃油泵滤清器：在燃油进入燃油泵之前，去除燃油中的灰尘和杂质。 维修提示： 若燃油滤清器发生阻塞，就会降低传递至喷油器的燃油压力，使得发动机起动困难，操纵不灵活。 提示： 有些燃油泵安装在燃油箱外部。 在某些车型中，采用螺栓接头或各种类型的快速接头来连接燃油管。 汽油发动机控制系统 燃油泵的控制 基本工作原理 燃油泵只在发动机运转时工作。 若发动机不运转，即使点火开关开启，燃油泵也不会运作。 汽油发动机控制系统 点火开关至“RQ”位置： 当点火开关位于“LJ”位置时，HIL继电器接通。 汽油发动机控制系统 点火开关至“VWD”位置 发动机起动时，从点火开关的VW端子会传递一个VWD信号到发动机HFX。当VWD信号被输入到发动机HFX时，发动机HFX内部的晶体管接通，结果开路继电器被打开。最后，电流流进燃油泵，使燃油泵开始工作。 汽油发动机控制系统 发动机起动运转 发动机运转的同时，发动机HFX收到曲轴位置传感器传来的QH信号，晶体管继续保持开启，使燃油泵继续运作。 汽油发动机控制系统 若发动机停止 即使点火开关仍处于开启状态，QH信号不再被输入发动机HFX，故发动机HFX会关闭晶体管，其结果开路继电器被关闭，使燃油泵停止工作。 汽油发动机控制系统 燃油泵的速度控制 这种控制能使燃油泵速度变慢，当燃油过多时，可以减少燃油泵的磨损，减少电能消耗。 当电流经燃油泵控制继电器的E触点和电阻，再流入燃油泵时，燃油泵处于低速运转。 在发动机起动时或发动机高速运转时，发动机HFX使燃油泵控制继电器的触点切换到为D触点，使燃油泵处于高速运转。 汽油发动机控制系统 提示： 由发动机HFX和燃油泵HFX通过控制接通、关闭来控制速度 某些型号的燃油泵中，燃油泵的速度是通过燃油泵HFX控制的，而不是由开路继电器、燃油泵控制继电器和电阻控制。 此外，这种控制系统中，还有一个燃油泵系统诊断功能， 当检测到故障时，会从燃油泵HFX向发动机HFX的G4终端传递一个信号。 汽油发动机控制系统 燃油泵关闭系统 有些汽车有这样的机械装置，在遇到下述情况时，燃油泵控制系统能使燃油泵停止运转，以保证安全。 当燃油断开控制开始运转时，也可通过关闭点火开关而取消，使燃油泵重新开始运转。 汽油发动机控制系统 当车辆发生碰撞或翻车时： 当车辆发生碰撞时，燃油泵惯性动作开关会关闭燃油泵，减少燃油泄漏。 燃油泵惯性动作开关位于燃油泵HFX和发动机HFX之间 当发生碰撞时开关内的钢珠移动，开关从触点处分开并断开，停止燃油泵的工作。 当该燃油泵关闭系统运作后，需使燃油泵重新运行时，把复位开关按至顶部以重新设定燃油泵关闭系统。 汽油发动机控制系统 利用发动机HFX以外电源 当另一个电器设备启动时，发动机HFX通过 检测被提供的电压值来判定它是否运行。图示显示了一个停车灯电路。当开关关闭时，45Y电压提供给发动机HFX端子，当开关断开时，电压变为3V. 汽油发动机控制系统 利用传感器自身产生的电压（J/QH/RI/NQN） 由于传感器自身发电和输出功率，就不需要外加 发动机HFX通过产生的电压和频率来确定它的 工况。 提示: 当检查发动机HFX端子电压时，QH信号、NQ 信号等都是以交流形式输出的。因此，需要使用 高精密的测量仪器，如示波器。 汽油发动机控制系统 空气流量计概述： 空气流量计是最重要的传感器之一，因为它被使用在O型HIL用来检测吸入空气质量或体积。吸入空气的质量或体积的信号用于计算基准喷射时间和基准点火提前角。 空气流量计大体分为两种类型：测定吸入空气质量的质量型空气流量计和体积型空气流量计。 两种类型包括各自不同的方式： 质量型空气流量计： 热线式 体积型空气流量计： 叶片式和光学卡尔曼涡流式 通常，大多数采用热线式空气流量计因为它测量精度高、重量轻和耐久性好。 汽油发动机控制系统 歧管压力传感器（真空度传感器） 歧管压力传感器与G型HIL一起用于检测歧管的进气压力。这是G型HIL中最重要的传感器之一。利用此传感器内部的IF,歧管压力传感器将歧管进气压力传感器为SIP信号。然后，发动机HFX根据此SIP信号，确定基本喷射时间和基本点火提前。如图所示，传感器单元内装有一个硅芯片，并结合一个保持在预定真空度的真空室。硅芯片的一侧暴露于歧管进气压力，另一侧则暴露于内部真空管。因为即使海拔高度有变化，歧管进气压力也能精确测量，所以，不需要采用高海拔补偿校正。歧管进气压力的变化会造成硅芯片形状的变化，硅芯片电阻值也会根据变形程度而变化。此电阻值变动经IF变换后所得的电压信号就是SIP信号。 维修提示： 如果连接传感器的真空软管脱落，则喷油量将达 到最高值，发动机将不能正常运转。而且，如果 传感器的接头脱落，则发动机HFX将转换至失效 保护模式。 汽油发动机控制系统 节气门位置传感器 节气们位置传感器安装在节气门体上。此传感器将节气门开度角转换成电压，并送至发动机HFX作为节气门开度信号（YWD）。此外，某些装置输出单独的LGO信号。当YWD电压低于标准值时，其他装置确定其处于怠速状态。目前，线型和霍尔元件型这两种类型都在使用。此外，还采用双O系统输出以提高可靠性。 汽油发动机控制系统 开关型 这类节气门位置传感器使用一个怠速（IGO） 触点和高功率+SVZ触点来检测发动机是怠速还是在高负荷下运转。当节气门完全关闭时，怠速触点闭合、高功率触点断开。这时发动机HFX确定发动机处于怠速。当踩下加速踏板时，怠速触点断开，当节气门开度超过某个点时，SVZ触点闭合，这时HFX确定发动机是在高负荷下运行了。 汽油发动机控制系统 线型 如图所示，此传感器由两个滑块和一个电阻器构成，而且每个的两端都有LGO信号和YWD信号用的触点。当触点和节气门开启角保持同步沿电阻器滑动时，YWD的端子电压与节气门开度成正比。当节气门完全关闭时，LGO信号触点和LGO端和H5端连接。 提示： 目前的线性节气门位置传感器已有无LGO触点的型号；或虽有LGO触点但并不与发动机HFX相连接的型号。这些型号使用YWD信号来进行“习得控制”以及探测怠速运行工况。 有些型号采用双系统输出（YWD4,YWD5）来提高可靠性。 汽油发动机控制系统 霍尔元件型 霍尔元件节气门位置传感器由霍尔元件和可绕其转动的磁铁制成的霍尔IF构成。磁铁安装在节气门轴的相同轴上，和节气门一起转动。当节气门开启时，磁铁也同时转动，改变位置。此时，霍尔IF探测因磁石位置变化，并根据此变化量从YND4端子输出最终的霍尔效应输出电压。此信号被送至发动机HFX作为节气门开度信号。此传感器不仅能精确地探测节气门开启程度，还采用了无接触方式，简化了构造，所以不易发生故障。而且为了确保此传感器的可靠性，还具有不同输出特性的两个系统输出信号。 汽油发动机控制系统 霍尔效应 霍尔效应是当磁场垂直施加于导线中流通 的电流时，就会产生垂直于此电流和磁场 的电压差。而且，此电压差所产生的电压 将和此施加的磁通量密度成正比例的变化。 霍尔元件型节气门位置传感器是利用这个 原理，将节气门位置的变化（开启）转换 成磁通量密度的变化，来精确的测量节气 门开度的变化。 汽油发动机控制系统 加速踏板位置传感器 加速踏板位置传感器将踏板踩下的量（角度）转换成送至发动机HFX的电压信号。而且，为了确保可靠性，此传感器还具有不同输出特性的两个系统输出信号。 共有两个类型的加速踏板位置传感器：线性和霍尔元件型。 线型：此传感器的构造和运行基本上和线型节气门位置传感器的相同。 从两个系统来的信号之一的YSD信号，能在加速踏板踩下全程范围内，成线性关系的输出电压。另一个YSD5信号，能输出偏离YSD信号的偏置电压。 维修提示： 不得拆下传感器。因在安装传感器时，需极精密的位置调整。所以，当传感器出现故障时，须更换加速踏板总成。 汽油发动机控制系统 霍尔元件型 此传感器的构造和运行基本上和霍尔元件型节气门位置传感器的相同。 为确保较好的可靠性，两个系统中每一个都有独立的电路。 汽油发动机控制系统 J和QH信号发生器 J信号和QH信号都由其内装由凸轮轴位置传感器或曲轴位置传感器和信号板或正时转子的感应线圈所产生。此两个信号所提供的信息由发动机HFX合并，来综合性地探测曲轴转角和发动机转速。 这两个信息不仅对HIL系统十分重要，而且对HVD系统也十分重要。 汽油发动机控制系统 分电器型 如图所示，此类型在分电器内装有正时转子和感应线圈，分别用于J信号和QH信号。转子上的齿数以及感应线圈数，随发动机型号而不同。 发动机HFX从J信号得到曲轴角度信息，将其用作标准，且从QH信号得到发动机转速信息。 汽油发动机控制系统 凸轮轴位置传感器（J信号发生器） 带有凸舌的J信号板是在凸轮轴位置传感器对应的凸轮曲轴上。凸舌有4个或6个，与其他传感器不一样，是根据发动机型号而定。当凸轮转动时，凸轮轴上的凸舌和传感器间的气隙改变。这个气隙改变就在传感器内装的感应圈中产生电压，形成J信号。这个J信号被送至发动机HFX作为标准曲轴转角的信息（气缸位置的判别。由发动机HFX将其和曲轴位置传感器送来的QH信号合并，来确定每个气缸点火用的压缩“上止点（WGF）”，和探测曲轴转角信息角度。发动机HFX就用此来确定喷射时间和点火正时。 汽油发动机控制系统 曲轴位置传感器（QH信号发生器） QH信号被发动机HFX用于探测曲轴角度和发动机转速。发动机HFX使用QH信号和J信号来计算基本喷射时间和基本点火提前角。 和J信号相同，QH信号也是由曲轴位置传感器和安装于曲轴上的QH正时转子圆周上的凸舌之间的气隙所产生。如图所示的传感器，QH正时转子圈上有67个凸舌和丢失两个的一个区段。丢失两齿的区段可用来探测曲轴角度，但是不能确定究竟是处于压缩循环的上止点（WGF）还是处于排气循环的上止点（WGF）。发动机HFX将QH信号和J信号相结合，来综合地和精确地确定曲轴角度。除此以外，有些信号发生器由45，57或其他数的凸舌，但是曲轴角度探测精度随凸舌数而变化。 汽油发动机控制系统 水温传感器和进气温度传感器 这两种传感器都有内装的热敏电阻，温度越高则电阻值越低。热敏电阻的电阻值变化可用于探测冷却液和进气的温度。 如图所示，发动机HFX的内装电阻器和传感器内的热敏电阻在电路中成串联。所以发动机HFX探测到的信号电压根据热敏电阻电阻值的变化而变化。当冷却液比进气温度低时，热敏电阻的电阻值变高，所以产生WKZ和WKD点是高电压值。 水温传感器：测量发动机冷却液的温度，当发动机冷却液温度低时，则怠速转速必须增加，喷射时间增加和点火正时提前等。 进气温度传感器：测量进气温度。空气的量和密度随空气温度而改变。所以，即使空气流量计所探测到的空气量相同，喷射的燃油量仍必须经过校正。 汽油发动机控制系统 氧传感器 为最大程度地发挥装有三元催化转换器（WZF）发动机排气净化性能，必须将空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内。氧传感器能探测出排气内氧的浓度是否较理论空燃比时较浓或较稀。此传感器多数安装在排气歧管中。 氧传感器内含有一件用陶瓷型材料二氧化锆制成的原件，此元件的内侧和外侧都包着一侧铂的薄覆盖层，环境大气被引导至传感器的内侧，传感器外侧则直接暴露在排气中。 根据此传感器输出的信号，发动机HFX去增加或减少燃油喷油量，使平均空燃比保持在理论空燃比附近。 汽油发动机控制系统 车速传感器 车速传感器探测车辆正在行驶的实际速度。 此传感器输出VSG信号，而发动机HFX则主要使用此信号来控制LVF系统和加速或减速时的空燃比，以及其他用途。 磁阻元件（PUH）型是车速传感器使用的主要类型，但是，目前很多型号利用DEV#HFX的VSG输出信号来代替车速传感器。 磁阻元件（PUH）型 构造：此传感器安装在传动桥，变速器或差速器上，由输出的从动齿轮来驱动。 如图所示，此传感器带嵌入式PUH的KLF和磁环所构成。 汽油发动机控制系统 爆震传感器 爆震传感器附装在气缸体上，当探测到发动机爆震时，就向发动机HFX发出NQN信号。发动机HFX接收到NQN信号后，就延迟点火正时，抑制爆震。 此传感器内有压电元件，当爆震在气缸体内造成振动，使此元件变形时，此元件就会产生DF电压。 根据每台发动机的爆震情况来选择使用爆震传感器。 共有两种爆震传感器类型，正如图上可看到，一个类型可产生窄振动频率范围内的高电压，另一个类型则产生宽振动频率范围内的高电压， 目前，正如电路图所示能够检测出开路或短路的传感器也被采用，在这些类型电路中，NQN信号或输出两次。 汽油发动机控制系统 起动机（VWD）信号，空档启动开关（QVZ）信号： 起动机（VWD）信号：用于探测发动机曲轴是否在转动；此信号主要是从发动机HFX获得承认，在发动机曲轴转动时加大燃油喷油量。 空档起动开关（QVZ）信号：只在配有自动变速箱的车辆中使用，可用于探测变速杆的位置。 汽油发动机控制系统 空调器（D2F）信号、电负荷信号 空调器（D2F）信号：随车辆型号而不同，但都是用于探测空调的电磁离合器或空调开关是否已接“通”。 D2F信号在怠速运转时的点火正时控制、LVF系统控制、燃油切断和其他功能时使用。 电负荷信号：用于探测大灯，后窗除雾器或其他装置是否已通电。 正如电路图中所见，此信号电路有多个电负荷信号。根据不同的车辆型号，这些信号汇集在一起作为单个信号送至发动机HFX，或每个信号单独地送至发动机HFX。 电负荷信号用于控制LVF系统。 汽油发动机控制系统 可变电阻器 可变电阻器用于怠速运转时改变空燃比和调节怠速FR。 当怠速混合气调节螺钉往U方向旋转时，电阻器内的触点往增加YDI端电压方向流动。反过来，当螺钉往O方向转动是（时），YDI端电压就降低。当YDI端电压上升时，发动机HFX将稍许地增加燃油喷油量，使空气—燃油混合气稍微浓一些。 汽油发动机控制系统 其他 刹车灯开关 刹车灯开关发出的信号用于探测制动操作。如图所示，VWS信号电压和供应给刹车灯的电压相同。 HJU（废气再循环）气温度传感器 HJU气温度传感器安装在HJU阀内部，使用热敏电阻来测量HJU气温度。 燃油控制开关或连接器 燃油控制开关或连接器通知发动机HFX，所使用的汽油属于普通汽油还是高级汽油。 提示： 有些车型采用燃油控制连接器替代燃油控制开关。当用的是高级汽油时，应该连接上此连接器，当使用的是普通汽油时，应该断开此连接器。在有些车型上，正好相反。 汽油发动机控制系统 水温开关 水温开关附装在气缸体上，当冷却液温度变高时，此开关接通。 离合器开关 离合器开关位于离合器踏板下面，用于探测离合器踏板是否被踩。 KDF（自动海拔高度补偿器）传感器 KDF传感器探测大气压力变化。其构造和运行都和歧管压力传感器相同。 有时此传感器装在发动机HFX内部，有时装外部。当在高海拔驾驶时，大气压力和空气密度一样，都有降低。因此，除装有空气流量计外，O型HIL发动机的空燃比趋向较浓，KDF传感器可校正空燃比的偏差。 汽油发动机控制系统 蒸汽压力传感器 蒸汽压力传感器是测量燃油箱中燃油蒸汽的压力。此传感器的基本构造和运行，和歧管压力传感器相同。 但是，和那些传感器的输出特性不同，蒸汽压力传感器可探测蒸汽压力的细微变化。 涡轮增压压力传感器 涡轮增压压力传感器是探测由涡轮增压器增压的进气歧管压力。此传感器的基本构造和运行，和歧管压力传感器相同。如果经涡轮增压器增压的进气歧管压力变成极高，则发动机HFX将切断燃油供应，保护发动机。 机油压力开关 机油压力开关信号用于确定发动机机油压力过低。机油压力信号用于控制LVF系统。 汽油发动机控制系统 诊断终端 当发动机HFX有“诊断故障码（GWF）”保存在储存器内时，对此GWF必须检查或必须修理。 GOF里有一个GOF6的VLO端子，当使用手持式测试仪时，可用于显示GWF，以便和发动机HFX直接地通信。此外还含有WH4、WH5、H4、WF和FJ端子，他们可使PLO闪烁。 汽油发动机控制系统 电子控制系统知识回顾 汽油发动机控制系统 HIL（电子燃油喷射系统） 概述：电子燃油喷射（HIL）系统应用各种传感器探测发动机工作状态和汽车行驶状态。发动机HFX计算出最佳的燃油喷油量，并使喷油器喷射燃油。 图中是电子燃油喷射系统的基本构造 发动机HFX+发动机控制单元 根据传感器传送的信号，计算出最佳的燃油喷射时间。 空气流量计、进气歧管压力传感器 探测进气量或歧管压力 曲轴位置传感器 探测曲轴转角和发动机转速 凸轮轴位置传感器探测标准曲轴转角信息和凸轮轴正时 水温传感器 探测冷却液温度 节气门位置传感器 探测节气门开度 氧传感器 探测废气中氧气的浓度 汽油发动机控制系统 电子燃油喷射系统的类型 按进气量探测方法分类，有两种电子燃油喷射系统。 OOHIL（空气流量控制型） 这种HIL系统采用空气流量计直接测量进气歧管中流入的空气量。有两种探测方法：一种是直接测量进气涡流，另一种根据基本空气量进行校正。 GOHIL（歧管压力控制型） 这种HIL用于测量进气歧管的压力，利用进气空气密度，探测出进气量。 汽油发动机控制系统 燃油系统 概述：燃油被燃油泵从油箱吸出，由喷油器在压力下进行喷射。 燃油管里的燃油压力须有压力调节器和脉冲缓冲器进行调节。以保持稳定的燃油喷射。 主要部件 燃油箱 燃油泵总成—燃油泵、燃油泵滤清器、燃油滤清器、压力调节器 输送管 喷油管 脉冲缓冲器 汽油发动机控制系统 燃油泵 燃油泵安装于油箱中，与燃油滤清器、压力调节器和燃油表等结合为一体。 马达带动油泵叶轮压缩燃油。 燃油泵停止时，单向阀关闭，以维持燃油管路内的残余压力。这样更有助于发动机重新启动。 若没有残余压力，在高温时很容易出现气阻，使发动机重新启动变得困难。 当出油口测压压力过高时，安全阀开启，防止燃油压力过高。 汽油发动机控制系统 压力调节器 压力调节器将喷油器的燃油压力控制在一定范围内（发动机型号不同，具体压力值也会有所不同）。 此外，压力调节器能像燃油泵的单向阀一样，维持燃油管里的残余压力。 有两种燃油调节方法 第一种：将燃油压力控制在一个恒定的压力值。当燃油压力超过压力调节器的弹簧的压力时，阀门开启，使燃油回流到燃油箱并调节压力。 提示： 喷油器的喷射通道利用歧管真空造成真空状态，抽取燃油。这种真空状态随着发动机工作状态的变化而不断变化。因此，这种燃油调节方式，发动机HFX根据进气歧管真空的变化，计算每次喷射时间内燃油喷油量，确保喷油器喷射适当数量的燃油。 汽油发动机 全浮式轴承 因为涡轮和泵轮的转速在100000rpm以上，所以采用全浮式轴承以吸收轴的振动，同时润滑轴和轴承。 全浮式轴承由机油冷却，在轴和壳体之间自由旋转，减少了摩擦，因此轴可以高速旋转。 汽油发动机 排气旁通阀和执行器 排气旁通阀安装在涡轮壳体内部。 当增压压力超过标准值时，大约70kpa，排气旁通阀开放，通过旁通通道将废气排入排气管，来达到调节增压压力目的。 排气旁通阀的开启和关闭受控于执行器。 汽油发动机 怎样增加燃油喷油量 装备有涡轮增压器的发动机，使更多的空气进入气缸。进气只有在完全燃烧后才能提高输出功率。因此必须增加燃料喷油量使进气完全燃烧。这样输出功率提高的同时，燃油消耗也会增加。 汽油发动机 机械控制型 柴油发动机上，增压补偿器根据增压压力去提高最大燃油喷油量。 电子控制型 采用电子控制的发动机，是依据空气流量计检测的进气量和增压压力传感器检测的进气歧管压力，由发动机ECU去控制最大喷油量。（喷油量的多少是由喷油持续时间所决定）。尽管如左图所示在柴油发动机中是这样，但在汽油发动机中，喷油量随进气量的增加而增加。 汽油发动机 润滑系统和冷却系统 润滑系统 发动机机油从机油进油管流入，来润滑和冷却中间箱体内部的全浮式轴承以后，机油通过机油出油管，回至油底壳。 冷却系统 涡轮增压器被发动机的冷却液所冷却。发动机的冷却液通过冷却液输入管流入中线箱体内部的冷却液通道，待冷却涡轮增压器系统后，发动机冷却液经过制冷液出管，回至水泵。 汽油发动机 增压压力控制 涡轮增压器通过泵轮将压缩空气送至气缸内，得到高输出功率。但是如果压力上升过高，发动机零件将会承受不了爆燃力。 在此情况下，排气旁通阀被执行器所推拉来控制增压压力，使增压压力不致超过规定值。 汽油发动机 （1）增压压力低于规定值时的控制 当增压压力低于规定值时，执行器并无动作，因此排气旁通阀仍保持关闭，所以全部排气被导入涡轮内。 汽油发动机 （2）增压压力超过规定值时的限制 当发动机转速上升，涡轮增压器所提供的增压压力超过规定值时，执行器的膜片被压下。这样就导致排气旁通阀打开，部分排气被入排气旁通阀而未进入涡轮。 由于部分排气未进入涡轮，使涡轮转速受到调节，将增压压力保持在规定值内。 提示： 在有些汽油发动机上，增压压力还根据所用燃油的辛烷值来控制。 汽油发动机 参考 增压压力和发动机转速间的关系 当加速踏板踩到底时，增压压力和发动机转速间的关系如左图所示。 增压压力和发动机转速间的关系根据发动机的负荷而变化。 汽油发动机 参考 涡轮增压指示灯（仅限于某些车型） 涡轮增压指示灯：位于组合式仪表内部，用绿色和琥珀色的发光二极管（LED）将涡轮增压器运行状态通报给驾驶员。 当涡轮增压器运行在规定的增压压力时，绿色LED发光，当涡轮增压器超过规定的增压压力时，琥珀色LED发光。 压力开关：通过用两个开关来判断增压压力：低压开关和高压开关。 这2个开关的不同之处是弹簧的力量。 当作用与膜片的增压压力超过某个水平时，开关就接通。 汽油发动机 中间冷却器（仅限于某些车型） 中间冷却器安装在泵轮和发动机之间，用来冷却受涡轮增压器压缩因而升温的空气。当空气在涡轮增压器内部受压缩时，空气温度会升高。增压效率因高温空气膨胀而降低。通过中间冷却器来降低空气温度增加空气密度，因此改善增压效率，同时也可有助于抑制爆震。 通常有两种中间冷却器类型：气冷和水冷。 汽油发动机 涡轮增压器的注意事项： 使用注意事项 （1）涡轮增压器发动机的机油不仅用来润滑发动机，而且用来润滑和冷却涡轮增压器。发动机机油受涡轮增压器热量的影响，其温度很容易升高。 因此，机油和机油滤清器应当定期更换，否则会导致涡轮增压器的损坏。 如果不使用推荐的机油，可能导致涡轮增压器轴承的损坏，因此，一定要使用推荐的发动机机油。 （2）在冷起动时，因为轴承得不到充分润滑，高速空转或突然加速会导致轴承的损坏。 （3）在发动机高负荷运转后，如高速行驶或长距离行驶，关闭发动机前，务必使发动机怠速运转数分钟。 注意：车辆行驶时，由于机油和冷却液冷却，涡轮增压器的温度不会上升太高。当高速行驶后发动机立即停止运转时，机油和冷却液的循环停止。涡轮增压器得不到冷却，将导致卡死故障。因此必须怠速运转，来冷却涡轮增压器。 行驶状态 怠速时间 标准都市行驶 没有必要 高速行驶 时速约80km/h时，约要20秒 时速约100km/h时，约要1分钟 越野行驶或持续以100km/h的行驶 约要2分钟 汽油发动机 维护和注意事项： （1）在空气滤清器或空气滤清器壳体已被拆下时，不要起动发动机，否则，会因外部进入而导致涡轮和泵轮损坏。 （2）万一涡轮增压器损坏而必须更换时，首先检查系列可能原因：必要时须排除 —发动机机油的油量和油质 —涡轮增压器的使用条件 —连接涡轮增压器的油管 （3）拆卸涡轮增压器时，要堵住进气口和排气口和机油进口，防止赃物或其它外部异物进入系统。 （4）当拆卸或安装涡轮增压器时，不要跌落，不要碰击，不要抓容易变形的零件，如执行器或连杆。 汽油发动机 （5）更换涡轮增压器时，检查油管中的油泥和积碳，必要时，清洗或更换。 （6）更换涡轮增压器时，进油孔内加入机油，同时用手转动泵轮，以润滑轴承。 （7）大修或更换发动机时，重装后，在切断燃油供给的情况下，转动发动机30秒，以润滑发动机相关部位。然后怠速运转发动机60秒。 汽油发动机 涡轮增压器部分回顾 汽油发动机 本章小结 汽油发动机控制系统 汽油发动机控制系统 系统概述 电子控制系统 EFI（电子燃油喷射） ESA（电子点火提前） ISC（怠速控制） 其它控制系统 诊断 汽油发动机控制系统 汽油发动机的计算机控制 汽油发动机通过汽油和空气混合气体的爆燃产生动力。汽油发动机产生动力的三个基本要素如下： 良好的空气的燃油混合气 很高的压缩压力 正确的点火正时及强烈的火花 为了同时达到这三个要素，严格控制空气—燃油混合气的比例和点火正时是最重要的。以前，唯一存在的发动机控制系统是HIL(电控燃油喷射)系统，其使用计算机控制喷油量。除了HIL 如今有各种计算机控制系统，包括HVD(电子控制点火提前)、LVF（怠速控制）、诊断系统等。 参考： 为了与发动机及车辆的各种工况相适应/丰田使用被称为WFFV（丰田计算机控制系统）的计算机控制系统来控制最佳燃油喷射、点火正时、传动系、制动系统和其他系统。 汽油发动机控制系统 计算机控制程序 为了使电脑正常的进行功能控制，它需要由各种输出和输入设备组成的系统。 在汽车上，传感器例如水温传感器或空气流量 计要与输入设备对应。而执行器例如喷油器或点火器要与 输出设备对应。丰田车型上，控制系统的电脑称为HFX(电子控制单元)。控制发动机的电脑称为发动机HFX或HFP 发动机控制模块。 传感器、执行器和发动机HFX通过线束线连接。只有当发动机HFX处理来自传感器的输入信号并输出控制信号驱动执行器工作/整个系统作为电脑控制系统运作。 HFP 是VDH（美国汽车工程师学会）所用术语。 汽油发动机控制系统 电子燃油喷射（HIL系统的概述） HIL系统使用各种传感器探测发动机和车辆的运行工况。来自这些传感器的信号，HFX计算喷油量并驱动喷油器以喷射合适的油量。 在正常驾驶中，为达到理论空燃比，保证适当的 功力功力输出、燃油消耗量和废气排放水平，在其他时候，如在暖机、加速、减速或高速驾驶状况下，发动机HFX通过各种传感器探测到这些状况并修正喷油量以便随时匹配最佳空气一燃油混合器。 汽油发动机控制系统 电子控制点火提前HVD系统的概述： HVD根据各种传感器的信号，感知发动机工况，然后选择适合当前情况的最佳点火正时，来控制点火正时。 根据发动机转速和发动机负荷，HVD适时控制点火正时以便发动机能改进功率，净化废气，同时也是一种有效防止爆震方式。 汽油发动机控制系统 怠速控制LVF, 系统的概述 LVF系统是控制怠速，使它可在任何工况下（暖机、电力负荷等）保证正常工况。 为使燃油消耗量和噪音减至最小，尽可能使发动机的转速保持低转速，并且是稳定的怠速区域。而且，当发动机冷机时或空调正在使用时该怠速必须增速以确保适当的暖机性和驾驶性。 汽油发动机控制系统 诊断系统的概述 在发动机HFX包括一个诊断系统。HFX不断地监控由各种传感器传来的信号。如果它探测到一个故障的输入信号，HFX用GWF诊断故障代码，记录该故障并点亮PLQ（故障指示灯）。如有 必要，HFX能够使PLQ闪烁或通过GWF表示故障代码或者使用手持式检测仪的显示板显示或输出其他数据。 手持式检测仪的GWP故障代码和故障数据输出的诊断功能是一个非常高级和综合形式的电子系统。诊断系统必须符合各国的标准，所以因所在国而有所不同。 汽油发动机控制系统 概述 发动机控制系统三个组成部分包括：执行器。输出信号、和发动机HFX、执行器 本章节介绍了传感器（信号）、电源电路和接地电路、传感器端子电压。发动机HFX的作用可以分为HIL控制、HVD控制、诊断功能、备份功能和失效保护功能以及其它功能。 这些功能和驱动器功能将在以下的章节予以介绍。 汽油发动机控制系统 电源电路 电源电路是为发动机HFX提供电源。这些电路包括点火开关、HIL主继电器等等。 电源电路在汽车中主要采用以下两种方式。 点火开关控制式 发动机HFX 控制式 汽油发动机控制系统 点火开关控制式 如图所示，在这种方式中HIL 主继电器直接由点火开关控制。当打开点火开关，电流进入HIL 主继电器线圈使触电闭合 。这给发动机HFX的.E和.E4端子提供电压。 电源与发动机HFX的EDWW端子常连接以防止当关掉点火开关时诊断代码和存储器中的其他数据消失。 汽油发动机控制系统 发动机HFX控制式 如图示中的电源电路中，HIL主电器的工作由发动机HEX控制。这种电路要求在断开点火开关后电源仍可在一段时间内为发动机提供电压。因此，HIL 主电器的打开和关闭由发动机HFX控制。 当点火开关打开时，电源电压提供给发动机HFX的LJVZ端子，发动机HFX的HIL主继电器控制电路发送信号给POUHO端子，来打开HIL主继电器。这个信号使线圈通电并闭合HIL主继电器的触电来提供电压给.E端子。因与点火开关式有着同样的理由，电源与EDWW端子常连接。而且，有些车型还为需要大电流装置设有专用的继电器，如空然比传感器加热器电路。 参考： 在发动机HFX控制停车系统的车型中，HIL主继电器也有用钥匙未锁报警开关的信号来控制。 汽油发动机控制系统 接地电路 发动机HFX包含了以下三种基本的接地电路。 用于发动机HFX工作的接地电路。H4端子是发动机HFX单元接地端子，并且通常与发动机进室的附近所相连。 传感器接地电路（H5/H54）端子H5和H54是传感器接地端子，是与在HFX内部电路中的H4端子相连。通过这些使传感器接地电位与发动机HFX接地电位有相同值，来防止传感器的探测电压值的误差。 用于驱动器工作的接地电路（H34/H35）H34和H35端子是执行器接地端子，例如，用于喷油嘴、LVF阀和空燃比传感器加热器，并且与H4端子一样，它们都连接在发动机的进气室上。 汽油发动机控制系统 传感器端子电压 传感器将各种信号转换成可以被发动机 HFX检测的电压变化信号。有许多类型的传感器信号，但是只有五种主要的方法可以把这些信号转换成电压信号。掌握了这些类型的特性，就可以确定在检测过程中端子电压是否正确。 汽油发动机控制系统 利用YF电压（YWD/SIP） 用于运行微处理器的8Y恒定电压（YF电压）是由电源电压在发动机HFX内部产生的。这个恒定电压，是专门用于传感器的电源，也是YF端子电压。在这类传感器中，从图示中可以看到，HFX的恒定电压电路给YF和H5端子之间提供了一个恒定电压值（8Y)。 于是，为了输出电压信号，这个传感器用3￡8Y来代替被检测的节气门开度或进气歧管压力。 维修提示 如果恒定电压电路失灵或YF电路短路，那么用于微处理器的电源供应中断，将会使发动机HFX停止工作、发动机失速。 汽油发动机控制系统 利用热敏电阻（WKZ/WKD） 热敏电阻器的电阻值有随温度的变化而变化的特性。应用这个特性，热敏电阻器可应用于诸如水温传感器和进气温度传感器的设备来检测温度的变化。 如图所示，发动机HFX的恒定电压电路通过电阻R提供一个电压到热敏传感器。发动机HFX通过利用热敏电阻的特征来根据图示D点电压的变化检测温度。 当热敏电阻处于开路时，D点的电压是8Y，当A点与传感器短路时，电压为3Y。因此，发动机HFX可使用诊断功能检测出故障。 汽油发动机控制系统 利用电压开启关闭、利用开关的装置（LGO/DVZ） 当电压开启和关闭，会使传感器检测到开关 开启关闭。发动机HFX提供一个8V电压给开关。当开关关闭时，发动机HFX端子电压是8V 。当打开时是3Y。发动机HFX根据电压变化来检测传感器工况，另外，有些装置使用电压是45V的电源。 利用晶体管的装置（LJI/VSG） 这个设备利用晶体管开关取代开关。和上述的装置一样，开启和关闭电压用来检测传感器的工况。和利用开关堵塞装置一样，由发动机HFX提供和一个8V电压给传感器，当晶体管打开或者关闭时会产生端子电压的变化，HFX使用端子电压的变化来检测传感器的工况。另外，有些装置使用45V中的电源。 汽油发动机 带点火器的点火线圈 此点火器装置由带点火器的点火线圈所构成的。 过去，高压电流是通过高压电线送往气缸内。现在通过使用带有点火器的点火线圈，可将点火线圈直接连接在每个气缸的火花塞上。 因点火线圈和火花塞直接连接，使高压电流过的距离缩短，从而电压损失和电磁干扰也减小。这样点火系统的可靠性也得到提高。 汽油发动机 离心式点火提前器： 按发动机转速来控制正时提前角。 正常情况下，提前器飞锤的位置由其弹簧所决定。 由于信号转子轴的转速随发动机转速而增加，使提前器飞锤向外扬起。 其结果是信号转子只能提前至规定的角度。 汽油发动机 真空式点火提前器： 按发动机负荷来控制正时提前角。 膜片通过真空提前杆与断路板连接。 膜片室有真空提前器歧管端口。 当节气门稍稍开启时，来自真空提前器歧管端口来的真空吸住膜片，使断路器板转动。其结果是信号发生器移动，并将点火正时提前。 汽油发动机 检查： 检查点火正时 （1）使发动机暖机，并将DLC1上的接线上接线端TC和CG相连接。 （2）将正时灯的传感头连接在点火线）在节气门完全关闭状态下，检查点火正时。 提示： 将DLC1上的TE1和E1或DLC3上的TC和CG相连接来设置初始正时。 正减肥灯的传感头共有2种类型：探测初级电流流通/切断或探测次级电压。 由于在节气门开启时，点火正时提前，所以应该在节气门完全关闭时进行检查。 初始正时不正确可导致输出功率降低，燃料消耗恶化或爆震。 汽油发动机 检查火花塞 当存在裂纹，电极受污，间隙磨损或过大时，就不会产生火花。当火花塞间隙过小时，可能发生熄弧效应。此时即使产生火花也不能引燃燃料。 提示： 如果使用的火花塞热级不适宜，就会造成火花塞电极积碳或熔化。 汽油发动机 3. 火花试验 （1）断开全部喷油器接头，使其不能喷射燃料。 （2）拆下带点火器的点火线）重新将火花塞装入点火线）将接头和其连接，将火花塞接地。在此状态下转动曲轴，检查火花塞是否产生火花。这个试验可查明哪个气缸不产生火花。 注意： 火花试验时，转动曲轴不得超过5-10秒钟。 汽油发动机 点火系统知识回顾 汽油发动机 排放控制： 汽车产生的有害气体概述： 什么是排放控制系统？ 排放控制系统是用于减少汽车产生的对环境和人有害的大气污染物的装置。 什么是大气污染物？ 大气污染物是指燃油箱中的燃油蒸发，从气缸壁和活塞之间的漏气，及从排气管排出的废气。 排放的气体对环境和人是有害的，因为它包括有害物质一氧化碳（CO）、碳化氢（HC）、氮氧化物（NOx）等。柴油机还有积碳烟，对环境和人体同样有影响。 汽油发动机 废气 废气是指从排气管排出的气体。 在理论上，汽油燃烧只会产生二氧化碳和水蒸气。但是由于空燃比、大气中N2的含量、燃烧室温度、燃烧时间等因素，汽油不能按照化学理论产生反应。这就是有害物质如CO、HC、NOX产生的原因。 燃油蒸发 汽油箱处的燃油蒸发形成燃油蒸气进入大气。它的主要成分是HC 窜缸混合气 漏气是从活塞和气缸壁的间隙窜入曲轴箱的气体。它的主要成分为未燃混合气中的HC。 汽油发动机 理论空燃比： 是燃油与它充分燃烧所需的最少空气量（含氧）的比值。 汽油是几种碳氢化合物的混合物，其重要成分是辛烷（C8H18）,1克辛烷完全燃烧成为水蒸气和二氧化碳需要15克的空气。 实际燃油不是纯辛烷，而是和几种碳氢化合物的混合物。因此理论空燃比大约是14.7。 汽油发动机 CO/HC/NOX的形成曲线图 左图展示了空燃比和CO/HC/NOX的关系。 较浓 CO/HC：增加 NOX：减少 较稀 CO：较少 HC：较少 混合气太稀时，因缺火造成HC含量增加 NOX：在混合气比理论空燃比较稀时，其产生量最大。 混合气更稀时，因燃烧室温度降低，其产生量减少。 除了左图所示因素以外，在下列情况CO/HC/NOX的产生量也会增加。 发动机冷态 因所供混合气较浓，CO/HC的产生量增加。 高负荷时 废气排放量因燃油和空气的增加而增加。 因所供混合气较浓，CO/HC的产生量增加。 因燃烧室温度升高，NOX的产生量增加。 提示： PPM：百万分之一的缩写。用于表示浓度和含量的单位。 汽油发动机 排放标准： 概述： 排放标准法规 今日全世界的多数国家都制定了各种法规，来防止排放气体造成的空气污染。此标准统称为排放控制法规。其测量方法和其标准值各国有所不同。下面简单介绍具有代表性的测量模式间的不同。 美国（LA#4模式）： 此模式模拟郊区的复杂驾车方式，近似于真实的驾车条件。 欧盟（新EC模式）： 此模式增补了模拟高速公路驾车模式，以及最严格的氮氢化合物标准。 日本（10.15模式）： 此模式模拟在装有交通信号灯城市中的驾车方式。 汽油发动机 排放控制系统概述： 为了使这三种物质CO/HC/NOX的排放量符合排放标准的要求，需要应用高科技。 对于实际车辆来说，不仅要降低这些物质的排放，而且车辆装置还要求保证其耐用性、可靠性、安全性和耗油率基本上符合相关标准。左侧列出了改进排放的措施和装置，因国家和地方法规而异。 汽油发动机 发动机的改进： 为了改良发动机输出功率和燃油消耗率，并同时减少有害气体的产生，发动机作了较大的改进。下列项目并不在所有类型发动机上采用，但对某种发动机则最为有效。 燃烧室构造和进气系统的改进 （1）挤压区的采用 燃烧室的挤压区在进气行程终了时产生强涡流，并持续到作功行程。涡流提高了燃烧速度，使混合气燃烧更完全，同时降低HC/CO的生成量。 （2）涡流的形成 弧形的进气口使混合气在进气行程中，进入燃烧室时，朝燃烧室边缘方向形成适当的涡流。涡流从压缩行程持续到做功行程，和挤压产生相同的作用。 电子燃油喷射（EFI）、电子控制点火提前（ESA）、直接点火系统（DISC）的采用。 由于电子燃油喷射（EFI）系统，能产生恰当的空燃比的混合气，电子控制点火提前（ESA）系统和直接点火系统（DIS），使点火正时根据行驶情况得到更精确的调节，使得混合气燃烧更充分，并达到废气较少的目的。 汽油发动机 催化转化器 概述 催化转化器是把有害物质经过化学反应转化为水、二氧化碳、氮气。 通常汽车上使用铂、钯、铱、铑等作为催化剂。 （1）催化器种类 氧化型催化器、还原型催化器和氧化/还原型催化器。第三种在汽车上称为三元催化转换器（ TWC）。因为三种有害物质CO/HC/NOX同时转化成无害物质。在现今的汽车里，大多数汽车采用了三元催化转换器。 汽油发动机 （2）催化器的工作温度 催化器的净化率随温度而变化。如图所示，催化器的温度达到400℃以上时，净化率接近100%，废气将得到有效净化。 注意： 装备有催化转换器的车辆需要使用无铅汽油，因为如果使用含铅汽油，铅粘附于催化剂和氧传感器的表面，不能获得应有的效果。 （3）三元催化转换系统 三元催化转换器系统对HC和CO进行氧化的同时，对NOX进行还原，将其净化为水，二氧化碳和氮气。 如图所示整体式三元催化转换器得到了应用。 氧化铝或催化物涂在整体式格栅式载体上，上面有许多孔。有害物质通过孔时被净化。 有两种类型的载体：陶瓷型和金属型。格栅越薄，净化能力越强。 提示： 混合气在理论空燃比附近时，三元催化转换器转化的效率最高 汽油发动机 废气再循环（EGR）系统 必要性 废气再循环（EGR）系统将部分废气再循环至进气系统。因为废气的大部分为惰性气体，将废气混入空气—燃油混合气后，在燃烧过程中火焰传播减慢。而且，由于惰性气体吸收燃烧所产生的热量，燃烧温度得以降低，也减少了氮氧混合物的产生。 工作 当有真空作用于废气再循环（EGR）阀时，此阀开启，废气开始再循环。 真空作用于EGR阀的开启和关闭，它根据发动机冷却液的温度，或节气门开启程度来控制EGR的比率。 汽油发动机 发动机冷机：双金属真空开关阀（BVSV）向大气的一侧开启。由于真空未作用于EGR阀上，所以废气并未再循环。 怠速：并无真空作用于EGR，所以废气未再循环。 节气门位于EGR和EGR”R“口之间。EGR口的真空作用于EGR阀，使此阀开启。真空受EGR真空调节器所控制，使废气保持恒定比率进行再循环。 节气门的开启程度超过EGR”R“口。 EGR口的真空作用于EGR阀，使此阀开启。当”R“的真空作用于真空调节器时，作用于EGR阀的真空变得更强，因而EGR阀的开启程度也更大。 节气门完全开启。因为作用于带有全部载荷的EGR阀的真空小于推动此阀所需的真空，所以废气未再循环。 汽油发动机 VVT-i（智能可变气门正时）系统的的EGR效应： 在进气行程中，由于进气门和排气门的重叠，有部分废气被吸入。VVT-i系统可控制配气正时，来主动地控制内部EGR。 VVT-i系统快速地开启进气门，在排气行程重叠的末尾时，让部分废气回流至进气侧。 在进气行程的同时，将回流气体和混合气吸入气缸内，就得到了EGR效应。 VVT-i系统改变了由发动机ECU限定的气门开启的正时。 汽油发动机 曲轴箱强制通风（PCV）系统 必要性 窜缸混合气中含有大量从活塞环和气缸壁间的空隙漏出而进入曲轴箱内的未燃气体。曲轴箱强制通风（PCV）系统能够将窜缸混合气导入进气系统，将其重新燃烧。因利用了进气歧管的真空负压，所以可将窜缸混合气吸入。 PCV阀安装在进气歧管和气缸盖之间，一般来说，当发动机负荷大时所产生的窜缸混合气的量变得较大（进气歧管真空度小）。相反，当发动机负荷小时，所产生的窜缸混合气的量变得较小（进气歧管的真空度大）。 工作 当进气歧管真空度大时，因为产生窜缸混合气的量较小，所以阀的通道变窄。 汽油发动机 （1）发动机停时： 此阀被弹簧力关闭。 （2）怠速运转或减速时： 因为真空的负压力量，阀被进一步吸入。真空通道变窄，窜缸混合气体量还很小。 （3）正常运行时： 因为真空度正常，真空通道较怠速运转时或减速时更宽。 （4）加速或高负荷时： 即使处于低真空度，此阀也被完全打开，将通道开启至全宽度。当所产生的窜缸混合气超过PCV阀的吸入能力时，有部分气体从气缸盖被吸入节气门（空气滤清器侧）的前方流入进气歧管。 汽油发动机 燃料蒸发排放控制（EVAP）系统 必要性 燃料蒸发排放控制（EVAP）系统暂时地将蒸发气体吸收在活性碳罐内，并将其送回发动机燃烧。其目的是防止从燃油箱蒸发出的燃料逸入大气中。 工作 燃料箱内产生的蒸发气体开启单向阀（1），流入碳罐内。 活性碳吸收碳罐内的蒸发气体。在发动机运转时，被吸收的气体又从节气门体的净化孔被吸出，进入气缸中燃烧。在有些发动机型号上，由发动机ECU来控制为EVAP的真空开关阀蒸发器的开启度来控制气体流量。当燃料箱内部变为真空时（因为外部低等原因），单向阀（2）和燃料箱盖的真空阀开启，将外部空气吸入燃料箱内。 汽油发动机 CO/HC的检查和调整 必要性 确定发动机状态：通过测量CO/HC，就可确定包括空燃比的有效性和排放控制系统的运行在内的发动机状态。 当CO和HC均处于标准值范围内，且发动机运转平稳，则可确定发动机和排放控制系统正常。 当发动机不能平稳地运转，或HC水平较高时，，则可能发生发动机缺火。 发动机缺火的原因有空燃比不合适，压缩不足，点火系统故障或排放控制系统故障等。 为符合各项有关法规。 装有三元催化转换器/氧气传感器 CO水平不需要调整，因为发动机控制系统会根据氧气传感器信号，增加或减少喷油量，来调整空燃比。 即使发生一些失火，多数的CO和HC也会被三元催化转换器所净化掉。 当检测到不符合标准值的CO和HC时，可能有以下原因：三元催化转换器的升温不良或不足，混合气过多，高频率缺火。 汽油发动机 排放控制回顾 汽油发动机 增压部分概述 增压器的必要性： 涡轮增压器和超级增压器是把空气压进气缸以产生高于大气压的压力，以提高发动机的功率输出的装置。 通常，发动机的输出功率是由单位时间内烧掉的混合气来决定的，进气量增加，功率就增加。 就是说为了增加发动机的输出功率，要么增加发动机的排量，或者是提高发动机的转速。 排量的增加，其重量也会增加。此外，运动零件的摩擦损失、振动和噪音等因素限制了发动机转速的提高。 增压器在不改变发动机排量的情况下，通过增加进气量解决了提高输出功率和解决它与发动机轻量化、紧凑化之间的矛盾。 涡轮增压器和超级增压器（机械式增压器）有两种驱动方法：分别为排气驱动和发动机驱动。 现在一般用的是涡轮增压器。 汽油发动机 增压器的性能 涡轮增压器和超级增压器是一种空气泵，用来把空气压进气缸，增加进气的空气质量。一般发动机是利用活塞下行使产生的真空把空气吸入气缸。 由于涡轮增压器和超级增压器的作用，进气管内产生比大气压高的压力，使进气在加压下进入气缸。因此，进入气缸的空气质量增加。 汽油发动机 充气效率： 充气效率：发动机的吸气能力 由于进气系统的阻力和排气系统的残余废气，一般发动机的充气效率大约在65-85%。 但是装备有涡轮增压器或超级增压器的发动机，其充气效率能达到100%以上。 压缩比 汽油发动机的压缩压力提高，会导致爆震的可能性增大。 装备有涡轮增压器或超级增压器的发动机，因吸入的空气是经过压缩的，其压力高于大气压，所以压缩压力比一般发动机高，更容易产生爆震。为了防止爆震，装备有涡轮增压器或超级增压器的发动机，其压缩比设计得比一般非增压发动机低。 充气效率（%）=实际吸入的空气质量/在标准条件下气缸中的空气的质量 其中标准条件指：在20℃的标准大气压力。 汽油发动机 涡轮增压器 超级增压器 增压器类型 涡轮式 机械式 驱动方式 废气压力 发动机曲轴驱动 功率损失 因为涡轮增压器被废气压力所驱动 由于曲轴驱动超级增压器，功率损失变大 充气效率 增压充气在低速域里较小，在高速域里较大 对各种车速下均一的增压充气 加速响应性 发动机低速时的加速响应性没有超级增压器的好 超级增压器直接由曲轴驱动，可获得良好响应性 汽油发动机 涡轮增压器概述 涡轮增压器是一种利用排气能量使涡轮高速旋转的装置。和涡轮同轴装着泵轮，它旋转时把空气压入气缸，从而达到了增加发动机的输出功率目的。 排气旁通阀和执行器来防止增压压力升的太高。某些型号的增压器装备了中间冷却器，以降低进气温度，改善进气效率。 注意： 手不要碰摸涡轮增压器，因有废气流通，所以会非常热。 此外，还要按规定间隔周期实施更换机油。 汽油发动机 组件 涡轮增压器包括涡轮壳体、压缩壳体、中间壳体、涡轮、泵轮、全浮式轴承、排气旁通阀和执行器等。 汽油发动机 涡轮和泵轮 涡轮和泵轮安装在同一根轴上。来自排气歧管的废气压力使涡轮高速旋转，同轴上的泵轮跟着旋转，把进气压入气缸。 涡轮因直接受到排气的冲击，变得特别热而且高速旋转，所以必须耐热同时耐磨损，因此涡轮用超耐热的合金或陶瓷制成。 汽油发动机 中间壳体 中间壳体通过轴支撑这涡轮和泵轮。 中间壳体有一个油道向轴和轴承提供润滑和冷却作用，另外，发动机冷却液循环流过中间壳体内的冷却液通道，防止机油温度升高及过早变质。 汽油发动机 2 运行： （1）冷却液低温：冷却液温度开关接通后，风扇继电器即接地。继电器线圈的电磁力使触点保持断开，电流不能流至风扇电动机 （2）冷却液高温：冷却液温度开关断开，风扇继电器电路即中断。于是，接头闭合，向风扇电动机供电，使风扇高速转动。 小心：在发动机冷却风扇或散热器护栅近旁工作时，需始终保持点火开关处于断开状态。 冷却电扇是由温度控制的，如果点火开关处于接通状态，则当冷却液温度升高时，有风扇自动起动的危险。 汽油发动机 温控液力耦合器： 概述： V型皮带驱动的冷却风扇，其风扇转速和发动机转速增加成正比。 由于此原因，装有温度控制型液力耦合器的冷却风扇，是以感知流过散热器气流的温度来控制风扇转速。 温控液力耦合器包含一个用硅油的液力离合器。通过V型皮带传递至风扇的转动力是受工作室的硅油量来控制的。 当处于低温时，风扇的转速降低，有利于发动机暖机和减少噪音。当发动机处于高温时，风扇转速增加，向散热器供应足量的空气，从而提高冷却效果。 2. 概述： 低速驾驶和热空气时：液力耦合器轴的转速全部传递至风扇。 高速驾驶和热空气时：风扇转动阻力增加，液力耦合器打滑，使风扇以稍低于液力耦合器轴的转速转动。 高速驾驶和暖空气时：双金属片切换硅油路径，减少工作油量，使转速进一步降低。 高速驾驶和冷空气时：硅油路径经切换，工作油位进一步降低。此时滑移程路达最高，风扇转速为最低。 汽油发动机 电子控制型液压冷却风扇系统： 使用一台液压马达来驱动风扇。使用计算机来调节流向液压马达的油量。所以风扇转速是无极的，可以始终调至最适宜的风量。 和电动风扇相比，液压马达体形较小，重量减轻而且有供应更大风量的能力。但是，其油泵和控制系统则甚为复杂。 汽油发动机 检查压缩压力： 使发动机停机再暖机。拆下全部火花塞，并在节气门开放的状态下将发动机曲轴转动，测量全部气缸的压缩压力。 提示： 断开全部喷油器的接头，防止燃料喷出。 拆卸掉点火器，或断开点火器接头，防止产生火花。 应该使用充满电的蓄电池，得到超过250rpm的发动机转速。 注意：此项检查必须在尽量短的时间内完成。 维修提示：如果压缩压力低，则可在火花塞孔中注入少量发动机机油。再次测量压缩压力。 若压缩压力升高：则活塞环或气缸孔内径可能磨损或损坏。 若压缩压力仍低：则气门可能被卡住，气门座圈可能损坏，或气缸垫漏气。 汽油发动机 基础知识部分回顾 汽油发动机 点火系统： 概述：汽油发动机正常工作的三要素：良好的空气—燃油混合气，很高的压缩压力，正确的点火正时及强烈的火花。在点火系统中所产生的强烈的电火花在最佳点火正时时，去点燃空气—燃油混合气。 强烈电火花：在点火系统中所产生的强烈电火花应产生于火花塞电极之间，以便于点燃空气—燃油混合气。 正确的点火正时：点火系统必须始终根据发动机的转速和载荷的变化提供正确的点火正时。 持久的耐用性：点火系统必须具备足够的可靠性以经得住发动机产生的振动和高温。 点火系统用点火线圈产生的高电压来产生火花，点燃已经被压缩的空气—燃油混合气。 空气—燃油混合气在气缸内被压缩和点燃，燃烧产生发动机的推动力。 由于自感和互感，点火线圈产生点火所必需的高电压。 初级线圈产生几百伏的电压，次级线圈产生几万伏的电压。 汽油发动机 点火系统的类型： 断电器触点式： 这种类型的点火系统具有最基本的构造。 在该系统中，是通过机械控制来控制初级电流和点火正时的。 点火线圈的初级电流受断电器触点的周期性控制。 离心式点火提前装置和真空式点火提前装置是控制点火正时。 分电器把次级线圈产生的高压分配到火花塞。 提示： 这种类型的点火系统，断电器触点必须经常调整和更换。 外部电阻用于减少初级线圈的卷绕圈数，缓解初级电流的增大，次级电压可以防止次级电压的降低。 减少初级绕组的圈数，就减少了初级线圈的电阻，增大了初级电流，同时产生的热量也增加了，为此应该采用外部电阻防止初级电流过度增加。 汽油发动机 2. 晶体管式 在这种点火系统中，晶体管根据信号发生器产生的电信号周期性地控制初级电流。 点火正时控制装置与断电器触点式相同。 汽油发动机 带电子控制点火提前（ESA）的晶体管式 在这种点火系统中，离心式点火提前装置和真空式点火提前装置已不再使用。 采用了发动机电子点火提前（ESA）功能控制点火正时。 汽油发动机 DIS（直接点火系统） 这种点火系统取消了分电器，使用多个点火线圈直接向火花塞提供高压电。点火正时由发动机电控单元（ECU）中的电子点火提前功能控制。这种点火系统在目前的汽油机中占主导地位。 提示： 图2型是两缸同时点火。 压缩行程点火一次，排气行程点火一次。 汽油发动机 点火正时控制的必要性： 在汽油发动机中，空气—燃油混合气被点燃，引起燃烧产生的爆发力推动活塞下行。 当最大燃烧爆发力发生在压缩上止点后10°时，热能可以最有效地转化为推动力。 发动机不能在点火的同时产生最大爆发力，反而，在点火时间稍微往后时发动机能够产生最大的爆发力。 因此，为使最大爆发力发生在上止点后10°，点火时刻应该有所提前。 点火正时的调整可以使发动机随时根据工况在上止点后10°产生最大爆发力。 因此点火系统必须能够根据工况在正确时刻点燃空气—燃油混合气，使发动机能够产生最有效的爆发力。 汽油发动机 滞燃期 点火之后，空气—燃油混合气不能立即燃烧。而是从火花附近的小范围（火焰中心）首先燃烧，然后扩展到周围区域。 从空气—燃油混合气被点火那一刻到混合气燃烧这段时间，称为滞燃期（图中A-B之间）。 实际上滞燃期是恒定的，它不受发动机工况变化的影响。 汽油发动机 火焰传播期 火焰中心形成后，火焰逐渐向外扩展，其扩张速度称为火焰传播速度，其周期称为火焰传播期（图中B-C-D）。 进气量大时，单位容积内的混合气变多。因此，空气—燃油混合气中微粒之间的距离减小，从而加速了火焰的传播。 并且混合气的涡流越强，火焰传播速度越快。 火焰传播速度快的时候，必须减小点火正时的提前量。因此不需根据发动机的工况控制点火正时。 汽油发动机 点火正时控制 点火系统根据发动机的转速和负荷控制点火正时，以使最大燃烧爆发力发生在上止点后10°。 提示： 过去，点火系统使用离心式点火提前装置和真空式点火装置控制点火正时的提前和延迟。但是现在大多数点火系统使用电子控制点火提前装置（ESA）。 汽油发动机 发动机转速控制 （1）考虑到发动机最大燃烧爆发力产生在上止点后10°时，有效输出功率最大，当发动机转速1000rpm时，最佳点火正时设定上止点前10°。 （2）假设发动机的转速提高到2000rpm。而实际上点火延迟时间不管发动机的转速而固定不变。这时曲轴转角比1000rpm时增加了。如果在2000rpm时使用和图（1）中相同的点火正时，则发动机的最大燃烧爆发力将产生在上止点后10°后。 （3）因此，为了2000rpm时产生最大燃烧爆发力产生上止点后10°，点火正时必须提前以校正最大爆发力的曲轴转角的延迟。图（2）中所示，点火正时的提前过程称为正时提前。点火正时的延迟称为正时延迟。 汽油发动机 发动机负荷控制 （1）考虑到发动机最大燃烧爆发力发生在上止点后10°，低负荷时最佳点火正时设定在上止点前20°。 （2）随着发动机负荷的增加，空气密度增加，火焰的传播期减小。因此，如果发动机高负荷时使用和图（1）中低负荷时相同的点火正时，则最大燃烧爆发力产生在上止点后10°之前。 （3）为了使发动机高负荷时最大燃烧爆发力产生在上止点后10°，点火正时必须被延迟以校正曲轴转角在图（2）中所示的延迟量。 相反，发动机低负荷时，点火正时应当被提前。（但是发动机怠速时，点火提前量必须保持小或为零，以防止不稳定燃烧） 汽油发动机 爆震控制 爆震是由燃烧室中的空气—燃油混合气自燃（炽热点火）导致的。点火被提前时，更易于产生爆震。 过度爆震会对发动机性能产生负影响，比如燃油消耗率差，动力下降。相反，轻微的爆震可以改善燃油消耗率和动力性。 目前的点火系统，当爆震传感器检测到爆震时，延迟点火正时。检测不到爆震时，提前点火正时。通过防止发动机产生爆震，改善了动力性和燃油消耗率。 汽油发动机 点火线圈： 概述： 点火线圈可产生足以在火花塞电极间引燃火花的高电压。 初级和次级线圈都环绕在铁芯上。次级线圈匝数大约是初级线倍。 初级线圈的一端连接在点火器上，次级线圈的一端连接在火花塞上。两个线圈各自的另一端则连接在蓄电池上。 汽油发动机 点火线圈的运行 流往初级线圈的电流 当发动机运转时，根据发动机ECU输出的点火正时信号（IGT），蓄电池的电流通过点火器流到初级线圈。结果，在线圈周围产生磁力线，此线圈在中心包含一个磁芯。 汽油发动机 电流停止流往初级线圈 当发动机继续运转时，点火器按发动机电子控制单元（ECU）输出的点火正时信号（IGT）快速地停止流往初级线圈的电流。 其结果是初级线圈的磁通量开始减小。 因此，通过初级线圈的自感和次级线圈的互感，在阻止现存磁通量衰减的方向上产生的电动势（EMF）。 自感效应产生约为500V的电动势，而与其相伴的次级线KV高压电电动势。 这样火花塞就产生火花放电。 初级电流切断越迅速，及初级电流值越大，则相应的次级电压也愈高。 汽油发动机 点火器： 概述：点火器按发动机电子控制单元（ECU）输出的点火信号（IGT）精确地中断流往点火线圈的初级电流。 点火正时信号（IGT）： 当IGT信号从断转换至通时，点火器起动初级电流。 恒电流控制器：当初级电流到达规定值时，点火器将调节电流以限定最大电流值。 凸轮闭合角控制器：为保证当发动机转速升高是渐趋降低初级电流有正确持续时间，此控制器调节电流持续的时间长度（凸轮闭合角）。（在某些现今发动机型号上，此信号已通过IGT信号来操作）当IGT信号从通转换至断时，点火器关断初级电流。 初级电流被关断的瞬间，在初级线圈产生的成百伏的电压，而在次级线圈中产生成千伏的电压，足以使火花塞引燃火花。 汽油发动机 点火确认信号（IGF） 点火器按发动机ECU的IGF信号，精确地中断点火线圈中的初级电流。然后，点火器又按初级电流的电流值，向发动机的ECU输送一个点火确认信号（IGF）。 当来自点火器的初级电流达到预定值IF1时，IGF信号即被输出。 当初级电流超过预定值（IF2）时，此系统就判定所许的电流已流过，因而允许IGF信号回至其原来的电压。 如果发动机ECU未收到IGF信号，则可认定点火系统内存在故障。为防止过热造成的不良影响，发动机ECU停止燃料喷射，并将故障储存在诊断功能中。 但是，发动机ECU不能探测次级线圈电路中的故障，因此发动机ECU只能监视初级线圈电路中的IGF信号。 提示： 在有些发动机型号上，IGF信号是通过初级电压判定的。 汽油发动机 火花塞概述： 点火线圈次级绕组产生的高压在火花塞的中心电极和接地电极之间产生火花，点燃气缸中的已压缩的空气—燃油混合气。 汽油发动机 点火机理： 火花塞上产生的火花点燃混合气，使其爆发，通常称为燃烧。 燃烧不会立刻发生，过程如下描述。火花塞击穿空气—燃油混合气从中心电极到接地电极 。结果，混合气沿着火花的路径被触发，产生化学反映（通过氧化作用），同时产生热量，形成火焰中心。 火焰中心触发周围的混合气，这样火焰中心的热量向外扩展并称之为火焰传播，点燃混合气。如果火花塞电极的温度太低或电极的间隙太小，电极将吸收火花产生的热量。结果火焰中心将被熄灭，导致缺火。这种现象称为”电极猝熄”。如果电极猝熄效应比较明显，则火焰中心将被熄灭。电极越小，猝熄作用越小。电极越方形，越容易放电。 某些火花塞为了改善点火性能，在接地电极上有一个U形槽，或在中心电极上有V形槽。 那些带火花塞比电极上不带槽的火花塞具有较小的猝熄作用，以形成较大的火焰中心。同样，还有些火花塞通过较细的电极较小猝熄效应。 汽油发动机 点火性能： 以下因素影响火花塞的点火性能： 电极形状和放电性能 圆形电极使放电困难，方形或尖形使放电较容易。火花塞经过长时间的使用，电极成了圆形以后，使放电困难。因此，火花塞应定期更换。火花塞的电极越细越尖，越容易产生火花。但是，那样的火花塞耗损较快，使用寿命较短。因此，有些火花塞电极上带白金或铱金，耐耗损。通常称之为白金或铱金电极火花塞。 提示：火花塞的更换间隔里程 普通型：10000km到60000km 白金或铱金电极型：100000km到240000km 火花塞的更换里程可以根据车型，发动机特性，使用地区而变化。 火花塞间隙和击穿电压 当火花塞耗损后，电极间隙变大，发动机可能会缺火。中心电极和接地电极间隙增大 后，使得火花跳过电极就更困难。因此需要更高的电压来产生火花。 所以每隔一定的里程必须调整火花塞电极间隙或更换火花塞。白金或铱金电极的火花塞不需要间隙调整因为他们不容易耗损。 汽油发动机 热值： 由火花塞散出的热量因其形状和材料的不同而不同。火花塞的散热量称为热值。 火花塞能散出较多热量的称之为“冷塞”，因为火花塞自身保持较冷。反之称为“热塞”。 火花塞打印有数字和字母的组合代码，用来说明其构造和性能。 代码因生产厂家的不同而稍有不同。通常热值越大，火花塞越冷，因为它散热好；热值越小，火花塞越热，因为它不容易散热。 火花塞在最小中心电极温度—自洁温度450℃和自燃温度950℃之间性能最佳。 维修提示： 对于特殊车辆，要根据车型来确定最适当的火花塞热值。安装不同类型的火花塞会干扰火花塞的自洁温度和自燃温度。为了避免这些问题，通常更换特定类型的火花塞。 当发动机在低速运作时，使用冷塞火花塞且低负荷条件会降低电极温度并使发动机运转不良。当发动机高速运作时，使用热塞火花塞且高负荷条件只会增加电极温度并使电极融化。 汽油发动机 自洁温度 当火花塞达到一定温度后，它能燃烧聚集在点火区域内的积碳，以保持点火区域的清洁此温度称为自洁温度。火花塞的自洁作用发生在电极温度450℃以上时。如果未达到自洁温度，意味着电极温度低于450℃，积碳会聚集在点火区域。这将导致火花塞缺火。 自燃温度 如果火花塞自身成了热源，不用火花塞就点燃了混合气，此时的温度称为自燃温度。当火花塞电极温度达到950℃时会发生自燃.如果发生这种现象,由于不正确的点火正时,会导致发动机功率下降,同时火花塞电极或活塞可能会熔化。 汽油发动机 白金火花塞/铱金火花塞 在白金火花塞和铱金火花塞上,中心电极和与其相对的接地电极都覆盖着白金和铱的薄层.所以,这样的火花塞,其使用寿命较常规火花塞更长。 由于白金和铱金都耐磨,所以这些火花塞的中心电极可以制作得很小,仍能具有优良的引燃火花性能。 白金火花塞 白金火花塞上,白金是焊在中心电极和接地电极的顶端的。 中心电极的直径较常规火花塞的要小。 铱金火花塞 铱金火花塞上,铱(较铂有更高的耐磨能力)是焊在中心电极顶端的,但焊在接地电极上的仍是白金。 中心电极的直径较白金火花塞的更小.此类火花塞中有些并未在其接地电极焊上白金。 汽油发动机 白金和铱金尖的火花塞还必须按规定间隔期更换. 如果发动机运转正常,则两次更换之间不需要调整火花塞间隙或清洗. 提示: 白金和铱金火花塞的更换间隙期: 每经100000至240000Km行程更换，间隔期可随车型、发动机规格和使用范围不同而变。 注意： 为了防止去掉电极遭到损坏，不得对白金和铱金的火花塞进行清洗。 清洗将损坏电极，使火花塞不能发挥正常功能。 但是，如果电极积碳或过脏，则可在短时间（最多20秒内），在火花塞清洗器中对其清洗。 除安装新件外，此类火花塞的间隙不需要调整。 汽油发动机 直接点火系统概述： 在直接点火系统（TDI）中，已不在点火系统中使用常规型分电器。取而代之的是对每个气缸提供一个带有独立的整体式带点火器的点火线圈。 因而此系统不需要分电器或高压电线，多以能降低高电压区的能耗和提高耐用性。同时，因为在高电压区内不再使用触点，这将电磁干扰降到最低。 点火正时控制是通过使用电子控制点火提前（ESA）来控制的。 汽油发动机 电子控制点火提前（ESA） 发动机ECU接收多个传感器发出的信号，计算出点火正时，并向点火器输出点火信号。可按发动机条件，以ESA地形图方式储存在计算机内的最佳点火正时值，连续地计算出点火正时，和常规系统和机械式点火正时控制器相比，用ESA控制器的方法可有较高的精度和设置点火正时的自由。其结果是此系统可更好地节约燃油和功率输出。 参考：TDI也称为DIS或DLI（无分电器点火） 汽油发动机 部件 直接点火系统由下列元件构成： 曲轴位置传感器（NE） 凸轮位置传感器（G） 爆震传感器（KNK） 节气门位置传感器（VTA） 空气流量计（VG/PIM） 水温传感器（THW） 带点火器的点火线圈 发动机ECU 火花塞 汽油发动机 塑性域螺栓：用在气缸盖或轴承盖组件的部位，以获得稳定的螺栓的轴向拉紧力。首先把螺栓紧固到弹性区域，然后，按规定的扭矩来拧紧螺栓。在弹性区域，螺栓的转动角度和螺栓的轴向拉紧力成正比例增加。如果螺栓的张力在紧固扭矩范围内，可以通过螺纹、法兰盘或垫圈增加螺栓的韧性。在塑性区域，紧固扭矩对螺栓的轴向拉紧力的变化微乎其微。塑性区域紧固的正确方法，需使用规定的工具，来减少由于螺栓的紧固扭矩的不均匀而产生的螺栓的轴向拉紧力的波动。螺栓的张力越大时，螺栓的拉紧力越稳定。 汽油发动机 气缸体： 气缸体与活塞一起保持压缩压力和承受燃烧压力。汽缸缸套是圆柱形的，由于缸套的上部高温高压，活塞推力使接触面的磨损而倾斜，因此，气缸由于局部磨损而变成椭圆形或锥形。 气缸磨损容易造成以下不良工况：活塞一侧在上止点附近产山敲缸、机油消耗过大、压力泄漏等。 提示： 气缸内的不正常磨损和损坏主要有以下原因：润滑不足、机油和机油滤清器维护不当、灰尘吸入发动机、过热、过冷等。 汽油发动机 曲轴： 曲轴的作用是把活塞的直线运动转换成旋转运动。曲轴为能承受强大的压力和高速旋转，要具有足够的强度硬度和耐磨性。并保证在旋转过程中静态与动态平衡。主轴颈和曲柄销有油孔，机油从气缸体流入，进入主轴颈油孔，穿过油道到曲柄销。 将曲轴中心和气缸孔中心偏置，可提高发动机效率： 活塞所受燃烧压力的最大部分可被有效地传递至曲轴。 由于活塞倒向推力得到降低，摩擦损失也得到降低。 汽油发动机 曲轴轴承： 当轴承表面存在适宜的油膜时，油膜可吸收燃烧行程中转动过程中产生的重荷和震动。油膜还可防止咬死和降低固定摩擦力而造成的输出损失。 汽油发动机 轴承选择： 轴承的油膜间隙随发动机型号而定，应该根据气缸体主轴内径尺寸和曲轴主轴颈直径来选择相应轴承，以求得合适的油膜间隙，当内径尺寸增大，轴颈或销钉的直径减小时，所需使用的轴承厚度也增加。 油膜间隙：轴承和轴之间的空隙。油膜覆盖零件表面，所以金属零件并未和另一金属零件直接接触。当油膜间隙变大后，就会产生异常噪音和油压降低，导致咬死。 汽油发动机 轴承选择方法： 使用下述方法来确定正确的轴承（尺寸代码） A+B=C A：气缸体主轴内径尺寸代码 B：曲轴主轴内径代码 C：总设计号数 例：A=4；B=3；则C=A+B=4+3=7 有些发动机型号无曲轴主轴颈这一档。在此情况下就选择和气缸体主轴颈孔径尺寸代码具有相同尺寸代码的轴承。 汽油发动机 活塞： 概述 在燃烧过程中，活塞受高温而膨胀，其组成形状就要设计为保持适当的间隙。 由于活塞凸台部分较厚，容易受到热膨胀的影响。因此凸台要制成比活塞销的垂直方向（B）稍微椭圆，致使活塞销方向的活塞直径（A）在膨胀期间形成圆。

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