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发动机(中)培训讲义讲师版


发动机等级培训

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等级培训—发动机科目(中级)

北京现代技术等级培训分为初级、中级、高级三个阶段。 初级培训由各特约店自行安排,并由北京现代统一考核。

中级和高级两个阶段的培训由北京现代统一安排。
只有取得相应资质级别才能进入更高级别的

培训。

中级和高级阶段的培训科目分别是发动机、自动变速箱、底盘和电器。

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等级培训—发动机科目(中级)

内容
第一部分: β发动机机械系统
第二部分: β发动机电控系统

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机械部分讲解发动机主要零部件的功能及不同机型的区分方法。 电控部分讲解电控汽油机的特点、传感器的功能及检测原理以及 燃油和点火的控制策略。

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等级培训—发动机科目(中级)

β发动机的改进
1、性能方面 2、噪音方面 3、排放方面

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1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.





性能 功率/油耗

使燃烧室及气缸盖孔最佳化。 使进气总管容量及进气歧管长度最佳化及安装使用缓冲器。 为减少摩擦损失使用MLA。 降低怠速。 扩大燃油切断领域。 使主要运转领域里点火提前角最佳化。 使节气门杆最佳化。

减小 噪音震动

1. 为增大动力系接合刚性,增加TM接合面,使用铝制油底壳。 2. 为减小发动机放射噪音增大缸体刚性。 3. 为改善震动噪音,增大了发电机支撑刚性。 1. 把三元催化器与排气歧管焊接成一体(防止泄漏)。 2. 使燃烧容量最小化: 缩小气缸盖垫厚度及活塞第一道环槽的高度。 3. 最佳化排气流动设计,使排气流全部通过催化器,提高废气净化 效率。
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减少废气

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第1章:缸体
第1章 缸体

1、功能
2、结构型式 3、常用材料

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功能:缸体承担着燃烧压力和高温,并支撑着曲轴运动及其他零部件。 结构型式:一般式、龙门式、隧道式

材料:铸铁或铸铝
轻量化:发动机的重量占整个轿车重量的10-15%,而缸体的重量占整个 发动机重量的15-20%。因此在保证缸体刚度和强度的前提下,应尽量轻 量化发动机缸体。

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第1章:缸体
气缸 对气缸的要求 采取的措施 气缸的型式

β发动机的气缸型式
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对气缸的要求:由于活塞在气缸内的往复运动,必须提高气缸的耐磨性 并且确保在高温的条件下,活塞不发生粘连。 措施:在铸铁中加入少量的合金元素,如镍、钼、铬、磷等; 用耐磨性较好的合金铸铁或合金钢制造的缸套嵌入缸体,形成气 缸工作表面。 型式:干式缸套、湿式缸套、无缸套 β发动机:无缸套

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第1章:缸体
β发动机缸体

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采用龙门式结构 1、2主轴承盖一体化设计

4、5主轴承盖一体化设计
提高了主轴承盖的承载能力,提高了整机的可靠性。

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第1章:缸体
β发动机缸体的识别 机型
1.6L 1.8L 2.0L

识别铸造字
1.6D 1.8D 2.0D

识别凸台

识别孔

左侧有一个凸台 1、4位置 右侧有一个凸台 2、4位置 有两个凸台 3、4位置

1.8D:D表示中国缸体 XD 1.8 :韩国缸体以XD开头

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如何识别1.6L、1.8L、2.0L发动机的缸体 可以通过: 1、缸体上的铸造字 2、识别凸台 3、识别孔

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第2章:曲轴
第2章 曲轴
功用:

β发动机曲轴

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曲轴的功用: 驱动各辅助系统工作 对外作功 控制各缸工作次序 β发动机曲轴

1、全支承曲轴—提高曲轴的刚度和弯曲强度,减轻主轴承的载荷。 缺点:加工表面增多,主轴承数增多,缸体加长。
2、曲轴位置传感器信号轮安装在曲轴后端,并置于缸体内腔。 位置信号精确;信号轮加工简单;传感器便于布置。

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第2章:曲轴
β发动机曲轴的识别 机型
1.6L

曲柄块截面形状
竖直长方形

识别数字
1

1.8L 2.0L

近似正方形 扁平长方形

2 3

曲柄块 加工面

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如何识别1.6L、1.8L、2.0L发动机的曲轴 可以通过: 1、曲轴上的识别数字 2、曲柄块截面形状 为什么会出现这样的截面形状? 原因:为了保证曲轴有足够的强度,避免曲柄臂处断裂,发动机功率增 加应适当增加曲柄臂的厚度。

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第3章:凸轮轴
第3章 凸轮轴
作用 驱动型式 β发动机的凸轮轴

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作用:配置各缸进排气凸轮,以使气门按一定的工作次序和配气相位及 时开闭,并保证气门有足够的升程。 驱动:齿轮传动、链传动、同步带传动 β发动机的凸轮轴 结构:顶置双凸轮轴 传动:通过同步带传动。 进排气凸轮轴通过链条传动。 皮带传动与链传动相比,优缺点是什么? 优点:噪音低、成本低 缺点:寿命短

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第3章:凸轮轴
β发动机凸轮轴的识别
机型 1.6L 进气凸轮轴 两道环 不加工环直径:29.87mm 加工环直径:27.02mm 一道环 加工环直径:26.90mm 排气凸轮轴 两道环 不加工环直径:30.21mm 不加工环直径:30.23mm 一道环 不加工环直径:30.60mm

1.8L/2.0L

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如何识别1.6L、1.8L、2.0L发动机的凸轮轴 进气凸轮轴:识别环加工 排气凸轮轴:识别环不加工

1.6L: 两道环 1.8/2.0L:一道环

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第3章:凸轮轴
β发动机正时皮带的识别
机型 1.6L/1.8L 2.0L 正时皮带 皮带上的文字为绿色 皮带上的文字为白色

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如何识别1.6L、1.8L、2.0L发动机的正时皮带

1.6/1.8L:绿字 2.0L: 白字

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第3章:凸轮轴
β发动机气门组
组成

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气门组的组成:气门、气门导管、气门座、气门油封、锁片及气门弹簧 等

图中哪个是进气门?

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第3章:凸轮轴
β发动机气门的识别
机型 1.6L 1.8L/2.0L 进气门 进口气门:A6 国产气门:无 进口气门:A8 国产气门:H8 排气门 进口气门:6a 国产气门:无 进口气门:8a 国产气门:8h 气门高度 46mm 49mm

6a

A6

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如何识别1.6L、1.8L、2.0L发动机的气门 进口气门:用字母A表示 国产气门:用字母H表示

1.6L:只有进口气门

进气门:用大写字母表示 排气门:用小写字母表示

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第3章:凸轮轴
β发动机气门弹簧的识别
机型 1.6L 顶面颜色 黄漆

1.8L/2.0L

白漆

1.8L/2.0L

1.6L

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如何识别1.6L、1.8L、2.0L发动机的气门弹簧 通过气门弹簧顶面颜色进行区分

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第3章:凸轮轴
β发动机气门调整机构
机型 1.6L 气门调整机构 HLA

1.8L/2.0L

MLA

HLA:油压式气门间隙调整装置(Hydraulic Lash Adjuster) MLA:机械式气门间隙调整装置(Mechanical Lash Adjuster) 问题:为什么发动机在制造过程中,要有气门间隙?

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发动机工作时,气门因温度升高而膨胀。如果冷态时不预留气门间隙, 在热态时,气门受热膨胀势必引起气门关闭不严,造成发动机压缩和做 功行程漏气,导致功率下降。

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第3章:凸轮轴
HLA:油压式气门间隙调整装置(Hydraulic Lash Adjuster)

受运转中的温度变化、气门系统的磨 损等影响的气门间隙,可根据油量自 动调节。 气门间隙始终保持为0。 凸轮与HLA, HLA与气门弹簧之间始终 存在磨擦。

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油压式气门间隙调整机构 优点:气门间隙根据温度、磨损情况自动调节 气门间隙始终保持为0 缺点:凸轮与挺柱、挺柱与气门弹簧始终存在摩擦,增加油耗。

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第3章:凸轮轴
MLA:机械式气门间隙调整装置(Mechanical Lash Adjuster)

气门间隙由制造时控制,气门间隙的 稳定性由凸轮轴和气门系统的耐磨性 保证。 减少发动机磨擦并减少油耗(约2%) 气门出现间隙,因此出现噪音时需要 以手动方式调整气门间隙。

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机械式气门间隙调整机构 优点:减少摩擦,可降低油耗

缺点:噪音大 需手动调节气门间隙

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第3章:凸轮轴
MLA:机械式气门间隙调整装置(Mechanical Lash Adjuster)

减少气门系统的重量而减低摩擦功。 --减少气门系统的重量可以节省1.2%的耗油量 减少配气系统驱动部位的摩擦力。 --凸轮宽度由13mm减小到11mm,可以节省1.2%的耗油量 减少机油流量,降低机油泵驱动功率。 --缸盖油量降低10%,摩擦力降低0.6%,可以节省0.2%的耗油量

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等级培训—发动机科目(中级)

减少气门系统的重量而减低摩擦功。 --减少气门系统的重量可以节省1.2%的耗油量 减少配气系统驱动部位的摩擦力。 --凸轮宽度由13mm减小到11mm,可以节省1.2%的耗油量 减少机油流量,降低机油泵驱动功率。 --缸盖油量降低10%,摩擦力降低0.6%,可以节省0.2%的耗油量

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第4章:活塞与连杆
第4章 活塞与连杆
活塞的功用 活塞环的组成 活塞环的作用

连杆的功用

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活塞的功用: 承受气缸中气体压力所造成的作用力,并将此力通过活塞销传给连杆以 推动曲轴旋转。 与气缸盖共同组成燃烧室。 活塞环的组成:气环和油环 气环的功用:密封、导热 油环的功用:布油、刮油、封气 连杆的功用: 将活塞承受的力传给曲轴,使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

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第4章:活塞与连杆
β发动机活塞的识别
机型 1.6L 1.8L 2.0L 凸台高度 顶部凸台高度最高 顶部凸台高度居中 顶部凸台高度最低 识别数字 1.6 18 20

问题:活塞顶上凹坑的作用?
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等级培训—发动机科目(中级)

如何识别1.6L、1.8L、2.0L发动机的活塞 通过识别数字和活塞顶凸台高度进行区分

活塞顶凹坑的作用:避阀坑—避免进气门与活塞干涉

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第4章:活塞与连杆
β发动机连杆的识别
机型 1.6L/1.8L 2.0L 识别数字 1.8 2.0

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等级培训—发动机科目(中级)

如何识别1.6L、1.8L、2.0L发动机的连杆 通过连杆上的识别数字

1.6/1.8L:用1.8表示 2.0L: 用2.0表示

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第5章:气缸盖
第5章 气缸盖
气缸盖的功用 气缸盖垫片的功用 燃烧室结构 β发动机燃烧室型式

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等级培训—发动机科目(中级)

气缸盖的功用:封闭气缸上部,与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。 气缸盖垫片的功用:保证燃烧室的密封。

燃烧室结构:楔形、半球形和屋脊式燃烧室
β发动机燃烧室采用屋脊式燃烧室 --空气和燃油可以很容易的进入燃烧室。 --可以使用较大的气门,提高容积效率。 —可产生较好的紊流和较低的排放。

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第5章:气缸盖
β发动机气缸盖的识别
机型 1.6L 气门挺柱壁 有油孔 铸造字 1.6L 进气口形状 圆形

1.8L/2.0L

无油孔

1.8/2.0

桃形

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等级培训—发动机科目(中级)

如何识别1.6L、1.8L、2.0L发动机的气缸盖 通过进气口形状、铸造字以及挺柱壁有无油孔进行区分。

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等级培训—发动机科目(中级)

第5章:气缸盖
β发动机气门室罩的识别
机型 1.6L/1.8L PCV管护套 有

2.0L



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等级培训—发动机科目(中级)

如何识别1.6L、1.8L、2.0L发动机的气门室罩 通过PCV管有无护套进行区分

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等级培训—发动机科目(中级)

第5章:气缸盖
β发动机气缸垫的识别
机型 1.6L 识别缺口 有

1.8L/2.0L



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等级培训—发动机科目(中级)

如何识别1.6L、1.8L、2.0L发动机的气缸垫 通过识别缺口进行区分

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第6章:螺栓拧紧方法
1、概要

2、塑性域角度法

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等级培训—发动机科目(中级)

1、概要 一般使用的螺栓拧紧方法是扭矩法。虽然严格按规定扭矩拧紧,但因螺 栓座面及螺丝面产生的摩擦力的偏差和拧紧力的变化,不能准确地选择 轴力。 目前,在发动机上使用弹性域角度法和塑性域角度法。用弹性域角 度法和塑性域角度法拧紧螺栓,可以使轴力变化达到最小化,提高拧紧 力,减少偏差。

2、塑性域角度法 拧紧螺栓时根据施加的力的变化,螺栓的变化量由弹性域、塑性域 和抗服点等表示。 塑性域角度法的拧紧方式是,拧紧螺栓时螺栓的一部分超过抗服点 拧紧的方法。

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等级培训—发动机科目(中级)

第6章:螺栓拧紧方法


弹性区间

抗复点(抗复强度)

塑性区间 永久变形量

变形量
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等级培训—发动机科目(中级)

什么是弹性区间 ? ? 外力去掉以后恢复原来状态的区间,即没过抗复点的区间。 举例) 弹簧,扭力杆等

什么是塑性区间 ? ? 外力去掉以后不能恢复原来状态的区间,即过抗复点的区间。 举例) 车架,锅等 采用塑性域角度法拧紧的螺栓不能重复使用。 不要把塑性域角度法条件换算为扭矩法使用。 使用角度法时,不要为了确定最终扭矩再次旋转螺栓。

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第7章 润滑系统
1、概述 1.1润滑系统的作用 1.2由润滑系统清除的污染物 1.3机油分类 SAE等级 API等级

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等级培训—发动机科目(中级)

1.1润滑系统的作用 润滑、密封、冷却、清洗、应力分散、防锈 1.2由润滑系统清除的污染物 道路尘埃和杂质、碳和燃油碳黑、水污染、燃油污染、机油氧 化、酸 1.3机油分类 SAE等级(美国汽车工程师学会):按照机油的粘度给定。 API等级(美国石油学会):按照使用条件分类。

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第7章 润滑系统
2、构成部件

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油底壳、机油泵、机油滤清器等

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第7章 润滑系统
2、构成部件 ? 机油泵: (1)转子式机油泵

外转子

内转子

入口

出口

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机油泵:吸入油底壳内的机油,进行加压后输送到各润滑部位。 转子式机油泵内安装了内转子、外转子,由曲轴带动旋转。当内转子旋 转时,因内、外转子中心偏差的关系,内转子凸块和外转子凹槽按顺序 互相脱开、啮合,容积变化,吸入和排出机油。这样随着转子的不断旋 转,机油就不断地被吸入和压出。

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第7章 润滑系统
(2)齿轮式机油泵

主动齿轮

进油口

进油口 从动齿轮 机油泵壳体 出口 入口

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等级培训—发动机科目(中级)

齿轮式机油泵有外啮合齿轮式机油泵和内啮合齿轮式机油泵两种,其 工作原理基本相同。 两个齿轮之间除了在入口和出口有间隙外其余部位没有间隙,两齿轮 旋转时,两齿轮之间容积发生变化,从而吸入和排出机油。 内啮合齿轮式机油泵是由曲轴来带动。

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第7章 润滑系统

?

卸压阀
调整螺母 锁止螺母 弹簧

卸压柱塞 到油底壳

到机油滤清器及润 滑部位

从油泵

从油泵
旁通通道

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卸压阀:维持一定的机油压力,防止润滑油路中的油压过大。 润滑油路中的压力超过规定值时,柱塞克服弹簧压力向上移动,过大压 力部分机油通过旁通管回到油底壳内。机油调节压力根据汽车种类的不 同而不同,2.0L:3.7 kg/40.1mm 2.7L:4.6kg/39.3mm。

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第8章 冷却系统
火花塞电极

发动机温度分布图
活塞销

400-875°C

排气门杆
635-860°C 排气门头部 650-730°C 活塞头部中心 290-300°C 1号气环 150-260°C 活塞裙部

120-230°C

燃气
2500°C 燃烧室壁 200-260°C

上气缸壁 90-370°C 下气缸壁 150°C

90-200°C
连杆轴承 90-200°C
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等级培训—发动机科目(中级)

如果不及时对相关零件进行适当的冷却,会造成发动机过热,致使零件 的机械强度降低,运动件因过热膨胀,正常的配合间隙受到破坏,摩擦 阻力增大,防碍机件正常运动,甚至发生卡死或烧坏。

发动机过热会使机油温度升高,粘度下降,润滑效果变差,加速机件磨 损。
发动机过热会导致汽油机工作时发生爆震。

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第8章 冷却系统
1、概述 ? 冷却系统的作用 ? 冷却系统的分类 ? 水冷式冷却系统 ? 强制循环方式 ? 汽车冷却装置按照冷却水的循环方式分类

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等级培训—发动机科目(中级)

冷却系统的作用 冷却装置是冷却发动机防止热破坏,保持最适当温度的装置。冷却系统 的作用是使温度保持在80℃~90℃之间。

冷却系统按照冷却介质分为水冷和风冷
冷却水循环方式分为自然循环和强制循环两种方式。

强制循环方式利用水泵进行强制循环的方式。主要由散热器、水泵、风 扇、冷却水套和节温器等组成。
汽车冷却装置按照冷却水的循环方式分为入口控制和出口控制两种方式。

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第8章 冷却系统
温度变化比较

时间(S)
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等级培训—发动机科目(中级)

出口控制方式,水温变化幅度较大,不能精确控制冷却水温。 入口控制方式,水温变化幅度较小,可以精确控制冷却水温。

对于电控汽油机,喷油脉宽和点火时刻与冷却水温有十分密切的关系。 以冷却水温值作为修正喷油脉宽和点火时刻的依据。因此,要想保证电 控汽油机的精确控制,必须精确控制冷却水温,因此采用入口控制方式。

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等级培训—发动机科目(中级)

第8章 冷却系统
入口控制方式的优缺点

① 温度变化幅度小。 优点 ② 暖机期间发动机内冷却水温度分布均匀。

① 难以注入冷却水。
缺点 ② 节温器外壳构造复杂。

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等级培训—发动机科目(中级)

入口控制方式的优缺点

① 温度变化幅度小。 优点 ② 暖机期间发动机内冷却水温度分布均匀。

① 难以注入冷却水。
缺点 ② 节温器外壳构造复杂。

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第8章 冷却系统
2、构成部件

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在冷却控制系统中,起到核心作用的零件是哪个? ——节温器

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第8章 冷却系统
2.1 节温器 作用 型式

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等级培训—发动机科目(中级)

作用: 节温器设置在发动机和散热器之间,其作用是根据发动机水温变化自动 开闭,调节流过散热器的冷却水量,保持适当的冷却水温。 型式: 节温器分为蜡式和膨胀筒式两种。 蜡式受水压影响很小,容易正确控制水温,所以大部分发动机都采用蜡 式节温器。当发动机水温上升到一定程度(约80℃)时,石蜡逐渐膨胀, 阀门开启。

相反,当发动机水温降低时,石蜡收缩,阀门关闭。

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等级培训—发动机科目(中级)

第8章 冷却系统
2.2 散热器 作用 材质 散热器芯由冷却管和散热片组成。冷却管常采用扁圆形断面。 问题:为什么冷却管采用扁圆形断面?

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等级培训—发动机科目(中级)

散热器是吸收发动机所产生的热量并进行冷却作用的装置,是一种有大 散热面积的水箱。散热器由上水室、散热器芯、下水室组成。上水室由 散热器盖、溢流管及进水管组成,下水室由出水管和放水开关组成。

散热器的材质以前是用铜制品,现在使用铝制品。铜制品的热传递性及 强度好。铝制品的耐压性比铜制品好,且重量轻。
散热器芯由冷却管和散热片组成。冷却管常采用扁圆形断面。 问题:为什么冷却管采用扁圆形断面? 1、在容积相同的情况下,有较大的散热面积。 2、管内的水冻结膨胀时,扁管可以借助其横断面变形而免于破裂。

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第二部分:β发动机电控系统
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 电控发动机概述 发动机控制用传感器 传感器检测 燃油喷射系统 怠速控制系统 点火控制系统 点火装置的检测 排气控制系统 其他主要控制系统

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电控系统部分主要讲解电控的基本理论,传感器的功能及检测原理以及 燃油喷射和点火时刻的控制策略,怠速控制的目的,通过对这些内容的 学习,基本掌握电控汽油机的工作过程。

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第1章 电控发动机概述
1、电控发动机的特点

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

降低油耗 减少废气 提高发动机应答性 提高冷起动性能 提高输出性能

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等级培训—发动机科目(中级)

化油器发动机的燃油供应通过进气歧管分配到各个气缸,所以要使每个气缸 提供的燃油相同是不可能的。特别是冷起动时粘附在进气管壁上的燃油量增 加,所以燃油损失增多。电子控制系统通过安装在每个气缸上的喷油器提供 所需的燃油,所以有分配性好、减少燃油等优点。 根据发动机负荷变动形成最佳混合比,在保证减少燃油消耗量的前提下确保 最佳性能。而且在借力行驶时进行断油控制,所以减少燃油消耗。 汽油机主要污染物成分:HC、CO、 NOX 污染物的生成受空燃比影响非常大。不同的空燃比污染物的生成量是不同的。 在空燃比浓厚时大量产生CO和HC,空燃比稀薄时,大量产生NOX。 机外净化措施:使用三元催化器。三元催化器在理论空燃比净化效率最高。 化油器发动机负荷变化时,因进气管的长度问题延迟了混合气的流入时间, 应答性慢。电子控制系统对负荷变化感应快,而且在燃烧室入口进行燃油喷 射,所以对负荷变化反应快。 ECU内储存对应外界空气温度和冷却水温的最佳燃油喷射量,提高发动机冷 起动性能,减少有害气体生成。 为使化油器形成混合气,在进气管上安装了喉管,使进气通道面积减少,增 加进气阻力,降低充气效率。电子控制系统由喷油器代替化油器提供燃油, 不需要喉管,提高了充气效率,从而提高发动机输出功率,而且可以随意设 计进气系统。
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等级培训—发动机科目(中级)

第1章 电控发动机概述
2 控制系统分类 根据控制信号传递路径将基本控制系统分为开环控制和闭环控制。 2.1 开环控制系统(open-loop control system)

基准输入

控制器

控制输入

执行器

输出

开环控制系统的组成要素
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等级培训—发动机科目(中级)

根据控制信号传递路径将基本控制系统分为开环控制和闭环控制。 开环控制是指系统输出对控制没有影响,按设定的顺序进行控制的 方式,也称为顺序控制。在开环控制系统中不检测输出,不与基准输入 作比较。所以可能发生误差,对所发生的误差不能进行校正。系统的准 确度只能依据刻度校正,不考虑稳定度,有可能达不到准确目的。但开 环控制系统具有操作简单,维修容易,价格低等优点,实际上使用比较 广泛。即输入输出关系已定,主要在不存在外界影响时使用。比如交通 信号控制,交通信号与交通量没有关系,按规定的时间转换信号。

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等级培训—发动机科目(中级)

第1章 电控发动机概述
2.2 闭环控制系统(closed-loop control system)

误差 控制器 基准输入 命令

控制输入 执行器

输出

感应器

闭环控制系统的组成要素
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等级培训—发动机科目(中级)

闭环控制是指对系统的输出和目标值是否一致而始终进行比较,把差距 信号反应到控制器上,并进行修正的控制系统。为了比较输出和输入组 成闭环路径,也称为反馈控制。

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等级培训—发动机科目(中级)

第2章 发动机控制用传感器
1、概述

发动机控 制系统

传感器

点火 排气 传感器

空气

燃油喷射 装置 燃油

发动机 动力

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等级培训—发动机科目(中级)

发动机的基本输入是空气和燃油,输出是机械驱动力和尾气排出。

发动机控 制系统

传感器

点火 排气 传感器

空气

燃油喷射 装置 燃油

发动机 动力

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90

等级培训—发动机科目(中级)

第2章 发动机控制用传感器

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91

等级培训—发动机科目(中级)

传感器有哪些? MAP、CKP、CMP、TPS、ECT、Knock Sensor、O2等 执行器有哪些? 喷油器、点火线圈、怠速控制阀

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92

等级培训—发动机科目(中级)

第2章 发动机控制用传感器 输入输出(β-发动机)
MAP传感器 氧化锆式氧传感器 CKP(霍尔式) CMP传感器 ECT IAT 爆震传感器 车速传感器 各种开关信号 ECU NEW 燃油控制 点火控制 爆震控制 怠速控制 净化控制 风扇控制 A/C 压缩机控制

SIEMENS

主继电器控制 燃油泵继电器控制

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等级培训—发动机科目(中级)

输入输出(β-发动机)
MAP传感器 氧化锆式氧传感器 CKP(霍尔式) CMP传感器 ECT IAT 爆震传感器 车速传感器 各种开关信号 ECU NEW 燃油控制 点火控制 爆震控制 怠速控制 净化控制 风扇控制 A/C 压缩机控制

SIEMENS

主继电器控制 燃油泵继电器控制

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等级培训—发动机科目(中级)

第2章 发动机控制用传感器
1、概述

? 传感器的作用
? 需要检测的物理变量

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等级培训—发动机科目(中级)

电控汽油机进行精确控制,就需要发动机运转所需的各种条件,既包括 外界环境条件(大气压、空气温度等信息),也包括发动机运转过程中 自身的状况(转速、负荷、驾驶员意图、排放状况等)。 在电控汽油机中,各种传感器提供上述所需的信息。 传感器的作用: 检测发动机发生的物理变量,变量值通过信号处理器向控制器(ECM) 传递电子信号。控制器计算发动机工作所需的各种控制变量和判断运转 条件,产生控制执行器的电子输出信号。 需要检测的物理变量: 一般控制发动机需要检测的变量有空气流量、进气管压力及大气压力、 冷却水温及进气温度、曲轴及凸轮轴角度和速度、排气管内氧的浓度、 节气门开度、爆震等。

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96

等级培训—发动机科目(中级)

第2章 发动机控制用传感器
2、压力传感器

进气管绝对压力传感器 大气压力传感器

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等级培训—发动机科目(中级)

节气门位置一定时,进气管内的压力变化随着气缸的顺次工作而快速的 升降。 在发动机转速一定的条件下,发动机产生的扭矩与进气管压力的平均值 成比例。因此,发动机控制系统需要的是进气管的平均压力(进气管压 力瞬间变化量对发动机控制是不重要的)。 所以电控汽油机设置进气管稳压腔,过滤压力振动成分,只检测进气管 压力的平均值。在发动机控制系统中检测进气管绝对压力的传感器就是 MAP传感器。 大气压是表示空气密度的重要指标。海拔越高空气密度越小,空气量也 小,因此为了维持一定的空燃比,所需的燃油量随海拔的增高而减小。 同样,点火时期也随着空气密度需要调整。因此,为了随海拔或气候的 变化补偿空气密度变化量,有必要测量大气压力,这就是大气压力传感 器(BPS)。

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等级培训—发动机科目(中级)

第2章 发动机控制用传感器
3、温度传感器 冷却水温传感器(ECT) 进气温度传感器(IAT)

电 阻 值

水温°C
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等级培训—发动机科目(中级)

发动机上使用的温度传感器有冷却水温传感器(ECT)和进气温度传感 器(IAT)。 冷却水温传感器主要用于检测发动机水温,为控制系统的喷油、点火时 刻的修正提供依据。 进气温度传感器主要用于检测空气温度,为计算空气质量提供修正依据。

空气温度不同,空气密度不同,在相同体积的条件下,空气质量就会不 同,为保证ECU计算空气质量的精确性,必须检测空气温度。
主要使用NTC热敏电阻。NTC热敏电阻的输出特性是随温度的升高电阻值 变小。

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100

等级培训—发动机科目(中级)

第2章 发动机控制用传感器
4、空气流量传感器

常用的空气流量传感器是热线式空气流量传感器。

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101

等级培训—发动机科目(中级)

在发动机控制系统中,空气流量对发动机性能、动力性及燃油消耗率有 直接影响。特别是在燃油喷射系统中,需测量进气量,才能喷射与其相 对应的燃油量。 常用的空气流量传感器是热线式空气流量传感器。其工作原理是将热线 温度与吸入空气温度保持在一个定值,当空气质量流量增大时,为保持 热线温度,控制电路使热线通过的电流增大,反之则减小。其输出电压 是质量流量的函数。所以不需要对空气密度的变化进行补偿。

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等级培训—发动机科目(中级)

第2章 发动机控制用传感器
5、位置及转角传感器 在发动机控制系统中提供位置信息的传感器—TPS CKP CMP

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等级培训—发动机科目(中级)

在发动机控制系统中提供位置信息的传感器有:表示节气门开度的节气 门位置传感器(TPS)、曲轴位置传感器(CKP)、凸轮轴位置传感器 (CMP)等。这些传感器在发动机控制中提供发动机负荷状态的信息, 在燃油喷射、点火时期控制中起到很重要的作用。 节气门位置传感器内部有两个随节气门一起转动的触点,随着一个触点 在电阻体上面滑动,可以得到与节气门开度相对应的线性输出电压。内 部还有检测节气门全闭状态的怠速触点。 曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器利用霍尔效应,检测曲轴和凸轮轴 位置。

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等级培训—发动机科目(中级)

第2章 发动机控制用传感器
6、氧传感器 氧传感器应具备的条件 氧传感器的型式 分类

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等级培训—发动机科目(中级)

在发动机控制系统中,氧传感器应具备下列条件: 在理论空燃比附近要有急剧变化 根据排气管内的氧浓度变化输出电压要迅速变化 浓与稀之间差别大 随排气温度变化,电压要维持稳定 氧传感器的型式: 按使用的材料分为:氧化锆和氧化钛 氧化锆氧传感器随氧浓度之差发生电位差。

氧化钛氧传感器随氧浓度之差发生电阻值变化。

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等级培训—发动机科目(中级)

第2章 发动机控制用传感器
7、爆震传感器 ? 爆震 ? 产生爆震的原因 ? 爆震的危害 ? 爆震的控制

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等级培训—发动机科目(中级)

爆震 发动机正常燃烧是通过点燃混合气,然后火焰向外传播。但有时在火焰还未正 常传播之前,因局部自身着火导致急速燃烧。这种不正常的燃烧引起气缸内的 压力急速上升,气缸内的气体振动,导致发出敲击气缸壁的尖锐噪音。这称为 爆震现象。

产生爆震的原因 与压缩比、燃烧室的形状、燃烧室的沉积物、混合气的成分、进气管形状、燃 油质量、空气密度、发动机温度等有关,还与发动机点火时期有关。当点火时 期提前时,发生爆震。
爆震的危害 会导致火花塞或活塞烧损、气缸垫损坏、降低发动机的使用寿命等。 爆震的控制 在发动机控制期间,必须避免发生爆震现象。遏制发生爆震的方法是发动机的 爆震控制。爆震传感器检测出发动机发生爆震后,ECM通过延迟点火时期实现爆 震控制。
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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--MAP
1、进气歧管绝对压力传感器(Manifold Absolute Pressure:MAP)

原理:
功能:

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等级培训—发动机科目(中级)

原理: MAP传感器是压电式传感器,将进气管内的压力变化转化为电压信号的 变化,传给ECM。

功能: 感知发动机的负荷状态,测量启动时的大气压力,适应不同的海拔高度, 为喷油量和点火正时提供查询依据。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--MAP
检查方法 (1)利用电压表检查 利用电压表检测传感器电源。当点火开关ON时,检测2号端子电压是否为 5V电源。在1号端子上检测传感器输出电压,当点火开关ON(发动机OFF) 时,输出电压为4~5V,怠速状态时为0.5~2.0V。

1 2 3 4

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等级培训—发动机科目(中级)

利用电压表检测传感器电源。当点火开关ON时,检测2号端子电压是否 为5V电源。在1号端子上检测传感器输出电压,当点火开关ON(发动机 OFF)时,输出电压为4~5V,怠速状态时为0.5~2.0V。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--MAP
检查方法 (2)利用示波器检查

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113

等级培训—发动机科目(中级)

A部分是进气歧管内绝对压力大,输 出电压高的状态,同时表示真空度小 高负荷时

低负荷时

B部分是节气门逐渐打开,同时绝对压力上 升,输出电压也一起上升的状态 C部分是进气歧管绝对压力小,输出电 压小的状态,同时显示真空度大。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--MAP
检查方法 (2)利用示波器检查

加速时

怠速时
减速时

怠速时节气门开度无变化,MAP传感器输出电压不变化,节气门 开度有变化时,MAP传感器输出电压也会产生变化。MAP传感器 输出电压低是发动机负荷小的状态,进气歧管内真空度大。输 出电压高是发动机负荷大的状态,进气歧管内真空度小。
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等级培训—发动机科目(中级)

加速时

怠速时
减速时

怠速时节气门开度无变化,MAP传感器输出电压不变化,节气门 开度有变化时,MAP传感器输出电压也会产生变化。MAP传感器 输出电压低是发动机负荷小的状态,进气歧管内真空度大。输 出电压高是发动机负荷大的状态,进气歧管内真空度小。
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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--MAP
进气歧管绝对压力传感器(Manifold Absolute Pressure Sensor)数据
? 怠速时输出电压: 1.2V

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等级培训—发动机科目(中级)

怠速时输出电压: 1.2V

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--MAP
进气歧管绝对压力传感器(Manifold Absolute Pressure Sensor)数据
V 5 ? 2200RPM: 1.3V ? 2600RPM: 1.4V ? 3300RPM: 1.6V ? 6300RPM: 2.7V 4

3

2

1 800
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2000

3000
119

4000

6000

RPM

等级培训—发动机科目(中级)

随着发动机转速的升高,MAP的输出电压也升高。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--MAP
进气歧管绝对压力传感器(Manifold Absolute Pressure Sensor)安全模式
- 传感器故障或断路时 - 安全模式: 输出电压为0V, 但是压力是32.6kPa

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121

等级培训—发动机科目(中级)

传感器故障或断路时 - 安全模式: 输出电压为0V, 但是压力是32.6kPa

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--MAP
出现故障时的现象

? ? ?

发动机起动困难。 怠速不稳。 燃油消耗量增加和三元催化转换器过热。

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123

等级培训—发动机科目(中级)

出现故障时的现象

? ? ?

发动机起动困难。 怠速不稳。 燃油消耗量增加和三元催化转换器过热。

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124

等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--IAT
2、进气温度传感器(Intake Air Temperature Sensor:IAT)

?

工作原理

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125

等级培训—发动机科目(中级)

采用NTC(负特性)热敏电阻。 由于检测位置与MAP相同,所以把IAT与MAP传感器组合在一起安装在进 气管上。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--IAT
利用示波器检查

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--IAT
利用示波器检查

A部分表示空气温度低,

B部分表示进气温度上升时输 出电压降低,

C部分表示进气温度高的状态。

常温下检测的进气温度传感器波形。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--IAT
出现故障时的现象

? ? ?

不能进行点火时刻修正,会产生爆震。 行驶中加速不良。 燃油消耗量增加。

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等级培训—发动机科目(中级)

出现故障时的现象

? ? ?

不能进行点火时刻修正,会产生爆震。 行驶中加速不良。 燃油消耗量增加。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--TPS
3、节气门位置传感器(Throttle Position Sensor:TPS)

?

检测原理

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等级培训—发动机科目(中级)

节气门传感器安装在节气门体上,检测节气门开度。ECU利用节气门位 置传感器的输出电压判断发动机负荷状态,控制燃油喷射及点火时刻。 检测原理 节气门开度变化时,可变电阻式节气门位置传感器的输出电压发生变化, 利用这种变化检测节气门开度。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--TPS
检查方法

(1)利用电压表检查 在点火开关ON状态下,检测传感器输入电源是否为5V,怠速时传感器输出 电压规定值应为0.4V~0.9V左右。

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等级培训—发动机科目(中级)

检查方法

(1)利用电压表检查 在点火开关ON状态下,检测传感器输入电源是否为5V,怠速时传感器输出 电压规定值应为0.4V~0.9V左右。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--TPS
检查方法 (2)利用示波器检查

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--TPS
检查方法 (2)利用示波器检查

A部分表示输出信号与搭铁瞬间短 路或可变电阻瞬间断路的状态 B部分表示节气门全开状态时的最 大电压 C部分表示节气门打开时的输出电 压变化 D部分表示节气门关闭时的输出电 压变化。 E部分表示节气门全闭状态时的最 小电压。
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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--TPS
故障现象 怠速时发动机转速上升或发动机运转不稳。 加速不良。 燃油消耗量增加。 CO、HC排放量增加。 AT换档困难。

? ? ? ? ?

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等级培训—发动机科目(中级)

? ? ? ? ?

故障现象 怠速时发动机转速上升或发动机运转不稳。 加速不良。 燃油消耗量增加。 CO、HC排放量增加。 AT换档困难。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--CKP
4、曲轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor:CKP)

工作原理

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等级培训—发动机科目(中级)

曲轴位置传感器是检测发动机转速及曲轴位置,用于决定基准燃油喷射 时期、喷射时间和点火时刻。 工作原理 采用霍尔式曲轴位置传感器,利用霍尔元件特性和信号轮配合输出矩形 波。 功能: ECM根据曲轴位置传感器的输出信号,检测发动机的转速和曲轴位置。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--CKP
检查方法 用诊断仪检测时,不能通过数据流分析传感器的状态,只能通过分析传感器 的输出波形进行分析。

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等级培训—发动机科目(中级)

检查方法 用诊断仪检测时,不能通过数据流分析传感器的状态,只能通过分析传感器 的输出波形进行分析。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--CKP
出现故障时的现象 ? ? 发动机不能起动。 行驶中发动机突然停止。

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143

等级培训—发动机科目(中级)

出现故障时的现象 ? ? 发动机不能起动。 行驶中发动机突然停止。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--CMP
5、凸轮轴位置传感器(Camshaft Position Sensor:CMP) 工作原理

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等级培训—发动机科目(中级)

凸轮轴位置传感器用于检测1缸压缩上止点,判别每个气缸,决定喷油 及点火时刻顺序。制造公司的不同,称呼也不同,如称为NO.1 TDC传感 器,相位传感器,利用霍尔元件的称为霍尔传感器。凸轮轴位置传感器 检测原理与曲轴位置传感器相同。 检测原理 安装在凸轮轴上的凸轮轴位置传感器信号盘与凸轮轴一起转动,霍尔传 感器感应部间隙发生变化产生输出电压。凸轮轴转动1圈(曲轴转动2 圈),输出1次脉冲信号。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--CMP
检查方法 用诊断仪检测时,不能通过数据流分析传感器的状态,只能通过分析传感器 的输出波形进行分析。

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等级培训—发动机科目(中级)

检查方法 用诊断仪检测时,不能通过数据流分析传感器的状态,只能通过分析传感器 的输出波形进行分析。

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148

等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测--CMP
出现故障时的现象 可以起动,但燃油消耗量大或排气污染严重。

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等级培训—发动机科目(中级)

出现故障时的现象 可以起动,但燃油消耗量大或排气污染严重。 CMP故障时,ECU通过CKP判断活塞位置,此时,顺序喷射改为分组喷射。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测—Knock Sensor
6、爆震传感器(Knock Sensor) 工作原理

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等级培训—发动机科目(中级)

利用压电元件检测振动。爆震传感器分为共振型和非共振型。共振型爆 震传感器在传感器体与振荡片之间夹着压电元件,振荡片的振动使压电 元件变形而产生电压信号。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测—Knock Sensor
检查方法 检查爆震传感器连接器接触状态及断路或短路状态,以及是否按规定扭矩安 装在气缸体上。检测2号端子和3号端子之间的电阻值和电容量,与规定值进 行比较。

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等级培训—发动机科目(中级)

检查爆震传感器连接器接触状态及断路或短路状态,以及是否按规定扭 矩安装在气缸体上。检测2号端子和3号端子之间的电阻值和电容量,与 规定值进行比较。

在图中,要观察振幅和频率。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测—Knock Sensor
出现故障时的现象 ? ? 驾驶员很难感觉发生爆震。 当爆震传感器发生故障时,延迟点火时刻10°左右,会造成加速不良 或高负荷时产生爆震。

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155

等级培训—发动机科目(中级)

出现故障时的现象 ? ? 驾驶员很难感觉发生爆震。 当爆震传感器发生故障时,延迟点火时刻10°左右,会造成加速不良 或高负荷时产生爆震。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测—ECT
7、冷却水温传感器(Engine Coolant Temperature Sensor:ECT) 工作原理

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等级培训—发动机科目(中级)

水温传感器安装在发动机冷却水道上,可检测冷却水温,用于在发动机 冷机状态下修正怠速,修正随温度变化的燃油喷射量及控制点火时期。 检测原理 水温传感器利用了电阻值随温度变化的热敏电阻(NTC)。即,具有温 度上升时电阻值减小,温度下降时电阻值增大的特性。温度高时输出电 压小,温度低时输出电压大。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测—ECT
检查方法

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等级培训—发动机科目(中级)

检查方法

A部分是发动机水温低时输出电压高的状态。

B部分是水温上升时输出电压减小的状态

C部分表示水温达到正常温度。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测—ECT
出现故障时的现象 ? ? ? 起动困难,起动后发动机怠速不稳。 怠速及行驶中突然熄火。 燃油消耗量多,同时排气中的CO及HC增加。

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等级培训—发动机科目(中级)

出现故障时的现象 ? ? ? 起动困难,起动后发动机怠速不稳。 怠速及行驶中突然熄火。 燃油消耗量多,同时排气中的CO及HC增加。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测—O2 Sensor
8、氧传感器(O2 Sensor) 工作原理

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等级培训—发动机科目(中级)

氧传感器安装在排气管中,根据排气中的氧浓度与大气中的氧浓度差检 测空燃比。即,输出电压高(约1V左右)时空燃比浓,输出电压低(约 0V附近)时空燃比稀。ECM通过此信号控制喷射量,使空燃比接近或等 于理论空燃比。 检测原理 氧传感器分为氧化锆式(ZrO2)和氧化钛式(TiO2)。氧化锆(ZrO2)式 氧传感器是通过排气中的氧气浓度和大气中的氧气浓度差产生电压,当 空燃比浓时(排气中氧含量少),产生1V左右电压,当空燃比稀(排气 中氧含量多)时,产生0V附近的电压。氧化钛式(TiO2)氧传感器利用电 阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性及以理论空燃比为中心电阻值 急变的特性制成的。

氧传感器受温度的影响很大,低温时电阻非常大。约300°以上时才能 正常工作。所以氧传感器内安装加热线,以便传感器温度迅速上升到正 常工作温度。

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测—O2 Sensor
氧传感器安全模式

- 传感器故障时或者断路时
- 安全模式: 固定在 450mV
- 故障代码: P0135 氧传感器加热电路异常

450

mV

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等级培训—发动机科目(中级)

传感器故障时或者断路时 - 安全模式: 固定在 450mV

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等级培训—发动机科目(中级)

第3章 传感器检测—O2 Sensor
出现故障时的现象 ? ? ? ? 空燃比控制不良。 加速性差,或者在行驶中加速不良或突然熄火。 燃油消耗量增加。 排气中的CO、HC增加。

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等级培训—发动机科目(中级)

出现故障时的现象 ? ? ? ? 空燃比控制不良。 加速性差,或者在行驶中加速不良或突然熄火。 燃油消耗量增加。 排气中的CO、HC增加。

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等级培训—发动机科目(中级)

第4章 燃油喷射系统
1、燃油喷射系统的组成

燃油喷射控制系统分为进气系统、燃油系统、控制系统。
(1)、进气系统 体积流量型—空气流量传感器。 速度-密度型—没有空气流量传感器,安装MAP传感器。

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169

等级培训—发动机科目(中级)

燃油喷射控制系统分为进气系统、燃油系统、控制系统。进气系统是检 测及控制发动机燃烧所需的空气量的装置,按其检测方式可以分为体积 流量型与速度-密度型。燃油系统是向燃烧室供应燃油的装置。控制系 统是根据发动机的负荷与速度决定最佳燃油量的装置。 向发动机供应的燃油量由喷油器的喷射时间决定。 (1)、进气系统 进气系统按其检测方法在构成上有所差异。即,体积流量型有空气流量 传感器,速度-密度型没有空气流量传感器,而在进气歧管上安装有MAP 传感器。从空气通道吸入的空气通过空气滤清器后经空气流量传感器、 节气门阀、气压缓冲器、进气歧管、进气孔进入到燃烧室。在这个过程 中重要的是进气阻力小,要迅速正确检测空气量。

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170

等级培训—发动机科目(中级)

第4章 燃油喷射系统
(2)、燃油系统的组成 燃油箱的燃油通过燃油泵供应到燃油滤清器、燃油分配管上。在燃油分 配管上安装了喷油器。 燃油压力调节器的主要功用是使系统油压与进气歧管压力差保持常数。 从喷油器喷出的燃油量便唯一取决于喷油器的开启时间。

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等级培训—发动机科目(中级)

(2)、燃油系统的组成 燃油箱的燃油通过燃油泵供应到燃油滤清器、燃油分配管上。在燃油分 配管上安装了喷油器。 燃油压力调节器的主要功用是使系统油压与进气歧管压力差保持常数。 从喷油器喷出的燃油量便唯一取决于喷油器的开启时间。

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等级培训—发动机科目(中级)

第4章 燃油喷射系统
(3)控制系统 控制系统构成图如下所示。

蓄电池 冷却水温 进气温度 节气门开度量 氧传感器 爆震传感器 AFS 启动开关 怠速开关

驱动

喷油器

驱动

燃油泵继电器

CMP传感器
CKP传感器

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等级培训—发动机科目(中级)

控制系统的功用是接受发动机的各种传感器信号,根据发动机的负荷状 态与转速、车辆行驶性能、废气降低及燃油消耗量等参数,计算最佳燃 油喷射量。经运算判断后输出控制信号到喷油器,调节燃油喷射量。

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174

等级培训—发动机科目(中级)

第4章 燃油喷射系统
2、燃油喷射系统的工作 (1)根据发动机工作状态的燃油控制
启动时 发动机暖机时 怠速运转 部分负荷运转 全负荷运转 急加速和减速 燃油切断

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等级培训—发动机科目(中级)

启动时——起动时发动机处于低转速、无负荷状态(即节气门关闭的状 态),除了高温再起动外,是冷却水温低的状态。空燃比控制在略微浓 厚的状态,并无氧传感器的输入信号。开环控制。

暖机时——是指发动机起动后冷却水温达到正常状态为止的运转期间。 在此期间根据发动机起动时的冷却水温度决定。冷却水温低,发动机暖 机时间也长。此期间的空燃比固定在12:1到15:1,暖机之前无氧传感 器输入信号。开环控制。
怠速运转——闭环控制。 部分负荷——闭环控制。 全负荷(WOT)——开环控制。 急加速和急减速——过渡工况,按相应的控制策略修正。 燃油切断——TPS=0 RPM≥1900rpm 或RPM≥6800rpm
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176

等级培训—发动机科目(中级)

第4章 燃油喷射系统
(2)喷油器的工作 原理: 功能: 无效喷射时间(对电源电压的修正)

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等级培训—发动机科目(中级)

原理: 利用线圈的电磁反应,控制喷油器针阀的打开和关闭,通过控制线圈的 通断电时间实现喷油量的控制。 功能: 适时的向发动机提供适量的燃油。

无效喷射时间(对电源电压的修正)
ECU决定喷射时间,包括喷油嘴阀门开启和关闭时延迟的无效喷射时间。 因无效喷射时间受蓄电池电压的影响,必需进行燃油喷射时的修正。当 蓄电池电压高时,无效喷射时间短,喷射量增加,即流过喷油嘴电磁线 圈的电流大,吸引力大,延迟时间短。当蓄电池电压低时无效喷射时间 长,喷射量减少。

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等级培训—发动机科目(中级)

第4章 燃油喷射系统
(3)、喷射波形分析 下图表示电压驱动式喷油嘴的输出波形。

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179

等级培训—发动机科目(中级)

(3)、喷射波形分析

A部分表示喷油嘴电源电压。 B部分表示ECM内的喷油嘴驱动三极管 OFF→ON,喷油嘴的柱塞被拉到停止 位置,开始燃油喷射的状态 C部分表示喷油嘴燃油喷射时间 D部分表示喷油嘴电流被迅速切断时所 产生的峰值电压。 E部分表示ECM内的喷油嘴驱动三极管 OFF,喷油嘴停止喷射的状态。

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等级培训—发动机科目(中级)

第5章 怠速控制系统
? 怠速控制概念

?

怠速控制的目的

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等级培训—发动机科目(中级)

1、怠速控制概念 发动机在怠速状态时,节气门处于关闭状态,通过怠速阀和从节气门阀间隙 漏出的空气提供给发动机。所谓怠速是指在通过怠速阀和从节气门阀间隙漏 出的少量空气下燃烧,输出功率与发动机本身摩擦力相平衡的转速。 2、怠速控制的目的 虽然发动机怠速转速越低对燃油消耗量及噪音、振动方面有利,但如果转速 过低,因动力过小会造成发动机负荷增大时工作不稳和产生振动,或者出发 时发动机熄火。相反,如果怠速转速过大,燃油消耗量和有害气体的排放增 多。怠速控制的目的是,如上所述发动机运转条件变化时,把怠速转速控制 在一定的范围内,保持最低的燃油消耗量及肃静性。怠速控制项目还有起动 时随着冷却水温度控制进气量的起动怠速控制,缩短发动机暖机时间的高怠 速控制,随使用空调等电器负荷和自动变速器负荷状态调节到目标转速的提 高怠速控制,减速时缓冲控制等。缓冲控制是指,当急减速时防止节气门急 速关闭,缓和发动机的冲力,还能减少有害气体的产生。即,如果节气门急 速关闭,进气量突然降低,瞬间混合气过浓,增加CO的产生量。

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等级培训—发动机科目(中级)

第5章 怠速控制系统
旁通控制方式

至发动机

空气

怠速控制执行器

发动机转速

发动机温度
节气门怠速开关

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等级培训—发动机科目(中级)

如图所示旁通控制方式的怠速控制系统。 按使用的执行器进行分类,一般使用的执行器有步进电机式、线性电磁 阀式和旋转阀式等。

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等级培训—发动机科目(中级)

第5章 怠速控制系统
旋转阀式执行器
阀轴

旋转阀 永久磁铁

线圈 弹簧
连接器 空气 旋转阀

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等级培训—发动机科目(中级)

旋转阀式执行器由线圈和永久磁铁构成的驱动部和安装旋转阀的流量控 制部组成。旋转阀式执行器是根据线圈内流过的电流值的大小,改变阀 门旋转方向,调整空气通道面积的比例电子阀。线圈电流进行占空比控 制,执行器随占空比的大小控制空气量。使用旋转阀的原因是,阀门不 受上、下流压力差的影响,能稳定控制。

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等级培训—发动机科目(中级)

第5章 怠速控制系统
修正

为了获得最佳控制,发动机的过渡状态或状态变化时要进行修正。
? 起动时修正

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等级培训—发动机科目(中级)

起动时修正 起动时因为基本不踩油门,发动机转速和发动机是否失火受到怠速控制 的影响很大。一般起动时发动机转速上升到2000rpm到3000rpm,再降低 的功能就是修正控制引起的。

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188

等级培训—发动机科目(中级)

第5章 怠速控制系统

?

缓冲修正

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等级培训—发动机科目(中级)

当急速松开加速踏板时,因节气门急速关闭,有可能造成发动机失火或 冲击。为了防止此类现象的发生,逐渐减少进气量的修正。

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190

等级培训—发动机科目(中级)

第5章 怠速控制系统

?

各种负荷修正

负荷开关

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191

等级培训—发动机科目(中级)

为了改善由于空调、电器负荷、动力转向、冷却风扇等工作造成的发 动机怠速不稳定现象而进行的进气量增加修正。

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192

等级培训—发动机科目(中级)

第5章 怠速控制系统
ISA的检查 发动机状态 怠速时 尾灯ON时 A/C ON时 缓冲控制时 高怠速时(冷却水温20℃) 占空比(%) 30~32% 32~33% 33~35% 最大55% 45~47%
193

备注 无负荷时

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等级培训—发动机科目(中级)

ISA的检查—检查占空比值可以判断ISA的状态 发动机状态 怠速时 尾灯ON时 A/C ON时 缓冲控制时 高怠速时(冷却水温20℃) 占空比(%) 30~32% 32~33% 33~35% 最大55% 45~47%
194

备注 无负荷时

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等级培训—发动机科目(中级)

第6章 点火控制系统
1、点火控制系统的构成 DLI系统分为同时点火方式和独立点火方式。同时点火方式是2个气缸共 用1个点火线圈,同时向排气行程气缸和压缩行程气缸点火。

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195

等级培训—发动机科目(中级)

DLI系统分为同时点火方式和独立点火方式。同时点火方式是2个气缸共 用1个点火线圈,同时向排气行程气缸和压缩行程气缸点火。 因压缩行程气缸内压力高,通电时难以产生火花。但排气行程气缸内压 力与大气压相近,容易产生火花。 压力高时放电困难的原因如下:当空气密度增加时,火花塞电极间气体 分子数量增加,与空气分子冲撞减小了电子的加速距离,电子不能充分 加速,按顺序电离空气分子的能力降低。所以在高压气体内不提高放电 电压,不能产生足够的火花。 同时点火时,排气行程气缸内的压力减小到接近于大气压。一般在大气 压下火花塞间隙为1mm时,施加约2,000V电压就可以火花放电。所以排 气行程气缸火花放电电阻与压缩行程气缸火花放电电阻相比几乎没有。 把压缩行程气缸的火花塞与排气行程气缸的火花塞串联施加高电压,因 排气行程气缸的火花塞电阻很小,大部分电压用于压缩行程气缸的火花 塞火花放电上。

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196

等级培训—发动机科目(中级)

第6章 点火控制系统
同时点火与独立式点火对比

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197

等级培训—发动机科目(中级)

同时点火与独立式点火对比

?

同时点火方式系统构成比较简单,价格便宜。但在排气行程气缸进 行不需要的火花放电,火花放电次数成倍增加。因比中心电极温度 高的外侧电极为负极,具有火花塞电极消耗快的缺点。 独立点火方式使用与发动机气缸数相同数量的点火线圈和大功率三 极管,虽然系统价格高,但点火线圈设置在火花塞正上方,不需要 高压导线,点火能量损失小。

?

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198

等级培训—发动机科目(中级)

第6章 点火控制系统
2、点火时期控制

点火时期提前

点火时期延迟 水温

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199

等级培训—发动机科目(中级)

修正提前角是根据发动机的运转状态,为了实现最佳的点火时期而考虑 的,有多种多样的变量。一般要修正的变量有发动机冷却水温、高度 (大气压修正)、加减速、怠速稳定、各种负荷(空调、电子负荷等) 冷却水温低时 提前点火时期,可提高发动机性能。

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200

等级培训—发动机科目(中级)

第6章 点火控制系统

怠速

点火时期

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201

等级培训—发动机科目(中级)

怠速波动时

怠速转速降低时提前点火时期,可增加发动机动力,稳定怠速。怠速转速 上升时延迟点火时期,稳定怠速。还对各种电器负荷的变化进行修正。

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202

等级培训—发动机科目(中级)

第6章 点火控制系统

节气门开度

点火时期

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203

等级培训—发动机科目(中级)

瞬间延迟修正

在急加速时为了防止因发动机负荷急剧上升而产生爆震的控制。

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204

等级培训—发动机科目(中级)

第6章 点火控制系统

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205

等级培训—发动机科目(中级)

爆震控制 其中点火时期与发动机产生爆震有密切关系。调整点火时期防止爆震的 产生就是现在使用的爆震控制系统。因发动机产生最大动力的点火时期 在产生爆震的点火时期附近,设定点火时期时,与产生爆震的点火时期 应有一定的余地。点火时期和发生爆震的关系如图所示。没有爆震控制 时,因实际点火时期在产生最大扭矩点火时期的延迟位置,发动机动力 降低。把实际点火时期提前到接近于爆震产生的点火时期,可以有效地 获得发动机输出动力。

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206

等级培训—发动机科目(中级)

第7章 点火装置的检测
1、点火波形的分析 (1)次级线圈波形分析

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等级培训—发动机科目(中级)

次级线圈波形分析 图中A部分表示电子式点火装置大功率三极管OFF瞬间的波形。这时点火 线圈初级线圈电流被切断,次级线圈电压开始上升。即在点火线圈自感 应和互感应作用下次级线圈产生感应电压。B部分表示火花塞放电时期 的点火电压。点火电压的高度表示克服火花塞间隙产生火花必要的点火 线圈输出电压。通过火花塞间隙产生一次火花后,要维持一段时间的火 花,点火电压下降到必要的电压为止,即下降到C位置。C--D部分叫火 花保持时间或火花范围。即这区间是保持火花的时间,一般情况下,时 间为1.0-2.0毫秒。D部分为点火线圈上的剩余能量,不足以保持火花 的区间,火花熄灭。这时点火线圈上的剩余能量在D--E区间波动消失。 E部分为大功率三极管ON状态。E--F区间表示初级线圈导通电流的时间, 这称为闭合角。在下次大功率三极管OFF,重复上述过程。 大部分电子控制点火系统中,能控制闭合角变化。即发动机转速增加 时,闭合角增加,确保点火所需能量。

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208

等级培训—发动机科目(中级)

第7章 点火装置的检测

北京现代汽车有限公司

209

等级培训—发动机科目(中级)

火花塞间隙大 火花塞间隙小

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210

等级培训—发动机科目(中级)

第7章 点火装置的检测

北京现代汽车有限公司

211

等级培训—发动机科目(中级)

高压导线断路不产生火花状态的点火波形

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212

等级培训—发动机科目(中级)

第7章 点火装置的检测

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213

等级培训—发动机科目(中级)

A部分表示火花范围成直线或准水平

B部分表示火花范围虽然起始点正常,但有向上倾斜状态

火花塞间隙大的点火波形
这表示火花塞间隙大,还有可能的原因是空燃比过大,压 缩比过大,火花塞电极过度损伤等
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214

等级培训—发动机科目(中级)

第7章 点火装置的检测

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215

等级培训—发动机科目(中级)

A部分表示因高压导线电阻过大导致点火电压过大

B部分表示火花范围与正常状态相 比从高起点开始向下倾斜

高压导线电阻过大导致的点火波形

次级线圈电阻会成为火花范围向下倾斜的原因
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216

等级培训—发动机科目(中级)

第7章 点火装置的检测

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217

等级培训—发动机科目(中级)

A部分表示点火电压过低

B部分表示火花维持时间比正常时 间长的状态

火花塞间隙小时的点火波形

长且低的火花范围,是由火花塞间隙过小造成的
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218

等级培训—发动机科目(中级)

第7章 点火装置的检测
(2)、初级点火线圈波形的分析

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等级培训—发动机科目(中级)

(2)、初级点火线圈波形的分析
a部分为初级线圈电流被切断的位置,从这点开始在 初级线圈上产生约300V的感应电压,次级线圈产生 高电压。 a~b部分为初级线圈产生的感应电压大小 b~d部分为火花塞维持区间(火花塞放电时间)

如果特定气缸火花塞间隙比规定值大,与其它气缸相 比,其放电部分电压低,时间长,会出现右侧向下倾 斜的波形。如果次级电路断路造成不放电,初级波形 无火花放电部分,直接与中间部分(d~e部分)连接。
d~e(f)称为中间部分,与次级线圈相同,是初级 线圈剩余电流能量以振动电流形式衰减消失。振动消 失后,电压无变化,因触点断开,在初级线圈(-) 极呈现蓄电池电压。 (e)~f~a(g)部分为触点闭合,初级线圈电流导 通的区间。
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220

等级培训—发动机科目(中级)

第8章 排气控制系统
1、燃油蒸发控制 (1)概要 (2)蒸发气体控制系统的构成

进气

进气缓冲器 净化控制电磁阀

节气门 阀
活性碳罐关闭阀

活性碳罐

燃油箱 油箱
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221

等级培训—发动机科目(中级)

(1)概要 燃油箱为了防止因燃油温度升高使燃油体积膨胀所导致的其内部压力过 高或负压,需要与大气进行换气的装置。为防止燃油泄漏,使用了双向 阀。为防止燃油蒸气(主要成分是HC)直接排到大气中,需要蒸发气体 控制装置。 蒸发气体控制方式:活性碳储存方式

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222

等级培训—发动机科目(中级)

第8章 排气控制系统
(3)蒸发气体控制系统工作原理
ECU按占空比方式控制的阀门称为净化控制电磁阀(PCSV)。

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等级培训—发动机科目(中级)

(3)蒸发气体控制系统工作原理
ECU按占空比方式控制的阀门称为净化控制电磁阀(PCSV)。 占空比为0%时阀门完全关闭,占空比为100%时阀门完全打开。 冷却水温低时关闭,冷却水温高时打开。

一般情况下,在怠速时占空比为1~3%,最大为92%。

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224

等级培训—发动机科目(中级)

第8章 排气控制系统
PCSV工作条件:
? ? ? 冷却水温约80℃以上 怠速以外运转状态 不进行空燃比学习状态

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225

等级培训—发动机科目(中级)

PCSV工作条件:
? ? ? 冷却水温约80℃以上 怠速以外运转状态 不进行空燃比学习状态

净化控制并不是持续进行,而控制一定时间后(约3分钟),停止控制一段时 间,以便活性碳罐储存蒸发气体。

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226

等级培训—发动机科目(中级)

第8章 排气控制系统
2、曲轴箱窜气控制 (1)概要 危害: 解决办法:

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227

等级培训—发动机科目(中级)

(1)概要 窜气的主要成分是在压缩行程中未燃烧的气体和作功行程中已燃烧气体 中未完全燃烧的碳化氢(HC)及一部分燃烧产生物与机油烟雾混合的气 体。 危害: 窜气降低机油的润滑性,还会形成淤渣。窜气内包含的少量水分会腐蚀 发动机内部。 窜气量与气缸内压力和曲轴箱内的压力有关。 发动机负荷大时,窜气量增加。 发动机气缸和活塞环的磨损量越大,窜气量越大。

解决办法: 窜气控制--把窜气引入到进气系统再次燃烧。

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228

等级培训—发动机科目(中级)

第8章 排气控制系统
(2)、窜气控制系统的工作原理
工作原理

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229

等级培训—发动机科目(中级)

(2)、窜气控制系统的工作原理
工作原理:窜气控制PCV阀安装在气门室罩上,用真空管与进气管连接。 PCV阀利用进气管的真空度工作,根据行驶条件进行控制。 发动机停止 — 怠速或减速 — 正常工作时 — 加速或大负荷— PCV阀关闭 PCV阀关闭 PCV阀打开 PCV阀全打开

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230

等级培训—发动机科目(中级)

第9章 其他主要控制系统
1.可变进气系统

低速状态
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高速状态
231
等级培训—发动机科目(中级)

固定长度的进气歧管,不能满足发动机在不同转速条件下,对进气的不 同要求。 低速:较长的进气通路—充分利用空气流动的惯性效应 高速:较短的进气通路—减少管路阻力

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232

等级培训—发动机科目(中级)

第9章 其他主要控制系统
低速状态:需要较长的进气通路

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233

等级培训—发动机科目(中级)

低速状态:需要较长的进气通路 采用较长的管路,在发动机低转速范围内,充气效率是比较高的。

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234

等级培训—发动机科目(中级)

第9章 其他主要控制系统
高速状态:需要较短的进气通路

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235

等级培训—发动机科目(中级)

高速状态:需要较短的进气通路 采用较短的管路,在发动机高转速范围内,充气效率是比较高的。

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236

等级培训—发动机科目(中级)

第9章 其他主要控制系统
可变进气装置的工作原理
可变进气装置是根据发动机转速和负荷ECU控制驱动VIS阀电机,控制进气管 路的长度。

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237

等级培训—发动机科目(中级)

可变进气装置的工作原理
可变进气装置是根据发动机转速和负荷ECU控制驱动VIS阀电机,控制进气管 路的长度。 ? 低速及低负荷时关闭VIS阀,进气管路变长。 ? 高速及高负荷时打开VIS阀,进气管路变短。

低速及低负荷条件 发动机转速:4500RPM以下 节气门开度:70%以下

高速及高负荷条件 发动机转速:4500RPM以上 节气门开度:70%以上

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等级培训—发动机科目(中级)





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等级培训—发动机科目(中级)

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