N20发动机供气装置。 1.废气涡轮增压器N20发动机进气和排气系统如图1-83所示,N20发动机装有采用 T winStrol技术的废气涡轮增压器。该废气涡轮增压器在涡轮入口处有两个独立通道,可分别将两个气缸的废气引至涡轮叶片处。 TwinScroll表示带有一个双涡管涡轮壳体的废气涡轮增压(图1-84),N20发动机(与其他4缸发动机一样)采用将气缸1和4、气缸2和3集成在一起的设计,这样可以更高效地利用脉冲增压效果通过废气涡轮增压器实现发动机增压有两种工作原理,即定压增压和脉冲增压。定压增压是指涡轮前的压力几乎恒定不变,用于驱动废气涡轮增压器的能量通过涡轮前后的压力差获得。采用脉冲增压方式时,涡轮前的压力变化迅速而显著,通过从燃烧室排出废气形成脉冲。压力增大时就会产生作用在涡轮上的压力波,此时利用废气动能,使压力波以脉冲方式驱动废气涡轮增压器。
2热膜式空气质量流量计。
N20发动机采用热膜式空气质量流量计(图1-85),通过热膜式空气质量流量计测量值确定空气质量与通过计算替代值(通过进气温度、增压压力、发动机转速等)确定空气质量可以达到相同效果。计算替代值用于进行发动机负荷控制,但会定期通过热膜式空气质量流量计数值对这个数值进行校准,以便补偿因进气系统内复杂流体动力学条件产生的公差使用热膜式空气质量流量计还能提供扩展诊断功能,例如用于燃油箱或曲轴箱通风系统,因为这些系统会引起空气质量偏差(1)功能一个电动加热式测量元件突出在气流中,测量元件的温度始终保持恒定。气流带测量元件的热量,空气流量越大,则保持测量元件温度恒定所必须投入的能量就越多热膜式空气质量计的特性线扩展到空气流量的负值域(大于550s的范围)。由于同个气缸列上不同的点火间隔而产生的脉冲,还会在行驶模式下出现负空气流量,因此这个负空气流量将在计算中得到补偿(2)内部结构如图1-86所示,传感器在12V的电压下运行。进气温度传感器由发动机控制系统提供5V电压,由一个电子分析装置对热膜式空气质量计内的测量数据进行分析。由此可以准确记录流过的空气质量,包括流动方向。通过传感器元件,仅记录下一部分的空气流量。流经量管的整个空气质量将根据校准结果进行确定。
3.进气温度增压压力传感器。
进气温度/增压压力这一组合式传感器(图1-87)向发动机控制系统提供增压空气温度和增压压力信息。增压压力传感器用于增压压力调节,利用进气压力传感器的信号,发动机控制单元还将对节气门的位置进行补偿增压压力传感器采用应变仪进行压力测量。施加压力时,传感器中装有应变仪的金属膜会发生变形。应变仪的电阻变化将通过一个测量电桥,以电子方式进行记录并分析。然后所测得的电压将作为实际值输入增压压力调节装置中进气温度传感器进行温度记录时,使用的是与温度有关的电阻器。该电路包括一个分压器,可对其测量与温度有关的电阻值。通过一条传感器特有的特性线转换成温度值,在进气温度传感器中安装有一个热导体(NTC),其电阻值随温度的上升而下降。此电阻值根据温度在167kΩ~150Ω的范围内变化,对应于-40~130℃的温度进气温度/增压压力传感器通过一个4芯插头进行连接,该传感器由发动机控制系统提供5V电压增压压力的信息通过一条信号线传输给发动机控制装置,增压压力的有效信号根据压力变化而波动。测量范围为0.5~4.5V,对应于20~250kPa的增压压力。进气温度传感器的电阻随着温度在167kΩ~150Ω的范围内变化,对应于-40~130℃的温度。
4.进气压力传感器。
进气压力传感器(图188)用螺栓拧紧在进气集气箱上,这本来是一个组合式压力和温度传感器,但是不读取温度信号,使用此传感器的原因在于通用件理念该组合式传感器向发动机控制系统传送节气门后的进气压力,进气压力用作负荷信号的替代值。压力传感器元件和一个用于信号放大及温度补偿的传感器电子装置集成在一个硅芯片上,测得的压力作用在硅膜片的工作面上。要产生绝对压力测量,在膜片背面包含一个基准真空。然后,所测得的电压将作为实际值输入增压压力调节装置中。
5.电动节气门。
节气门调节器固定在进气集气箱上(图1-89)。DME控制单元根据加速踏板模块的位置以及其他控制单元的转矩要求参量计算出节气门的位置。节气门调节器由DME控制单元以电动方式打开或关闭。节气门开启角度由电动节气门调节器中的两个霍尔传感器监控,一个电动何服马达带动节气门移动,通过一个基本频率1000Hz的按脉冲宽度调制信号控制这个伺服马达节气门原则上具有0°~90°的机械调节范围,但最大只可移动到81°(对应于节气门00%打开)。在不通电状态下,节气门由两个节气门复位弹簧保持在约5.2°的紧急空气点,这两个弹簧也用于发生故障(控制已停用)时将节气门复位到该位置。
DME借助测得的实际位置将要求的节气门开度标准值转换为控制命令,此诊断监控两个霍尔传感器的电气功能(对地短路、对正极短路和断路)以及传感器信号的可信度。只要满足总线端KL.15接通以及未识别到任何电气故障等条件,诊断就连续进行。
如图1-90所示,霍尔传感器是非接触式传感器。出于安全考虑,霍尔传感器提供相互反向的信号(冗余)。第二个传感器在所有工作点下提供镜像电压值。发动机控制单元从霍尔传感器处得到0~5V之间的一个测量值,DME借助学习到的下部极限位置和可设码的上升比率计算节气门开启角度下的这个电压。此诊断监控两个信号的下部和上部电压极限。
