客户赵先生驾驶一辆2021款大众迈腾B8L轿车，起动车辆时，发现仪表上的发动机故障指示灯常亮，且发动机起动困难。经过汽车维修技师仔细检查发现是进气歧管与气缸盖之间的密封垫圈磨损严重导致空气供给系统出现漏气故障。更换密封垫圈后，再次起动发动机，发现故障排除。赵先生对此感到困惑，不理解为什么密封垫圈会导致发动机起动困难，现在请你结合自己所学知识，为客户介绍一下空气供给系统的原理。

一、空气供给系统的组成与工作原理

空气供给系统是发动机电控系统的重要组成部分。如果空气供给系统相关零部件出现故障，那么将导致混合气浓度与发动机工况的不协调，从而引起发动机工作不良。出现这种情况时，往往就需要对空气供给系统进行检修和维护。因此，学习空气供给系统的组成、工作原理，对于正确、快速地进行故障诊断和检修十分重要。

1.空气供给系统的功用

空气供给系统的功用是向发动机提供与发动机负荷相适应的清洁空气，同时对流入发动机气缸的空气质量进行直接或间接计算，然后以电信号的形式告知电控单元（ECU），致使系统中的进气与喷油器喷出的汽油能够形成空燃比符合要求的可燃混合气。

2.空气供给系统的组成

如图3-1-1所示，空气供给系统主要由空气滤清器、进气总管、进气歧管、空气计量装置（进气流量传感器或进气压力传感器）、节气门体和节气门位置传感器等组成。

图3-1-1 空气供给系统各部件位置

如图3-1-2所示，当发动机工作时，空气经空气滤清器过滤后，通过进气流量传感器、节气门体进入进气总管，然后通过进气歧管分配给各气缸。节气门体中设置有节气门，可以控制进入发动机的空气量，进而控制发动机的输出功率。在节气门的外部或内部设有与主进气道并联的旁通怠速进气通道，并由怠速控制阀控制怠速时进气量，以控制发动机怠速。

图3-1-2 空气供给系统的组成

下面开始分别介绍各部分组成的功用。

空气滤清器（图3-1-3）可以过滤空气中的杂质和水分，保证气缸能被供给足够的洁净空气。此外，优质的空气滤清器还有降低发动机吸入气体时的噪音和节省燃料的作用。空气滤清器内装有一个滤清器芯，在外部空气进入发动机时，可从空气中除去灰尘和其他颗粒。为了保证空气滤清器的工作性能，所以必须定期清洗或更换。

图3-1-3 空气滤清器

进气流量传感器（图3-1-4）是用来计量吸入发动机气缸的空气量的传感器。

图3-1-4 进气流量传感器

节气门体（图3-1-5）是用于安装节气门、节气门位置传感器等部件的装置。

图3-1-5 节气门体

进气管包括进气软管、进气总管和进气歧管。进气软管用于连接空气滤清器与节气门体，进气总管用于连接节气门体与进气歧管。有些发动机的进气总管与进气歧管制成一体，有些则是用螺栓连接。进气歧管可以将进气总管的空气均匀分配到各气缸对应的进气道。

3.空气供给系统的工作原理

图3-1-6为空气供给系统的工作原理。当空气经过空气滤清器过滤后，通过空气流量计（进气流量传感器或进气压力传感器）、节气门、进气总管、进气歧管进入各汽缸。L型电控发动机的空气流量计或D型电控发动机的进气压力传感器都是用于检测空气流量的。空气流量受节气门开度的控制，而节气门开度又由驾驶人通过加速踏板（俗称油门）控制。踩下加速踏板时，节气门开度增大，空气流量加大，发动机功率增大，反之，发动机功率减小。

图3-1-6 空气供给系统的工作原理

二、空气供给系统的类型

空气供给系统按进气量检测方式的不同，可分为D型与L型两种。

1.D型空气供给系统

D型空气供给系统主要由空气滤清器、进气温度传感器、怠速控制阀、节气门位置传感器、惯性增压进气系统、进气歧管绝对压力传感器等组成，如图3-1-7所示。

图3-1-7 D型空气供给系统的结构

D型空气供给系统是利用进气歧管绝对压力传感器检测进气管内的绝对压力，电控单元根据进气管内的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进气量，再根据进气量和发动机转速确定基本喷油量。这种计量进气量的方式属于速度密度型，其结构简单，应用比较广泛。

D型空气供给系统工作原理如图3-1-8所示。发动机工作时，经空气滤清器滤清后的空气，通过节气门体和进气总管被分配到各缸进气歧管再进入气缸。流入进气室的空气量取决于节气门体内的节气门开度和发动机转速。

图3-1-8 D型空气供给系统工作原理

2.L型空气供给系统

L型进气系统主要由空气滤清器、进气流量传感器（里面包括进气温度传感器）、补充空气阀、节气门位置传感器及怠速调节螺钉等组成，如图3-1-9所示。与D型空气供给系统相比，L型进气系统中的进气流量传感器（空气流量传感器）取代了进气歧管压力传感器，其它的组成部件基本相同。

图3-1-9 L型空气供给系统的结构

L型空气供给系统是利用空气流量传感器直接测量发动机的进气量，电控单元不必进行推算，即可根据空气流量传感器信号计算出与该空气量相应的基本喷油量。因消除了推算进气量的误差影响，其测量的准确程度高于D型，故对混合气浓度的控制更精确。

图3-1-10 L型空气供给系统工作原理

三、可变进气系统和可变配气系统

1.可变进气系统

可变进气系统可以进一步提高发动机的工作性能。可变进气系统的主要是利用发动机进气管中空气的波动效应来增大进气量，或利用进气旋流作用于改善燃烧过程。一般来讲，由于这种波动效应，使细而长的进气管对发动机低速性能有利，粗而短的进气管对发动机高速性能有利。进气旋流则可以加快燃烧过程。不同车型的发动机所采用的可变进气系统在结构上存在不同的差异，但工作原理却基本相同。

a)中、低速工作时                           b）高速工作时

图3-1-11 可变进气系统的工作原理

利用可变进气歧管长度及断面积的方式，在低、中转速，空气必须经过较细长进气歧管，由于进气流速快，且进气脉动惯性增压的结果，使较多的混合气进入气缸，提高转矩输出；而在高转速时，空气则经过较短的进气歧管，管径变大，进气阻力小，充填效率高，以维持高转矩输出。

如图3-1-11所示。利用可变进气道的方式，在低转速，两个进气道中的一个进气道被控制阀封闭，另一个进气道进气，进气气流增快，提高进气惯性，改善进气效率，且造成强横涡流或纵涡流，使燃烧迅速，因而提高转矩输出；而在高转速时，两个进气道均进气，进气充足，可维持高转矩输出。

2.可变配气系统

可变配气系统（图3-1-12）是通过在一定范围内调整凸轮轴的转角和升程，来优化控制配气正时，提高发动机的动力性和经济性，改善发动机高速及低速时的性能及稳定性，降低发动机的排放。

图3-1-12 可变配气系统

为了改变充气效率随转速变化的趋势，调整发动机的转矩特性。高速时要求有较大的进气门迟闭角，以利于最大功率的发挥；中低速时则要求有较小的进气门迟闭角。进气管内混合气随活塞运动，当发动机转速低时，活塞运动慢，为避免混合气回流进气管，进气门应提前关闭，即进气凸轮轴相位应提前调整；发动机转速高时，进气管内气流速度快，活塞在向上运动过程中，混合气仍可继续涌入气缸，为增加混合气量，进气门延迟关闭。

一、废气涡轮增压系统

现今，部分汽车还采用了废气涡轮增压技术来提高发动机效率。涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭矩，增加动力性。一台装有涡轮增压器的发动机，其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。如1.8T涡轮增压发动机，增压之后，动力可以达到2.4L发动机的水平，但是耗油量与1.8L发动机比并不高多少，从而提高燃油经济性和降低尾气排放。

图3-1-13 废气涡轮增压系统

如图3-1-13所示，废气涡轮增压技术的基本原理是利用发动机排出的废气推动涡轮高速运转，再由涡轮带动泵轮，然后由泵轮增大进气压力，从而增加发动机的进气量。但是进气压力提高后，发动机比较容易过热，且爆震的倾向也加大了，为了避免过热和爆震，ECU必须对增压压力进行控制。

一、任务准备

工作任务：一辆2021款大众迈腾B8L轿车，请对汽车空气供给系统进行全面的检查。

1.课前准备

（1）场地设施：举升机一台，装有废气抽排系统和消防设施的场地。

（2）设备设施：2021款大众迈腾B8L轿车一辆

（3）工量具：常用工具（一套）、车辆故障诊断仪、万用表等。

（4）耗材：车内三件套、车外三件套等。

（5）学生组织：教师指导、分组实训、过程评价。

2.注意事项

（1）在工作过程中要注意人身安全，认真执行7S管理。

（2）在工作过程中请根据操作步骤，规范操作，防止损坏设备和器材。

（3）严格按照工作要求正确使用仪器设备，出现问题及时报告，服从管理。

二、任务实施

1.故障现象

一辆2021款大众迈腾B8L轿车在起动车辆时，发现仪表上的发动机故障指示灯常亮，发动机起动困难。

2.故障原因分析

由故障现象，发动机故障指示灯常亮且发动机起动困难，显然与电控系统相关，而非发动机机械系统故障。考虑到车型年代并不算老旧，燃油系统故障的可能性相对较小，所以大概率是空气供给系统中出现故障。为了明确故障原因，应首先对空气供给系统各部件进行全面检查和故障排除。

3.故障诊断与排除

按照以下顺序对进气系统每个元件进行检查。

（1）进气流量传感器

进气流量传感器（图3-1-14）安装在空气滤清器与节气门体之间。进气流量传感器是测量发动机吸入空气量的装置，它将吸入的空气量转换为电信号送至ECU，作为燃油喷射和点火控制的主要控制信号。

图3-1-14 进气流量传感器的位置

（2）进气歧管压力传感器

进气歧管压力传感器安装在节气门与进气歧管之间，如图3-1-15所示。

进气歧管绝对压力传感器根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力（真空度)的变化，并转换成电压信号，与转速信号一起输送到电控单元(ECU)，作为确定喷油器基木喷油量的依据。

 图3-1-15 进气歧管压力传感器的位置

（3）进气温度传感器

多数进气温度传感器与进气流量传感器和进气歧管压力传感器集成在一起，如图3-1-16。进气温度传感器可以检测进气温度，并向ECU输入进气温度信号，作为燃油喷射的修正信号。

图3-1-16 进气温度传感器的位置

（4）电子节气门

电子节气门和节气门位置传感器的安装位置如图3-1-17所示。节气门位置传感器可以将节气门开度及转角变化率的大小转变为电信号输入ECU，ECU可以根据节气门位置信号判别发动机的工况并根据不同的工况控制喷油时间。

图3-1-17 电子节气门和节气门位置传感器的位置

1.空气供给系统可以向发动机提供与负荷相适应的清洁空气，同时对流入发动机气缸的空气质量进行直接或间接计算，然后以电信号的形式告知电控单元，然后形成空燃比符合要求的可燃混合气。

2.空气供给系统主要由空气滤清器、进气总管、进气歧管、空气计量装置、节气门体和节气门位置传感器等组成。

3.空气供给系统按进气量检测方式的不同，可分为D型与L型两种。

4.D型空气供给系统是利用进气歧管绝对压力传感器检测进气管内的绝对压力，电控单元根据进气管内的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进气量，再根据进气量和发动机转速确定基本喷油量。

5.L型空气供给系统是根据空气流量传感器信号计算出与该空气量相应的基本喷油量。

6.可变进气系统的主要是利用发动机进气管中空气的波动效应来增大进气量，或利用进气旋流作用于改善燃烧过程。

7.可变配气系统是通过在一定范围内调整凸轮轴的转角和升程，来优化控制配气正时，提高发动机的动力性和经济性，改善发动机高速及低速时的性能及稳定性，降低发动机的排放。