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1、可变进气系统 VIS（variable intake system）,1 VIS概述2 VIS基本原理3 VIS的作用4 VIS的种类、构造和控制方式5 VIS的常见故障,1 VIS概述,（1）自然进气的汽油发动机中，较长的进气歧管低速高扭矩，高速低功率；较短的进气歧管正好相反，低速小扭矩，高速大功率。利用可变进气系统，可以达到低速高扭矩，高速大功率的效果。（2）可变进气歧管就是充分利用进气波动效应和尽量满足发动机在不同转速下所需的进气量，从而达到改善发动机经济性及动力性的目的。因此要求发动机在高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管;在中、低转速和中、小负荷下配用较长的进气歧管。可变进气歧管就是为
2、适应这种要求而设计的。,2 VIS基本原理,（1）可变长度进气歧管技术原理：进气波动效应 进气过程的间歇性和周期性致使进气歧管内产生了一定幅度的压力波。此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。如果以一定长度和直径的进气歧管与一定容积的谐振室组成谐振系统图，并使其固有频率与气门的进气周期协调，那么在特定的转速下，就会在进气门关闭之前，在进气歧管内产生大幅度的压力波，使进气歧管的压力增高，从而增加进气量。,2 VIS基本原理,2 VIS基本原理,发动机低速运转时，发动机电子控制装置指令转换阀控制机构关闭转换阀，这时空气经空气滤清器和节气门沿着弯曲而又细长的进气歧管流进汽缸。细长的进气歧管提高
3、了进气速度，增强了气流的惯性，使进气量增多。当发动机高速运转时，转换阀开启，空气经空气滤清器和节气门直接进入粗短的的进气歧管。粗短的进气歧管进气阻力小，也使进气量增多。,（2）可变截面进气歧管,可变截面进气歧管技术是通过调整进气歧管的截面来实现可变进气的一种技术，可提高低速区的扭矩和保持高速区的最大功率。它是根据流体力学的原理，管道的截面积越大，流体压力越小；管道截面积越小，流体压力越大。在高转速区，较大的进气歧管截面积，可以提高进气量；在低转速区，较小的进气歧管截面面积可以提高气缸的进气负压，也能在气缸内充分形成涡流，让空气与汽油更好的混合。,(3)共鸣进气,共鸣进气也称为共振进气增压，是指
4、利用在气缸群中的压力振动来实现进气系统的调谐共振。水平对置发动机和V型发动机常采用这一技术来改善发动机的充气效率。同一端的汽缸通过独立的歧管共享一个谐振室，两个谐振室之间通过管经不同的两根歧管相互连接，其中一根歧管的通路上设有可变进气控制阀。由于水平对置及V型发动机两端的汽缸工作交替进行，所以进气交替地在这两个谐振室之间进行。这样，在谐振室之间就形成压力波。如果压力波频率与转速相匹配，就会有助于空气进入汽缸，从而改善充气效率。在共鸣进气系统中，压力波的频率取决于安装在两谐振室之间连接管上的可变进气控制阀，在低转速时关闭，压力波的频率减小，与相对较低的进气频率相吻合，从而可以提高中低转速的输出扭
5、矩；在高转速时阀门开启，这时压力波的频率增大，与较高的进气频率吻合，从而可以改善高转速时的充气效率。,3 VIS的作用,改善了发动机的动力性；改善了经济性；改善排气净化性。,4 VIS的种类、构造和控制方式,VIS的种类：1 可变长度进气歧管2.可变截面进气歧管3.共鸣进气,4.1 可变长度进气歧管,基本原理进气门时开时关使得进气管内气体的流动处于波动状态。当进气门关闭时，进气管内流动的气体因急速停止而受到压缩，在进气门附近产生一个正压力波，向进气管入口端传播。正压波到了进气管入口后反射回行，形成负压力波并向进气门出传播。如果此时进气门仍处于关闭状态，该负压波反射回行向进气管入口端传递。在进气
6、管里，正负压力波往返交替传递，直到下一个循环开始，进气门打开。如果下一循环进气开始时，刚好是正压力波传到进气门处，则会使进气压力和充气效率提高，反之则反。当进气门开关的频率与该管内气体的波动频率相同时，就可产生共振，增大进气量。,4.1 可变长度进气歧管,如图所示为丰田汽车公司采用的进气控制系统(Acoustic controlinduc-tion system，ACIS。,可变进气系统发动机图,奥迪A6发动机进气道式进气歧管,短进气道发动机在高转速时，空气流经短进气道，可提高效率。,长进气道发动机在低转速时，空气经过长的进气道，使气缸充气最佳，且扭矩增大。,真空单元,进气道,开关式翻板 短管
7、和长管（功率位置和扭矩位置）之间的切换由开关式翻板来执行。开关式翻板由发动机控制单元J623经进气歧管翻板阀N316通过真空来操纵。该阀在未通电时，翻板是处于打开状态的，因此就处于功率位置（短管）。,真空储压器 进气歧管内有一个真空储压器，该储压器内存储有用于操纵开关式翻板的真空（负压）。真空储压器内的空气经单向阀被抽到进气总管内，于是储压器就建立起真空了。如果这个单向阀损坏了，那么就无法操纵开关式翻板了。,发动机转速从0到约1200转/分 可变进气歧管处于功率位置，进气歧管翻板阀没有通电。进气过程一开始就产生的真空波在功率进气总管内的大功率进气管终端被反射回来，经过很短时间后作为压力波又回到
8、进气门。,发动机转速在约1200转/分到约4000转/分之间 发动机控制单元给进气歧管翻板阀通上了电。开关式翻板和大功率进气管就关闭了。这时气缸就通过扭矩进气管直接从进气总管吸入空气。,奥迪Q7 4.2L-V8-TDI发动机,涡旋板可以处于打开和关闭的位置,奥迪 4.2L-V8发动机,无级可变长度进气歧管,无级可变长度进气歧管即在任意转速下都可以无级调配出最佳的进气管长度。这种结构可保证在全部转速范围内获得最大扭矩。根据进气管的工作原理，无级可变长度进气歧管可分为旋转式无级可变进气歧管和伸缩式无级可变进气歧管。,旋转式无级可变进气歧管,旋转式无级可变进气歧管由旋转内腔件（蜗壳）和固定外壳构成，
9、通过旋转内腔件的转动来改变管长，系统可根据发动机转速、负荷等情况平稳地改变有效进气路径长度，改善发动机的输出特性,1.4.2 伸缩式无级可变进气歧管,伸缩式无级可变进气歧管是通过伸缩管实现无级变速，由步进电机带动齿轮和齿条驱动。,4.2 可变截面进气歧管,技术原理可变截面进气歧管技术是通过调整进气歧管的截面来实现可变进气的一种技术，可提高低速区的扭矩和保持高速区的最大功率。它是根据流体力学的原理，管道的截面积越大，流体压力越小；管道截面积越小，流体压力越大。在高转速区，较大的进气歧管截面积，可以提高进气量；在低转速区，较小的进气歧管截面面积可以提高气缸的进气负压，也能在气缸内充分形成涡流，让空
10、气与汽油更好的混合。,4.2 可变截面进气歧管,1 控制阀装在较粗短的副进气歧管上，当发动机低、中转速时，控制阀关闭，空气从较细长的主进气歧管进入气缸；当发动机高转速时，控制阀打开，空气从主副进气歧管进入气缸。,4.2 可变截面进气歧管,2 日产汽车可变进气系统,4.2 可变截面进气歧管,3 如图为富豪汽车公司采用之可变进气系统(VOLVO Variable induction systen V-VIS),4.2 可变截面进气歧管,涡旋板可以处于打开和关闭的位置,4 奥迪Q7 4L-V8-TDI发动机,4.2 可变截面进气歧管,5 如图所示为丰田汽车公司采用的可变进气系统(TOYOTA Var
11、iable induction system，T-VIS),采用可变进气系统的功能,4.2 可变截面进气歧管,6 如图为福特汽车公司采用的可变进气控制系统(Variable induction control system，VICS),4.2 可变截面进气歧管,7大众1.4TSI,8 如图所示为SAAB汽车公司采用之可变进气歧管(VIM)，为三段可变进气系统，用于V6 3.L发动机，进气系统装二个控制阀，在不同转速下，配合不同的控制阀开度，以改变进气歧管的长度，得到不同的空气共鸣作用，使低.中.高速转矩最大。(1)发动机转速低于时：二个控制阀均关闭，此时进气的共鸣导管长度最长，使低转速转矩增加
12、。(2)发动机转速在时：第一控制阀打开，进气的共鸣导管长度缩短，使中转速转矩增加。(3)发动机转速超过时：二个控制阀均打开，进气的共鸣导管长度最短，使高转速维持高转矩。,4.2 可变截面进气歧管,4.2 可变截面进气歧管,9 如图与上述各种系统的控制阀开启方式不相同:,4.2 可变截面进气歧管,以4气门发动机为例，2进2排设计，其中一进气管带有气阀，该气阀受到ECU的直接控制。当发动机低转速运转时，需要的进气歧管截面积小，这时可以关闭气阀，使两个进气门只有一个能够进气，这相当于减少了一半的截面积。同样，发动机高转速运转，气阀在ECU控制下开启，两个进气门同时工作，这相当于加大了截面积。,4.2
13、 可变截面进气歧管,10 雷克萨斯,4.3共鸣进气,共鸣进气也称为共振进气增压，是指利用在气缸群中的压力振动来实现进气系统的调谐共振。水平对置发动机和V型发动机常采用这一技术来改善发动机的充气效率。同一端的汽缸通过独立的歧管共享一个谐振室，两个谐振室之间通过管经不同的两根歧管相互连接，其中一根歧管的通路上设有可变进气控制阀。由于水平对置及V型发动机两端的汽缸工作交替进行，所以进气交替地在这两个谐振室之间进行。这样，在谐振室之间就形成压力波。如果压力波频率与转速相匹配，就会有助于空气进入汽缸，从而改善充气效率。在共鸣进气系统中，压力波的频率取决于安装在两谐振室之间连接管上的可变进气控制阀，在低转
14、速时关闭，压力波的频率减小，与相对较低的进气频率相吻合，从而可以提高中低转速的输出扭矩；在高转速时阀门开启，这时压力波的频率增大，与较高的进气频率吻合，从而可以改善高转速时的充气效率。,日产VG30DE发动机共鸣进气系统,目前共鸣进气系统可以进行两级调节和三级调节，图为日产VG30DE型发动机的共鸣进气系统，该系统在发动机低速时，可变进气控制阀关闭，左右两个容器中的相位相反，产生240的周期性压力波，并在稳压箱中互相抵消，从而形成反射点；在高速时，可变进气控制阀开启，反射点却成为进气管连接通道的中心点，利用这种控制原理，使发动机获得两种共振效应，从低速区到高速区，提高了填充效率，从而获得优异的
15、动力性。,宝马N52发动机,进气装置/DISA 由下列主要部件构成：谐振管、溢流管、振荡管 l、DISA 执行机构,3级可变进气装置（DISA),发动机内产生的扭矩在很大程度上取决于进气行程中新鲜空气进气质量。各气缸的进气行程使进气质量产生振荡。进气气缸的移动空气质量与该气缸关闭的进气门相遇时，上述振荡就会与压力峰值产生的振荡相叠加。这两种振荡叠加时就会产生所谓的谐振或共振。谐振可以使原始振荡放大或衰减。进气行程开始时气缸上进气门前出现的是压力峰值还是压力低谷，在很大程度上取决于叠加振荡在进气区域内的行程和发动机转速即气流流速。在较大发动机转速范围内希望得到较高的扭矩导致内燃机进气导管的种类不
16、断增多。,怠速运转和转速范围较低时，DISA 执行机构 1 和 2 处于关闭状态。进气经过节气门进入谐振管。在谐振管内分配进气量并通过集气管和振荡管送至各个气缸内。这样每三个气缸都可获得等量进气质量。,1-5-3-6-2-4,处于中等转速范围时，DISA 执行机构 2 打开。在本示例中，假设第一个气缸的进气门刚刚关闭。气体的移动在关闭的进气门上产生一个压力峰值。该压力峰值通过振荡管和集气管送至点火顺序中的下一个气缸处。从而改善下一个准备进气气缸的新鲜空气进气质量。,转速范围较高时，两个 DISA 执行机构都处于开启状态。此时也假设第一个气缸的进气门刚刚关闭。关闭的进气门前也产生了一个压力峰值。
17、进气量通过振荡管、溢流管和集气管进行输送。,5 VIS的常见故障,当可变进气系统发生故障时，常会出现动力不足、油耗升高等症状。可变进气系统的常见故障如下：（1）电磁阀及控制电路故障电磁阀可能会出现线圈短路、阀芯卡滞和通气口堵塞等故障。控制电路可能出现断路、短路、接触不良和接触电阻过大等故障。（2）膜片转换阀及真空管路故障膜片转换阀可能会膜片破裂、拉杆变形等故障；真空管路可能会出现泄漏和堵塞等故障。（3)机械故障可变进气系统可能会出现因积炭产生阀门关闭不严或不能开启等故障。,1 可变进气转换电磁阀的检查（1）检查电磁阀线圈的阻值，应该符合规定。否则，更换电磁阀。（2）在断电状态下，用压缩空气从电磁阀的通大气口处吹入，空气应不能通过；用压缩空气从电磁阀的通真空口处吹入，空气应该从同膜片式转换阀的接口处流出。否则，更换可变进气转换电磁阀。（3）在通电状态下，用压缩空气从电磁阀的通大气口处吹入，空气应该从同膜片式转换阀的接口处流出；用压缩空气从电磁阀的同真空管处吹，空气应该不能通过。否则，更换可变进气转换电磁阀。,2 膜片式转换阀的检查（1）检查膜片式转换阀是否有卡死、变形等现象。（2）检查膜片式转换阀是否有泄漏现象。可以用手动真空泵连接到膜片式转换阀的膜片室，并施加真空到一定的值，然后观察在一定的时间真空度的变化情况。如果真空度下降，则说明存在泄露，需要更换膜片式转换阀。,
