进气惯性增压控制系统控制与检修

1、2.3.2 2.3.2 进气增压控制系统原理与检修进气增压控制系统原理与检修淮安信息职业技术学院淮安信息职业技术学院 汽车工程系汽车工程系20112011年年9 9月月一、进气惯性增压控制技术简介一、进气惯性增压控制技术简介l1、进气动态效应、进气动态效应发动机在换气过程中，由于间断进气而引起进气管内发生压力波动，这种现象称为进气管的动态效应。l 在特定的不变的进气管长度和形状条件下，利用气体在进、排气管内产生气体运动，来提高下一工作缸的进气压力，增大进入下一气缸的空气量。l 分析其原因，可归纳为惯性效应和波动效应两类。影响进气管动态效应的结构因素是进气管长度、直径和形状。 利用进气管的动态效

2、应，可以有效地提高高转速时充量系数和改善扭矩特性。 2 2、进气动态效应的类型、进气动态效应的类型l（1）进气管的惯性效应）进气管的惯性效应l在节气门已全开的情况下，利用进气的空气谐振，进一步加大充气量。l（2）进气管的波动效应）进气管的波动效应l空气在进气管内流动时，具有一定的惯性并且会在进气管内产生一种往复运动的压力波，如果此压力波达到进气门时即开启进气门，则会明显提高进气充量。3 3、谐波进气增压系统、谐波进气增压系统（ACIS-Acoustic Control Induction SystemACIS-Acoustic Control Induction System ）l谐波进气增压

3、系统是一种利用气流惯性产生的压力波来提高充气效率，以提高发动机功率和转矩。l一些中、高级汽车的进气常采用谐波进气增压系统。谐波进气增压系统工作原理谐波进气增压系统工作原理l利用进气行程进气管内高速流动气体的惯性效应、波动效应，使进气管内的压力波与进气门的开启配合，当进气门开启时，使反射回来的压力波正好传到该气门附近，从而形成进气增压的效果，提高发动机的充气效率和功率。谐波进气增压系统的影响因素谐波进气增压系统的影响因素l（1）进气管的长度l（2）进气管的容积l（3）进气管的音速l（4）发动机转速l为此，可按照气体压力波传播的特点设计进气道，使进气道的长度、形状都可改变。发动机不同转速对进气管的

4、要求发动机不同转速对进气管的要求l发动机的不同转速都对应最佳的进气管长度和进气管容积，压力波随着进气管长度的增加而变长。l（1）进气管长，发动机在中、低转速时转矩增加较大。l（2）进气管短，发动机在高转速时功率增加较大。l最好是随着发动机工况的变化而连续改变进气管长度和进气管容积，以更好地利用谐振效应，进而提高进气效率，提高发动机的功率和扭矩。4、谐波进气增压控制系统的类型、谐波进气增压控制系统的类型l可控的进气谐振近年来发展很快，形式也很多，其工作原理大体上可分为两种：l（1）可变进气管长度式谐波增压系统）可变进气管长度式谐波增压系统l根据发动机转速和负荷的变化情况，自动地改变进气管的有效长

5、度。l（2）可变进气管容积式谐波增压系统）可变进气管容积式谐波增压系统l一定的进气歧管长度、粗细使进气具有一定的谐振频率，在某一转速范围内可有效提高充气效率。二、常见进气惯性增压控制系统二、常见进气惯性增压控制系统l（一）谐振进气控制系统（可变容积式）（一）谐振进气控制系统（可变容积式）1 1、谐振进气控制系统的基本组成、谐振进气控制系统的基本组成l由一定长度和直径的进气歧管和一定容积的谐振室组成。（宝来和帕萨特）2 2、谐振进气控制系统的工作原理、谐振进气控制系统的工作原理l进气气流固有频率与气门的进气周期调谐，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

6、的压力增高，从而增加进气量。谐振进气控制系统的工作原理图谐振进气控制系统的工作原理图 谐振进气控制系统的工作过程谐振进气控制系统的工作过程l根据发动机的工况，由真空电磁阀通过真空执行器来控制进气控制阀的开启或关闭，以适应容积式谐波增压的需要，提高充气效率。l（1）低速时，进气控制阀关闭，进气管内容积变小，压力波传播距离长，进气气流速度较高，形成较强的惯性增压效果，有助于增大发动机输出转矩，发动机低速性能好。（相当于延长进气管）l（2）高速时，进气控制阀打开，进气管内容积变大，压力波传播距离短，形成较强的惯性增压效果，增大发动机输出转矩，发动机高速性能好。（相当于缩短进气管）丰田丰田LEXUS雷

7、克萨斯雷克萨斯3GR-FE发动机谐波进气发动机谐波进气增压控制系统增压控制系统 丰田佳美丰田佳美3VZ-FE谐波进气增压控制系统谐波进气增压控制系统 丰田丰田1993款皇冠款皇冠3.0 2JZ-GE发动机谐波进气增发动机谐波进气增压控制系统压控制系统 谐振进气控制系统的结构谐振进气控制系统的结构l主要由进气控制阀（ACIS）、真空执行器、真空电磁阀（VSC）、真空罐等组成。丰田皇冠丰田皇冠2JZ-GE2JZ-GE发动机发动机ACISACIS系统真空通道电磁阀控制电路系统真空通道电磁阀控制电路 l低速时，电磁真空通道阀电路不通，真空通道关闭，真空罐的真空度不能进入真空电动机，受真空电动机控制的进

8、气增压控制阀处于关闭状态。此时进气管长，压力变长，以适应低速区域形成气体动力增压效果。 l高速时，ECU接通电磁真空通道阀的电路，真空通道打开，真空罐的真空度进入真空电动机，吸动膜片，从而将进气增压控制阀打开，由于大容量空气室的参与，缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速区域也得到较好的气体动力增压效果。4 4、谐振进气控制系统的特点、谐振进气控制系统的特点l（1）没有运动件，工作可靠，成本低。l（2）只能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。（二）可变进气歧管长度（可变长度式）（二）可变进气歧管长度（可变长度式）l发动机转速不在谐波范围内怎么办呢？发动机转速不在谐波范围内怎么办呢？l通过改变进

9、气歧管长度或粗细。通过改变进气歧管长度或粗细。1、可变进气歧管长度的功用、可变进气歧管长度的功用l充分利用进气波动效应和尽量缩小发动机在高、低速运转时进气速度的差别，从而达到改善发动机经济性及动力性，特别是改善中、低速和中、小负荷时的经济性和动力性的目的。l可变进气歧管在所有转速下都可以使发动机转矩平均提高5%。2、可变进气歧管长度的工作原理、可变进气歧管长度的工作原理l根据发动机转速和负荷的变化而自动改变进气歧管的有效长度。l（1）高速或大负荷时）高速或大负荷时粗而短的进气支管。l（2）中、低转速或中、小负荷）中、低转速或中、小负荷细而长的进气支管。l进气歧管越进气歧管越长长越越细细，谐波越

10、，谐波越慢慢，适合，适合低速低速；l进气歧管越进气歧管越短短越越粗粗，谐波越，谐波越快快，适合，适合高速高速。3、可变进气歧管长度装置的结构、可变进气歧管长度装置的结构l主要由进气控制伺服机构、进气控制阀、发动机ECU等组成。l1-进气控制伺服机构；2-进气控制阀；3-发动机ECU 4、可变进气歧管长度的工作过程、可变进气歧管长度的工作过程l1-空气滤清器；2-节气门；3-转换阀；4-转换阀控制机构；5-发动机ECU奥迪奥迪 A4发动机可变进气歧管长发动机可变进气歧管长度增压系统度增压系统 Audi V6发动机的可变长度进气管1活门；2膜片阀 进气管长度变化对发动机扭矩、功率的影响进气管长度变

11、化对发动机扭矩、功率的影响l进气管细长细长时，压力波波长长长，可使发动机中低中低转速区扭矩扭矩增大；l进气管粗短粗短时，压力波波长短短，可使发动机高高转速区功率功率增大。lACIS通过对进气空气控制阀进行优化控制以实现进气歧管长度的改变来提高充气效率，从而使发动机在整个转速范围内都能提高扭矩输出，尤其是在低转速范围内。低速低速长长气道提高气道提高扭矩扭矩 高速高速短短气道提高气道提高功率功率 奥迪奥迪 A6 A6发动机可变进气歧管长度增压系统发动机可变进气歧管长度增压系统 日产汽车发动机可变进气系统日产汽车发动机可变进气系统 丰田双进气管可变进气系统丰田双进气管可变进气系统 （改变进气歧管粗细

12、）（改变进气歧管粗细） 三、增压控制系统三、增压控制系统功能：功能：根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的工作，以达到控制进气压力，提高发动机动力性和经济性的目的。分类：分类：根据增压装置使用的动力源不同，增压装置分废气涡轮增压和动力增压两种。目前多采用废气涡轮增压。典型废气涡轮增压控制系统利用发动机排出的高温高压废气的热能和动能，驱使涡轮增压器中的动力涡轮带动同轴的增压涡轮一起转动，从而加大循环进气量，提高发动机的输出功率，提高动力性和经济性。增压后进气温度提高，混合气可以适当变稀，从而可以使CO和HC的排放量有所降低。国产一汽奥迪A6 1.8T、一汽宝来1.8T 和上海帕萨特1.8T等乘

13、用车都采用了带废气涡轮增压器的增压进气系统。废气涡轮增压系统功能废气涡轮增压系统功能废气涡轮废气涡轮增压器的增压器的基本结构基本结构l主要部件有涡轮增压器、增压压力电磁阀、膜片式放气控制阀和冷却器组成。涡轮增压器内有动力涡轮和增压涡轮，它们安装在同一根轴上。工作情况工作情况工作原理工作原理 利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮增压机内的涡轮（位于排气道内），涡轮又带动同轴的压缩轮（位于进气道内），压缩轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。l执行器内有膜片将之分隔成左右两个腔，膜片左侧受进气增压压力的作用，膜片右侧装有弹簧。膜片与废气阀通过一根推杆连接。l当压缩轮侧进气增压压力增

14、加到足以克服执行器内的弹簧力时，推杆推动废气阀开启。一部分废气绕过涡轮经排气歧管直接排放出去，增压压力也随之下降。 增压压力的控制增压压力的控制 l为了保证发动机在不同转速及工况下都得到最佳增压值，防止发动机爆震和限制热负荷，对涡轮增压系统增压压力必须进行控制。旁通放气法：调节进入动力涡轮室的废气量从而对增压压力进行控制。1.带有涡轮增压的汽油发动机电子控制系统。带有涡轮增压的带有涡轮增压的汽油发动机电子控制系统汽油发动机电子控制系统当VSV开启，执行器内的受压空气经VSV逸出到压缩轮侧的进气管内，此时执行器内的受压气体压力PaPb，执行器内的膜片受压变形减小，废气阀开度也相应减小，废气绕过涡

15、轮的旁通量减少，增压压力上升。工作过程工作过程 当VSV关闭时，受压缩轮增压的气体直接作用在执行器的膜片上，膜片受压变形增大，废气阀开度也相应增大，废气绕过涡轮的旁通量增多，增压压力下降。优缺点比较优缺点比较l一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器的相比，可增加大约40%甚至更多。这意味着一台小排量的发动机经增压后，可以产生同较大排量发动机相同的功率。l发动机在采用废气涡轮增压技术后，工作中产生的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高，从而使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响，而且还会提高进气温度。l维修费用高，如更换涡轮增压器：奥迪A6 1.8T为20000元、宝来1.8T

16、 为16500元、帕萨特1.8T为13000元。涡轮增压电控系统的检修涡轮增压电控系统的检修l检查进气室和真空管路有无漏气；检查进气室和真空管路有无漏气；l真空开关阀电路有无短路或短路，真空开真空开关阀电路有无短路或短路，真空开关阀的电阻是否符合标准；关阀的电阻是否符合标准；l视情维修或更换损坏的元件。视情维修或更换损坏的元件。增压器常见故障原因分析增压器常见故障原因分析增压发动机功率下降的原因：增压发动机功率下降的原因：l旁通阀门关闭不严。旁通阀门关闭不严。l空气进口阻力损失过大。空气进口阻力损失过大。l增压器叶轮、壳体和流道脏污。增压器叶轮、壳体和流道脏污。l动力涡轮壳流道和叶轮上严重积碳。动力