项目汽油机进气辅助控制系统认知与检修广东交通汽车技

项目4.1汽油机进气辅助控制系统认知与检修2广东交通职业技术学院汽车技术系目的：提高进气量，改善发动机动力性能。应用在汽油机上的进气控制系统：(1)可变进气歧管长度增压系统；(2)谐波进气增压系统（ACIS）；(3)涡轮增压系统。(4)气门驱动控制系统可变进气歧管长度增压系统：控制发动机进气道的空气流通截面大小，适应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性。谐波进气增压系统功能：在发动机的进气管中部加设了一个大容量的真空气室和相应的控制装置，实现压力波传播路线长度的改变，从而兼顾低速和高速的进气增压效果。涡轮增压系统：利用发动机排出的废气驱动涡轮增压器压缩新鲜空气,提高进气效率。气门驱动控制系统:

根据发动机转速和负荷的变化，适时调整配气相位和气门升程。2.进气增压系统原理及检修

（1）压力波的来源及利用方法压力波的来源——发动机工作中，由于进排气门的不断开关，进气流在进气歧管内出现压力脉动。利用方法——可以利用进气行程进气管内高速流动的气体的惯性效应、波动效应提高充气效率。进气管细而长时，压力波波长长，可使发动机中低转速区功率增大；进气管短而粗时，压力波波长短，可使发动机高转速区功率增大。显然，如果进气歧管长度可变化，那么就可兼顾增大功率和增大扭矩。2.1可变进气歧管长度增压系统2.1可变进气歧管长度增压系统奥迪V6发动机的可变长度进气歧管当发动机低速运转时，ECU控制转换阀控制机构关闭转换阀，这时空气沿着弯曲而又细长的进气歧管流进气缸（如图中实线所示）。细长的进气歧管提高了进气速度，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进气歧管（如图中虚线所示）。粗短的进气歧管进气阻力小，也使进气量增多。可变长度进气歧管不仅可以提高发动机的动力性，还由于它提高了发动机在中、低速运转时的进气速度而增强了气缸内的气流强度，从而改善了燃烧过程，使发动机中低速的燃油经济性有所提高。1-转换阀2-转换阀控制机构3-ECU2.1可变进气歧管长度增压系统奥迪V6发动机的可变长度进气歧管检修内容：进气歧管转换系统功能的检查真空系统的检查进气歧管转换电磁阀的检查2.1可变进气歧管长度增压系统（1）进气歧管转换系统功能的检查当发动机转速超过4000r/min的设定门槛值时，ECU发出控制信号给电磁阀，进气歧管从长管转换到短管。当用诊断仪检查进气歧管转换系统功能时，选择显示组95（怠速时进气歧管切换）读取数据流。奥迪V6发动机的可变长度进气歧管2.1可变进气歧管长度增压系统2.2谐波进气增压(ACIS)谐波进气增压系统（ACIS）是在发动机其它结构不变的基础上，在进气管中部增加了一个谐振室（大容量的真空气室）和相应的控制装置。

1-进气导流管2-副谐振室3-空气滤清器4-空气流量传感器5-主谐振室6-进气歧管进气谐波波长可变的ACIS

工作原理:

当空气室出口的控制阀关闭时，进气管内的脉动压力波传递长度为空气滤清器到进气门的距离，这一距离较长，适应发动机中、低速工况形成气体动力增压效果。当控制阀打开时，接通真空罐，打开进气增压控制阀。由于大容量空气室的参与，在进气道控制阀处形成气帘，使进气脉动压力只能在空气室出口和进气门之间传播，缩短了压力波的传播距离，以满足发动机高速工况下的气体动力增压要求。三阶段变化的进气谐振控制系统采用两个真空电磁阀

丰田1MZ-FE三阶段进气谐振控制系统组成及工作原理工作原理某些发动机进气管上除安装节气门调节进气量外，还安装动力阀控制系统，它能根据发动机的不同负荷改变进气量，从而改变发动机的动力性能。真空控制的动力阀装在进气管上，控制进气管空气通道的大小。当发动机小负荷运转时，ECU控制真空电磁阀关闭，动力阀也关闭，进气通道变小，发动机输出较小功率；当发动机负荷增大，ECU根据转速、温度、空气量等信号接通真空电磁阀，真空管内的真空度提高而将动力阀打开，进气通道变大，发动机输出较大功率。2.3动力阀控制系统

(a)打开(b)关闭动力阀控制系统

1—真空室；2—真空电磁阀；3—ECU(ECCS)；

4—单向阀；5—动力阀EA888系列发动机（1.8TSI和2.0TSI）进气系统节气门控制单元进气温度传感器G42活性碳罐N80进气歧管风门转换装置中的真空罐高压油管端口（油泵）高压油管端口（高压燃油分配器）活性碳罐系统阀门高压燃油分配器高压燃油传感器进气歧管风门翻板进气歧管风门电位计G336EA888系列发动机（1.8TSI和2.0TSI）进气系统节气门翻板进气系统气门翻板关闭节气门翻板气门翻板打开（3000转以上）废气涡轮增压是利用发动机排出的具有一定能量（高压、高温）的废气驱动涡轮增压器中的动力涡轮高速转动，再带动同轴的增压涡轮（一般位于空气流量传感器与进气门之间的进气管道中）一起转动，对从空气滤清器进入的新鲜空气进行压缩，然后再送入气缸。由此，可以吸入大量的空气，显著提高进气效率，达到提高发动机输出功率之目的。

2.3涡轮增压系统机械式涡轮增压器 空气被由发动机驱动的压缩机压缩。 但是增大的输出功率会损失一部分，这是因为损失的部分需要用来驱动压缩机。 用来驱动机械式涡轮增压器的功率占增大功率的15%。 因此，与具有同样输出功率的不增压的发动机相比会燃料的消耗量比较大。 这种方式不够经济。四缸机械式涡轮增压发动机的示意图由发动机驱动的压缩机压缩后的空气废气涡轮增压器 在废气涡轮增压器中，用来驱动涡轮的是排出的废气。该涡轮驱动与它同轴的压缩机。压缩机将助燃空气吸入，压缩后提供给发动机。四缸废气涡轮增压发动机的示意图涡轮压缩机压缩的助燃空气排出的废气废气涡轮增压器的优点：燃料的消耗量低于不增压的发动机（因为排气式涡轮增压器使用的是废气作为动力）。功率与负载的比率(千瓦/千克)要高于不增压的发动机。可以改善涡轮增压发动机的扭矩特性。涡轮增压发动机的高海拔特性好。涡轮增压发动机可在低排量的情况下使用。

涡轮压缩机压缩的助燃空气排出的废气

涡轮增压器是由公共轴连接的涡轮和压缩机构成的。 排出的废气驱动涡轮，给压缩机提供动力。 压缩机将助燃空气吸入，压缩后提供给发动机。

压缩机:

通常使用离心式压缩机

涡轮:

涡轮增压器的涡轮是由涡轮叶轮和涡轮壳构成的。 涡轮增压器的结构和功能

涡轮:

涡轮将气压能转换成机械能，来驱动压缩机。 空气由于受涡轮流量截面积的限制，在进口和出口处产生压力差和温度差。 涡轮将这个压力差转化为动力，来驱动涡轮叶轮。

排出的废气进气管压缩机涡轮叶轮连接压缩机和涡轮的公共轴涡轮壳排气管涡轮壳中间壳排气管压缩机侧SlideNo.15涡轮装配件涡轮增压压力的控制为了保证发动机在不同转速及工况下都得到最佳增压值，以防止发动机爆燃和限制热负荷，对涡轮增压系统增压压力必须进行控制.目前，有旁通阀式和节流阀式两种控制方式。旁通阀式——通过电磁阀、驱动气室控制旁通阀开度，控制流经涡轮的废气量。用占空比型可电磁阀实现增压压力的连续控制和闭环控制。又分为（1）机械控制式和（2）电子控制式。节流阀式——节流阀安装在涡轮机进口处，调节废气进入涡轮机的流速，从而调节增压压力。（1）机械控制式通过控制废气旁通阀阀门，改变废气通路走向，如果废气旁通阀阀门打开，通过动力涡轮的废气数量和气压就会减小，动力涡轮转速降低，增压涡轮的进气增压压力就会减小。1-动力涡轮2-增压涡轮3-废气旁通阀4-膜片式控制阀

废气涡轮增压系统——旁通阀式（2）电子控制式

ECU可以通过使增压压力控制电磁阀通断电来控制膜片式控制阀，使膜片控制阀的膜片室连接到进气歧管，相应地得到低或高的控制压力，从而控制废气旁通阀的开关。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Pa＜Pb，执行器内的膜片受压变形减小，废气阀开度也相应减小，废气绕过涡轮的旁通量减少，增压压力上升。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。废气涡轮增压系统——旁通阀式电子控制式工作过程节流阀式节流阀安装在涡轮机进口处，调节废气进入涡轮机的流速，从而调节增压压力。a)低速时节流阀关闭；b)高速时节流阀开启1-节流阀；2-增压器涡轮废气涡轮增压系统——节流阀式3.涡轮进气增压系统的原理与检修1.怠速控制系统的原理及检修4.可变配气相位控制系统原理及检修2.可变进气管长度、谐波进气增压系统的原理与检修功能：根据发动机转速和负荷的变化，适时调整配气相位和气门升程。配气相位：指进、排气门实际开启或关闭的时刻和开启持续时间，用曲轴转角表示。2.4可变配气相位控制系统原理及检修大众车系可变配气相位控制机构1－正时电磁阀2－液压缸3－排气凸轮轴4－进气凸轮轴5－正时调节器曲轴通过正时皮带驱动排气凸轮轴，排气凸轮轴通过正时链条驱动进气凸轮轴。1、掌握可变气门正时系统的作用、结构及工作原理；2、掌握可变气门升程系统的作用、结构及工作原理；3、掌握配气相位控制系统基本检修方法；1980年，AlfaRomeo（意大利阿尔法·罗密欧”高端轿车和跑车）首次使用可变气门技术；Honda，1989年，首次使用具有可变气门升程能力的VTEC技术；1993年，丰田在一代名机4A-GE引擎应用VVT技术，BMW，2001年，首次使用Valvetronic技术取代了传统的节气门。本世纪初，大众奥迪使用AVS（AudiValveliftSystem）技术。目前如本田的VTEC、i-VTEC、；丰田的VVT-i；日产的CVVT；三菱的MIVEC；铃木的VVT；现代的VVT；起亚的CVVT；江淮的VVT；长城的VVT等也都开始广泛使用。典型品牌汽车

可变气门正时和升程电子控制系统丰田VVTI（variablevalvetiming-intelligent）本田VTEC（VariableValveTimingandLiftElectronicControlSystem)大众奥迪可变气门系统AVS（AudiValveliftSystem）宝马Double-VANOS（德语术语“variableNockenwellensteuerung”）

在现在的轿车发动机上，我们经常可以看见像VVT-i、VTEC-i、VVL、VVTL-i等技术标号。这些显赫的标号都代表发动机采用了可变配气的技术。可可变配可变配气技术，从大类上分，包括可变气门正时和可变气门升程两有些发动机只匹配可变气门正时，如丰田的VVT-i发动机；有些发动机只匹配了可变气门升程，如本田的VTEC；有些发动机既匹配的可变气门正时又匹配的可变气门升程，如丰田的VVTL-i，本田的VTEC-i可变配气技术，从大类上分，包括可变气门正时和可变气门升程两大类在普通的发动机上，进气门和排气门的开闭时间是固定不变的，这种固定不变的正时很难兼顾到发动机不同转速的工作需求。为什么要进行可变气门正时

一、可变气门正时采用可变气门正时（variablevalvetiming,VVT）技术，1、提高发动机在低、中、高转速下的扭矩输出2、提高燃油经济性3、降低排放例如，日产的2升VVL发动机比没有配备VVT的相同结构的发动机，可以提供超过25％的动力输出。为什么要进行可变气门正时问题：发动机转速升高，进气门气门早开、还是晚开？

低速时气流惯性小，进气门早开、早关，为大转矩区段，适于一般行驶工况；高速时气流惯性大，进气门晚开、晚关，为大功率区段，适于高速行驶工况。

可变气门正时可分为：①连续可变气门正时和不连续可变气门正时；②进气可变气门正时和进排气双可变气门正时简单的可变气门正时系统只有两段或三段固定的相位角可供选择，通常是0°或30°中的几个更高性能的可变气门正时系统能够连续可变相位角，根据转速的不同，在0°～30°之间线性调控配气相位角丰田VVTI（variablevalvetiming-intelligent）丰田的VVT-i技术丰田的VVT-i技术，意思是“智能可变配气正时系统”它是丰田独有的发动机技术。ECU接收发动机转速、进气量、发动机温度等信号，再通过计算来调整凸轮轴的角度并对进气量做出优化，以获得最好的进气量，从而提高发动机的扭力，改善油耗，减少污染物排放。不过这技术也有不足的地方，就是在发动机转速低于2000rpm时会导致扭力会显得不够力。不过随着技术的进步，丰田在原有的VVT-i技术基础上，针对排放阀门进行控制，演变成现在的Dual-VVT-i。Dual-VVT-i最大的优势就是提升低转速的扭力，在发动机转速在2,200rpm左右就可以爆发出90%扭力输出，就算在1,500rpm依然可以达到80%扭力输出。该技术的升级，使得油门都变得更加灵敏。升级之后它可智能调节进气量大小和控制排气的延迟时间，达到平衡省油和动力输出的双重要求，还可以实现在全转速范围内提高排放效率和提高扭力。ECU根据发动机转速和负荷等传感器信号来控制凸轮轴调整机构的机油压力，从而改变进、排气门的开启和关闭时刻，这样的系统称为智能可变气门正时（variablevalvetiming-intelligent,VVT-i）。VVT-i的组成及工作原理VVT-i系统主要包括VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器。VVT-i系统利用曲轴位置传感器和VVT传感器（凸轮轴位置传感器）感知凸轮轴转动变化量，来获知凸轮轴转动方向及转动量。1.凸轮轴/曲轴位置传感器叶片式VVT-i控制器叶片式VVT-i控制器由定时链条驱动的外壳、固定在凸轮轴上的叶片等组成。

叶片式VVT-i控制器的结构2.VVT-i控制器主要由VVT电磁阀、发动机控制电脑（控制器）、VVT相位器（执行器）、传感器（CKP、CMP、MAP、THA、THW等）、油道等组成。VVTI的组成及工作原理问题：机油压力是由什么装置产生的，安装在哪里工作过程Dual-VVT-i的工作过程丰田可变气门升程

智能可变气门升程系统（VVTL-i）发动机的气门升程是受凸轮轴转角长度控制的，在普通的发动机上，凸轮轴的转角长度固定，气门升程也是固定不变的。VVTIL在高转速时，采用长升程来提高进气效率，让发动机的进气更顺畅；在低速时，采用短升程，能产生更大的进气负压及更多的涡流，让空气和燃油充分混合，因而提高低转速时的扭力输出。

基于VVT机构，VVTL采用凸轮转换机构，一旦发动机高转速运行时，来自传感器的信号使ECU控制机油控制阀动作，调节摇臂活塞液压系统，使高速凸轮工作，这样进、排气门的升程和开启持续时间增加。结构原理VVTL系统的组成与VVT-i相似，控制系统也包括曲轴/凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器和空气流量计，而驱动部件则包括机油控制阀（OCV），特殊的凸轮轴和摇臂组件等。VVTL-i系统的凸轮轴VVTL-i系统的摇臂两进气门共用一个摇臂总成驱动。低速时，滑块不与高速凸轮接触，高速凸轮空转，低速凸轮驱动摇臂。高速时，滑销移动将滑块顶靠在高速凸轮上，低速凸轮空转，高速凸轮驱动摇臂。低速时高速时两进气门共用一个摇臂总成驱动。低速时，滑块不与高速凸轮接触，高速凸轮空转，低速凸轮驱动摇臂。高速时，滑销移动将滑块顶靠在高速凸轮上，低速凸轮空转，高速凸轮驱动摇臂。低速时高速时当发动机低-中速运转时，由低-中速凸轮推动摇臂滚柱，使两个气门动作，此时高速凸轮也会推动摇臂衬垫，但由于摇臂衬垫处于自由状态，不会影响摇臂和两个气门动作。当发动机处于低、中转速时，ECU读取各传感器信号，控制机油压力控制阀关闭，回油侧开启，机油回流。当发动机高速运转时，机油压力推动摇臂销，摇臂销插栓在摇臂衬垫下，使摇臂衬垫锁住。由于高速凸轮轮廓比低速凸轮大，高速凸轮推动摇臂衬垫，此时由高速凸轮驱动两个气门，气门的升程和开启持续时间得以延长。当发动机高速运转时，机油压力控制阀开启，机油直接通往在凸轮转换机构上，使高速凸轮起作用。丰田车系智慧型可变气门正时及升程英文：Variable

Valve

Timing

＆

Lift-intelligent简称：VVTL-i（在VVT-i基础上升级为VVTL-i）中文：智慧型可变气门正时及升程i-VTEC---智能型电子式控制可变气门升程及可变（进气）正时VTEC---可变气门升程VTC---可变（进气）正时本田可变气门升程及可变正时技术VTEC机构的组成本田汽车公司VTEC，它可以使发动机在高速时改变气门正时和升程，并由ECM电控组件控制，同时也可以改变高速时进、排气门开启的“重叠时间”使发动机在高速范围由于VTEC作用使发动机输出更大的功率。本田ACCORDF22B1发动机VTEC机构主要由气门(每缸2进、2排)、凸轮、摇臂、同步活塞A、B、正时活塞等组成。本田VTECVTEC机构结构和工作原理VTEC系统的控制当发动机转速为2300—3200r／min、车速超过10km/h、冷却水温度超过10℃和根据进气歧管压力判断的发动机负荷较大时，ECM操纵VTEC电磁阀打开油路，使从机油泵输出的压力油推动同步活塞把三个摇臂连锁起来，实行VTEC气门正时和升程变动.VTECVTEC(低速)TDC(上止点)凸轮凸轮铀摇臂VTEC电磁阀摇臂铀ECT(发动机冷却液温度)传感器VSS(车速)传感器MAP(进气歧管绝对压力)传感器CMP(凸轮铀转角)传感器机油泵排气门进气门凸轮（低速）VTEC(高速)TDC(上止点)凸轮轴摇臂VTEC电磁阀摇臂轴ECT(发动机冷却液温度)传感器VSS(车速)传感器MAP(进气歧管绝对压力)传感器CMP(凸轮铀转角)传感器机油泵凸轮排气门进气门CKP(曲轴转角)传感器MAP(进气歧管绝对压力)传感器CMP(凸轮轴转角)传感器TDC(上止点)传感器ECT(发动机冷却液温度)传感器IAT(进气温度)传感器TP(节气门位置)传感器VTC机油控制电磁阀ECUVTEC的气门升程控制VTC①VTC(延迟)ECU发动机负荷发动机转速延迟腔叶片VTC机油控制电磁阀VTC作动器发动机转速②VTC(提前)ECU发动机负荷叶片VTC机油控制电磁阀VTC作动器提前腔VTC(提前⇔延迟)ECU发动机转速③叶片VTC机油控制电磁阀VTC作动器延迟腔发动机负荷大众车系可变气门正时技术(VVT)

发动机“可变气门正时技术”（VariableValveTiming）在大众车系广泛使用，如宝来、奥迪、帕萨特等。配气相位角的大小因车而异，总的目的是：利用气流的惯性和压差，使进气充分、排气彻底，提高动力性和经济性。

它由正时链条、链轮及可变相位调节器和电磁控制阀组成。其调节原理如下：

可变正时调节器和电磁控制阀1.构造

它是在液压紧链器的基础上，加装了用ECU控制的电磁阀，形成了一个“配气相位调节总成”部件。工作原理

（1）当发动机转速低于1300r/min时，电磁控制阀不通电，滑阀使A油道与主油道相通，控制油压即作用在活塞的下方，推动控制活塞向上运动，进气凸轮轴即反向转动,进气门早开角度变小，进、排气门的重叠角变小。（2）当发动机转速高于1300r/min时，电磁控制阀通电，磁吸力使滑阀右移，沟通B油道和主油道，推动控制活塞向下运动，进气门早开角度变大，进、排气门的重叠角变大，废气排出率加大，提高了容积效率和转矩值。奥迪AVS——可变气门升程系统AVS——可变气门升程系统奥迪可变气门升程系统(AudiValveliftSystem)针对汽油发动机进气阀门正时和升程加以控制，此技术率先导入奥迪2.8升和3.2升FSIV6发动机，并搭载于A4、A5、A6和A8等车款之上。在2008年6月，奥迪正式推出采用AVS可变气门升程系统的直列四缸发动机版本。装置结构凸轮轴的结构两个进气凸轮轴都有花键，凸轮块就装在花键上。这些液压套筒（凸轮块）可在轴向移动约7mm，其上有两个不同的凸轮外形，一个升程小，一个升程大左侧缸体上的进气凸轮轴凸轮轴调节器凸轮块（带内花键）进气凸轮轴（带外花键）

凸轮轴调节

凸轮轴调节执行元件由发动机控制单元控制供电接头，2针O型环金属销导管壳体凸轮轴调节执行元件就是块电磁铁。发动机控制单元触发电磁铁后，金属销就伸出并插入到凸轮块的滑槽内，于是就调节到另一个凸轮轮廓了。凸轮轴止动装置凸轮轴内有一个弹簧加载钢球，它用于在部分负荷和全负荷位置来给凸轮块定位（止动）。凸轮块止动凸轮块滑槽钢球和弹簧

工作原理引擎高负载的情况下，AVS系统作动将凸轮模块向右推动7mm，使角度较大的凸轮得以推动汽门连杆；在此情况下，汽门扬程可达到11mm，可提供燃烧室最佳的进气流量和进气流速，以达到最强劲的动力输出。工作原理而在低负载的情况，为了追求引擎效能，此时AVS系统则将凸轮模块推至左侧，以较小的凸轮推动汽门连杆。此时汽