1、2.3.2 2.3.2 進氣增壓控制系統原理與檢修進氣增壓控制系統原理與檢修淮安信息職業技術學院淮安信息職業技術學院 汽車工程系汽車工程系20112011年年9 9月月一、進氣慣性增壓控制技術簡介一、進氣慣性增壓控制技術簡介l1、進氣動態效應、進氣動態效應發動機在換氣過程中，由于間斷進氣而引起進氣管內發生壓力波動，這種現象稱為進氣管的動態效應。l 在特定的不變的進氣管長度和形狀條件下，利用氣體在進、排氣管內產生氣體運動，來提高下一工作缸的進氣壓力，增大進入下一氣缸的空氣量。l 分析其原因，可歸納為慣性效應和波動效應兩類。影響進氣管動態效應的結構因素是進氣管長度、直徑和形狀。 利用進氣管的動態效

2、應，可以有效地提高高轉速時充量系數和改善扭矩特性。 2 2、進氣動態效應的類型、進氣動態效應的類型l（1）進氣管的慣性效應）進氣管的慣性效應l在節氣門已全開的情況下，利用進氣的空氣諧振，進一步加大充氣量。l（2）進氣管的波動效應）進氣管的波動效應l空氣在進氣管內流動時，具有一定的慣性并且會在進氣管內產生一種往復運動的壓力波，如果此壓力波達到進氣門時即開啟進氣門，則會明顯提高進氣充量。3 3、諧波進氣增壓系統、諧波進氣增壓系統（ACIS-Acoustic Control Induction SystemACIS-Acoustic Control Induction System ）l諧波進氣增壓

3、系統是一種利用氣流慣性產生的壓力波來提高充氣效率，以提高發動機功率和轉矩。l一些中、高級汽車的進氣常采用諧波進氣增壓系統。諧波進氣增壓系統工作原理諧波進氣增壓系統工作原理l利用進氣行程進氣管內高速流動氣體的慣性效應、波動效應，使進氣管內的壓力波與進氣門的開啟配合，當進氣門開啟時，使反射回來的壓力波正好傳到該氣門附近，從而形成進氣增壓的效果，提高發動機的充氣效率和功率。諧波進氣增壓系統的影響因素諧波進氣增壓系統的影響因素l（1）進氣管的長度l（2）進氣管的容積l（3）進氣管的音速l（4）發動機轉速l為此，可按照氣體壓力波傳播的特點設計進氣道，使進氣道的長度、形狀都可改變。發動機不同轉速對進氣管的

4、要求發動機不同轉速對進氣管的要求l發動機的不同轉速都對應最佳的進氣管長度和進氣管容積，壓力波隨著進氣管長度的增加而變長。l（1）進氣管長，發動機在中、低轉速時轉矩增加較大。l（2）進氣管短，發動機在高轉速時功率增加較大。l最好是隨著發動機工況的變化而連續改變進氣管長度和進氣管容積，以更好地利用諧振效應，進而提高進氣效率，提高發動機的功率和扭矩。4、諧波進氣增壓控制系統的類型、諧波進氣增壓控制系統的類型l可控的進氣諧振近年來發展很快，形式也很多，其工作原理大體上可分為兩種：l（1）可變進氣管長度式諧波增壓系統）可變進氣管長度式諧波增壓系統l根據發動機轉速和負荷的變化情況，自動地改變進氣管的有效長

5、度。l（2）可變進氣管容積式諧波增壓系統）可變進氣管容積式諧波增壓系統l一定的進氣歧管長度、粗細使進氣具有一定的諧振頻率，在某一轉速范圍內可有效提高充氣效率。二、常見進氣慣性增壓控制系統二、常見進氣慣性增壓控制系統l（一）諧振進氣控制系統（可變容積式）（一）諧振進氣控制系統（可變容積式）1 1、諧振進氣控制系統的基本組成、諧振進氣控制系統的基本組成l由一定長度和直徑的進氣歧管和一定容積的諧振室組成。（寶來和帕薩特）2 2、諧振進氣控制系統的工作原理、諧振進氣控制系統的工作原理l進氣氣流固有頻率與氣門的進氣周期調諧，在特定的轉速下，就會在進氣門關閉之前，在進氣歧管內產生大幅度的壓力波，使進氣歧管

6、的壓力增高，從而增加進氣量。諧振進氣控制系統的工作原理圖諧振進氣控制系統的工作原理圖 諧振進氣控制系統的工作過程諧振進氣控制系統的工作過程l根據發動機的工況，由真空電磁閥通過真空執行器來控制進氣控制閥的開啟或關閉，以適應容積式諧波增壓的需要，提高充氣效率。l（1）低速時，進氣控制閥關閉，進氣管內容積變小，壓力波傳播距離長，進氣氣流速度較高，形成較強的慣性增壓效果，有助于增大發動機輸出轉矩，發動機低速性能好。（相當于延長進氣管）l（2）高速時，進氣控制閥打開，進氣管內容積變大，壓力波傳播距離短，形成較強的慣性增壓效果，增大發動機輸出轉矩，發動機高速性能好。（相當于縮短進氣管）豐田豐田LEXUS雷

7、克薩斯雷克薩斯3GR-FE發動機諧波進氣發動機諧波進氣增壓控制系統增壓控制系統 豐田佳美豐田佳美3VZ-FE諧波進氣增壓控制系統諧波進氣增壓控制系統 豐田豐田1993款皇冠款皇冠3.0 2JZ-GE發動機諧波進氣增發動機諧波進氣增壓控制系統壓控制系統 諧振進氣控制系統的結構諧振進氣控制系統的結構l主要由進氣控制閥（ACIS）、真空執行器、真空電磁閥（VSC）、真空罐等組成。豐田皇冠豐田皇冠2JZ-GE2JZ-GE發動機發動機ACISACIS系統真空通道電磁閥控制電路系統真空通道電磁閥控制電路 l低速時，電磁真空通道閥電路不通，真空通道關閉，真空罐的真空度不能進入真空電動機，受真空電動機控制的進

8、氣增壓控制閥處于關閉狀態。此時進氣管長，壓力變長，以適應低速區域形成氣體動力增壓效果。 l高速時，ECU接通電磁真空通道閥的電路，真空通道打開，真空罐的真空度進入真空電動機，吸動膜片，從而將進氣增壓控制閥打開，由于大容量空氣室的參與，縮短了壓力波的傳播距離，使發動機在高速區域也得到較好的氣體動力增壓效果。4 4、諧振進氣控制系統的特點、諧振進氣控制系統的特點l（1）沒有運動件，工作可靠，成本低。l（2）只能增加特定轉速下的進氣量和發動機轉矩。（二）可變進氣歧管長度（可變長度式）（二）可變進氣歧管長度（可變長度式）l發動機轉速不在諧波范圍內怎么辦呢？發動機轉速不在諧波范圍內怎么辦呢？l通過改變進

9、氣歧管長度或粗細。通過改變進氣歧管長度或粗細。1、可變進氣歧管長度的功用、可變進氣歧管長度的功用l充分利用進氣波動效應和盡量縮小發動機在高、低速運轉時進氣速度的差別，從而達到改善發動機經濟性及動力性，特別是改善中、低速和中、小負荷時的經濟性和動力性的目的。l可變進氣歧管在所有轉速下都可以使發動機轉矩平均提高5%。2、可變進氣歧管長度的工作原理、可變進氣歧管長度的工作原理l根據發動機轉速和負荷的變化而自動改變進氣歧管的有效長度。l（1）高速或大負荷時）高速或大負荷時粗而短的進氣支管。l（2）中、低轉速或中、小負荷）中、低轉速或中、小負荷細而長的進氣支管。l進氣歧管越進氣歧管越長長越越細細，諧波越

10、，諧波越慢慢，適合，適合低速低速；l進氣歧管越進氣歧管越短短越越粗粗，諧波越，諧波越快快，適合，適合高速高速。3、可變進氣歧管長度裝置的結構、可變進氣歧管長度裝置的結構l主要由進氣控制伺服機構、進氣控制閥、發動機ECU等組成。l1-進氣控制伺服機構；2-進氣控制閥；3-發動機ECU 4、可變進氣歧管長度的工作過程、可變進氣歧管長度的工作過程l1-空氣濾清器；2-節氣門；3-轉換閥；4-轉換閥控制機構；5-發動機ECU奧迪奧迪 A4發動機可變進氣歧管長發動機可變進氣歧管長度增壓系統度增壓系統 Audi V6發動機的可變長度進氣管1活門；2膜片閥 進氣管長度變化對發動機扭矩、功率的影響進氣管長度變

11、化對發動機扭矩、功率的影響l進氣管細長細長時，壓力波波長長長，可使發動機中低中低轉速區扭矩扭矩增大；l進氣管粗短粗短時，壓力波波長短短，可使發動機高高轉速區功率功率增大。lACIS通過對進氣空氣控制閥進行優化控制以實現進氣歧管長度的改變來提高充氣效率，從而使發動機在整個轉速范圍內都能提高扭矩輸出，尤其是在低轉速范圍內。低速低速長長氣道提高氣道提高扭矩扭矩 高速高速短短氣道提高氣道提高功率功率 奧迪奧迪 A6 A6發動機可變進氣歧管長度增壓系統發動機可變進氣歧管長度增壓系統 日產汽車發動機可變進氣系統日產汽車發動機可變進氣系統 豐田雙進氣管可變進氣系統豐田雙進氣管可變進氣系統 （改變進氣歧管粗細

12、）（改變進氣歧管粗細） 三、增壓控制系統三、增壓控制系統功能：功能：根據發動機進氣壓力的大小，控制增壓裝置的工作，以達到控制進氣壓力，提高發動機動力性和經濟性的目的。分類：分類：根據增壓裝置使用的動力源不同，增壓裝置分廢氣渦輪增壓和動力增壓兩種。目前多采用廢氣渦輪增壓。典型廢氣渦輪增壓控制系統利用發動機排出的高溫高壓廢氣的熱能和動能，驅使渦輪增壓器中的動力渦輪帶動同軸的增壓渦輪一起轉動，從而加大循環進氣量，提高發動機的輸出功率，提高動力性和經濟性。增壓后進氣溫度提高，混合氣可以適當變稀，從而可以使CO和HC的排放量有所降低。國產一汽奧迪A6 1.8T、一汽寶來1.8T 和上海帕薩特1.8T等乘

13、用車都采用了帶廢氣渦輪增壓器的增壓進氣系統。廢氣渦輪增壓系統功能廢氣渦輪增壓系統功能廢氣渦輪廢氣渦輪增壓器的增壓器的基本結構基本結構l主要部件有渦輪增壓器、增壓壓力電磁閥、膜片式放氣控制閥和冷卻器組成。渦輪增壓器內有動力渦輪和增壓渦輪，它們安裝在同一根軸上。工作情況工作情況工作原理工作原理 利用發動機排出的廢氣作為動力來推動渦輪增壓機內的渦輪（位于排氣道內），渦輪又帶動同軸的壓縮輪（位于進氣道內），壓縮輪就壓縮由空氣濾清器管道送來的新鮮空氣，再送入氣缸。l執行器內有膜片將之分隔成左右兩個腔，膜片左側受進氣增壓壓力的作用，膜片右側裝有彈簧。膜片與廢氣閥通過一根推桿連接。l當壓縮輪側進氣增壓壓力增

14、加到足以克服執行器內的彈簧力時，推桿推動廢氣閥開啟。一部分廢氣繞過渦輪經排氣歧管直接排放出去，增壓壓力也隨之下降。 增壓壓力的控制增壓壓力的控制 l為了保證發動機在不同轉速及工況下都得到最佳增壓值，防止發動機爆震和限制熱負荷，對渦輪增壓系統增壓壓力必須進行控制。旁通放氣法：調節進入動力渦輪室的廢氣量從而對增壓壓力進行控制。1.帶有渦輪增壓的汽油發動機電子控制系統。帶有渦輪增壓的帶有渦輪增壓的汽油發動機電子控制系統汽油發動機電子控制系統當VSV開啟，執行器內的受壓空氣經VSV逸出到壓縮輪側的進氣管內，此時執行器內的受壓氣體壓力PaPb，執行器內的膜片受壓變形減小，廢氣閥開度也相應減小，廢氣繞過渦

15、輪的旁通量減少，增壓壓力上升。工作過程工作過程 當VSV關閉時，受壓縮輪增壓的氣體直接作用在執行器的膜片上，膜片受壓變形增大，廢氣閥開度也相應增大，廢氣繞過渦輪的旁通量增多，增壓壓力下降。優缺點比較優缺點比較l一臺發動機裝上渦輪增壓器后，其輸出的最大功率與未裝增壓器的相比，可增加大約40%甚至更多。這意味著一臺小排量的發動機經增壓后，可以產生同較大排量發動機相同的功率。l發動機在采用廢氣渦輪增壓技術后，工作中產生的最高爆發壓力和平均溫度將大幅度提高，從而使發動機的機械性能、潤滑性能都會受到影響，而且還會提高進氣溫度。l維修費用高，如更換渦輪增壓器：奧迪A6 1.8T為20000元、寶來1.8T

16、 為16500元、帕薩特1.8T為13000元。渦輪增壓電控系統的檢修渦輪增壓電控系統的檢修l檢查進氣室和真空管路有無漏氣；檢查進氣室和真空管路有無漏氣；l真空開關閥電路有無短路或短路，真空開真空開關閥電路有無短路或短路，真空開關閥的電阻是否符合標準；關閥的電阻是否符合標準；l視情維修或更換損壞的元件。視情維修或更換損壞的元件。增壓器常見故障原因分析增壓器常見故障原因分析增壓發動機功率下降的原因：增壓發動機功率下降的原因：l旁通閥門關閉不嚴。旁通閥門關閉不嚴。l空氣進口阻力損失過大。空氣進口阻力損失過大。l增壓器葉輪、殼體和流道臟污。增壓器葉輪、殼體和流道臟污。l動力渦輪殼流道和葉輪上嚴重積碳。動力