进气增压系统

三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）1第六章：其它组成系统学习目标：1、认识进气谐波增压系统2、认识谐振进气增压系统3、认识可变气门正时系统应会技能：1、能检测进气谐波增压系统2、能检测谐振进气增压系统3、能检测可变气门正时系统专业术语：谐振进气增压、进气谐波增压、可变气门正时三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）26.1.1进气谐波增压系统（ACIS）1、概念：进气谐波增压系统是指通过改变进气的行程或截面积来改变进气量，以达到低速增大扭矩、怠速转速稳定，高速动力充足的目的。2、进气谐波增压的方式：改变进气道长度或改变进气道截面积。3、各种改变方式及组成：①改变进气截面积：a：改变进气惯性（组成：大容量气室、空气控制阀、真空膜盒或电磁控制执行元件等）；b：直接改变进气管截面积（常把进气管铸造成双层结构，用和节气门翻板、电机来来控制上层气道的打开和关闭。）②：改变进气行程：（影响进气压力波长度）a：进气总管改变（组成：空气控制阀、真空膜盒执行元件、VSV真空电磁阀、真空罐等）b：改变进气歧管（将进气歧管做成多段互通类型，在中间安装翻板和电机，通过控制翻板的开启和关闭控制进气道长度）三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）36.1.2通过进气惯性增压系统1、增大进气截面积及压力2、工作原理：低速时，进气增压控制阀（电磁阀）处于关闭状态，大容量气室不参与进气，但是由于系统进气压力，大容量气室会充满空气；当高速或大负荷时，电磁阀控制大容量气室参与到进气中，进气道截面积（影响进气量）和进气压力（大容量气室增大进气质量）大大增加从而获得高速和动力性能。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）46.1.3改变进气道截面积空滤节气门进气歧管下层进气歧管上层控制上层翻板1、改变进气道界面积的进气谐波增压方式：如右图2、工作原理：低速、小负荷和怠速时，上层翻板在ECU控制下关闭，进气仅通过下层进入汽缸，进气量较小；当高速时，ECU控制打开上层翻板，进气道截面积加大，充气量大大增加，通过增加进气量改变高速下的输出功率。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）56.1.4改变进气总管行程谐波进气增压系统控制原理图如下图所示。ECU根据转速信号控制真空电磁阀的开闭。低速时，真空电磁阀电路不通，真空阀关闭，真空不能通过真空罐进入真空控制阀的真空气室，受真空控制阀控制的进气增压阀处于关闭状态。此时进气管长度长，压力波波长大，以适应低速区域形成气体动力增压要求。高速时ECU接通真空电磁阀的电路，真空阀打开，真空罐的真空进人真空控制阀的真空气室，吸动其膜片，将进气增压控制阀打开，由于大容量空气室加入，缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速区也能得到较好的气体动力增压效果。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）66.1.5改变进气歧管行程1、这是一种常用的改变进气歧管长度的方法，例如AudiA62.4V6发动机就是用这种进气方式，途中所示的是V型缸进气谐波增压原理。2、低速时空气沿着蓝色气流方向运行；高速时，翻板顺时针旋转一个角度（ECU控制），气流沿着红色方向运行；大大减小进气行程，从而提供高速下的快速充足进气以增大发动机功率。控制翻板进气总管进气歧管三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）76.1.6该笔那进气道长度的控制方式三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）86.1.7进气谐波增压VSV电磁阀检测谐波增压系统控制电路如下图所示。主继电器触点闭合后，通过端子“3”给真空电磁阀供电，ECU通过“ACIS”端子控制真空电磁阀的搭铁回路。维修时，检查真空电磁阀的电阻，正常应为38.5~44.5Ω（皇冠3.0轿车）。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）96.1.8进气谐波增压机械部分的检测当发动机管理系统记忆故障码或者油耗高、高速功率低时应做的机械部分的检测：1、检查进气歧管的转换阀2、检查真空罐的密闭性3、检查真空管路安装是否正确4、检查转换机构是否动作灵活，是否存在卡滞现象。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）106.2.1谐振进气增压由于进气过程具有间歇性和周期性，致使进气歧管内产生一定幅度的压力波。此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。如果利用一定长度和直径的时气歧管与一定容积的谐振室组成谐振进气系统（下图），并使其固有频率与气门的进气周期调谐，那么在特定的转速下，就会在时气门关闭之前，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。这种效应称作时气波动效应。谐振进气系统的优点是没有运动条件，工作可靠，成本低。但只能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）11雪佛兰03年款锦程谐振增压进气系统结构三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）126.2.2谐振进气增压原理如图所示，03年产雪佛兰锦程轿车（节气门体单点喷射技术，直列四缸2.0L）。通过在空滤上面引一个很粗的进气管道车头的整流栅格上方，汽车在行驶过程中，由于空气阻力，气压会将空气压入进气系统，车速越高，压力越大。同比进气量越大，功率有效升高。这种结构的设计价格低，耐用，增压效果好，一般在L、D-LH型电控常见。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）136.3.1可变气门正时系统可变气门正时系统又叫可变配气相位，或者叫做可变凸轮轴调整系统，主要通过调整气门的打开和关闭时间来改变发动机的性能。（进气门开启时间越长，对于多点喷射系统来说，进气量越充足。）气门的演变、机构的进化，提升了车辆的动力，减少了油耗。发动机在实际运转过程中，容积效率大约为80%，高速时，容积效率只有50%，现代汽车都对气门进行了改进型的设计，如进、排气门早开晚关，增加新鲜空气的进气量，将废气尽可能全部排除等。最初的发动机是一个进气门一个排气门，现代的发动机一般都使用多气门（二进二排、三进二排等），常常我们在直列四缸发动机罩盖上看到16V，表示16气门（二进二排）。还有许多发动机采用可变气门正时系统：如：HONDA的VTEC技术；Benz和BMW的VANOS系统；TOYOTA的VVT-i系统。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）146.3.2可变气门正时系统的优点1、发动机可以以较小的排量获得较大的功率；2、发动机效率好、油耗低、经济性好；3、扭矩特性好，牵引力大；4、结构小巧，发动机质量小；5、充气效率高；6、连杆轴承盖与连杆的定位问题的解决。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）156.3.3VTEC系统的构成1、VTEC系统的结构和组成三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）166.3.4VTEC系统的工作原理VTEC配气机构与普通配气机构相比，在结构上的主要区别是：凸轴上的凸轮较多，且升程不等，进气摇臂总成的结构复杂。排气门的工作情况与普通配气机构相同。（1）低速状态三个摇臂独立工作，主凸轮驱动的主摇臂打开的进气量大，辅助凸轮驱动辅助摇臂打开气门升程小，进气量小，此系统不工作。（2）高速状态发动机高速运转时，三个摇臂连接成一体（液压推动活塞将三个摇臂锁在一起）由中间凸轮来驱动，此时两个时气门打开的紧度均增大，进气量增加，系统工作。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）176.3.5VTEC的控制原理发动机的转速、负荷、车速和冷却液温度信号送入发动机ECM后，经运算分析，ECM决定对VTEC进行有效控制，若满足控制条件，ECM就给VTEC电磁阀的线圈绕阻提拱一电流，使电磁阀在电磁吸力下打开，来自机油泵的油压就加在摇臂轴的同步活塞上。当VTEC电磁阀开启后，控制系统还可以通过VTEC压力开关的反馈一信号给ECM，以便对该系统的工作实现监控。（ECM即ECU，这是HONDA的叫法不同）工作条件：发动机转速达到2300～3200r/min以上，水温10℃。车速：10km/h以上。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）186.3.6VTEC系统的检修（1）在维修时，拆下VTEC电磁阀总成后，检查电磁阀滤清器，若滤清器有堵塞现象，应更换滤清器和发动机润滑油。电磁阀密封垫，一经拆下，必须更换新件。拆开VTEC电磁阀，用手指检查阀的运动是否自如，若有发卡现象，应更换电磁阀。发动机不工作时，拆下气门室罩盖，转动曲轴分别使各缸处于压缩上止点位置，用手按压中间摇臂，应能与主摇臂和次摇臂分离单独运动。用专用堵塞堵住油道减压孔，拆下油压检查孔处的密封螺栓，通入压力为400kPa的压缩空气，用手推动正时片端部使其向上移动2~3mm当转动曲轴使气缸内活塞处于压缩上止点位置，三个摇臂并列平行时，从三个摇臂的缝隙中观察同步活塞的结合情况，同步活塞应将三个摇臂连接为一体，用手按压中间摇臂应不能单独运动；当停止输入压缩空气时，再推动正时片使其向上移动，摇臂内的同步活塞应迅速回位。进气摇臂总成的工作情况若不符合上述要求，应分解检查摇臂总成，必要时成组更换进气摇臂。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）196.3.6VTEC系统的检修（2）在使用中，本田车系若有故障码21，说明VTEC电磁阀或其电路有故障，应按以下进行检查：1、清除故障码，并重新起动发动机，必要时进行路试，再次调取故障码，若不再有故障码21，说明VTEC机构存在间歇性故障，应检查VTEC电磁阀连接线路是否连接不良。2、关闭点火开关，拆开VTEC电磁阀线束连接器，测量电磁阀线圈电阻（1号端子与搭铁间），如下图所示。标准电阻应为14~30Ω，否则应更换电磁阀3、若电磁阀电阻符合标准，检查VTEC电磁阀与电脑之间的连接线路是否有短路或断路故障。4、若上述检查均正常，接好VTEC电磁阀线束连接器，拆下电磁阀上的螺栓，将专用接头和压力表连接到电磁阀上。然后起动发动机，当达到正常工作温度后（冷却风扇转动），检查发动机转速分别为1000r/min、2000r/min和4000r/min时的机油压力，若机油压力均高于49kPa，则说明电磁阀不能开启，必要时应更换电磁阀。5、用换件法检查电脑是否有故障，必要时更换电脑。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）206.3.7Benz&BMW的VANOS技术VANOS：VariableCamshaftControl，翻译成中文为可变凸轮轴正时控制系统。常见的凸轮轴正时控制系统有两种：螺旋齿轮型和正时皮带（正时链条）型。有关正时的概念在学习发动机的时候讲过，这里就不做过多的讲述。控制原理：通过控制凸轮轴顺时针或逆时针旋转一定的角度，让气缸提前充气（以增大进气量）和提前排气（尽可能排除废气）。对于螺旋齿轮式的结构BMW、BENZ上用的很多；对于可变正时皮带（链条）大众车车系运用较为广泛。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）216.3.8螺旋齿轮型可变气门正时结构电磁阀、液压控制活塞机构螺旋齿轮机构凸轮轴正常情况下，凸轮轴保持原来的正时位置，气门按照设定的周期开启，当电磁阀控制螺旋齿轮结合，螺旋齿轮带动凸轮轴旋转一个角度，例如12.5°，此时将提前12.5°开启进气门，提前进气以获得更加充裕的进气量。同样提前排气，让废气更加充分排除从而提高发动机功率三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）226.3.9螺旋齿轮型可变气门正时检修1、通过电阻测量电磁阀的好坏和电阻值是否正常2、用示波器检测其是否在特定工况下工作还是在所有工况下工作，如果在所有工况下都工作，则应检测电磁阀好坏、活塞是否存在卡滞现象。3、检测通入活塞的油压是否能达到工作油压。4、拆检后需要更换全部密封圈。5、活塞严重磨损、弹簧弹力不够、螺旋齿磨损则需要更换该总成。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）236.3.10正时皮带改变气门正时下图是通过正时皮带改变气门正时的示意图排气凸轮轴进气凸轮轴正时皮带正时皮带轮工作原理：和VANOS系统相似，这种也是控制凸轮轴旋转一个角度以提前进气，通过电磁阀控制正时皮带轮固定或不固定时皮带继续转动时带动进气凸轮轴旋转一个角度实现。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）246.3.11正时链条改变气门正时如图所示，通过控制液压使活塞推动改变正时链条的长短以实现通过旋转凸