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1、可變進氣系統(tǒng) VIS（variable intake system ）1 VIS概述2 VIS基本原理3 VIS的作用4 VIS的種類、構(gòu)造和控制方式5 VIS的常見故障1 VIS概述（1）自然進氣的汽油發(fā)動機中，較長的進氣歧管低速高扭矩，高速低功率；較短的進氣歧管正好相反，低速小扭矩，高速大功率。利用可變進氣系統(tǒng)，可以達到低速高扭矩，高速大功率的效果。（2）可變進氣歧管就是充分利用進氣波動效應和盡量滿足發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下所需的進氣量，從而達到改善發(fā)動機經(jīng)濟性及動力性的目的。因此要求發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速、大負荷時裝備粗短的進氣歧管;在中、低轉(zhuǎn)速和中、小負荷下配用較長的進氣歧管。可變進氣歧管就是為適應

2、這種要求而設(shè)計的。2 VIS基本原理（1）可變長度進氣歧管技術(shù)原理：進氣波動效應 進氣過程的間歇性和周期性致使進氣歧管內(nèi)產(chǎn)生了一定幅度的壓力波。此壓力波以當?shù)芈曀僭谶M氣系統(tǒng)內(nèi)傳播和往復反射。如果以一定長度和直徑的進氣歧管與一定容積的諧振室組成諧振系統(tǒng)圖，并使其固有頻率與氣門的進氣周期協(xié)調(diào)，那么在特定的轉(zhuǎn)速下，就會在進氣門關(guān)閉之前，在進氣歧管內(nèi)產(chǎn)生大幅度的壓力波，使進氣歧管的壓力增高，從而增加進氣量。2 VIS基本原理2 VIS基本原理發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機電子控制裝置指令轉(zhuǎn)換閥控制機構(gòu)關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥，這時空氣經(jīng)空氣濾清器和節(jié)氣門沿著彎曲而又細長的進氣歧管流進汽缸。細長的進氣歧管提高了進氣速度，增

3、強了氣流的慣性，使進氣量增多。當發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)換閥開啟，空氣經(jīng)空氣濾清器和節(jié)氣門直接進入粗短的的進氣歧管。粗短的進氣歧管進氣阻力小，也使進氣量增多。（2）可變截面進氣歧管可變截面進氣歧管技術(shù)是通過調(diào)整進氣歧管的截面來實現(xiàn)可變進氣的一種技術(shù)，可提高低速區(qū)的扭矩和保持高速區(qū)的最大功率。它是根據(jù)流體力學的原理，管道的截面積越大，流體壓力越??；管道截面積越小，流體壓力越大。在高轉(zhuǎn)速區(qū)，較大的進氣歧管截面積，可以提高進氣量；在低轉(zhuǎn)速區(qū)，較小的進氣歧管截面面積可以提高氣缸的進氣負壓，也能在氣缸內(nèi)充分形成渦流，讓空氣與汽油更好的混合。 (3) 共鳴進氣共鳴進氣也稱為共振進氣增壓，是指利用在氣缸群中的壓

4、力振動來實現(xiàn)進氣系統(tǒng)的調(diào)諧共振。水平對置發(fā)動機和V型發(fā)動機常采用這一技術(shù)來改善發(fā)動機的充氣效率。同一端的汽缸通過獨立的歧管共享一個諧振室，兩個諧振室之間通過管經(jīng)不同的兩根歧管相互連接，其中一根歧管的通路上設(shè)有可變進氣控制閥。由于水平對置及V型發(fā)動機兩端的汽缸工作交替進行，所以進氣交替地在這兩個諧振室之間進行。這樣，在諧振室之間就形成壓力波。如果壓力波頻率與轉(zhuǎn)速相匹配，就會有助于空氣進入汽缸，從而改善充氣效率。在共鳴進氣系統(tǒng)中，壓力波的頻率取決于安裝在兩諧振室之間連接管上的可變進氣控制閥，在低轉(zhuǎn)速時關(guān)閉，壓力波的頻率減小，與相對較低的進氣頻率相吻合，從而可以提高中低轉(zhuǎn)速的輸出扭矩；在高轉(zhuǎn)速時閥門

5、開啟，這時壓力波的頻率增大，與較高的進氣頻率吻合，從而可以改善高轉(zhuǎn)速時的充氣效率。3 VIS的作用改善了發(fā)動機的動力性；改善了經(jīng)濟性；改善排氣凈化性。4 VIS的種類、構(gòu)造和控制方式VIS的種類：1 可變長度進氣歧管2.可變截面進氣歧管3.共鳴進氣4.1 可變長度進氣歧管基本原理進氣門時開時關(guān)使得進氣管內(nèi)氣體的流動處于波動狀態(tài)。當進氣門關(guān)閉時，進氣管內(nèi)流動的氣體因急速停止而受到壓縮，在進氣門附近產(chǎn)生一個正壓力波，向進氣管入口端傳播。正壓波到了進氣管入口后反射回行，形成負壓力波并向進氣門出傳播。如果此時進氣門仍處于關(guān)閉狀態(tài)，該負壓波反射回行向進氣管入口端傳遞。在進氣管里，正負壓力波往返交替?zhèn)鬟f，

6、直到下一個循環(huán)開始，進氣門打開。如果下一循環(huán)進氣開始時，剛好是正壓力波傳到進氣門處，則會使進氣壓力和充氣效率提高，反之則反。當進氣門開關(guān)的頻率與該管內(nèi)氣體的波動頻率相同時，就可產(chǎn)生共振，增大進氣量。4.1 可變長度進氣歧管 如圖所示為豐田汽車公司采用的進氣控制系統(tǒng)(Acoustic controlinduc- tion system，ACIS。 可變進氣系統(tǒng)發(fā)動機圖奧迪A6發(fā)動機進氣道式進氣歧管短進氣道短進氣道發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速時，空氣流經(jīng)短進氣道，可提高效率。長進氣道長進氣道發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速時，空氣經(jīng)過長的進氣道，使氣缸充氣最佳，且扭矩增大。 真空單元進氣道開關(guān)式翻板 短管和長管（功率位置和扭矩位

7、置）之間的切換由開關(guān)式翻板來執(zhí)行。開關(guān)式翻板由發(fā)動機控制單元J623經(jīng)進氣歧管翻板閥N316通過真空來操縱。該閥在未通電時，翻板是處于打開狀態(tài)的，因此就處于功率位置（短管）。真空儲壓器 進氣歧管內(nèi)有一個真空儲壓器，該儲壓器內(nèi)存儲有用于操縱開關(guān)式翻板的真空（負壓）。 真空儲壓器內(nèi)的空氣經(jīng)單向閥被抽到進氣總管內(nèi)，于是儲壓器就建立起真空了。如果這個單向閥損壞了，那么就無法操縱開關(guān)式翻板了。 發(fā)動機轉(zhuǎn)速從0到約1200轉(zhuǎn)/分 可變進氣歧管處于功率位置，進氣歧管翻板閥沒有通電。進氣過程一開始就產(chǎn)生的真空波在功率進氣總管內(nèi)的大功率進氣管終端被反射回來，經(jīng)過很短時間后作為壓力波又回到進氣門。 發(fā)動機轉(zhuǎn)速在約

8、1200轉(zhuǎn)/分到約4000轉(zhuǎn)/分之間 發(fā)動機控制單元給進氣歧管翻板閥通上了電。開關(guān)式翻板和大功率進氣管就關(guān)閉了。這時氣缸就通過扭矩進氣管直接從進氣總管吸入空氣。奧迪Q7 4.2L-V8-TDI發(fā)動機渦旋板可以處于打開和關(guān)閉的位置奧迪 4.2L-V8發(fā)動機 無級可變長度進氣歧管無級可變長度進氣歧管即在任意轉(zhuǎn)速下都可以無級調(diào)配出最佳的進氣管長度。這種結(jié)構(gòu)可保證在全部轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)獲得最大扭矩。根據(jù)進氣管的工作原理，無級可變長度進氣歧管可分為旋轉(zhuǎn)式無級可變進氣歧管和伸縮式無級可變進氣歧管。旋轉(zhuǎn)式無級可變進氣歧管旋轉(zhuǎn)式無級可變進氣歧管由旋轉(zhuǎn)內(nèi)腔件（蝸殼）和固定外殼構(gòu)成，通過旋轉(zhuǎn)內(nèi)腔件的轉(zhuǎn)動來改變管長，系統(tǒng)

9、可根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷等情況平穩(wěn)地改變有效進氣路徑長度，改善發(fā)動機的輸出特性1.4.2 伸縮式無級可變進氣歧管伸縮式無級可變進氣歧管是通過伸縮管實現(xiàn)無級變速，由步進電機帶動齒輪和齒條驅(qū)動。4.2 可變截面進氣歧管技術(shù)原理可變截面進氣歧管技術(shù)是通過調(diào)整進氣歧管的截面來實現(xiàn)可變進氣的一種技術(shù)，可提高低速區(qū)的扭矩和保持高速區(qū)的最大功率。它是根據(jù)流體力學的原理，管道的截面積越大，流體壓力越??；管道截面積越小，流體壓力越大。在高轉(zhuǎn)速區(qū)，較大的進氣歧管截面積，可以提高進氣量；在低轉(zhuǎn)速區(qū)，較小的進氣歧管截面面積可以提高氣缸的進氣負壓，也能在氣缸內(nèi)充分形成渦流，讓空氣與汽油更好的混合。 4.2 可變截面進氣歧

10、管1 控制閥裝在較粗短的副進氣歧管上，當發(fā)動機低、中轉(zhuǎn)速時，控制閥關(guān)閉，空氣從較細長的主進氣歧管進入氣缸；當發(fā)動機高轉(zhuǎn)速時，控制閥打開，空氣從主副進氣歧管進入氣缸。4.2 可變截面進氣歧管2 日產(chǎn)汽車可變進氣系統(tǒng)4.2 可變截面進氣歧管3 如圖為富豪汽車公司采用之可變進氣系統(tǒng)(VOLVO Variable induction systen V-VIS)4.2 可變截面進氣歧管渦旋板可以處于打開和關(guān)閉的位置4 奧迪Q7 4L-V8-TDI發(fā)動機4.2 可變截面進氣歧管5 如圖所示為豐田汽車公司采用的可變進氣系統(tǒng)(TOYOTA Variable induction system，T-VIS)采用可

11、變進氣系統(tǒng)的功能 4.2 可變截面進氣歧管6 如圖為福特汽車公司采用的可變進氣控制系統(tǒng)(Variable induction control system，VICS)4.2 可變截面進氣歧管7大眾大眾1.4TSI 8 如圖所示為SAAB汽車公司采用之可變進氣歧管(VIM)，為三段可變進氣系統(tǒng)，用于V6 3.L發(fā)動機，進氣系統(tǒng)裝二個控制閥，在不同轉(zhuǎn)速下，配合不同的控制閥開度，以改變進氣歧管的長度，得到不同的空氣共鳴作用，使低.中.高速轉(zhuǎn)矩最大。 (1)發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于3,000r.p.m時：二個控制閥均關(guān)閉，此時進氣的共鳴導管長度最長， 使低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩增加。 (2)發(fā)動機轉(zhuǎn)速在3,000r.p.m時

12、：第一控制閥打開，進氣的共鳴導管長度縮短，使中轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩增加。 (3)發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過4,000r.p.m時：二個控制閥均打開，進氣的共鳴導管長度最短，使高轉(zhuǎn)速維持高轉(zhuǎn)矩。4.2 可變截面進氣歧管4.2 可變截面進氣歧管9 如圖與上述各種系統(tǒng)的控制閥開啟方式不相同:4.2 可變截面進氣歧管 以4氣門發(fā)動機為例，2進2排設(shè)計，其中一進氣管帶有氣閥，該氣閥受到ECU的直接控制。當發(fā)動機低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，需要的進氣歧管截面積小，這時可以關(guān)閉氣閥，使兩個進氣門只有一個能夠進氣，這相當于減少了一半的截面積。同樣，發(fā)動機高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，氣閥在ECU控制下開啟，兩個進氣門同時工作，這相當于加大了截面積。 4.2 可變截

13、面進氣歧管10 雷克薩斯4.3共鳴進氣共鳴進氣也稱為共振進氣增壓，是指利用在氣缸群中的壓力振動來實現(xiàn)進氣系統(tǒng)的調(diào)諧共振。水平對置發(fā)動機和V型發(fā)動機常采用這一技術(shù)來改善發(fā)動機的充氣效率。同一端的汽缸通過獨立的歧管共享一個諧振室，兩個諧振室之間通過管經(jīng)不同的兩根歧管相互連接，其中一根歧管的通路上設(shè)有可變進氣控制閥。由于水平對置及V型發(fā)動機兩端的汽缸工作交替進行，所以進氣交替地在這兩個諧振室之間進行。這樣，在諧振室之間就形成壓力波。如果壓力波頻率與轉(zhuǎn)速相匹配，就會有助于空氣進入汽缸，從而改善充氣效率。在共鳴進氣系統(tǒng)中，壓力波的頻率取決于安裝在兩諧振室之間連接管上的可變進氣控制閥，在低轉(zhuǎn)速時關(guān)閉，壓力

14、波的頻率減小，與相對較低的進氣頻率相吻合，從而可以提高中低轉(zhuǎn)速的輸出扭矩；在高轉(zhuǎn)速時閥門開啟，這時壓力波的頻率增大，與較高的進氣頻率吻合，從而可以改善高轉(zhuǎn)速時的充氣效率。日產(chǎn)VG30DE發(fā)動機共鳴進氣系統(tǒng)目前共鳴進氣系統(tǒng)可以進行兩級調(diào)節(jié)和三級調(diào)節(jié)，圖為日產(chǎn)VG30DE型發(fā)動機的共鳴進氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)在發(fā)動機低速時，可變進氣控制閥關(guān)閉，左右兩個容器中的相位相反，產(chǎn)生240的周期性壓力波，并在穩(wěn)壓箱中互相抵消，從而形成反射點；在高速時，可變進氣控制閥開啟，反射點卻成為進氣管連接通道的中心點，利用這種控制原理，使發(fā)動機獲得兩種共振效應，從低速區(qū)到高速區(qū)，提高了填充效率，從而獲得優(yōu)異的動力性。寶馬N52

15、發(fā)動機進氣裝置/DISA 由下列主要部件構(gòu)成： 諧振管、溢流管 、 振蕩管 l、DISA 執(zhí)行機構(gòu)3級可變進氣裝置（DISA)發(fā)動機內(nèi)產(chǎn)生的扭矩在很大程度上取決于進氣行程中新鮮空氣進氣質(zhì)量。 各氣缸的進氣行程使進氣質(zhì)量產(chǎn)生振蕩。進氣氣缸的移動空氣質(zhì)量與該氣缸關(guān)閉的進氣門相遇時，上述振蕩就會與壓力峰值產(chǎn)生的振蕩相疊加。 這兩種振蕩疊加時就會產(chǎn)生所謂的諧振或共振。諧振可以使原始振蕩放大或衰減。進氣行程開始時氣缸上進氣門前出現(xiàn)的是壓力峰值還是壓力低谷，在很大程度上取決于疊加振蕩在進氣區(qū)域內(nèi)的行程和發(fā)動機轉(zhuǎn)速即氣流流速。 在較大發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)希望得到較高的扭矩導致內(nèi)燃機進氣導管的種類不斷增多。怠速運

16、轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速范圍較低時，DISA 執(zhí)行機構(gòu) 1 和 2 處于關(guān)閉狀態(tài)。進氣經(jīng)過節(jié)氣門進入諧振管。在諧振管內(nèi)分配進氣量并通過集氣管和振蕩管送至各個氣缸內(nèi)。這樣每三個氣缸都可獲得等量進氣質(zhì)量。1-5-3-6-2-4處于中等轉(zhuǎn)速范圍時，DISA 執(zhí)行機構(gòu) 2 打開。在本示例中，假設(shè)第一個氣缸的進氣門剛剛關(guān)閉。氣體的移動在關(guān)閉的進氣門上產(chǎn)生一個壓力峰值。該壓力峰值通過振蕩管和集氣管送至點火順序中的下一個氣缸處。從而改善下一個準備進氣氣缸的新鮮空氣進氣質(zhì)量。轉(zhuǎn)速范圍較高時，兩個 DISA 執(zhí)行機構(gòu)都處于開啟狀態(tài)。此時也假設(shè)第一個氣缸的進氣門剛剛關(guān)閉。關(guān)閉的進氣門前也產(chǎn)生了一個壓力峰值。進氣量通過振蕩管、溢流

17、管和集氣管進行輸送。5 VIS的常見故障當可變進氣系統(tǒng)發(fā)生故障時，常會出現(xiàn)動力不足、油耗升高等癥狀?？勺冞M氣系統(tǒng)的常見故障如下：（1）電磁閥及控制電路故障電磁閥可能會出現(xiàn)線圈短路、閥芯卡滯和通氣口堵塞等故障。控制電路可能出現(xiàn)斷路、短路、接觸不良和接觸電阻過大等故障。（2） 膜片轉(zhuǎn)換閥及真空管路故障膜片轉(zhuǎn)換閥可能會膜片破裂、拉桿變形等故障；真空管路可能會出現(xiàn)泄漏和堵塞等故障。（3)機械故障可變進氣系統(tǒng)可能會出現(xiàn)因積炭產(chǎn)生閥門關(guān)閉不嚴或不能開啟等故障。1 可變進氣轉(zhuǎn)換電磁閥的檢查（1）檢查電磁閥線圈的阻值，應該符合規(guī)定。否則，更換電磁閥。（2）在斷電狀態(tài)下，用壓縮空氣從電磁閥的通大氣口處吹入，空氣應不能通過；用壓縮空氣從電磁閥的通真空口處吹入，空氣應該從同膜片式轉(zhuǎn)換閥的接口處流出。否則，更換可變進氣轉(zhuǎn)換電磁閥。（3）在通電狀態(tài)下，用壓縮空氣從電磁閥的通大氣口處吹入，空氣應該從同膜片式轉(zhuǎn)換閥的接口處流出；用壓縮空氣從電磁閥的同真空管處吹，空氣應該不能通過。否則，更換可變進氣轉(zhuǎn)換電磁閥。2 膜片式轉(zhuǎn)換閥的檢查（1）檢查膜片式轉(zhuǎn)換閥是否有卡死、變形等現(xiàn)象。（2）檢查膜片式轉(zhuǎn)換閥是否有泄漏現(xiàn)象?？梢杂檬謩诱婵毡眠B接到膜片式轉(zhuǎn)換閥的膜片室，并施加真空到一定的值，然后觀察在一定的時間真空度的變化情況。如果真空度下降，則說明存在泄露，需要更換膜片式轉(zhuǎn)換閥。