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1、可變進(jìn)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(jìn)氣的汽油發(fā)動機(jī)中，較長的進(jìn)氣歧管低速高扭矩，高速低功率；較短的進(jìn)氣歧管正好相反，低速小扭矩，高速大功率。利用可變進(jìn)氣系統(tǒng)，可以達(dá)到低速高扭矩，高速大功率的效果。（2）可變進(jìn)氣歧管就是充分利用進(jìn)氣波動效應(yīng)和盡量滿足發(fā)動機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下所需的進(jìn)氣量，從而達(dá)到改善發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性及動力性的目的。因此要求發(fā)動機(jī)在高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷時裝備粗短的進(jìn)氣歧管;在中、低轉(zhuǎn)速和中、小負(fù)荷下配用較長的進(jìn)氣歧管。可變進(jìn)氣歧管就是為適應(yīng)

2、這種要求而設(shè)計的。2 VIS基本原理（1）可變長度進(jìn)氣歧管技術(shù)原理：進(jìn)氣波動效應(yīng) 進(jìn)氣過程的間歇性和周期性致使進(jìn)氣歧管內(nèi)產(chǎn)生了一定幅度的壓力波。此壓力波以當(dāng)?shù)芈曀僭谶M(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)傳播和往復(fù)反射。如果以一定長度和直徑的進(jìn)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(jìn)氣周期協(xié)調(diào)，那么在特定的轉(zhuǎn)速下，就會在進(jìn)氣門關(guān)閉之前，在進(jìn)氣歧管內(nèi)產(chǎn)生大幅度的壓力波，使進(jìn)氣歧管的壓力增高，從而增加進(jìn)氣量。2 VIS基本原理2 VIS基本原理發(fā)動機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，發(fā)動機(jī)電子控制裝置指令轉(zhuǎn)換閥控制機(jī)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(xì)長的進(jìn)氣歧管流進(jìn)汽缸。細(xì)長的進(jìn)氣歧管提高了進(jìn)氣速度，增

3、強(qiáng)了氣流的慣性，使進(jìn)氣量增多。當(dāng)發(fā)動機(jī)高速運(yùn)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(jìn)入粗短的的進(jìn)氣歧管。粗短的進(jìn)氣歧管進(jìn)氣阻力小，也使進(jìn)氣量增多。（2）可變截面進(jìn)氣歧管可變截面進(jìn)氣歧管技術(shù)是通過調(diào)整進(jìn)氣歧管的截面來實(shí)現(xiàn)可變進(jìn)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(xué)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(jìn)氣歧管截面積，可以提高進(jìn)氣量；在低轉(zhuǎn)速區(qū)，較小的進(jìn)氣歧管截面面積可以提高氣缸的進(jìn)氣負(fù)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(jìn)氣共鳴進(jìn)氣也稱為共振進(jìn)氣增壓，是指利用在氣缸群中的壓

4、力振動來實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣系統(tǒng)的調(diào)諧共振。水平對置發(fā)動機(jī)和V型發(fā)動機(jī)常采用這一技術(shù)來改善發(fā)動機(jī)的充氣效率。同一端的汽缸通過獨(dú)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(jìn)氣控制閥。由于水平對置及V型發(fā)動機(jī)兩端的汽缸工作交替進(jìn)行，所以進(jìn)氣交替地在這兩個諧振室之間進(jìn)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(jìn)入汽缸，從而改善充氣效率。在共鳴進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)的動力性；改善了經(jīng)濟(jì)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(jìn)氣歧管2.可變截面進(jìn)氣歧管3.共鳴進(jìn)氣4.1 可變長度進(jìn)氣歧管基本原理進(jìn)氣門時開時關(guān)使得進(jìn)氣管內(nèi)氣體的流動處于波動狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)氣門關(guān)閉時，進(jìn)氣管內(nèi)流動的氣體因急速停止而受到壓縮，在進(jìn)氣門附近產(chǎn)生一個正壓力波，向進(jìn)氣管入口端傳播。正壓波到了進(jìn)氣管入口后反射回行，形成負(fù)壓力波并向進(jìn)氣門出傳播。如果此時進(jìn)氣門仍處于關(guān)閉狀態(tài)，該負(fù)壓波反射回行向進(jìn)氣管入口端傳遞。在進(jìn)氣管里，正負(fù)壓力波往返交替?zhèn)鬟f，

6、直到下一個循環(huán)開始，進(jìn)氣門打開。如果下一循環(huán)進(jìn)氣開始時，剛好是正壓力波傳到進(jìn)氣門處，則會使進(jìn)氣壓力和充氣效率提高，反之則反。當(dāng)進(jìn)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(jìn)氣量。4.1 可變長度進(jìn)氣歧管 如圖所示為豐田汽車公司采用的進(jìn)氣控制系統(tǒng)(Acoustic controlinduc- tion system，ACIS。 可變進(jìn)氣系統(tǒng)發(fā)動機(jī)圖奧迪A6發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道式進(jìn)氣歧管短進(jìn)氣道短進(jìn)氣道發(fā)動機(jī)在高轉(zhuǎn)速時，空氣流經(jīng)短進(jìn)氣道，可提高效率。長進(jìn)氣道長進(jìn)氣道發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速時，空氣經(jīng)過長的進(jìn)氣道，使氣缸充氣最佳，且扭矩增大。 真空單元進(jìn)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(jī)控制單元J623經(jīng)進(jìn)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(jìn)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(fù)壓）。 真空儲壓器內(nèi)的空氣經(jīng)單向閥被抽到進(jìn)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(jī)轉(zhuǎn)速從0到約1200轉(zhuǎn)/分 可變進(jìn)氣歧管處于功率位置，進(jìn)氣歧管翻板閥沒有通電。進(jìn)氣過程一開始就產(chǎn)生的真空波在功率進(jìn)氣總管內(nèi)的大功率進(jìn)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(jìn)氣門。 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在約

8、1200轉(zhuǎn)/分到約4000轉(zhuǎn)/分之間 發(fā)動機(jī)控制單元給進(jìn)氣歧管翻板閥通上了電。開關(guān)式翻板和大功率進(jìn)氣管就關(guān)閉了。這時氣缸就通過扭矩進(jìn)氣管直接從進(jìn)氣總管吸入空氣。奧迪Q7 4.2L-V8-TDI發(fā)動機(jī)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(jī) 無級可變長度進(jìn)氣歧管無級可變長度進(jìn)氣歧管即在任意轉(zhuǎn)速下都可以無級調(diào)配出最佳的進(jìn)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(jìn)氣管的工作原理，無級可變長度進(jìn)氣歧管可分為旋轉(zhuǎn)式無級可變進(jìn)氣歧管和伸縮式無級可變進(jìn)氣歧管。旋轉(zhuǎn)式無級可變進(jìn)氣歧管旋轉(zhuǎn)式無級可變進(jìn)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(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等情況平穩(wěn)地改變有效進(jìn)氣路徑長度，改善發(fā)動機(jī)的輸出特性1.4.2 伸縮式無級可變進(jìn)氣歧管伸縮式無級可變進(jìn)氣歧管是通過伸縮管實(shí)現(xiàn)無級變速，由步進(jìn)電機(jī)帶動齒輪和齒條驅(qū)動。4.2 可變截面進(jìn)氣歧管技術(shù)原理可變截面進(jìn)氣歧管技術(shù)是通過調(diào)整進(jìn)氣歧管的截面來實(shí)現(xiàn)可變進(jìn)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(xué)的原理，管道的截面積越大，流體壓力越小；管道截面積越小，流體壓力越大。在高轉(zhuǎn)速區(qū)，較大的進(jìn)氣歧管截面積，可以提高進(jìn)氣量；在低轉(zhuǎn)速區(qū)，較小的進(jìn)氣歧管截面面積可以提高氣缸的進(jìn)氣負(fù)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(jìn)氣歧

10、管1 控制閥裝在較粗短的副進(jìn)氣歧管上，當(dāng)發(fā)動機(jī)低、中轉(zhuǎn)速時，控制閥關(guān)閉，空氣從較細(xì)長的主進(jìn)氣歧管進(jìn)入氣缸；當(dāng)發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速時，控制閥打開，空氣從主副進(jìn)氣歧管進(jìn)入氣缸。4.2 可變截面進(jìn)氣歧管2 日產(chǎn)汽車可變進(jìn)氣系統(tǒng)4.2 可變截面進(jìn)氣歧管3 如圖為富豪汽車公司采用之可變進(jìn)氣系統(tǒng)(VOLVO Variable induction systen V-VIS)4.2 可變截面進(jìn)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(jī)4.2 可變截面進(jìn)氣歧管5 如圖所示為豐田汽車公司采用的可變進(jìn)氣系統(tǒng)(TOYOTA Variable induction system，T-VIS)采用可

11、變進(jìn)氣系統(tǒng)的功能 4.2 可變截面進(jìn)氣歧管6 如圖為福特汽車公司采用的可變進(jìn)氣控制系統(tǒng)(Variable induction control system，VICS)4.2 可變截面進(jìn)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(jìn)氣歧管(VIM)，為三段可變進(jìn)氣系統(tǒng)，用于V6 3.L發(fā)動機(jī)，進(jìn)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(jìn)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(jī)轉(zhuǎn)速低于3,000r.p.m時：二個控制閥均關(guān)閉，此時進(jìn)氣的共鳴導(dǎo)管長度最長， 使低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩增加。 (2)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在3,000r.p.m時

12、：第一控制閥打開，進(jìn)氣的共鳴導(dǎo)管長度縮短，使中轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩增加。 (3)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超過4,000r.p.m時：二個控制閥均打開，進(jìn)氣的共鳴導(dǎo)管長度最短，使高轉(zhuǎn)速維持高轉(zhuǎn)矩。4.2 可變截面進(jìn)氣歧管4.2 可變截面進(jìn)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(jìn)氣歧管 以4氣門發(fā)動機(jī)為例，2進(jìn)2排設(shè)計，其中一進(jìn)氣管帶有氣閥，該氣閥受到ECU的直接控制。當(dāng)發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時，需要的進(jìn)氣歧管截面積小，這時可以關(guān)閉氣閥，使兩個進(jìn)氣門只有一個能夠進(jìn)氣，這相當(dāng)于減少了一半的截面積。同樣，發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，氣閥在ECU控制下開啟，兩個進(jìn)氣門同時工作，這相當(dāng)于加大了截面積。 4.2 可變截

13、面進(jìn)氣歧管10 雷克薩斯4.3共鳴進(jìn)氣共鳴進(jìn)氣也稱為共振進(jìn)氣增壓，是指利用在氣缸群中的壓力振動來實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣系統(tǒng)的調(diào)諧共振。水平對置發(fā)動機(jī)和V型發(fā)動機(jī)常采用這一技術(shù)來改善發(fā)動機(jī)的充氣效率。同一端的汽缸通過獨(dú)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(jìn)氣控制閥。由于水平對置及V型發(fā)動機(jī)兩端的汽缸工作交替進(jìn)行，所以進(jìn)氣交替地在這兩個諧振室之間進(jìn)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(jìn)入汽缸，從而改善充氣效率。在共鳴進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)共鳴進(jìn)氣系統(tǒng)目前共鳴進(jìn)氣系統(tǒng)可以進(jìn)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(jī)的共鳴進(jìn)氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)低速時，可變進(jìn)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(diǎn)；在高速時，可變進(jìn)氣控制閥開啟，反射點(diǎn)卻成為進(jìn)氣管連接通道的中心點(diǎn)，利用這種控制原理，使發(fā)動機(jī)獲得兩種共振效應(yīng)，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(jī)進(jìn)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(jī)構(gòu)3級可變進(jìn)氣裝置（DISA)發(fā)動機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的扭矩在很大程度上取決于進(jìn)氣行程中新鮮空氣進(jìn)氣質(zhì)量。 各氣缸的進(jìn)氣行程使進(jìn)氣質(zhì)量產(chǎn)生振蕩。進(jìn)氣氣缸的移動空氣質(zhì)量與該氣缸關(guān)閉的進(jìn)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(jìn)氣行程開始時氣缸上進(jìn)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(jìn)氣區(qū)域內(nèi)的行程和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速即氣流流速。 在較大發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)希望得到較高的扭矩導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管的種類不斷增多。怠速運(yùn)

16、轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速范圍較低時，DISA 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1 和 2 處于關(guān)閉狀態(tài)。進(jìn)氣經(jīng)過節(jié)氣門進(jìn)入諧振管。在諧振管內(nèi)分配進(jìn)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(jìn)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(jī)構(gòu) 2 打開。在本示例中，假設(shè)第一個氣缸的進(jìn)氣門剛剛關(guān)閉。氣體的移動在關(guān)閉的進(jìn)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(diǎn)火順序中的下一個氣缸處。從而改善下一個準(zhǔn)備進(jìn)氣氣缸的新鮮空氣進(jìn)氣質(zhì)量。轉(zhuǎn)速范圍較高時，兩個 DISA 執(zhí)行機(jī)構(gòu)都處于開啟狀態(tài)。此時也假設(shè)第一個氣缸的進(jìn)氣門剛剛關(guān)閉。關(guān)閉的進(jìn)氣門前也產(chǎn)生了一個壓力峰值。進(jìn)氣量通過振蕩管、溢流

17、管和集氣管進(jìn)行輸送。5 VIS的常見故障當(dāng)可變進(jìn)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(jìn)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?？刂齐娐房赡艹霈F(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(jī)械故障可變進(jìn)氣系統(tǒng)可能會出現(xiàn)因積炭產(chǎn)生閥門關(guān)閉不嚴(yán)或不能開啟等故障。1 可變進(jìn)氣轉(zhuǎn)換電磁閥的檢查（1）檢查電磁閥線圈的阻值，應(yīng)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(yīng)不能通過；用壓縮空氣從電磁閥的通真空口處吹入，空氣應(yīng)該從同膜片式轉(zhuǎn)換閥的接口處流出。否則，更換可變進(jìn)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(yīng)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(yīng)該不能通過。否則，更換可變進(jìn)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。