進(jìn)氣慣性增壓控制系統(tǒng)控制與檢修

1、2.3.2 2.3.2 進(jìn)氣增壓控制系統(tǒng)原理與檢修進(jìn)氣增壓控制系統(tǒng)原理與檢修淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程系汽車工程系20112011年年9 9月月一、進(jìn)氣慣性增壓控制技術(shù)簡(jiǎn)介一、進(jìn)氣慣性增壓控制技術(shù)簡(jiǎn)介l1、進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)、進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)在換氣過(guò)程中，由于間斷進(jìn)氣而引起進(jìn)氣管內(nèi)發(fā)生壓力波動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為進(jìn)氣管的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。l 在特定的不變的進(jìn)氣管長(zhǎng)度和形狀條件下，利用氣體在進(jìn)、排氣管內(nèi)產(chǎn)生氣體運(yùn)動(dòng)，來(lái)提高下一工作缸的進(jìn)氣壓力，增大進(jìn)入下一氣缸的空氣量。l 分析其原因，可歸納為慣性效應(yīng)和波動(dòng)效應(yīng)兩類。影響進(jìn)氣管動(dòng)態(tài)效應(yīng)的結(jié)構(gòu)因素是進(jìn)氣管長(zhǎng)度、直徑和形狀。 利用進(jìn)氣管的動(dòng)態(tài)效

2、應(yīng)，可以有效地提高高轉(zhuǎn)速時(shí)充量系數(shù)和改善扭矩特性。 2 2、進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)的類型、進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)的類型l（1）進(jìn)氣管的慣性效應(yīng)）進(jìn)氣管的慣性效應(yīng)l 在節(jié)氣門已全開的情況下，利用進(jìn)氣的空氣諧振，進(jìn)一步加大充氣量。l（2）進(jìn)氣管的波動(dòng)效應(yīng)）進(jìn)氣管的波動(dòng)效應(yīng)l 空氣在進(jìn)氣管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，具有一定的慣性并且會(huì)在進(jìn)氣管內(nèi)產(chǎn)生一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)的壓力波，如果此壓力波達(dá)到進(jìn)氣門時(shí)即開啟進(jìn)氣門，則會(huì)明顯提高進(jìn)氣充量。3 3、諧波進(jìn)氣增壓系統(tǒng)、諧波進(jìn)氣增壓系統(tǒng)（ACIS-Acoustic Control Induction SystemACIS-Acoustic Control Induction System ）l諧波進(jìn)氣

3、增壓系統(tǒng)是一種利用氣流慣性產(chǎn)生的壓力波來(lái)提高充氣效率，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩。l一些中、高級(jí)汽車的進(jìn)氣常采用諧波進(jìn)氣增壓系統(tǒng)。諧波進(jìn)氣增壓系統(tǒng)工作原理諧波進(jìn)氣增壓系統(tǒng)工作原理l利用進(jìn)氣行程進(jìn)氣管內(nèi)高速流動(dòng)氣體的慣性效應(yīng)、波動(dòng)效應(yīng)，使進(jìn)氣管內(nèi)的壓力波與進(jìn)氣門的開啟配合，當(dāng)進(jìn)氣門開啟時(shí)，使反射回來(lái)的壓力波正好傳到該氣門附近，從而形成進(jìn)氣增壓的效果，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率和功率。諧波進(jìn)氣增壓系統(tǒng)的影響因素諧波進(jìn)氣增壓系統(tǒng)的影響因素l（1）進(jìn)氣管的長(zhǎng)度l（2）進(jìn)氣管的容積l（3）進(jìn)氣管的音速l（4）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速l為此，可按照氣體壓力波傳播的特點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)氣道，使進(jìn)氣道的長(zhǎng)度、形狀都可改變。發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速對(duì)進(jìn)氣

4、管的要求發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速對(duì)進(jìn)氣管的要求l 發(fā)動(dòng)機(jī)的不同轉(zhuǎn)速都對(duì)應(yīng)最佳的進(jìn)氣管長(zhǎng)度和進(jìn)氣管容積，壓力波隨著進(jìn)氣管長(zhǎng)度的增加而變長(zhǎng)。l （1）進(jìn)氣管長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)在中、低轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)矩增加較大。l （2）進(jìn)氣管短，發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)功率增加較大。l 最好是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化而連續(xù)改變進(jìn)氣管長(zhǎng)度和進(jìn)氣管容積，以更好地利用諧振效應(yīng)，進(jìn)而提高進(jìn)氣效率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩。4、諧波進(jìn)氣增壓控制系統(tǒng)的類型、諧波進(jìn)氣增壓控制系統(tǒng)的類型l可控的進(jìn)氣諧振近年來(lái)發(fā)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(jìn)氣管長(zhǎng)度式諧波增壓系統(tǒng)）可變進(jìn)氣管長(zhǎng)度式諧波增壓系統(tǒng)l 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化情況，自動(dòng)地改變

5、進(jìn)氣管的有效長(zhǎng)度。l（2）可變進(jìn)氣管容積式諧波增壓系統(tǒng)）可變進(jìn)氣管容積式諧波增壓系統(tǒng)l 一定的進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度、粗細(xì)使進(jìn)氣具有一定的諧振頻率，在某一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可有效提高充氣效率。二、常見進(jìn)氣慣性增壓控制系統(tǒng)二、常見進(jìn)氣慣性增壓控制系統(tǒng)l（一）諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)（可變?nèi)莘e式）（一）諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)（可變?nèi)莘e式）1 1、諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)的基本組成、諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)的基本組成l 由一定長(zhǎng)度和直徑的進(jìn)氣歧管和一定容積的諧振室組成。（寶來(lái)和帕薩特）2 2、諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)的工作原理、諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)的工作原理l 進(jìn)氣氣流固有頻率與氣門的進(jìn)氣周期調(diào)諧，在特定的轉(zhuǎn)速下，就會(huì)在進(jìn)氣門關(guān)閉之前，在進(jìn)氣歧管內(nèi)產(chǎn)生大幅度

6、的壓力波，使進(jìn)氣歧管的壓力增高，從而增加進(jìn)氣量。諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)的工作原理圖諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)的工作原理圖 諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)的工作過(guò)程諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)的工作過(guò)程l 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，由真空電磁閥通過(guò)真空?qǐng)?zhí)行器來(lái)控制進(jìn)氣控制閥的開啟或關(guān)閉，以適應(yīng)容積式諧波增壓的需要，提高充氣效率。l （1）低速時(shí)，進(jìn)氣控制閥關(guān)閉，進(jìn)氣管內(nèi)容積變小，壓力波傳播距離長(zhǎng)，進(jìn)氣氣流速度較高，形成較強(qiáng)的慣性增壓效果，有助于增大發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，發(fā)動(dòng)機(jī)低速性能好。（相當(dāng)于延長(zhǎng)進(jìn)氣管）l （2）高速時(shí)，進(jìn)氣控制閥打開，進(jìn)氣管內(nèi)容積變大，壓力波傳播距離短，形成較強(qiáng)的慣性增壓效果，增大發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，發(fā)動(dòng)機(jī)高速性能好。（相當(dāng)于縮短進(jìn)

7、氣管）豐田豐田L(fēng)EXUS雷克薩斯雷克薩斯3GR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)諧波進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)諧波進(jìn)氣增壓控制系統(tǒng)增壓控制系統(tǒng) 豐田佳美豐田佳美3VZ-FE諧波進(jìn)氣增壓控制系統(tǒng)諧波進(jìn)氣增壓控制系統(tǒng) 豐田豐田1993款皇冠款皇冠3.0 2JZ-GE發(fā)動(dòng)機(jī)諧波進(jìn)氣增發(fā)動(dòng)機(jī)諧波進(jìn)氣增壓控制系統(tǒng)壓控制系統(tǒng) 諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)l 主要由進(jìn)氣控制閥（ACIS）、真空?qǐng)?zhí)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(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)ACISACIS系統(tǒng)真空通道電磁閥控制電路系統(tǒng)真空通道電磁閥控制電路 l 低速時(shí)，電磁真空通道閥電路不通，真空通道關(guān)閉，真空罐的真空度不能進(jìn)入真

8、空電動(dòng)機(jī)，受真空電動(dòng)機(jī)控制的進(jìn)氣增壓控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)進(jìn)氣管長(zhǎng)，壓力變長(zhǎng)，以適應(yīng)低速區(qū)域形成氣體動(dòng)力增壓效果。 l 高速時(shí)，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(jìn)入真空電動(dòng)機(jī)，吸動(dòng)膜片，從而將進(jìn)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(fā)動(dòng)機(jī)在高速區(qū)域也得到較好的氣體動(dòng)力增壓效果。4 4、諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、諧振進(jìn)氣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)l（1）沒(méi)有運(yùn)動(dòng)件，工作可靠，成本低。l（2）只能增加特定轉(zhuǎn)速下的進(jìn)氣量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。（二）可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度（可變長(zhǎng)度式）（二）可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度（可變長(zhǎng)度式）l發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不在諧波范圍內(nèi)怎么辦呢？發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不在

9、諧波范圍內(nèi)怎么辦呢？l通過(guò)改變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度或粗細(xì)。通過(guò)改變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度或粗細(xì)。1、可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度的功用、可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度的功用l 充分利用進(jìn)氣波動(dòng)效應(yīng)和盡量縮小發(fā)動(dòng)機(jī)在高、低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)氣速度的差別，從而達(dá)到改善發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性及動(dòng)力性，特別是改善中、低速和中、小負(fù)荷時(shí)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的目的。l 可變進(jìn)氣歧管在所有轉(zhuǎn)速下都可以使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩平均提高5%。2、可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度的工作原理、可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度的工作原理l 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化而自動(dòng)改變進(jìn)氣歧管的有效長(zhǎng)度。l （1）高速或大負(fù)荷時(shí)）高速或大負(fù)荷時(shí)粗而短的進(jìn)氣支管。l （2）中、低轉(zhuǎn)速或中、小負(fù)荷）中、低轉(zhuǎn)速或中、小負(fù)荷細(xì)而長(zhǎng)的進(jìn)氣支管。

10、l進(jìn)氣歧管越進(jìn)氣歧管越長(zhǎng)長(zhǎng)越越細(xì)細(xì)，諧波越，諧波越慢慢，適合，適合低速低速；l進(jìn)氣歧管越進(jìn)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(jìn)氣歧管長(zhǎng)度裝置的結(jié)構(gòu)、可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度裝置的結(jié)構(gòu)l 主要由進(jìn)氣控制伺服機(jī)構(gòu)、進(jìn)氣控制閥、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU等組成。l 1-進(jìn)氣控制伺服機(jī)構(gòu)；2-進(jìn)氣控制閥；3-發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 4、可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度的工作過(guò)程、可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度的工作過(guò)程l 1-空氣濾清器；2-節(jié)氣門；3-轉(zhuǎn)換閥；4-轉(zhuǎn)換閥控制機(jī)構(gòu)；5-發(fā)動(dòng)機(jī)ECU奧迪奧迪 A4發(fā)動(dòng)機(jī)可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度增壓系統(tǒng) Audi V6發(fā)動(dòng)機(jī)的可變長(zhǎng)度進(jìn)氣管1活門；2膜片閥 進(jìn)

11、氣管長(zhǎng)度變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、功率的影響進(jìn)氣管長(zhǎng)度變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、功率的影響l 進(jìn)氣管細(xì)長(zhǎng)細(xì)長(zhǎng)時(shí)，壓力波波長(zhǎng)長(zhǎng)長(zhǎng)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)中低中低轉(zhuǎn)速區(qū)扭矩扭矩增大；l 進(jìn)氣管粗短粗短時(shí)，壓力波波長(zhǎng)短短，可使發(fā)動(dòng)機(jī)高高轉(zhuǎn)速區(qū)功率功率增大。l ACIS通過(guò)對(duì)進(jìn)氣空氣控制閥進(jìn)行優(yōu)化控制以實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度的改變來(lái)提高充氣效率，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能提高扭矩輸出，尤其是在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。低速低速長(zhǎng)長(zhǎng)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 A6A6發(fā)動(dòng)機(jī)可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度增壓系統(tǒng) 日產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可變進(jìn)氣系統(tǒng)日產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可變進(jìn)氣系統(tǒng) 豐田雙進(jìn)氣管可變

12、進(jìn)氣系統(tǒng)豐田雙進(jìn)氣管可變進(jìn)氣系統(tǒng) （改變進(jìn)氣歧管粗細(xì)）（改變進(jìn)氣歧管粗細(xì)） 三、增壓控制系統(tǒng)三、增壓控制系統(tǒng)功能：功能：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力的大小，控制增壓裝置的工作，以達(dá)到控制進(jìn)氣壓力，提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的目的。分類：分類：根據(jù)增壓裝置使用的動(dòng)力源不同，增壓裝置分廢氣渦輪增壓和動(dòng)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(tǒng)利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫高壓廢氣的熱能和動(dòng)能，驅(qū)使渦輪增壓器中的動(dòng)力渦輪帶動(dòng)同軸的增壓渦輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而加大循環(huán)進(jìn)氣量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，提高動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。增壓后進(jìn)氣溫度提高，混合氣可以適當(dāng)變稀，從而可以使CO和HC的排放量有所降低。國(guó)產(chǎn)一汽奧迪A6

13、1.8T、一汽寶來(lái)1.8T 和上海帕薩特1.8T等乘用車都采用了帶廢氣渦輪增壓器的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)。廢氣渦輪增壓系統(tǒng)功能廢氣渦輪增壓系統(tǒng)功能廢氣渦輪廢氣渦輪增壓器的增壓器的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)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(nèi)有動(dòng)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工作作原原理理 利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣作為動(dòng)力來(lái)推動(dòng)渦輪增壓機(jī)內(nèi)的渦輪（位于排氣道內(nèi)），渦輪又帶動(dòng)同軸的壓縮輪（位于進(jìn)氣道內(nèi)），壓縮輪就壓縮由空氣濾清器管道送來(lái)的新鮮空氣，再送入氣缸。l執(zhí)行器內(nèi)有膜片將之分隔成左右兩個(gè)腔，膜片左側(cè)受進(jìn)氣增壓壓力的作用，膜片右側(cè)裝有彈簧。膜片

14、與廢氣閥通過(guò)一根推桿連接。l當(dāng)壓縮輪側(cè)進(jìn)氣增壓壓力增加到足以克服執(zhí)行器內(nèi)的彈簧力時(shí)，推桿推動(dòng)廢氣閥開啟。一部分廢氣繞過(guò)渦輪經(jīng)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(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速及工況下都得到最佳增壓值，防止發(fā)動(dòng)機(jī)爆震和限制熱負(fù)荷，對(duì)渦輪增壓系統(tǒng)增壓壓力必須進(jìn)行控制。1. 旁通放氣法：調(diào)節(jié)進(jìn)入動(dòng)力渦輪室的廢氣量從而對(duì)增壓壓力進(jìn)行控制。2. 帶有渦輪增壓的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)。帶有渦輪增壓的帶有渦輪增壓的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)當(dāng)VSV開啟，執(zhí)行器內(nèi)的受壓空氣經(jīng)VSV逸出到壓縮輪側(cè)的進(jìn)氣管內(nèi)，此時(shí)執(zhí)行器內(nèi)的受壓氣體壓力PaPb

15、，執(zhí)行器內(nèi)的膜片受壓變形減小，廢氣閥開度也相應(yīng)減小，廢氣繞過(guò)渦輪的旁通量減少，增壓壓力上升。工作過(guò)程工作過(guò)程 當(dāng)VSV關(guān)閉時(shí)，受壓縮輪增壓的氣體直接作用在執(zhí)行器的膜片上，膜片受壓變形增大，廢氣閥開度也相應(yīng)增大，廢氣繞過(guò)渦輪的旁通量增多，增壓壓力下降。優(yōu)缺點(diǎn)比較優(yōu)缺點(diǎn)比較l 一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)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(tái)小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)增壓后，可以產(chǎn)生同較大排量發(fā)動(dòng)機(jī)相同的功率。l 發(fā)動(dòng)機(jī)在采用廢氣渦輪增壓技術(shù)后，工作中產(chǎn)生的最高爆發(fā)壓力和平均溫度將大幅度提高，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械性能、潤(rùn)滑性能都會(huì)受到影響，而且還會(huì)提高進(jìn)氣溫度。l 維修費(fèi)用

16、高，如更換渦輪增壓器：奧迪A6 1.8T為20000元、寶來(lái)1.8T 為16500元、帕薩特1.8T為13000元。渦輪增壓電控系統(tǒng)的檢修渦輪增壓電控系統(tǒng)的檢修l檢查進(jìn)氣室和真空管路有無(wú)漏氣；檢查進(jìn)氣室和真空管路有無(wú)漏氣；l真空開關(guān)閥電路有無(wú)短路或短路，真空開真空開關(guān)閥電路有無(wú)短路或短路，真空開關(guān)閥的電阻是否符合標(biāo)準(zhǔn)；關(guān)閥的電阻是否符合標(biāo)準(zhǔn)；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1. 增壓發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降的原因：增壓發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降的原因：l 旁通閥門關(guān)閉不嚴(yán)。旁通閥門關(guān)閉不嚴(yán)。l 空氣進(jìn)口阻力損失過(guò)大。空氣進(jìn)口阻力損失過(guò)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(dòng)力渦輪殼流道和葉輪上嚴(yán)重積碳。動(dòng)力