可变进气管Word格式.docx

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过提高压缩比来实现。

mth

因为汽车消费税收通常是结合技术特λL=

点，按照发动机的排量大小征收的，mL=实际进入气缸的空气质量

所以，对一种特定排量的发动机来讲，mth=理论空气量

要想提高其功率只能通过其它途径，

也就是通过提高发动机工作效率的方

法。

发动机扭矩曲线作为其转速的函数代表了发动机的极限工作能力。

我们可以使可燃混合气在恰当的时刻完全燃烧，从而在该工况下获得最大扭矩。

但是，每一次的完全燃烧都需要有一个合适的空燃比来与之配合，发动机应随

不同的转速来提供最佳的空气量。

容积效率（VE，在计算公式中用λL表示）是对空气供给量的定量陈述。

发动机上的空气通道

进气系统承担着为发动机供气的任务，

以便满足燃烧过程中所需的空气量。

它能确保均匀地向各缸供气。

对于带有化油器或节气门体喷射单元

的发动机来说，燃油和空气的混合也

是在进气管内完成的，通过进气管将

该可燃混合气输送到各缸燃烧室。

多点喷射系统中的进气管道只传送空

气。

这样就为设计者提供了更大的设计自由度，以便在设计进气支管时更好地利用气体自身的动力特性，进而提高充气效率。

谐振充气原理

根据谐振充气原理可以设计出一种高效进

气管，它利用进气管道内的高压波和低压

波的不同效应，极大地提高了气缸的容积

效率。

下面描述一下进气系统的工作过程。

进气阀打开；

活塞向下止点方向运动；

此时在进气阀附近产生了一种低压波。

该低压波沿着谐振管道向另一端传播，

并向谐振箱内推进。

在管道末端的低压波与谐振箱内的空

气相互作用。

谐振箱容积内的空气压力近似等于周

围环境大气压力。

谐振箱内的空气压

力远远高于谐振管开口端的气体压力。

谐振管端现存的低压波将谐振箱内的

空气吸引到谐振管口附近。

在低压波

自身内力的作用下，空气被同时吸进

谐振管内，与此同时便在谐振管内产

生一组同样大小的高压波，此高压波

向进气阀方向传播。

该作用效果同时还有如下特点：

低压波在谐振箱侧的谐振管开口端发

生反射作用。

这组高压波沿着谐振管道返回，并将

一部分空气通过仍然开启的进气阀压

进气缸。

这个过程一直持续到进气阀前的气体

压力与缸内压力相同为止。

采用该项技术的发动机经过这种“压

力效应“充气之后，其容积效率（见

第4页）可达到1.0，甚至更高。

最终结果为，当进气阀即将关闭时，

由于压力效应充气功能的作用避免了

S=常数（谐振管长度）

缸内充量的回流。

v=常数（声速）

进气管内的低压波和高压波在进气管t=[ms]

内来回传播所需要的时间t是相等的，

因为它们都以声速V传播。

但是进气阀开启持续时间取决于发动

机转速。

随着发动机转速的升高，进气阀开启

持续时间缩短，流进气缸的空气量减

少。

一组从谐振管中返回的高压波将继续

冲向已经关闭的进气阀，“压力效应”

充气过程已不能再次发生。

很显然，不同长度的谐振进气管道可以对不同转速下的充气效果进行优化。

技术上的折衷方案就是设计出不同长度的谐振管！

长的进气管道（扭矩段）对应于发动机低速到中等转速的性能特点。

短的进气管道（功率段）对应于发动机高速区的性能特点。

根据发动机转速的变化来开启或关闭谐振管的不同长度段，这就是所谓的

可变进气管。

该种可变进气管被设计成一种带有可变通道长度的顶置式进气歧管。

此外，谐振管长度的设计需考虑特定的气缸系列，因此往往采用某种折衷方案。

VR5和VR6系列发动机的谐振管长度是不同的，具体区别见下表：

谐振管长度（mm）

VR5

VR6

扭矩管

700

770

功率管

330

450

考虑到装配原因，可变进气歧管被设计成上下两体。

喷油器和油轨以及油压调节器都被集成安装在进气歧管下体上。

进气歧管上体包含如下部件：

谐振管、功率谐振箱、带有执行器的转换翻板、扭矩谐振箱、节流阀体等，其中节流阀体被安装在扭矩谐振箱上。

气缸盖上的进气道先与进气歧管的下体相通，然后再与进气管上体上的谐振管相通。

在这里可以把它们分成扭矩管道和功率管道。

扭矩管道沿着气缸盖上一条平顺的紧密的曲线管道流过，并且终止于扭矩谐振箱。

功率管道沿着一条扭矩管道之上的扩展曲线流过，终止于第二个谐振箱，功率谐振箱，它位于扭矩管道体前部的顶部。

通道转换翻板被插入安装在功率管道内，并且垂直于功率管道。

它可以打开功率管道，进而顺序打开功率谐振箱。

所有的VR系列发动机均准备采用一种塑料可变进气管。

该种进气管较铸铝进气管更经济，更轻便，并能提供许多声学优点。

VR6发动机可变进气管的扭矩位置状态

扭矩位置显示了发动机在低转速范围

内的空气通道状态。

气道转换翻板此时已经关闭了功率管

道。

气缸通过长长的扭矩管道从扭矩谐振

箱直接吸入空气。

该扭矩管道的有效长度（=谐振管长度）

为770mm。

在发动机中低转速范围内容积效率得

到大幅度提高。

VR6发动机可变进气管的功率位置状态

在特定的发动机转速点，转换翻板

旋转90°

。

这一过程打开了功率管，并与功率

谐振箱连通，从而使450mm长的

功率管投入工作。

此时，扭矩管与

功率管同时向气缸提供新鲜空气。

功率谐振箱通过其余的处于非进

气行程的扭矩管及功率管同时补

充气源。

在进气行程开始时所产生的低压

波在功率管末端被反射回来。

接

着它很快以高压波的形式传波到

进气阀附近。

缩短的谐振管能在

发动机的高转速区提高容积效率。

带和不带可变进气管的VR6发动机的功率和扭矩特性

装有可变进气管的VR6发动机在中、低转速范围内，其扭矩和功率的收益非常明显（VR5发动机从投产开始就装有可变进气管）。

伴随着频繁使用高速档，而减少倒拖功率的损失，更高的扭矩储备能使驾驶者在发动机的中、低转速范围内实现较放松的驾驶方式，而且节省燃油消耗。

其结果必然是进气管转换翻板很少动作。

在进气管转换翻板和壳体之间容易积存一些灰尘和油污之类的杂质，它使得翻板运动不灵活。

为确保翻板运转的灵活性，在产品开发阶段通过设定一额外的转换点将翻板的转换概念扩展了一步。

进气管翻板位置在1100rpm转速以前一直保持在功率位置，在此以后才转换成扭矩位置。

这个附加的翻板转换点使得翻板频繁动作，从而促使翻板与进气管壳体之间不易胀污。

以VR52V发动机的转换点为例

更进一步的发展—随发动机负荷而改变的转换概念

根据这一概念，进气管翻板转换点取决于发动机负荷。

在全负荷以下，转换翻板都在功率位置。

发动机停机时，翻板也在功率位置。

为达到最大的气缸充气量，在发动机达到全负荷以前进气管转换翻板都不会转到扭矩位置。

因为此时谐振管的谐振效应较弱，在部分负荷的情况下谐振充气效果明显变差。

对于相同的功率需求，发动机可以运转在较低的负荷下。

进气管内的气体动力性特点被削弱了，由此也就降低了燃烧室的充气效率。

功率空气箱和进气管转换翻板

控制进气管转换的开启机构固定在进气管上

体上，它根据设计时的转换原则工作。

转换翻板对于每一条功率管道都有一条单独

的通道。

在功率位置，转换翻板中的通道就变成了功

率管的一部分。

转换翻板是塑料件，并通过弹性支撑固定。

由于进气管与转换翻板冷热膨胀系数的不同，

这样对翻板是否能够保证灵活运转提出了更

高的要求。

为确保翻板运转的灵活性，在翻板与功率谐

振箱壳体间留有一定的径向间隙是必要的，

但是该间隙不能太大。

即使是极小的空气间隙也会对既定的扭矩目标值造成重大损失。

这种损失是由于管道中的反射波的能量损失导致的。

功率谐振箱的补气过程

注意：

被关闭的转换翻板=扭矩位置

此时每个气缸通过各自相关的

扭矩管直接从扭矩谐振箱获得

新鲜空气充量。

功率谐振箱对所有气缸都处于

关闭状态。

它对气缸的容积效率没有任何

影响，且其箱内也没有被充气。

被打开的转换翻板=功率位置

当转换通道打开时，转换翻板就

把功率管和功率谐振箱连接起来。

正处在吸气行程中的气缸主要从

功率管中获得新鲜空气，当然也

从扭矩管中获得部分空气。

翻板处在功率位置时，功率谐振

箱通过其余没有处于吸气行程中

的进气歧管来获得补充空气。

气流在谐振箱中获得了很高的流

动速度。

从总体的设计角度出发，单单为

了给功率谐振箱充气而将扭矩谐

振箱和功率谐振箱直接连通起来

是没有必要的。

气流在谐振箱中运动过程实例。

当曲轴转角为555º

时，气流从

3缸支管流向1缸支管。

当曲轴转角为605º

时，2缸进气

行程开始，并产生一反向气流。

进气管的转换是通过真空力来实现的。

发动机电脑通过直接控制转换电磁阀N156，从而间接控制气动执行器，最终实现进气管的转换过程。

真空源取自进气管扭矩谐振箱。

真空能量被储存在真空罐中，

单向阀用来阻止真空泄漏。

当发动机停机或怠速运转时，

转换翻板处于功率位置，也就

是说进气管处于短管状态。

这一位置是通过压缩弹簧来保

持的。

进气管转换电磁阀将真

空能量封锁在真空单元中。

当进气管转换电磁阀被激活时，

真空能

量便被送到真空单元中。

当压缩弹簧的张紧力被克服以

后，隔膜与连接杆同时被拉下。

转换翻板则翻转90º

角。

此时，

扭矩位置进入工作状态。

进气管转换阀N156

功能

进气管转换阀是一个电磁阀。

发动

机电脑根据负荷和转速信号的变化

情况控制该电磁阀的打开与关闭。

大气压力可直接作用于磁杆上。

磁

杆借助于橡胶阀盘将通往真空单元

的真空源封住。

当电磁阀通电时，阀杆被吸起，真

空源被打开。

大气压力入口处的过滤器是为了防

止胀物进入阀杆影响阀杆正常运动。

应急操作

如果没有控制信号，通往真空单元

的真空源被封住。

较短的进气管一直保持工作状态，没有替代功能。

自诊断电路图

自诊断可执行下列功能：

J17燃油泵继电器

02–故障查询J220发动机ECU

对地短路N156进气管转换阀

对正极短路S保险

开路

03–执行元件诊断

可变进气管和它的转换功能执行器是免维护的。

当发动机表现出功率不足时，有必要检查可变

进气管的转换功能：

—通过自诊断检查

进气管转换阀的工作状态可通过02故障查

询及03执行元件诊断功能来分析与判断。

—目视检查翻板是否按90º

角度翻转。

当然首先必须掌握可变进气管的转换原理。

更重要的问题是：

当发动机没有运转或处于怠速状态时，进气

管转换翻板必须处于短管状态，或者说是功

率位置。

需记住的问题是：

不同的转换概念。

=带有附加转换点；

直到1100rpm之前翻板

一直处于功率位置，然后转换到扭矩位置，

到4200rpm时又返回到功率位置。

=根据负荷状态决定的转换原则；

发动机转

速低于4000rpm时突然打开节气门，翻板应

转到扭矩位置。

利用手动真空泵V.A.G1390检查转换翻板的

运动情况。