发动机进气歧管进气过程1D3D耦合数值模拟研究
作者：奇瑞汽车工程研究院刘国庆来源：汽车制造业
当前，工程技术人员主要采用一维热力学数值模拟和三维数值模拟技术分析进气歧管的流动情况，一维模拟主要分析进气岐管支管长度、直径及谐振腔容积对发动机性能的影响；三维模拟则主要分析进气歧管结构对流通性和进气均匀性的影响。一维模型中考虑了进气歧管的动态效应，比较符合发动机的实际工况，且计算速度快。但分析中将进气歧管简化为一维的管道，不能体现三维结构对发动机性能的影响。三维模型的计算域是实际的流域，能体现三维结构的影响，但是模型中没有考虑进气歧管的动态效应。
为了能准确分析进气歧管气体流动对发动机性能的影响，可以结合两种算法的优点，对进气歧管进行1D-3D耦合计算。该方法综合考虑了实际工况和实际结构对发动机性能的影响，对进气歧管段进行三维瞬态CFD分析，对发动机热力系统的其它部分则进行一维热力学分析。本文采用1D-3D耦合计算方法，分析了某发动机的进气过程，分析结果对该型发动机进气歧管的改进具有重要的指导意义。
1D-3D耦合分析理论
1、一维气体动力学控制方程
通过求解一维气体动力学控制方程，可以得到发动机进气歧管段入口和出口的瞬态压力、流量等参数，方程(1)～(3)为其控制方程。
连续方程：
其中ρ为密度，m为流动速度，x为沿管向的坐标，A为管道截面积，t为时间，p为静压，FR为壁面摩擦力，V为单元体积，E为气体的能量项，Cv为定容比热，T为温度，qw为壁面热流。
2、三维CFD湍流模型
采用k-ε标准湍流模型分析进气歧管的三维流动问题，标准k-ε湍流模型的输运方程为：
上式中，Gk为由平均速度梯度产生的湍动能，Gb为由浮力产生的湍动能，YM表示膨胀耗散项，C1ε、C2ε、C3ε为常数。бk、бε为k和ε的普朗特数，Sk和Sε为用户定义的源项。
3、1D-3D接口模型
在三维CFD计算模型的进出口段选择出一段计算域，并在一维热力学模型中增加相应的附加管道单元，一维热力学计算模块和三维CFD计算模块在该区域进行数据交换。每个时间步，三维CFD计算得到该区流域的密度、动量、温度等平均值。随后，将数据传送到一维热力学模型的附加管道段，由一维热力学模块求解整个发动机的管道流动，并得到下一时
间步数据交换区的流量、动量和能量等参数。最后，将一维热力学计算数据作为三维CFD 区域在该时间步的边界条件。数据传输过程如图1所示。
进气歧管1D-3D耦合分析
1、进气歧管1D-3D耦合分析模型
采用上述方法分析了某发动机进气歧管的三维流动问题，图2为该机热力学模型，图中方框内为3D耦合部分，图3为进气歧管网格模型，图中L1～L5为1D-3D耦合数据交换区。
2、1D-3D耦合分析
计算时，先由一维热力学分析软件计算20个循环，后进行1D-3D耦合计算。分析工况为5000r/min，全负荷。得到发动机性能计算结果如表1。
从表1中可以看出，由第1缸到第4缸，充气效率递减，但相差不大，这说明进气歧管均匀性比较好。
计算还可以得到进气歧管各曲轴转角下的流场结果，限于篇幅，这里仅分析3缸进气阀开启、最大升程及关闭时刻进气歧管的流场分布情况。图4所示为3缸进气阀开启时刻总压和速度分布，该时刻1缸和2缸进气阀关，4缸进气阀开，从图中可以看出，3缸进气歧管出口段附近的总压最高，处于倒流状态，且具有较高的速度。主要原因是：由于4缸处于开启状态，3支管内的气流被抽吸，这种现象对3缸进气不利。此刻，由于1缸气阀关闭持续时间很长（254o CA）且离入口近，第1支管内压力较高且处于逐渐增加的状态，2缸由于气阀关闭不久（74o CA）,压力处于一个较低的水平。
图5所示为3缸进气阀最大升程时刻总压和速度分布。该时刻1缸、2缸和4缸进气阀关闭，3支管的压力均处于逐渐增加的状态，1缸支管内压力最高，对气阀即将开启的1缸
极为有利。4缸出现较大流速的倒流状态，原因是：4缸气门突然关闭，气流由于惯性在4支管继续充气形成高压，导致支管出口段与谐振腔内有一定的压力，从而造成回流。从图中还可以看出，在该时刻第3支管与谐振腔交界处有两个局部高压区，说明该处局部流通阻力较大，可进行局部结构优化。
图6所示为3缸进气阀关闭时刻总压和速度分布。此刻1缸进气阀开，2缸和4进气阀关，图中可以看出：此刻1缸处于低压状态，3缸进气歧管压力由于气门的关闭骤然增加，并迅速回流，4缸内压力逐步上升。
结论
1D-3D耦合计算有以下几个优点：
⑴能同时得出一维热力学和三维CFD计算结果；⑵可分析进气歧管结构特征对发动机性能的影响，这是单独一维热力学模型和单独三维模型不能解决的；⑶通过耦合计算的一维计算结果，得到各工况下进气歧管各支管的平均流量等数据，可以较好的评价进气歧管的均匀性、流通性；⑷可以得到进气歧管各支管的压力、流量随曲柄转角的变化情况，可以分析进气谐振对进气的影响；⑸可以得到各曲柄转角下进气歧管的瞬态流场分布，可以了解局部流场特性，对进气歧管结构优化具有指导意义。(end)
发动机进气歧管真空度及其故障诊断技术 1进气歧管真空度△P定义 现代汽车四冲程发动机的进气行程在极其有限的时间内吸入混合汽，同时因结构及工作原理的需要，空气又必须通过空气滤清器、节气门、进气门等层层“路障”而进入汽缸，时间有限和道路阻塞二者作用使得进气管内的压力低于外界大气压力。进气管内的进气压力与外界大气压力之差，称为发动机进气歧管真空度△P。 △P是各汽缸交替进气时共同作用所形成的。事实上，发动机运行中，空气滤清器之后直至汽缸，进气管内的真空度以空气滤清器、节气门、进气门为分界点，分三段逐次增大。通常若无特殊说明，发动机进气歧管真空度△p约定为“掐头去尾讲中段”，即自节气门至各缸进气门之前该段进气管内的真空度，并且设定该段内的真空度各处相等（微小差异可忽略）。 2△P故障诊断原理 首先，△P取决于发动机的工作状态。汽油机负荷采用“量”调节，即依靠节气门开度α的变化控制进入汽缸混合气的量，改变发动机输出功率。以满足汽车行驶时的负荷要求。△P随α增大（减小）而减小（增大），随发动机转速n 升高（降低）而增大（减小）。技术状态良好的发动机，△P与α和n具有确定的函数关系：△P=f（α，n）。 其次，△P还与发动机技术状况有关。与之有关的技术状况一般可归纳为4类。其一，进气管道（包括在其上取用真空的真空管路）和汽缸的气密性；其二。空气滤清器和排气系统的“通顺性”；其三，点火正时和配气正时控制的准确性；其四。混合气的燃烧性（即完全燃烧、不完全燃烧、未燃烧）。 至此，不难推知，以上所述的气密性、通顺性、准确性和燃烧性等4性，无论何者变差。都会破坏发动机△P固有的函数关系△P＝f（α，n），即4性变差△P必失常。发动机△P故障诊断技术就是利用此原理，反其道而行之。通过实测发动机△P，以及与发动机固有的变化规律△P=f（α，n）进行对比分析，可以对进气管道和汽缸的气密性、空气滤清器和排气系统的堵塞程度、点火正时和配气正时的控制精度以及混合汽的燃烧质量等做出技术状况判断，进而根据△P 的实测值与标准（经验）参考值之差大小，对发动机相应部位或系统进行较为准
汽车发动机进气系统的故障与维修毕业论文 第一章发动机电喷系统概述 1.1电喷系统综述 1.1.1电喷系统的新概念 电喷系统的实质就是一种新型的汽油供给系统。化油器利用空气流动时在节气门上方的喉管处产生负压，将浮子室的汽油连续吸出，经过雾化后输送给发动机，汽油喷施系统则是通过采用大量的传感器受各种工况，根据直接或间接检测的进气信号，经过计算机判断和处理，计算出燃烧时所需的汽油量，然后将加一定压力的汽油经喷油器喷出，供发动机使用。 1.1.2 电喷系统的优缺点 电控发动机系统取消了化油器供油系统中的喉管，喷油位置在节气门的下方或缸，有计算机控制喷油器的精准喷射量。与化油器式发动机比，电喷系统有以下优点： 1)提高了发动机的充气系数，从而提高了发动机的输出功率和扭矩。这是因为电喷系统当中没有了喉管，减少了进气压力损失；汽油喷射是在进气歧管附近，只有通过进气歧管，这样可以增加进气歧管的直径，增加进气歧管的惯性作用，提高进气效率。 2）根据发动机负荷的变化，精准控制混合气的空燃比，适应各种工况，使燃烧更充分，降低油耗，减少排气污染，而且响应速度快。 3）可均匀分配到各缸燃油，减少了爆震现象，提高了发动机工作的稳定性，同时也降低了废气排放和噪声污染。
4）提高了汽车的使用性能。在寒冷的冬季，化油器主喷油管易结冰上冻，而电喷系统没有结冰上冻现象，所以提高了冷启动性能。另外电喷系统提供的是高压供油，喷出的气雾滴较小，能与空气同时进入燃烧室混合，因而响应速度快，加速性能好。 电喷系统与传统系统相比可以使油耗降低5%-15%，废气排放量减少20%左右发动机功率提高5%-10%。电控系统无论从燃油经济性发动机动力性，还是排气和噪声等方面都具有传统系统无法比拟的优越性。电喷发动机系统的缺点就是在于价格偏高，维修要求高。 1.1.3 电喷系统的组成和工作原理 按其部件功用来看，电喷系统的组成主要有：空气供给系统（气路）、燃油供给系统（油路）和电子控制系统（电路）三大部分。 1.2空气供给系统 作用：为发动机提供清洁的空气并控制发动机的正常工作时的进气量。 组成：由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、节气门体、怠速空气调整体、谐振腔、动力腔、进气歧管等。 工作原理：发动机工作时，空气经空气滤清器后，通过空气流量计（L 型）节气门体进入近期总管，在通过进气歧管分配给各缸。节气门体中设置有节气门，从而控制进入发动机的空气量，进而控制发动机的输出功率。在节气门的外部或部设有与主进气道并联的旁通带速进气通道，并由怠速控制阀控制怠速时进气量。 L型——流经怠速控制阀的空气首先经过空气流量计测量。 D型——进气歧管压力传感器测量的是进气歧管的绝对压力，流经怠速控制阀的空气也在此检测围之。怠速控制阀由ECU直接控制。 1.3 燃油供给系统 作用：向汽缸提供燃烧所需的燃油。 组成：汽油泵、汽油滤清器、压力调节器、喷油器等。
发动机进气系统的改装详细解说 发动机进气系统包括空气滤清器、进气歧管、进气门机构等。空气经空气滤清器过滤掉杂质后，流过空气流量计，经过进气道进入进气歧管，与喷油器喷出的汽油混合后形成比例适当的可燃混合气。通过进气门进入气缸点火燃烧，产生动力。 一、容积效率与充气效率 发动机运转时，每一循环所能获得空气量的多少，是决定发动机动力大小的基本因素。发动机的进气能力是用发动机的容积效率及充气效率来衡量的。 1、容积效率 容积效率是指每一个进气行程中，气缸所吸入的空气在标准大气压力下所占的体积与气缸活塞行程容积的比值。 由于空气进入气缸时，气缸内的压力比外面的大气压力低，而且压力值会有所变化，所以采用标准大气压的状态下的体积作为共通的标准。由于进气阻力及气缸内的高温作用，将吸入气缸的空气体积换算成标准大气压下的状态时，一定小于气缸的体积，因此自然吸气发动机的容积效率一定小于1。降低进气阻力、提高进气压力、降低进气温度、降低排气回压、加大进气门面积都可提高容积效率，而发动机在高转速运转时则会降低容积效率。 进气歧臂的长度对容积效率也有影响，因为进气歧管长度的变化引发了与容积效率有关的脉动及惯性效应。较长的进气歧管有利于提高发动机低转速时的容积效率，最大扭矩也会提高，但随着转速的提高，容积效率及扭矩都会急剧降低，不利于高速运转。较短的进气歧管则可提高发动机高转速时的容积效率，但会降低发动机的最大扭矩及其出现时机。因此，若要兼顾发动机高低转速的动力输出，维持在各转速下均有较高的容积效率，就要采用可变长度的进气歧管。 2、充气效率 充气效率是指每一个进气行程所吸入的空气质量与标准状态下（1个大气压、20℃、密度为
论汽车电控发动机常见故障排除与维修 摘要：对汽车电控发动机故障原因的分析和寻找需要较高的技术水平，尤其是油、气路故障，因为油、气路故障是电喷发动机故障自诊断系统所难以诊断的，同时，在电控发动机故障中也是故障率相对较高的。将针对电喷发动机各种油路、气路故障展开讨论，提出相关故障排除及相应维修建议。 关键词：汽车电控发动机；故障；排除；维修 0 前言 电控汽油喷射发动机是装有电脑、传感器、执行元件的智能控制发动机。它可以精确控制空燃比，使燃烧充分，显著减少排气污染。同时，由于发动机工作稳定性得到加强，从而降低了噪音。其传感器采集瞬息变化的空气进气量、发动机负荷、水温、进气温度等信号输入电脑，由电脑计算出适时的、恰当的汽油量和最佳点火提前角，并输出控制信号给喷油阀和点火器，使得发动机在各工况下得到最佳性能。 1 汽车电控发动机常见故障及排除方法 当汽车电控发动机工作不正常，而自诊断系统却没有故障码输出时，尤其需要依靠操作人员的检查、判断，以确定故障的性质和产生故障的部位。笔者现将汽车电控发动机常见故障总结为以下： 1.1 发动机不能发动 （1）故障现象：打开点火开关，将点火开关拨到起动位置，发动机发动不着。 （2）故障产生的可能原因： a.起动系统故障使发动机不能转动或转动太慢：①蓄电池存电不足、电极桩柱夹松动或电极桩柱氧化严重；②电路总保险丝断；③点火开关故障；④起动机故障；⑤起动线路断路或线路连接器接触不良。 b.点火系统故障：①点火线圈工作不良，造成高压火花弱或没有高压火花；②点火器故障；③点火时间不正确。 c.燃油喷射系统故障：①油箱内没有燃油；②燃油泵不工作或泵油压力过低；③燃油管泄漏变形；④断路继电器断开；⑤燃油压力调节器工作不良；⑥燃油滤清器过脏。 d.进气系统故障：①怠速控制阀或其控制线路故障；②怠速控制发阀空气管破裂或接头漏气；③空气流量计故障。 e.ecu故障。 （3）诊断排除方法和步骤。 ①打起动档，起动机和发动机均不能转动，应按起动系故障进行检查。首先，检查蓄电池存电情况和极柱连接和接触情况；如果蓄电池正常时，检查起动线路、保险丝及点火开关； ②踏下油门到中等开度位置，再打起动机。如果此时，发动机能够发动，则说明故障为怠速控制阀及其线路故障或者是进气管漏气，如果踏下油门到中等开度位置时，仍然发动不着，应进行下一步骤的检查；③进行外观检查。检查进气管路有无漏气之处；检查各软管及其连接处是否完好；检查曲轴箱通风装置软管有无漏气或破裂；④检查高压火花。如果高压火花不正常，应检查高压线、点火线圈、分电器和电子点火器；⑤检查点火顺序是否正确；⑥检查供油系统的供油情况。在确认油箱有泪的情况下，检查燃油管中的供油压力；⑦检查点火正时及各缸的点火顺序；⑧检查装在空气流量计上的燃油泵开关的工作情况；⑨检查各缸火花塞的工作情况；⑩检查点火正时。如点火正时不正确，应进一步检查点火正时的控制系统；
马自达6轿车在进气系统上为了保证最大的进气量，共有五大先进装备，称之为“VAD+VIS +VTCS+ETC+S-VT”，这是马自达6轿车独有的先进技术。 （一）VAD-Variable Air Duct可变进气道 功能：可在PCM的控制下，在发动机大功率输出时适时打开VAD气道（多打开一个气道，相当于气道口径变大），可以最大程度地保证发动机空气量的需求充分发挥发动机的动力性能。 （二）VIS- Variable Intake-air System可变进气歧管 功能：在PCM的控制下，在小负荷低转速到大负荷高转速范围内都保持高的扭矩。 工作原理：改变有效进气歧管的长度，有效控制进气气流在进气道中的流动惯性，使气流的流动压力波的频率和进气门的频率在不同工况下适时吻合，进而最大程度保证发动机在任何工况的进气量。实质是利用的中惯性谐波增压的原理来实现发动机的最大进气量。当发动机转速低于4400转时，VIS不起作用，VIS阀门是关闭的，气流的路径较长；当发动机转速大于4400转时，VIS起作用，VIS阀门是打开的，气流的路径是较短；这样满足不同工况的空气量的需求。 （三）VTCS- Variable Tumble Control System可变涡流控制 功能：在不同的水温和转速下将进气歧管的开度打开不同的开度，以满足发动机各个工况空气的需求。 原理：在同一工况下，不同的VTCS阀门开度，使得进入发动机的气流流速发生改变，形成涡旋，涡流即是我们常说的旋涡，使得发动机的油气混合达更加充分。特别是发动机在低温冷起动 和发动机处于低负荷时，混合气的雾化不好，燃烧不充分，排放不良，为了改善低温时汽油的雾化水平，提高发动机的排放水平，使马自达6的排放水平达到和超过欧Ⅲ标准。工作过程：当水温低于62度左右，并且发动机的转速低于3750转时，使进气管的通道面积减小；随着水温的进一步提高，转速进一步上升，VTCS阀的开度完全打开，进气管的面积达到最大。 （四）ETC-Electronic Controi Throttle Valve电子节气门 顾名思义它不是由油门拉线控制进气总管的开度而是利用直流电机通过减速机构来自动实现的。 功能和工作过程：它具有普通节气门的基本功能，其作用是打开进气歧管在总管上的通道，不同工况打开不同的开度，一般轿车的节气门都是由脚踏板带动的油门拉线控制。但这种拉线控制的节气门在急加速等特殊工况时有进气迟滞现象，也就是说在急加速等特殊工况时，节气门的开度信号通过节所气门位置传感器已送出，但实际进入气缸的空气并没有及时跟进，而且节气门处在气流扰动下并不是很平稳，因此空气量并不稳定，加速不理想和不稳定。而电子节气门可根据节气门位置信号，PCM直接驱动直流电动机快速作响应，及时地将节气门打开所需的开度，而且电子节气门在自身减速机构的自锁作用下，不会因为气流的
可变进气歧管 技术在汽车发动机中的应用 V ariable intake manifold technology applications in the automotive engine
摘要 进气系统最重要的部分就是进气歧管，它就是一支引导气流的管子，空气经过滤清器之后，在此进行油气混合，并输送到汽缸进行燃烧。由于混合气是具有质量的流体，在进气管中的流动千变万化，工程上往往要运用流体力学来优化进气管的内部设计，例如将进气歧管内壁打磨光滑减少阻力，或者刻意制造粗糙面营造汽缸内的涡流运动。但是，正如前面所说，汽车发动机的工作转速高达每分钟数千转，各工作状态下的进气需求不尽相同。于是，天才的工程师们对进气歧管进行了深层次的开发——让它也能“变”起来。 关键词：进气系统进气歧管汽车发动机
Abstract The most important part of the intake system is the intake manifold, it is a guide tube flow of air through the filter, the oil and gas in this mixture, and transported to the cylinder for combustion. As the mixture is a mass of fluid flow in the intake manifold of the ever-changing, often on a project to optimize the use of fluid into the pipe interior design, such as intake manifold wall polished smooth to reduce resistance, or deliberately created to create a rough surface vortex motion within the cylinder. But, as I said before, the car engine working speed of up to several thousand per minute switch, the working conditions of the intake needs vary. Thus, the genius of the engineers on the intake manifold for the development of deep level - it can "change" them. Keywords: Intake Air intake manifold Automotive engine
本文件所有内容及图片，其所有权归奇瑞汽车有限公司拥有，未经奇瑞汽车有限公 司许可，不得以任何形式复制此文件（包括其中部分或整体），以及提供给第三 方，否则奇瑞汽车有限公司有权追究其法律责任 进气歧管总成设计指南 Part Design Guideline of Intake Manifold 编 制： 郭 栋 审 核： 江 雪 峰 批 准： 杨 俊 伟 日 期： 2007.9
本文件所有内容及图片，其所有权归奇瑞汽车有限公司拥有，未经奇瑞汽车有限公 司许可，不得以任何形式复制此文件（包括其中部分或整体），以及提供给第三 方，否则奇瑞汽车有限公司有权追究其法律责任 目录 一 进气歧管概述 (3) 1.1 进气歧管的功用................................................................................................................3 1.2适用范围.............................................................................................................................3 1.3 进气歧管的总成结构以及组成. (3) 二、进气歧管开发流程 (6) 2.1开发流程.............................................................................................................................6 2.2概念设计.............................................................................................................................7 2.3布置设计.............................................................................................................................7 2.4详细设计.. (8) 三、进气歧管设计 (9) 3.1 设计原则............................................................................................................................9 3.2 分析计算..........................................................................................................................10 3.3 参数选定..........................................................................................................................11 3.4 设计方案的选定..............................................................................................................16 3.5 材料的选择......................................................................................................................16 3.6 技术要求..........................................................................................................................17 3.7 试验验证.. (17) 四、进气歧管建模.....................................................................................................17 五、进气歧管的一些先进技术 (19) 5.1 我公司应用的一些先进技术..........................................................................................19 5.2 目前在世界上应用的一些先进技术 (22) 六、进气歧管开发过程中的问题和解决措施 (26) 6.1 进气歧管支架断裂..........................................................................................................26 6.2 摆臂脱落..........................................................................................................................27 6.3 金属进气管和支架断裂..................................................................................................27 6.4 进气歧管总成装配干涉.. (28)
汽车发动机进气歧管的结构研究
目录 一、对进气歧管的认识 (2) 二、进气歧管的设计原则 (4) 三、对化油器、喷油嘴、单点喷射、多点喷射的认识 (5) 3.1 化油器 (5) 3.2 喷油嘴 (6) 3.3 单点电喷 (6) 3.4 多点喷射 (7) 四、可变排气歧管原理 (8) 4.1 变长度 (10) 4.2 变截面 (10) 五、可变进气歧管的分类 (11) 5.1 可变长度进气歧管 (11) 5.1.1 可变长度进气歧管原结构方案 (11) 5.1.2 可变长度进气歧管新方案结构 (12) 5.2 双通道可变进气歧管 (12) 5.3 主副通道式可变进气歧管 (13) 5.4.1 旋转式无级可变进气歧管 (15) 5.4.2 伸缩式无级可变进气歧管 (16) 5.4.3 活动插接可变进气歧管 (16) 5.5 共鸣进气系统的结构 (16) 一、对进气歧管的认识
海狮发动机进气歧管上下体汽车发动机配件-4G22D4进气歧管 在谈到进气歧管之前，先来想想空气是怎样进入引擎的。通过学习活塞在汽缸内的运作，当引擎处于进气行程时，活塞往下运动使汽缸内产生真空，与外界空气产生压力差，让空气能进入汽缸内。举例来说，就像护士小姐将药水吸入针桶内的过程一样，假想针桶就是引擎，那么当针桶内的活塞向外抽出时，药水就会被吸入针桶内，而引擎就是这样把空气吸到汽缸内的。 进气歧管位于节气门与引擎进气门之间，之所以称为歧管，是因为空气进入节气门后，经过歧管缓冲后，空气流道就在此分歧了，对应引擎汽缸的数量，如四缸引擎就有四道，五缸引擎则有五道，将空气分别导入各汽缸中。以自然进气引擎来说，由于进气歧管位于节气门之后，所以当引擎油门开度小时，汽缸内无法吸到足量的空气，就会造成歧管真空度高；而当引擎油门开度大时，进气歧管内的真空度就会变小。因此，喷射供油引擎都会在进气歧管上装设一个压力计，供给ECU（ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成）判定引擎负荷，而给予适量的喷油。 再次通过区分进气管、进气歧管和进气道三者来认识进气歧管。进气管是指空气从进气口进入，通过空气滤清器，直到要进入各个气缸前的这一段管道，是发动机的主要进气管路，也是总的进气管路。进气歧管是指空气从进气管进入各个气缸，空气往各个气缸分配的这一段管子，每个气缸有一个进气歧管。进气歧管的设计保证了各个气缸进气分配合理均匀。进气道则是
发动机电控系统的故障诊断与维修 【摘要】由于现代汽车微机控制装置是一很复杂的机电一体化综合控制系统，在进行维修和维修前，首先应系统全面的掌握整个系统的结构、原理和电气线路。各种电子控制系统的使用及其不断的完善，使得汽车检测维修技术要求越来越高。本文结合汽车维修的实例，对汽车发动机电控燃油喷射系统的在维修过程中常见故障的检测与诊断方法进行分析与探讨。 【关键词】汽车；发动机电控系统；故障排除；检测技术和维修方法。 众所周知，自1897年第一台汽车发动机问世以来，在近一个世纪的发展过程中，汽车发动机技术水平出现过三次质的飞跃:第一次是在本世纪二十年代用机械式喷油系统代替了蓄压式喷油系统：第二次为五十年代采用增压技术；第三次则是八十年代出现的汽车发动机电子控制技术。电控技术自从七十年代首先应用在汽油机上开始就一直存在着如何保障电控系统的可靠性与安全性的问题。传统的机械式控制汽车发动机系统具有很高的可靠性，当汽车发动机采用电控系统，使用电控单元(ECU)、传感器和执行器时，仍应具备同样高的可靠性与安全性。虽然系统的可靠性可以通过提高元件的可靠性和进行系统可靠性的设计来改善，但是，无论如何提高可靠性设计，故障的发生是不可避免的，这时，系统电控单元就成为系统可靠性的最后一道防线。当电控系统出现故障时，维修工作变得相当困难，靠传统维修方法如询诊、视诊、听诊、嗅诊及试验等来解决电控系统的故障是相当困难的。配合电控系统的专用电控系统的研究及应用成为电控系统产品化的必然要求。因此，电控单元的研究是汽车发动机系统可靠性的保障，是汽车发动机电控技术的一个重要组成部分;电控系统作为汽车发动机电控系统的专用维修仪器，是电控系统与用户进行沟通的界面，是便于用户使用电控系统的可靠保障。 一、发动机电控系统的组成与工作原理 （一）发动机电控系统的组成 发动机电子控制应用十分普遍。汽油机电子控制系统的核心问题是燃油定量
发动机进气设计 进气部分认识： Plenum:稳压箱Cylinder Runner:进气歧管 我们主要研究方向是稳压箱体积和进气歧管长度，进气总管的长度与布置有关。总的来说稳压箱体积影响着扭矩和功率还有发动机响应，进气歧管长度影响着平均有效压力，当然对扭矩和功率是有直接影响的。 1稳压箱体积选择： 由于缺乏实验装置，只好借鉴国外的实验。这个实验是在进气总管和进气歧管一定的情况下（进气总管长度符合动态效应），改变稳压箱 体积，通过一系列测试来探 究不同稳压箱体积下发动机 的表现。（F4I发动机） 扭矩与功率 这附图是稳压箱体积1.2L时
与6.0L时发动机的扭矩曲线，可以看到在7000之前，较小的稳压箱有比较小的一个扭矩优势，但是超过7000转之后，较大的稳压箱可以保证扭矩持续输出。图中可以明显看到较大的稳压箱的引擎扭矩远 大于小稳压箱。由于赛车的 加速与扭矩有着直接关系并 且FSAE比赛对车速要求不 高对加速要求很高，所以要 在扭矩提升上下很大功夫才 行。作图时最大功率的对比。 稳压箱压力 左边这幅图则是稳压箱压 力与凸轮轴角度变化的关 系图，其中TC是上止点， BC是下止点。IVO/IVC分 别指气门开启与关闭。可以 看出较大的稳压箱在进气 时可以提供很好的稳定压 力，而小的稳压箱在上止点与下止点时压力波动很大。有可能是因为稳压箱体积太小会影响到每个进气歧管的动态效应，歧管里不同时段的compression wave 受到了削弱，这可以从下图的2.4L的稳压箱的充气效率急剧下降看出。原因可能是因为小稳压箱里的膨胀波比大稳压箱要大，所以互相影响
很大，导致充气效率下降。 Transient Response瞬时响 应 这里用到了一个方法就是 60ms throttle transient 大 概就是油门瞬间开启吧。 这幅图是平均有效压力 （平均有效压力越大引擎 做工能力越强）与cycle就 是冲程的关系。可以看到 6.0L的平均有效压力在6 个冲程之后才达到平均水 平。最小的稳压箱有最好的 响应，其他体积则差不多。这里值得注意的一点是，6个cycle的延时，就算最有经验的车手能感觉的出来么？所以不要用太大的稳压箱都是可以的。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/8212718779.html, 某型发动机进气系统故障分析 作者：潘凡 来源：《中国新技术新产品》2015年第17期 摘要：本文对某发动机进气器系统典型故障进行总结，结合发动机进气系统结构，分析 故障原因，确定故障诊断与排除程序，有助于提高发动机台架试车过程中进气系统故障的排除效率，具有重要的实用价值。 关键词：故障树；FTA；故障分析；可调导向器 中图分类号：TM314 文献标识码：A 1 绪论 发动机是飞机上最重要的组成部分，发动机能否正常稳定的工作，直接影响飞机的飞行安全；航空发动机台架试车是检验发动机装配质量及性能参数的关键步骤。在发动机台架试车过程中准确判断发动机工作状态，及时发现发动机异常情况，提前预知发动机故障，对于飞行安全有着重要意义。某型发动机进气系统为消除发动机喘振隐患，采用风扇进口导流叶片后半部变弯度调节，和压气机前三级导流叶片可变开度的技术，已达到提高发动机的工作稳定性，增加压气机喘振裕度的目的。发动机台架试车过程中，要求对进气道整流系统工作稳定性进行检查。检查过程中，进气系统常出现的故障有两类。本文结合发动机进气调节系统的调节规律和工作原理，对两类故障进行简要地分析和研究，给出某型发动机进气系统故障排除程序。 2 风扇进口导流叶片调节系统工作原理 发动机流道系统结构如图1所示，风扇进口导流叶片调节系统分为主要调节系统和备份调节系统。 主调节系统（电子—液压机械调节系统），它是根据发动机低压转子的换算转速调节风扇进口导流叶片转角，使风扇稳定地工作。 备用调节系统（液压机械调节系统），它是根据高压压气机转子的换算转速，调节风扇进口导流叶片尾部转角，保证发动机工作的稳定性。 3 风扇进口导流叶片调节系统典型故障分析 3.1 常出现的进气系统故障分类 （1）主调节系统故障。
检测进气管真空度的方法判断发动机的故障 发动机正常温度下，怠速时真空压力应为57-71Kpa。 1、利用进气真空参数变化诊断发动机故障的原理 影响汽油机发动机使用性能的三要素是密封性、点火性及空燃比，其中进气系统密封性的影响尤其关键，不能忽视真空度在诊断维修中的应用。真空度代表了发动机的综合性能，只要发动机带有故障，其真空度必然会引起变化。因为真空度是由密封性、节气门位置和发动机转速等综合因素决定的。 节气门有故障会直接反映到真空度上。其他任何系统有故障都会造成发动机转速变化，那么在一定节气门的情况下真空度也会发生变化，这就是真空度判断的原理，因而，利用进气真空度表检测发动机进气管真空度，可发现发动机部许多的问题，简便易行。 对于汽油发动机而言在运转过程中由于进气行程的作用，在进气歧管中就会产生真空度。真空度是由各缸在交替进行进气行程时造成的。如果该数值较高且真空表指针表现也较稳定，反映到发动机的工作中则是平稳、有力、加速性良好。由于现代汽车发动机在结构上存在着很大差异，所以进气歧管真空度的大小及其稳定性就和发动机的结构及性能（进气系统密封性、发动机转速、汽缸的数量等）、点火系统的工作性能、可燃混合气的品质（空燃比的大小）有着密切的联系，并与它们的变化成正比关系。另外，进气歧管真空度还受到节气门开度的影响，并与其成反比。根据这个原理，利用真空表对进气歧管真空度进行检测并分析故障成因就成了一种可行的方法。 2、利用进气真空参数变化诊断发动机故障的方法
现代汽车发动机上一般布置有多根胶管，主要目的是利用发动机工作时进气歧管产生的真空作为多种辅助设备的动力源或有关传感器的信号源。发动机进气歧管真空度的高低及其稳定性与发动机工作的气缸数、转速、密封性能、点火性能、混合气空燃比和节气门开度等有关。 用真空表对进气歧管真空度进行检测的方法是：把真空表接于节气门的后方，启动发动机，在正常的状态下进行怠速运转，即可从真空表中获取其真空数值。如果随意改变节气门的开度（急加速或急减速）就会获取真空度的变化值，根据这些数值的变化，就可分析和判断发动机存在的故障。 3、真空度测量在故障诊断中的应用 发动机工作正常时进气歧管真空度的大小及变化都有固定的围和规律，反之如真空度大小与正常值相偏离，则发动机必然存在某种故障。造成真空度读数异常的常见原因有一个或多个火花塞缺火、空气软管破损或软管接头松脱、气门密封不良、气缸盖势或进气歧管垫等漏气、活塞环漏气严重、废气再循环阀（EGR）不能关闭、曲轴箱强制通风阀（PCV）被卡住而全开等。不同的原因所对应的真空表读数不同，因此掌握常见工况下真空表的正确读数及一些因故障而造成的异常情况，对故障诊断有益。 3.1 怠速工况下，发动机进气歧管真空表的读数应稳定在57.kPa～74kPa之间，如怠速测试时真空表读数不正常，则需进行如下测试： a） 检查基本点火正时； b）检查气门正时； c）检查气缸压缩压力；
可变进气歧管设计探讨 作者：孙宗强来源：AI汽车制造业 为了充分利用轿车汽油机进气歧管的谐波效应和尽量缩小轿车汽油机在高、低速运转及大、中、小各种负荷运转时进气速度的差别，现代轿车汽油机采用了可变进气系统。它由可变进气歧管（VIM）和可变气门正时（VVT）等结构组成。采用可变进气歧管技术后，现代轿车汽油机可以实现：每一气缸使用第一和第二两个进气歧管，即两个进气气流通道。通过改变第二进气歧管上控制阀开度，可使轿车汽油机总的进气歧管长度和截面面积发生变化，从而改善轿车汽油机在中、低速和中、小负荷的动力性、燃油经济性及排放净化性。 正常行驶的轿车要求搭载的汽油机在高转速、大负荷时，进气已具有较高的流速，相应的进气阻力有增大的倾向。为了减少进气流动阻力，需要用短而粗的进气歧管；在中、低转速和中小负荷时进气气流速度较小，进气压力较小，配用进气截面较小（细）、歧管长度较长的进气歧管。 设计原则及设计要点 设计原则要求各缸进气量要多而且要均匀。为了实现轿车多缸汽油机进气均匀分配，总的设计要点是： 1.力求对所有气缸具有相同气流通道（包括管长、截面尺寸、对称性都要求一致）； 2.力求具有很高的紊流强度； 3.力求具有合适的（进气予热）加热区域； 4.力求具有光滑的内表面（这对减小油膜厚度有利）；例如复合塑料进气歧管的内表面。 5.力求选用合适的气流速度； 6.可变进气歧管安装位置、外形尺寸要符合要求。 典型结构及简要分析 1.可变长度进气歧管结构 图1 可变长度进气歧管 图1为一种能根据轿车汽油机转速和负荷的变化而自动改变有效长度的进气歧管。
当汽油机低速运转时，汽油机电子控制模块指令转换阀控制机构关闭转换阀。这时，空气须经空气滤清器和节气门沿着弯曲而又细长的进气歧管流进气缸。细长的进气歧管提高了进气速度，增强了气流的惯性，使进气充量增多；当汽油机高速运转时，汽油机电子控制模块指令转换阀控制机构，打开转换阀，空气经空气滤清器和节气门及转换阀直接进入粗短的进气歧管。粗短的进气歧管，进气阻力减小，也使进气充量增多。 可变长度进气歧管不仅可以提高汽油机在中、低速和中、小负荷时的动力性，即提高有效输出扭矩Mem；还由于它提高了汽油机在中、低速运转时的进气速度W，而增强了气缸内的气流强度，从而改善了燃烧过程，使汽油机中、低速的最低燃油消耗率ge下降，燃油经济性有所提高。 此外，可变长度进气歧管还有减少汽油机废气排放量的作用。因为汽油机燃烧过程改善后，不仅油耗降低，经济性改善，汽油机的有害排气污染物的排放量也能适当减少，即轿车汽油机的排放净化性能也可适当改善。 2.双通道可变进气歧管 图2 双通道可变进气歧管 双通道可变进气歧管的结构见图2。 每个进气歧管都有两个进气通道，一长一短。根据汽油机的工作转速高低、负荷大小，由旋转阀2控制空气经过哪一个通道流进气缸。在长进气道中安装有喷油器。当汽油机在中、低速运转时，旋转阀2受到由汽油机电子控制模块发出的指令，在旋转阀控制机构（执行器）作用下，将短进气通道1封闭，新鲜空气充量经空气滤清器、节气门沿长进气通道3经过缸盖上的进气道5和进气门6进入气缸；当汽油机在高速运转时，汽油机电子控制模块发出指令，旋转阀控制机构（执行器）作用将短进气道1打开，使长进气道通道短路，将长进气通道改变为辅
进气管真空度与发动机控制的联系发动机进气管真空度(又称负压)是进气管内气压与大气压力差的绝对值,是汽 车发动机各气缸交替进气时对进气管形成的负压值总和,—般用△Px表示。发动机进气管真空度的大小及其稳定性与工作气缸数量、发动机转速和空燃比的大小成正比，与节气门的开度成反比,也随着进气系统密封性、点火性能的变差而减小。 进气管真空度是发动机的一个综合性技术指标,被称为发动机性能的“晴雨表”。若进气管的真空度符合标准,不仅表明气缸的密封性能良好,而且表明点火性能、配气相位及空燃比(A/F)也基本符合要求。因此,通过检测进气歧管的真空度可以不解体诊断发动机的多种故障。 进气管真空度的基本检测方法 ①起动发动机并运转到正常工作温度； ②然后将变速杆置入空档,让发动机怠速运转； ③再找到节气门后方专门设置的进气系统真空度检测孔,在该处连接真空表(如果没有这种检测孔,可以拆开进气歧管上的一根真空管,用三通接头连接真空表),就可以进行检测。 备注：检测时若真空表摆动,可以让发动机稍加速运转一会儿,直至表针稳定下来,也可以采用发动机综合性能分析仪测量进气管负压的波形变化。 当发动机以怠速运转时,轿车发动机进气管真空度的数值一般为64kP a～71 kPa。如果进气管的真空度太小,说明进气系统存在漏气现象。 (1)导致发动机运转无力。若怠速时进气管的真空度很低,说明有空气从旁路进入了进气管,由于这部分空气没有经过空气流量传感器的计量或未经节气门控制,空气流量传感器的测量值必然低于实际进气量,而电控单元(ECU)是根据空气流量传感
器等信号决定基本喷油量的,这样就导致喷油量偏少,由于“油少气多”,即混合气过稀,因此发动机运转无力。 ⑴一辆上海大众POLO劲取轿车,出现加速无力,排气管烧红(尤其是氧传感器的安装根部),尾气呛人的故障。经过仔细检查,发现空气滤清器右下角的三通阀阀体与节气门体下侧进气腔处的真空软管脱落,造成节气门后部漏气,引起进气管真空度下降,进气歧管绝对压力传感器的信号电压变大,ECU便指令喷油器增大喷油量,从而导致燃烧不完全,废气中含有大量的未燃混合气,由于三效催化转化器的作用,这些未燃混合气在转化成CO2和H20的过程中释放大量的热量,造成排气温度过高,最终引起排气管烧红的故障。将脱落的真空软管插好,故障排除。 (2)造成发动机起动困难。一辆02款瑞风HFC6470A车,装备韩国原装C4JS2.4L发动机和手动变速器,已经行驶16万km,起动机运转有力,但是发动机就是无法起动着机。检查燃油压力,正常。检查火花塞跳火情况,火花强烈。拆下发动机的正时罩盖,正时记号无误。用二极管试灯检查喷油器线束,能够正常闪烁。最后发现进气歧管上部稳压箱末端的一个圆形闷盖已经脱落,由于空气量过多,造成混合气太稀。将该闷盖固定牢靠,上述故障不再出现。 (3)导致怠速不稳。若进气管漏气,进气量与节气门的开度将不遵循原来的函数关系,空气流量传感器无法测出真实的进气量,造成ECU对进气量的控制不准确,导致发动机怠速不稳定。 (4)增加尾气中污染物的排放。进气管真空度降低,意味着发动机的负荷和燃烧室温度增加,从而提高每循环废气的最高温度,因而导致尾气中的NO X含量增加。 2、进气管真空度失常对汽车自动控制系统的影响 由于进气管真空度的大小意味着发动机转速及负荷的大小,进气管真空度的变化意味着发动机的转速及负荷发生了变化,因此在电控汽车上,发动机进气管的负压
进气歧管真空度的利用与空气供给系统的维护 空气供给系统是电控汽车发动机的一个重要组成部分，它的功用不仅仅为发动机提供所需的清洁空气，而且通过传感器对进气的数量、压力和温度等进行准确测量，作为电控单元（ECU）对发动机的喷油时刻、喷油量以及点火提前角等进行闭环控制的重要依据，从而达到提高汽车动力性、经济性和降低排放的目的。因此，在排除发动机故障时，不但要检查电路和油路，而且还要检查气路。! 从整体上来说，电控汽车发动机空气供给系统由两大部分组成，一是纯气道部件，包括空气滤清器、进气连接管、节气门体、进气总管和进气歧管等；二是电子测量装置或者执行机构，包括空气流量计（或者进气压力传感器）、进气温度传感器、怠速控制阀等。 进气歧管真空度的利用 当发动机运转以后，在进气歧管内便形成了一定的真空度。进气歧管真空度的大小随着发动机负荷和转速的变化而变化（在不同工况下进气歧管真空度的变化量一般为50KPa）。也就是说，进气歧管真空度的变化意味着发动机负荷和转速的变化。正是巧妙地利用这一特性，现代汽车最大限度地实现了功能的扩展。 ⑴利用进气歧管真空度的变化作为传感器或者执行器的“动力源”，对汽车进行自动控制。例如：燃油压力调节器、真空膜盒式进气压力传感器、曲轴箱强制通风装置（PCV）、汽油蒸发回收装置（EVAP）等。除此以外，底盘部分的自动变速器真空式节气门阀、真空制动助力器、汽车巡航控制中的真空式节气门开度控制装置等，都是利用进气歧管真空度的变化实现控制的。 ⑵可以方便地模拟进气歧管真空度的变化，有利于汽车故障的判断。例如，通过堵住空气滤清器的进气口，人为地制造富燃状态；拔下一根发动机的真空软管，人为地制造稀薄燃烧状态，同时利用示波器或者数字式万用表检测氧传感器的不同反应。如果在富燃状态时氧传感器输出电压为800mv以上，而在稀薄燃烧状态下输出电压为200mv以下，则表示氧传感器正常，能够正确反应尾气中的残留氧；如果氧传感器信号电压不发生这种变化，说明氧传感器有故障。 ⑶用真空表测量进气歧管真空度的变化，也可以方便地分析不少故障，而且它对故障的诊断范围比采用测量气缸压缩压力的方法更加广泛。通过进气歧管真空度的变化情况，可以判断有一个或者几个气缸密封不良，因而造成气缸压力下降等故障。 因此，凡是发动机出现怠速不良，发动机震抖，排气管产生冲动；怠速过高，无法调低；混合气过稀等故障时，都要检查空气流量计、节气门体、辅助空气阀、怠速稳定阀、废气再循环阀等进气系统的软管及其接头是否松动、破损或者漏气。 空气供给系统的维护 对于电控燃油喷射发动机来说，进气系统的漏气对发动机工作性能的影响远比化油器式发动机的影响大。因为在电喷发动机上，这部分漏气是不经过空气流量计计量的，它对空燃比的影响非常明显。 由于电喷发动机对进气歧管的真空度极其敏感，因此现代汽车发动机对于进气管路极其重视，从空气滤清器的空气进口，一直到消声器的排气出口，都控制得十分严密，容不得有丝毫的泄漏现象。如果进气系统密封不严或者出现漏气时，电控系统将获得错误的信号，并由此带来一系列的负面影响。例如一辆帕