进气增压控制系统

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ＥＣＨ能根据发动机的负荷与转速信号来控
Ｎ ｒＪＩＡＲ电磁阀，以控匍］ＩＡＲ膜片阀的开闭，
改善发动机在大负荷下的充气效率，提 高输出转矩和动力。低速ｒａｉｌ低于２
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ｒ／ｍｉｎ），ＩＡＲ电磁阀不工作，膜片阀关 闭，此时进气管长度长，压力波波长 大，可适应低速区域形成气体动压力的 增压效果。当发动机在中速时（转速在
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系统的功能就是根据发动机的工作状况，
５２汽车实用技术２００３．４
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图１本田轿车的谐波增压进气系统
万方数据
付龊谐波增压进气系统（ＡＣＩＳ）
２０世纪８０年代以后电控发动机为了 提高升功率和改善低、高转速下发动机 的性能，在发动机进气系统中广泛采用 进气谐波增压技术和进气共鸣控制技 术。 进气谐波增压的工作原理主要是利 用进气流的惯性来增压。当进气流高速 流向进气门时，如果进气门突然关闭，进 气门附近的气流突然停止流动，于是使 进气门附近的气体被压缩，压力上升。当 气流的惯性力消失时，被压缩的气体开 始膨胀，向与进气流相反的方向流动，压 力下降，膨胀气体的压力波传到进气管 口时又被反射回来，形成脉动的压力波。 谐波进气增压系统就是利用这一脉动的 压力波，在进气管路设计上，使压力波与 进气门的开闭相互吻合，使反射回来的 压力波能集中在将要打开的进气门旁， 在进气门打开时，就会产生增压效果。为 了适应发动机不同转速工况，采用谐波 增压的发动机在其进气管中部，都加设 有一个大容量的空气室和电控真空阀， 用于改变发动机在不同工况下压力波传 播路线的长度，使发动机在高速和低速 时者隋巳获得理想的增压效果。图１所示为 本田雅阁轿车的谐波增压进气系统，它 包括进气管、空气滤清器、进气导管、节 流阀体、怠速空气控制阀（ＩＡＣ）、进气共

谐波增压进气系统ACIS
山东交通学院
吴际璋
利用进气管内气流惯性产生的压力波， 即“惯性气流波动效应”，来提高充 气效率，使发动机的转矩和功率加大， 称：“声控进气系统”（Acoustic Control Induction System ）简称： ACIS系统。通过改变声波管路的长 短和容积，使压力波的长短发生变化， 称“谐波效应”。故ACIS系统，又 称：谐波增压进气系统或进气惯性增 压进气系统。
C、怠速和小负荷工况，是高△Px工况，阀 门关闭；中等负荷和大负荷工况，是低△Px 工况，阀门常开，开和闭由电脑ECU来控制， ECU选定的△Px控制点，取决于转速信号SP 和节气门信号TPS的大小，因△Px的大小与转 速成正比，又与节气门开度成反比。因而保证 了进气惯性增压功能按发动机工况，实现自动 转换。
压力波到进气管口处,因滤芯的阻挡又被反射回 来，如此反复的震荡形成噪声（呜…）。进气管 压力波还对发动机充气效率的影响较大，发动机 转速、进气管长短和容量、音速的大小是直接因 素。 “声能压力波”也是一种能量，变消耗为利用为 上策，ACIS系统就是利用这些“声能”参数，来 改变发动机的转矩和功率值。故“声控进气系 统”ACIS就应运而生。
它是由于前一个缸进气形成高速气流，进气 门周期性的高速开闭，气流因惯性产生压力堆 积，形成的压力波向相反方向反射，如果使这 脉冲压力波与另一个缸进气配合，会有增压效 果，提高了充气效率和发动机功率。
利用联通式进气管中的空气流体的惯性（前缸 进气），使 压力脉冲进行惯性增压（后缸增压）。 如果再利用控制阀的开闭，对气流进行正确的引 导，改变进气管容积的大小和压力波的长短，还 可保证怠速和小负荷时混合气良好的形成，对净 化性的提高，有良好的保证。
（ 1）低、中速时—控制阀关闭， 进气通道 细、长，压力波变长，提高了进气流速，进 气涡流强，气流动能大，改善了燃烧过程，， 可提高发动机的转矩，燃油经济性好。 （2）高速时—控制阀打开，进气通道粗、短， 压力波变短，减小进气阻力，充气效率高， 可提高发动机功率。

5）涡轮增压系统－内循环工作原理
机械式空气内循环阀安装在增压器前，它是由真 空打开，用来卸掉节气门前多余的空气，避免发 动机产生喘震。因此当功率不足或由于负荷变化 产生的发动机抖动时，需要检查内循环系统。 发动机控制单元在超速切断，怠速和部分负荷时 打开。防止进气管进气过量。
涡轮增压系统－内循环演示
进气控制系统
一、进气控制系统
目的：提高进气量，改善发动机动力性能。 类型：动力阀控制系统、谐波进气增压系统（ACIS）、可变配气 相位控制系统（VTEC）、可变气门正时（VVT）等多种。 动力阀控制系统：是控制发动机进气道的空气流通截面大小，以 适应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的 动力性。 谐波进气增压系统：利用了进气管内的压力波与进气门的开启配 合，当进气门开启时，使反射回来的压力波正好传到该气门附近， 从而形成进气增压的效果，提高发动机的充气效率和功率。 可变配气相位控制系统：根据发动机转速、负荷等参数变化来控 制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调 整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工 作的切换。
3）可变配气相位控制系统VTEC （1）对配气相位的要求 要求配气相位随着发动机转速的变化， 适当的改变进、排气门的提前或推迟开启角 和迟后关闭角。
（2）结构
如图，同一缸有主进气门和次进气门，主摇臂驱动主进气门， 次摇臂驱动次进气门，中间摇臂在主次之间，不与任何气门直接 接触。 进气摇臂总成如图 与不同配气机构相比较， 主要区别是：凸轮轴上的凸轮 较多，且升程不等，结构复杂。
3、涡轮增压系统－特点 1）增压发动机对高海拔地区有很强的适应力，由 于增压器在高工况下增压力有富余，因此可以用 放气阀晚关的方法来提高空气密度，从而减缓发 动机功率的下降。增压发动机控制单元都有海拔 高低传感器，一般安装在其内部。

（4）废气旁通电磁阀的检测 增压 压力的调节由废气旁通电磁阀N75 来完成，由发动机ECU根据各传感 器的信号通过通断电进行控制。
①检测内部电阻。关闭点火开关，拔下废气旁通电磁阀N75线束插头 T2ck，用万用表检测电磁阀插座端子1与端子2之间的电阻，其值应为 22~28Ω。如果电阻值与上述要求不符，则应更换废气旁通电磁阀。 ②检测电源电压。废气旁通电磁阀N75由Motronic供电继电器J271供 电。检测时，关闭点火开关，将废气旁通电磁阀线束插头T2ck端子1（ 供电端）的线束刺破，在端子1和发动机接地之间连接发光二极管。插 上废气旁通电磁阀线束插头T2ck，短时起动发动机，发光二极管应点 亮。如果发光二极管不亮，则应检查废气旁通电磁阀的供电电路是否短 路或断路。
③检测信号电压。关闭点火开关，将增压压力传感器G31线束插头T4o 端子4（信号端）、端子1（接地端）的线束刺破，接好万用表表笔。 插上传感器G31线束插头T4o和ECU线束插头T60a，起动发动机，用 万用表检测线束插头T4o端子4与端子1之间的传感器信号电压。当发 动机怠速运转时，电压值应约为1.9V，发动机急加速时电压值应在 2.0~3.0V之间变化。如果信号电压不符合上述要求，说明增压压力传 感器G31失效，应更换。
④检查触发状况 关闭点火开关，将进气歧管转换电磁阀线束插头端子2的线束刺破，将发光二极
管试灯接到电磁阀线束插头端子2和接地之间，插上进气歧管转换电磁阀线束插 头。用故障诊断仪进行执行元件诊断（或短时起动发动机）触发进气歧管转换 电磁阀时，发光二极管试灯应闪烁。 如果二极管电笔一直亮着，则检测从进气歧管转换电磁阀线束插头端子2到ECU 线束插头端子104之间的导线是否接地。如果二极管电笔不闪烁，则检查从进气 歧管转换电磁阀线束插头端子2到ECU线束插头端子104间的导线是否断路或对 正极短路。如导线既无断路也无短路，则更换发动机ECU。

（1）工作原理： A、Acis控制阀是将六个进气支管分为 两组，节气门开度小、低转速时，控制阀 门关闭。进气管路容积变小，脉动压力波 路线变长（从进气门至空气滤芯的距离）， 气流速度高，保证了怠速和小负荷工况可 燃混合气的良好形成。
B、随着节气门开度的增大，当进气管真空 度△Px 降至到53.3kpa以下时，此值为转换控 制点，由进气压力传感器MAP来感知，Acis控 制阀由ECU的搭铁信号使VSV导通，真空拉力 器使控制阀门开启，进气管路容积变大，脉动 压力波路线变短（从控制阀至各缸进气门间的 距离），充气效率明显的增高。 可见，其增压原理都是改变压力波的长短，和 改变进气管长度的原理是类同。
C、怠速和小负荷工况，是高△Px工况，阀 门关闭；中等负荷和大负荷工况，是低△Px 工况，阀门常开，开和闭由电脑ECU来控制， ECU选定的△Px控制点，取决于转速信号SP 和节气门信号TPS的大小，因△Px的大小与转 速成正比，又与节气门开度成反比。因而保证 了进气惯性增压功能按发动机工况，实现自动 转换。
它是由于前一个缸进气形成高速气流，进气 门周期性的高速开闭，气流因惯性产生压力堆 积，形成的压力波向相反方向反射，如果使这 脉冲压力波与另一个缸进气配合，会有增压效 果，提高了充气效率和发动机功率。
利用联通式进气管中的空气流体的惯性（前缸 进气），使 压力脉冲进行惯性增压（后缸增压）。 如果再利用控制阀的开闭，对气流进行正确的引 导，改变进气管容积的大小和压力波的长短，还 可保证怠速和小负荷时混合气良好的形成，对净 化性的提高，有良好的保证。
一、进气系统压力波的产生： 进气门周期性的高速度开闭，进气管内压力 起伏变化，产生周期性的压力脉冲波，此压 力波也向外辐射形成振动和噪声。这是由于： 进气过程中进气门突然关闭，气流惯性使气 体压缩，压力上升，气体惯性过后，被压缩 的气体开始膨胀，形成“压力波”，并向气 流的相反方向反射，压力即随之下降。

a)低速段（n<4400r/min）；b)高速段（n>4400r/min）
当进气管中动力阀关闭时，可变进气管容积及总长大约为70cm的进气管，能在发动机转速n=3300r/min时， 形成谐振进气压力波，提高了充气效率，使转矩达到最大值。当发动机转速大于4000r/min时，进气管中便不能 形成有效的进气压力波，于是动力阀门打开，两个中间进气通道便连接成一体。优化选择在每个气缸与总管连接 的支管容积后，能形成高速(如：n=4400r/min)下谐振进气脉冲波，使转矩值达到较高值。于是在n=1500～ 5000r/min的范围内，转矩曲线变化平缓。
发动机油耗可以通过一扇门的运动来说明。门开启的大小和时间长短，决定了进出入的人流量。门开启的角 度越大，开启时间越长，进出入的人流量越大，门开启的角度越小，开启时间越短，进出入的人流量就越少。在 剧院入场看戏，要一个一个观众验票进场，就要控制大门的开启角度，有些匣道还设置栏杆，象地铁出入口一样。 在剧院散场时要尽快疏散观众，就要撤除匣道栏杆，将大门完全打开。大门开启角度和时间决定人流量，这非常 容易理解。同样的道理用于发动机上，就产生了气门升程和正时的概念。气门升程就好像门开启的角度，正时就 好象门开启的时间。以立体的思维观点看问题，角度加时间就是一个容积空间的大小，它的大小决定了耗油量。
可变配气
可变配气技术，从大类上分，包括可变气门正时和可变气门行程两大类。
首先谈一下普通发动机配气机构，大家都知道气门是由发动机的曲轴通过凸轮轴带动的，气门的配气正时取 决于凸轮轴的转角。在发动机运转的时候，我们需要让更多的新鲜空气进入到燃烧室，让废气能尽可能的排出燃 烧室，最好的解决方法就是让进气门提前打开，让排气门推迟关闭。这样，在进气行程和排气行程之间，就会发 生进气门和排气门同时打开的情况，这种进排气门之间的重叠被称为气门叠加角。在普通的发动机上，进气门和 排气门的开闭时间是固定不变的，气门叠加角也是固定不变的，是根据试验而取得的最佳配气定时，在发动机运 转过程中是不能改变的。然而发动机转速的高低对进，排气流动以及气缸内燃烧过程是有影响的。转速高时，进 气气流流速高，惯性能量大，所以希望进气门早些打开，晚些关闭，使新鲜气体顺利充入气缸，尽量多一些混合 气或空气。反之在在发动机转速较低时，进气流速低，流动惯性能量也小，如果进气门过早开启，由于此时活塞 正上行排气，很容易把新鲜空气挤出气缸，使进气反而少了，发动机工作不稳定。因此，没有任何一种固定的气 门叠加角设置能让发动机在高低转速时都能完美输出的，如果没有可变气门正时技术，发动机只能根据其匹配车 型的需求，选择最优化的固定的气门叠加角。例如，赛车的发动机一般都采用较小的气门叠加角，以有利于高转 速时候的动力输出。而普通的民用车则采用适中的气门叠加角，同时兼顾高速和低速时的动力输出，但在低转速 和高转速时会损失很多动力。而可变气门正时技术，就是通过技术手段，实现气门叠加角的可变来解决这一矛盾。

（2）废气涡轮增压器故障分析 2).增压压力过高（ EPC灯亮，发动机加速受限） 可能原因： 增压压力限制电磁阀故障； 增压压力限制电磁阀软管故障； 增压压力旁通阀卡滞。
（3）案例分析
第一章 发动机新技术 第一节 进气系统新技术
（3）阅读本节案例，结合所学知识讨论分析涡轮增压器可能的故障现象及相 关的诊断思路。
发动机进气系统新技术
一、进气增压系统 进气增压系统有两种，废气涡轮增压系统和机械增压系统。两种
系统各有优缺点，但它们的功用却是一致的；都是通过增加单位时间 内发动机的进气量（充气效率），来达到提升功率和扭矩的目的。 1、废气涡轮增压系统
第一章 发动机新技术 第一节 进气系统新技术
（1）废气涡轮增压器工作原理
三、可变进气岐管长度 2、工作原理
（1）高速时可变进气岐管工作状态
高速时进气翻板打开，此时处于短长进气道模式。
第一章 发动机新技术
第一节 进气系统新技术
三、可变进气岐管长度
3、故障诊断分析 进气岐管转换阀常见故障主要是进气岐管卡在关闭位置或开启位
置，故障表现为EPC灯亮同时仪表提示“发动机转速最高不能超过 4000转”（不同车型有一定差异）。
五、可变气门升程 （1）结构组成
第一章 发动机新技术 第一节 进气系统新技术
五、可变气门升程 （1）结构组成
第一章 发动机新技术
第一节 进气系统新技术
五、可变气门升程
（2）工作原理 1）部分负荷 在部分负荷时（采用较小的凸轮外形），气门开启是不对称的。 一方面是因为凸轮的形状使得一个进气门比另一个进气门开启得大 （2mm和5.7mm），另一方面是因为较小凸轮外形的气门开启时间也是 不同的。另外气门小升程的凸轮形状是按照让进气门同时打开这一原则 来设计的。但第二个气门的关闭却稍晚。再加上缸盖中进气门特殊的遮 蔽形状，就可使得吸入燃烧室的气体呈高流速和旋转运动状态。配合专 用活塞形成滚流进气，最终获得极佳的混合效果（图1-28，图1-29）。

通过进气增压，发动机能够吸入 更多的空气，从而增加燃料燃烧 效率，提高发动机的功率和扭矩
输出。
增压后，气缸内的空气密度增加， 使得燃油和空气混合物燃烧更加 充分，提高了发动机的功率和扭
矩。
增压压力的调节可以针对不同工 况进行优化，使得发动机在各种 转速和负载下都能获得最佳的动
力输出。
燃油经济性的改善
进气增压能够提高发动机的容 积效率，使得燃油能够更加充 分地燃烧，减少了燃油的浪费。
由于增压后发动机的功率和 扭矩提高，车辆可以更加高 效地加速和爬坡，减少了不
必要的燃油消耗。
增压控制系统能够根据车辆行 驶状态和驾驶员需求进行智能 调节，实现燃油经济性的最大
化。
排放性能的改善
1
进气增压能够提高发动机的燃烧效率，减少不完 全燃烧和未燃烧的燃料排放，从而降低污染物排 放。
发动机扭矩控制
电子控制单元（ECU）
根据车辆行驶状态、驾驶员意图和传感器信号，计算出所需的扭 矩。
燃油喷射系统
根据ECU指令，精确控制燃油喷射量，以实现所需的扭矩输出。
废气再循环系统
通过回收部分废气来调节发动机的扭矩输出，降低氮氧化物排放。
04 进气增压控制系统对发动 机性能的影响
功率和扭矩的提高
功能
通过提高进气压力，增加发动机 的充气效率，从而提高发动机的 功率和扭矩输出，改善发动机的 动力性能和燃油经济性。
增压系统的种类
01
02
03
机械增压系统
通过机械方式将空气压缩 并送入发动机，通常由皮 带或链条驱动。
涡轮增压系统
通过涡轮将发动机排出的 废气能量转化为压缩空气 的能量，再送入发动机。
发动机进气增压控制系统

二、废气涡轮增压系统
工作原理： 当ECU检测到进气压力在0.098MPa以下时，释压电磁阀关闭。 涡轮增压器出口引入的压力空气，废气进入涡轮室的通道打开，排 气旁通道口关闭，此时废气流经涡轮室使增压器工作。 当ECU检测到的进气压力高于0.098MPa时，释压电磁阀打开， 关闭进入涡轮室的通道，同时排气旁通道口打开，废气不经涡轮室 直接排出，增压器停止工作。直到进气压力降至规定的压力时， ECU又将释压阀关闭，切换阀又将进入涡轮室的通道口打开，废气 涡轮增压器又开始工作。
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1、切换阀 2、驱动气室 3、空气冷却器 4、空气滤清器 5、ECU 6、释压电磁阀
三、废气涡轮增压器转速控制系统
有些增压控制系统中， 通过控制增压器的转速来控 制增压压力 。ECU根据发 动机的运行工况（加速、爆 燃、冷却液温度、进气量等 信号），确定增压压力的目 标值，并通过进气管压力传 感器来检测发动机的实际增 压压力值。
第三节 增压控制系统
一、增压控制系统功能及类型 二、废气涡轮增压系统 三、废气涡轮增压器转速控制系统
一、增压控制系Leabharlann 功能及类型根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的 工作，以达到控制进气压力、提高发动机动力性和 经济性的目的。 根据增压装置使用的动力源不同，增压装置可 分为废气涡轮增压和动力增压两种类型。
1—爆燃传感器2—切换阀控制电磁阀3—ECU 4—进 气管绝对压力传感器5—空气流量计 6—喷嘴环控制 电磁问7—喷嘴环驱动气室 8—切换阀驱动气室