6. 发动机辅助控制系统

6.2.1 可变进气管长度控制
3、福特汽车可变进气管长度控制系统
以发动机4800r／min的转速为 控制阀关闭或打开的切换点， 可改变进气室与进气歧管间的 路径长度，利用控制阀的闭、 开，可得到较高的转矩及较宽 的转矩带。
6.2.2 进气谐波控制
1、谐波控制进气系统ACIS(Acoustic Control Induction System)
6.2.3 进气节流控制
1、大众汽车改变进气歧管横截面积的可变进气系统
VIS电磁阀上有两个气管路连接接头，还有与大气相通的滤清器。 ECU通过控制VIS电磁阀，实现通往VIS执行器的气源通道的改变。 VIS电磁阀通电时（b图），接VIS执行器的管路与大气切断，转而与接真 空泵的管路接通，将真空泵产生的真空作用在VIS执行器上，通过拉杆及转 轴摇臂使进气翻板转动打开。 VIS执行器为常见的真空膜片式结构
6.2.3 进气节流控制
1、大众汽车改变进气歧管横截面积的可变进气系统
大众迈腾可变进气系统属于改变进气歧管横截面积的类型，也就是进 气节流控制。 【组成】真空泵(叶片式)、VIS电磁阀、VIS执行器(膜片式)、进气歧 管翻板总成、进气歧管翻板电位计及真空连接管路等。
真空泵由排气凸轮轴直接驱动，属于叶片式结构，发动机工作时真空泵为 VIS系统及制动助力等提供稳定的真空源。
【功能】自然进气的现代汽油发动机利用可变进气系统（Variable Intake System，VIS），针对不同工况对进气形式的不同需求，实现 高负荷时多进气，低的进气涡流强度，低负荷时少进气，高的进气涡 流强度，就可兼顾高、低速的不同工况，以达到提高低、中转速及高 转速时的转矩目的。
【类型】可变进气系统控制主要包括： 可变进气管长度控制 进气谐波控制 进气节流控制
当转速达到3000r/min时，VIS 电磁阀N316 通电。
6.2.3 进气节流控制
1、大众汽车改变进气歧管横截面积的可变进气系统
当发动机怠速运转或发动机转速小于3000r/min 时，发动机电控单元 ECU控制VIS三通电磁阀不通电（a图），进气翻板关闭。 当发动机转速达到3000r/min及 以上时，VIS三通电磁阀通电（b图） ，进气翻板打开。
6.2.2 进气谐波控制
3、奥迪汽车进气谐波控制系统
6.2.3 进气节流控制
进气节流控制也称为可变进气歧管截面控制。 进气节流控制是在各个进气歧管中均设计一个阀门，通过 一根轴联动，阀门的打开改变的是进气歧管的截面积。 低速时，阀门适当的关闭一些，相当于缩减了进气通道的 截面积，以此提高进气气流的强度。 高速大进气量时阀门必须打开，否则会影响进气量，造成 发动机高速动力不足。
6.2.1 可变进气管长度控制
进气管长度对发动机充气效率的影响：
6.2.1 可变进气管长度控制
1、可变进气管长度控制的基本原理
在低速时，转化阀关闭，进气气流通过较长的进气歧管，利用气流 惯性来提高充气效率，且扭矩增大； 在高速时，转化阀开启，进气气流通过较短的进气歧管，提高高速 时的充气效率。
【工作过程1】： 当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速同步加快，与涡轮同轴 的叶轮转速也加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量也相 应增加，发动机的输出功率便可增加。
6.1.1 废气涡轮增压系统的结构及原理
【工作过程2】： 随着叶轮转速的提高， 当叶轮侧进气增压压力 增加到足以克服执行器 内的弹簧力时，推杆推 动废气阀开启，一部分 废气绕过涡轮经排气歧 管直接排放出去，增压 压力也随之下降。
【技能目标】：
能够分析废气涡轮增压系统的工作原理。
6.1 废气涡轮增压系统
【功能】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。
【类型】：根据增压装置使用的动 力源不同分为： 废气涡轮增压 动力增压
6.1.1 废气涡轮增压系统的结构及原理
6.3 可变配气相位控制系统
配气相位的内容：
1）进气提前角—α； 2）进气迟后角—β； 3）进气持续角—180°+α+β； 4）排气提前角—γ； 5）排气迟后角—δ； 6）排气持续角—180°+ γ +δ；
（10°~30°）
（10°~30°）
（40°~80°）
（40°~80°）
6.3 可变配气相位控制系统
6.2.2 进气谐波控制
1、谐波控制进气系统ACIS
【控制思路】：
•低速时，进气控制阀关闭，压力波传播距离长，发动机低速性能好。
•高速时，进气控制阀打开，压力波传播距离短，发动机高速性能好。
6.2.2 进气谐波控制
2、丰田汽车进气谐波控制系统
丰田2JZ-FE发动机进气系统中设置有一个大容量空气室， 充当气源。
6.1.2 电控废气涡轮增压系统的原理
【工作过程】： 当VSV开启时，执行器内的受 压空气经VSV逸出到压缩轮侧的 进气管内，此时执行器内的受压 气体压力降低（Pa<Pb），执行器 内的膜片受压变形减小，废气旁 通阀开度也相应减小，废气绕过 涡轮的旁通量减少，增压压力上 升。 当VSV阀关闭时，直接由增压 后的压力Pb来决定废气旁通阀开 度。
6.2.3 进气节流控制
2、丰田汽车改变进气道式的可变进气系统
丰田汽车采用的可变进气系统（T—VIS）为可变进气道式，其控制方式 是在两个进气道的其中一个进气道内装上控制阀。
当发动机中、低速运转时，ECM 控制VIS电磁阀不通电，VIS执行 器的膜片下移，使控制阀关闭
当发动机高速运转时，ECM控制 VIS电磁阀通电，VIS电磁阀将来 自于真空泵的真空送往VIS执行器 的上腔，VIS执行器的膜片上移， 使控制阀打开。
【结构】： 涡轮增压器 中冷器 执行器 废气旁通阀
图6-1 废气涡轮增压系统组成 1—涡轮；2—涡轮增压器；3—叶轮；4—空气流量计； 5-空气滤清器；6—进气室；7—中冷器；8—废气旁通阀 ；9—执行器
6.1.1 废气涡轮增压系统的结构及原理
【工作原理】： 废气涡轮增压系统是利 用发动机排出的废气作 为动力来推动涡轮增压 机内的涡轮，涡轮又带 动同轴的叶轮，叶轮压 缩由空气滤清器管道送 来的新鲜空气，再送入 气缸。
6.2.3 进气节流控制
1、大众汽车改变进气歧管横截面积的可变进气系统
气缸盖的每个进气道被进气翻板分成两部分。下半部分由进气翻板 控制。 当进气翻板关闭时，进气翻板将进气道的下半部分关闭，利用上半 部分进气；当进气翻板打开时，进气道的上半部分、下半部分同时 进气。 在进气翻板总成的最前端同 轴设置了进气歧管翻板电位 计，向发动机ECU提供进气翻 板的开度信号。
6.1.2 电控废气涡轮增压系统的原理
汽油类型对增压压力的影响：
当采用普通汽油时，进气增压压力应低些，防止发生爆燃；当采用 优质汽油时，进气增压压力应高些。 采用增压控制与爆燃控制相结合的控制方法。
当发动机出现爆燃时，ECU根据传感器输入的爆燃信号，减小点火提 前角，同时降低增压压力。当爆燃消失时，再增加点火提前角和进气 压力。
6.2.3 进气节流控制
2、丰田汽车改变进气道式的可变进气系统
这种控制方式可以提高低 转速时的转矩，同时也不 会影响四气门发动机在高 转速时高输出的特性。
6.3 可变配气相位控制系统
配气相位：用曲轴角表示的进、排气门实际开闭时刻和开启 持续时间，通常用环形图表示。
为了使发动机进气充分、排气彻底，改善发动机的换气过程，提高发动 机动力性能，实际上发动机的气门开启和关闭并不恰好在上、下止点， 而是适当地提前开启和迟后关闭，以延长进、排气时间。结果，进、排 气门开启行程的曲轴转角都大于180°。
【现象】当气体高速流向进气门时，如果进气门突然关闭，进气门附近的气 体流动将会突然停止。由于惯性作用进气管仍在进气，于是进气门附近的气 体被压缩，压力升高。当流动气体的惯性过后，被压缩的气体开始膨胀，向 着来流相反的方向流动，进气门附近的压力开始下降。膨胀气体的波传到进 气管口时又被反射回来，从而在进气管内形成一系列压力波，称之为进气谐 波。
6.1 废气涡轮增压系统
机械增压、谐波增压和复合增压。
叶 片 式 机 械 增 压 双 螺 旋 式 机 械 增 压
鲁 兹 式 机 械 增 压
6.2 可变进气系统
现在的发动机可分为自然吸气式和增压式，其中增压式又可分为机械 增压、涡轮增压和最新的气波增压。 自然吸气（Normally Aspirated）是汽车进气的一种，是在不通过任 何增压器的情况下，大气压将空气压入燃烧室的一种形式，指空气单 纯经过空气滤清器——节气门——进气歧管——到达“汽缸”。
可见增压压力的大小决定了 膜片受压后的变形量，进而 决定了废气旁通阀的开度、 废气旁通量的多少，最终增 压压力发生改变，这就是一 个闭环控制过程。
6.1.1 废气涡轮增压系统的结构及原理
6.1.2 电控废气涡轮增压系统的原理
【工作原理】ECU依据汽油类型（即爆震传感器信号）和发动机运 行工况来决定真空电磁阀（VSV）的开启与关闭，从而由VSV来控 制执行器内的受压空气压力，调节废气旁通阀的开度。
翻板
6.2.3 进气节流控制
1、大众汽车改变进气歧管横截面积的可变进气系统
VIS系统用的电磁阀及进气歧管 翻板电位计的电路图如图8所示。 进气歧管翻板电位计G336为3针 插头，1＃端子为5V电源、2＃端 子为进气翻板的开度信号、3＃端 子为搭铁。 VIS电磁阀N316为2针插头，1＃ 端子为供电端，通过SB18保险与 主继电器J271的87＃端子连接，2 ＃端子与发动机控制单元J623的 T60/20连接。
发动机的输出转矩特性，与进气过程中的充气效率有关，而充气效率 除了与进气管长度有关外，还与进气门开启时的面积及其配气相位有关 。一般所有发动机的追求目标是高速、大功率，而又不牺牲低速转矩特 性，并改善燃油消耗率。 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，这种 固定不变的气门正时很难兼顾到发动机不同转速的工作需求。