可变进气歧管在发动机中的应用

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

目录

摘要...........................................................I Abstract.......................................................II 1 可变进气歧管技术在汽车发动机中的应用. (1)

结束语 (8)

致谢 (9)

参考文献 (10)

1 可变进气歧管技术在汽车发动机中的应用

传统发动机的进气歧管的进气通道长度是不变的，只能保证发动机在某一工况下具有良好的性能。无法在运行过程中进行调节，使发动机在两种极端工况下性能下降。研究表明，采用进气管长度可变技术（VGIS-V ariable Geometric Intake System）是改善发动机燃油经济性。提高动力性、减少有害排放的一种有效途径。

采用VGIS系统，电控单元（ECU）可根据发动机转速和负荷的变化而改变进气通道的长度，在高转速时使进气通道变短，减少进气流动损失，提高高速功率，在低转速和低负荷及启动工况下使进气通道变长，管内空气流动的动能增加，导致进气流速加快，充气效率提高，在同样的燃烧条件下会获得更大的输出功率，增加转矩。由此改善了发动机的动力性，对提高发动机的低速转矩和高速输出功率非常有效。

可变进气歧管技术包括可变进气歧管长度和可变进气共振技术，它们都是通过进气歧管的集合设计实现的。

而这种技术主要分为两种：一、可变进气歧管长度系统；二、下面主要说明可变进气歧管长度系统在福特Duratec 2.5L V6发动机的应用。

可变进气歧管长度系统(VGIS)系统可分为两大部分：一是进气歧管本身，即在进气歧管内部有一个控制进气通道长短的阀门；二是控制系统，它是由固化在ECU中的程序和系统执行部件组成。真空罐的一个管接头与进气歧管连接，另一管接头通过一段软管与电磁控制阀的借口A连接，电磁控制阀的接口B由一段软管接在阀门控制器上。阀门控制器伸出的拉杆与阀门连接。真空罐是一个有2个管接头的密闭容器，汽车起动后即处于真空状态，并起到稳压作用。电磁控制阀有三个接口，由ECU控制3个接口的接通关系，从而控制阀门的开启和关闭动作。

电磁控制阀在通电和断电控制状态下的流量特性如下：

1）通电状态。接口1施加（34+/-0.68)kPa的真空压力，接口B在标准工况下的空气流量为0.85-1.00m*3/h，接口A、B合在一起后，施加（34+/-0.68）kPa的真空压力，接口C在标准工况下的空气流量为"0",也就是接通状态切换可接口A与B之间。

2）断电状态，接口B施加(34+/-0.68)kPa的真空压力，接口C在标准工况下的空气流量为0.85-1.00m*3/h；接A施加（34+/-0.68)kPa的真空压力，接口B、C合在一起后，

测量其在标准工况下的空气流量为"0",也就是接通状态切换到B 与C 之间。

阀门控制器由带拉杆的隔膜、隔膜腔、摇臂、复位弹簧及限位块构成。通常状态，隔膜腔无真空，在复位弹簧的作用下，隔膜腔中的隔膜下沉，拉杆处于伸展状态；当隔膜腔中形成真空室，隔膜上浮使拉杆处于收缩状态。下图(图一)为VGIS 系统的控制框图，汽车启动后，通过各种传感器采集发动机的转速、负荷、车速、冷却液的温度和进气温度等信号，首先送到ECU 的信号处理模块，转换成可识别的数据与相应的预存数据做比较，预存的数据包括发动机转速4400r/min 、节气门开度17%、车速30km/h 、冷却液温度和进气温度为27度，信号大于预存的数据时，输出结果为“1”，否则，输出结果为“0”，然后把每一种信号的比较结果进行“逻辑与”运算，ECU 根据运算结果给电磁控制阀发出控制信号。调节进气通道的长度。

(图一)

“逻辑与”运算结果为“0”时，ECU 接电磁控制阀处于通电状态，接口A 与B 接通，

切断接口C 与B 的连通。真空被引入隔膜腔中，在真空作用下，隔膜上浮带动拉杆收缩，拉杆牵动摇臂使进气歧管内的阀门关闭，进气道中的气流沿着阀弧通道流入燃烧室，

曲轴转速

传感器

节气门位

置传感器

车速传感

器

冷却液温

度传感器

ECU

信号处理模块

信号比较模块

逻辑判断模块

电磁控制阀

阀门控制器

进气温度

传感器