进气管长度可变系统的研究

发动机曲轴 转速传感器
" ECU
节气门 位置传感器
"
信号处理模块 电磁 " 控制阀 阀门 " 控制器
车速传感器
" 信号比较模块 逻辑判断模块
水温传感器
"
进气温度 传感器
"
图3
VGIS 系统控制框图
“逻辑与” 运算结果为 “0” 时， ECU 使电磁控制阀 处于通电状态， 接口 A 与 B 接通， 切断接口 C 与 B 的连通。真空负压被引入隔膜腔中， 在真空负压作 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圆弧通道 流入燃烧室， 从而实现了进气道变长的目的 （见图 。 4）
图1 VGIS 系统
各部件的功能
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VGIS 系统的组成及各部件功能
VGIS 系统的组成 其一是进气歧管本 VGIS 系统可分为两大部分，
!"#"! 真空罐 真空罐是一只有 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 电磁控制阀有 A， 由 ECU 控制 3 B， C 3 个接口， 个接口的接通关系， 由此控制阀门的开启和关闭的 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： ! 通电状态 接口 A 施加 （34 1 0 . 68） 接口 B kpa 的真空压力， 3 3 在标况下的空气流量为 0 . 85 m /1 ~ 1 . 00 m /1； 接口
参考文献：
［1］曹冶琬 . 汽油机电控燃油喷射系统及其发展趋势 ［ J］ .汽 车电器， （2） ： 2001 51 - 53 . ［2］黎 苏， 黎晓鹰， 黎志勤 . 汽车发动机动态过程及其控制 ［M］ 人民交通出版社， . 北京： 2001 - 01 .
Research of Variable Geometry Induction System
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 的工况下性能下降。研究表明， 进气管长度可变技 术 （VGIS） 是改善发动机性能和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短； 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起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， 增加扭矩。由此改善了发动机的动力 性， 对提高发动机的低速扭矩和高速输出功率非常 有效。本文详细论述了为某发动机设计的 VGIS 系 统。 !"#
第4期 （总第 146 期） 2003 年 8 月
车 用 发 动 机 VEHICLE ENGINE
NO. （ 4 SeriaI NO. 146） Aug. 2003
・ 零部件 ・
进气管长度可变系统的研究
马 南，刘耀武，张所金，郭玉山
150090） （哈尔滨志阳汽车电气股份有限公司，黑龙江 哈尔滨
摘要：分析了进气管长度可变系统的构成、 主要技术参数和工作原理， 指出了此系统的优点、 发展趋势和故障 检查方法。 关键词：进气管长度可变技术；电磁控制阀；阀门控制器；进气歧管wk.baidu.com中图分类号：TK413 文献标识码：B 文章编号：1001 - 2222 （2003） 04 - 0022 - 03
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_cyfdj200304006.aspx
Key words：variabie geometry induction system；soienoid controiiing vaive；vaive controiier；intake Manifoid
［编辑：张玉花］
进气管长度可变系统的研究
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数： 马南， 刘耀武， 张所金， 郭玉山 哈尔滨志阳汽车电气股份有限公司,黑龙江,哈尔滨,150090 车用发动机 VEHICLE ENGINE 2003(4) 4次
! 电磁控制阀的检测 如检测的空气流量稍 小于 0 . 85 m3 /h， 则会影响阀门控制器的动作速度； 3 如比 0 . 85 m /h 小得多， 或者被切断的接口之间有漏 气情况， 则该电磁控制阀将导致 VGIS 系统失灵， 该 电磁控制阀必须更换。 漏气的真空罐必须更 ! 检查真空罐是否漏气， 换。
图2
阀门控制器结构
图4
阀门关闭情况
・ 24 ・
车
用
发
动
机
2003 年第 4 期
“逻辑与” 运算结果为 “1” 时， ECU 使电磁控制阀 处于断电状态， 接口 B 与 C 接通， 切断接口 A 与 B 的连通。大气被引入隔膜腔中， 真空负压被解除， 由 于复位弹簧的作用隔膜下沉， 拉杆伸出牵动摇臂使 进气歧管内的阀门打开， 进气道中的大部分气流会 沿着最短的通道流入燃烧室， 从而实现了进气道变 短的目的 （见图 5） 。
MA Nan，LIU Yao-wu，ZHANG Suo-jin，GUO Yu-shan
（Harbin Chi Cheung Auto-Eiectric Co. ，Ltd，Harbin 150090，China）
Abstract：This paper anaiyzes the structure，main technigue feature and the work principie of variabie geometry induction system. The advantages and deveioping trend of VGIS and how to check troubie of it are pointed out .
图5 阀门打开情况
性却得到了提高。 目前， 国内采用 VGIS 系统的大多为中高档的轿 车， 如奥迪 A6 和上海大众的帕萨特 （ Passat） 在国 B5； 外已将 VGIS 系统应用在诸如韩国大宇的蓝龙 （ La等中低档轿车上。随着人们对轿车的动力性能 nos） 要求的不断提高， VGIS 系统在国内轿车发动机上的 普及和发展必然会成为一种趋势。
收稿日期：2003 - 02 - 24；修回日期：2003 - 06 - 05 作者简介：马
南 （1968 - ） ， 男， 黑龙江省哈尔滨市人， 在读工程硕士， 主要从事汽车电器产品的研究与开发工作 .
2003 年 8 月
马
南，等：进气管长度可变系统的研究
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施加 （34 1 0 . 68） A， B 合在一起后， kpa 的真空压力， 接口 C 在标况下的空气流量为 “0” ， 也就是接通状态 切换到接口 A 与 B 之间。 ! 断电状态 接口 B 施加 （34 1 0 . 68） 接口 C kpa 的真空压力， 在标况下的空气流量为 0 . 85 m3 /1 ~ l . 00 m3 /1； 接口 （34 1 0 . 68） 接口 B， A 施加 kpa 的真空压力， C 合在一 起后， 测量其在标况下的空气流量为 “ 0” ， 也就是接 通状态切换到接口 B 与 C 之间。 1.2.3 阀门 阀门位于进气歧管内， 由阀门控制器控制其开 启和关闭。 1.2.4 阀门控制器 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 （见图 2） 。通常状态， 隔膜腔 中无真空负压， 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负 压时， 隔膜上浮使拉杆处于收缩状态。
" 总结与展望
传统的进气歧管长度不可变的发动机的动力性 能在某些工况下必然要受到限制， 要打破这种局限， 采用 VGIS 控制系统是有效的手段之一。我们在这 方面已做了许多研究工作， 其中的关键控制部件电 磁控制 阀 已 获 国 家 专 利 （专 利 号： 。 ZL02210730 . 4 ） 在发动机上使用的 VGIS 系统， 对发动机的生产只是 一个较小的革新， 整车成本增加不多， 但汽车的动力
身， 即在进气歧管内部有一个控制进气通道长短的 阀门； 其二是控制系统， 它是由固化在 ECU 中的程 序和系统执行部件组成 （见图 1） 。 由图 1 可见， 真空罐的一 VGIS 系统的结构是， 个管接头与进气歧管连接， 另一管接头通过一段软 管与电磁控制阀的接口 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。
!
VGIS 系统部件故障检测方法
! 检查系统的连接管 软管接头是否有老化 和松动现象， 软管是否有损坏、 开裂现象； 发现异常 要及时更换。 ! 检查阀门控制器 拔下阀门控制器上的连 接软管， 把摇臂扳上去， 松开手后摇臂应能在复位弹 簧的作用下自动恢复原位， 说明机械部分没有问题； 再把摇臂扳上去， 然后用一个橡胶塞堵住隔膜腔的 管接头， 松开把持摇臂的手， 隔膜腔不漏气， 摇臂不 能动； 如果隔膜腔漏气， 摇臂会自动恢复原位， 即需 要更换阀门控制器。
参考文献(2条) 1.黎苏;黎晓鹰;黎志勤 汽车发动机动态过程及其控制 2001 2.曹冶琬 汽油机电控燃油喷射系统及其发展趋势(下)[期刊论文]-汽车电器 2001(02)
引证文献(4条) 1.马宗正.程勇 进气谐振器对汽油机进气性能影响的计算分析[期刊论文]-山东大学学报（工学版） 2011(1) 2.马超.赵永娟.刘云岗.程勇 车用发动机谐振进气系统[期刊论文]-内燃机与动力装置 2009(5) 3.李云清.庹化金 循环模拟技术在可变长度进气管设计中的应用[期刊论文]-内燃机与动力装置 2007(5) 4.贾丽冬.陈传举 内燃机进气管长度可变系统发展现状[期刊论文]-拖拉机与农用运输车 2004(4)
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VGIS 系统的工作原理
图 3 是 VGIS 系统的控制框图。汽车起动后， 通
过各种传感器采集发动机的转速、 负荷、 车速、 冷却 液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， 预存的数据有发动机转速 4 400 r/min， 节气门 开度 l7 % ， 车速 30 km/1， 冷却液温度和进气温度为 输出结果为 “ l” ； 否 27 C 。信号大于预存的数据时， 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。