车辆可变进气VIS系统详解
可变进气歧管(VIS)切换点的台架标定方法研究
Equipment Manufacturing Technology No.11,2020可变进气歧管(VIS)切换点的台架标定方法研究胡晓明(柳州五菱柳机动力有限司，广西柳州545005)摘要:进气歧管影响着发动机的充气效率，不同的结构设计及歧管长度，最终会影响发动机的性能。
重B介绍了在某款1.5L汽油发动机基础上,利用标定软件，在台架上对可变进气歧管的切换B进行性能研究。
关键词：进气歧管；可变长度;标定中图分类号:U464文献标识码:A文章编号：1672-545X(2020)11-0072-04进气系统是发动机最重要的子系统，而进气歧管是进气系统里面最关键的部件，它的结构、尺寸、形状及布置方式都会对充气效率、进气均匀性及进气阻力带来非常大的影响，这些因素最终都会影响到发动机的动力性、经济性及排放。
在工程设计上往往需要运用流体力学来优化进气歧管内部结构，因此进气歧管的结构对发动机性能是非常重要的。
由于进气歧管的长度对充气效率影响非常大，在进气歧管结构设计定型前，需要综合发动机在的充气效率，发动机性来合的定长度的进气歧管的长度，这样无疑会牺牲掉一部分的发动机性，而可变进气歧管(VISR 的这样，对 1.5L发动机，在上用发动机定的方，来变进气歧管的性能，的。
1可变进气歧管的工作原理可变进气歧管(Variable Intake System，简称VIS)是用气体动效来充量系数。
)发动机终在最充气效率运，是进气歧管的设计。
歧管长度能充分用进气管气体流动的动效，发动机在的充气效率得到。
根据进气管脉动次数=学公式计算叫&为发动机，r/min;a，m/s;L,进气管长度,m)。
在，长度的进气管，动。
进气管长度，动q s进气门重发动机的充气效率。
发动机在，由于发动机进气率，用长进气歧管能动，的气，而进气充气效率饲。
，长进气歧管还能降气流，气合充分，而。
发动机在，用进气歧管，进气阻力对进气的影响，而发动机在的进气充分。
可变进气系统的种类和工作原理
可变进气系统的种类和工作原理1. 引言可变进气系统（Variable Intake System，简称VIS）是一种用于发动机的进气系统，旨在优化发动机的性能和燃油经济性。
可变进气系统通过改变进气道的几何形状或长度来调整进气流量和速度，以适应不同工况下的需求。
本文将详细介绍可变进气系统的种类和工作原理。
2. 可变进气系统的种类可变进气系统可以根据其工作原理和结构特点分为以下几种类型：2.1 可变长度进气歧管（Variable Length Intake Manifold，简称VLIM）可变长度进气歧管是一种通过改变歧管长度来调整进气道几何形状的可变进气系统。
它通常由一个或多个活塞组成，这些活塞可以沿着歧管轴向移动。
当活塞向外移动时，歧管长度增加；当活塞向内移动时，歧管长度减少。
这样可以改变进气道的共振频率，以提高发动机在不同转速下的输出功率和扭矩。
2.2 可变截面进气歧管（Variable Cross Section Intake Manifold，简称VCSIM）可变截面进气歧管是一种通过改变进气道的横截面积来调整进气流量和速度的可变进气系统。
它通常由一个或多个活动阀门组成，这些阀门可以控制进气道的开口面积。
当阀门打开时，进气道的横截面积增大；当阀门关闭时，进气道的横截面积减小。
这样可以调整进气流量和速度，以适应不同转速下的需求。
2.3 可变长度和截面进气歧管（Variable Length and Cross Section Intake Manifold，简称VLCSIM）可变长度和截面进气歧管是一种综合了可变长度和可变截面两种调节方式的可变进气系统。
它通过同时改变歧管长度和横截面积来调整进气道的几何形状和特性。
这样可以更加精确地控制进气流量、速度和共振频率，以实现更高效的燃烧过程。
3. 可变进气系统的工作原理不同类型的可变进气系统在工作原理上有所差异，下面将分别介绍各种类型的可变进气系统的工作原理。
可变进气歧管.
1 VIS概述
（1）自然进气的汽油发动机中，较长的进气歧管低速高扭
矩，高速低功率；较短的进气歧管正好相反，低速小扭矩， 高速大功率。利用可变进气系统，可以达到低速高扭矩， 高速大功率的效果。
当发动机高速运转时，转换阀开启，空气经空气
滤清器和节气门直接进入粗短的的进气歧管。粗 短的进气歧管进气阻力小，也使进气量增多。
（2）可变截面进气歧管
可变截面进气歧管技术是通过调整进气歧管的截面来
实现可变进气的一种技术，可提高低速区的扭矩和保 持高速区的最大功率。它是根据流体力学的原理，管 道的截面积越大，流体压力越小；管道截面积越小， 流体压力越大。在高转速区，较大的进气歧管截面积， 可以提高进气量；在低转速区，较小的进气歧管截面 面积可以提高气缸的进气负压，也能在气缸内充分形 成涡流，让空气与汽油更好的混合。
3 VIS的作用
改善了发动机的动力性； 改善了经济性； 改善排气净化性。
4 VIS的种类、构造和控制方式
VIS的种类： 1 可变长度进气歧管 2.可变截面进气歧管 3.共鸣进气
4.1 可变长度进气歧管
基本原理—— 进气门时开时关使得进气管内气体的流动处于波动状态。
4.1 可变长度进气歧管
如图所示为丰田汽车公司采用的进气控制系统
(Acoustic controlinduc- tion system，ACIS。
可变进气系统发动机图
奥迪A6发动机进气道式进气歧管
长进气道 发动机在低转速时，空气经过长的进气 道，使气缸充气最佳，且扭矩增大。
进气道
马自达6发动机进气系统可变进气歧管工作原理
马自达6发动机进气系统可变进气歧管工作原理1、背景介绍：马自达6发动机进气系统可变进气歧管是一种先进的技术，通过调节进气歧管的长度和形状，实现在不同转速下提供最佳的进气道。
本文将详细介绍可变进气歧管的工作原理。
2、进气系统概述：进气系统是引入空气并使其与燃料混合的关键系统。
在马自达6中，进气系统包括进气道、进气滤清器、进气歧管和进气活门等组件。
可变进气歧管是进气系统的一个重要部分。
3、进气歧管的功能：进气歧管的主要功能是将来自进气道的空气分配到发动机各个缸体中。
在可变进气歧管中，歧管可以根据发动机的负荷和转速的变化来调节形状和长度，以优化进气效果。
4、可变进气歧管的工作原理：可变进气歧管通过一个可调节长度和形状的结构来实现优化进气效果。
在低转速下，进气歧管会调整为较长的形状，以增加进气管道的长度，提高流速和进气动能。
而在高转速下，进气歧管会调整为较短的形状，以减小进气管道的长度，提高进气道压力组成负荷。
5、可变进气歧管的控制系统：可变进气歧管的控制由发动机控制单元(ECU)完成。
ECU通过传感器获取发动机的负荷和转速信息，并根据预设的工作策略来控制可变进气歧管的运动，以实现最佳的进气效果。
6、本文涉及的附件：本文所涉及的附件包括马自达6发动机进气系统的示意图和控制系统原理图。
通过查阅附件，读者可以更加清晰地了解可变进气歧管的工作原理。
7、本文涉及的法律名词及注释：●进气歧管：将来自进气道的空气分配到发动机缸体的管道系统。
●可变进气歧管：可以根据发动机负荷和转速的变化来调节形状和长度的进气歧管。
●进气动能：进气流动所具有的动能。
●发动机控制单元(ECU)：负责管理和控制发动机各个系统的电子控制单元。
VETC发动机介绍
VETC发动机介绍VETC（Variable Valve Timing and Lift Electronic Control）即可变气门正时和升程电子控制技术，是一种用于改善发动机性能和燃油经济性的先进系统。
该技术通过调整气门正时和升程来优化燃烧过程，提高热效率，从而达到更高的动力输出和更低的油耗。
在传统发动机中，气门系统通常是固定的，无法根据不同负荷和转速条件进行调整，导致气门的开启和关闭时间不够精确。
而VETC技术通过电子控制单元（ECU）控制气门的开启和关闭时间，实现了灵活的气门正时和升程调整。
VETC发动机主要包括机械系统、电子控制模块和传感器等几个关键组成部分。
机械系统由凸轮轴、凸轮轴传动系统和气门机构等组成，用于实现气门的开启和关闭。
电子控制模块是VETC系统的核心部分，负责接收来自传感器的信号，并根据需求发送指令来调整气门正时和升程。
传感器用于监测发动机负荷、转速和排气压力等参数，提供给ECU进行实时控制。
VETC技术的最大特点是通过电子控制实现气门的正时和升程调整。
在低转速和小负荷情况下，发动机需要更长的进气时间和大的升程以增加气缸内的进气量，提高燃烧效率。
而在高转速和大负荷情况下，发动机需要更短的进气时间和小的升程以减少阻力和提高动力输出。
VETC系统根据不同工况动态调整气门正时和升程，能够满足不同负荷和转速下的要求，实现更高的燃烧效率和更低的特定油耗。
VETC技术带来的主要优点是提高了发动机的动力性和燃油经济性。
通过精确控制气门的开启和关闭时间，VETC系统可以在不同工况下实现更充分的燃烧，提高动力输出，增强加速性能。
同时，通过适时关闭部分气门，减少阻力损失，降低油耗。
根据相关数据，采用VETC技术的发动机在动力输出方面可提高约10-20%，在燃油经济性方面可降低约5-10%。
除了改善动力性和燃油经济性，VETC技术还有助于减少尾气排放和降低发动机噪音。
通过优化燃烧过程，VETC能减少未完全燃烧产生的有害气体排放，如一氧化碳、氮氧化物等。
VETC发动机介绍
VETC发动机介绍VETC发动机是指可变汽门正时(VVT)与电控可变气门升程(ETC)技术相结合的发动机，VETC即Variable Valve Timing and Electronic lift Control。
该发动机通过对气门的开启时间和升程进行灵活控制，以达到更高的燃烧效率和动力输出。
VVT技术是指通过调整进气和排气气门的开启时间，来实现最佳气缸充气与排气时机的技术。
VVT技术最早出现在20世纪70年代末，它通过改变气门正时，可以实现在不同转速和负荷条件下的最佳气缸充气效果，从而提高燃烧效率和动力输出。
传统的发动机由于气门正时固定，无法充分适应各种工况要求，导致燃烧效率和动力输出受限。
而VVT技术能够实时调整气门正时，提高燃烧效率，增加动力输出，同时降低油耗和排放。
ETC技术是指通过电子控制气门升程的技术。
传统的发动机气门升程是通过凸轮来控制的，气门升程是固定的，难以满足不同工况下的要求。
而ETC技术则通过电子控制，可以灵活调整气门升程，实现最佳气缸充气效果，提高燃烧效率和动力输出。
ETC技术的引入使汽车发动机的性能和经济性得到了双重提升。
VETC发动机将VVT和ETC两种技术相结合，通过精确的电子控制，实现对气门的开启时间和升程的精确调整。
这种综合技术的应用，使发动机在不同的转速和负荷条件下，能够实现最佳气缸充气和排气效果，充分发挥发动机的动力潜能。
1.提高燃烧效率：VETC发动机通过精确调整气门的开启时间和升程，使气缸能够获得最佳的充气和排气效果，提高了燃烧效率，降低了能源浪费，从而减少了燃油消耗。
2.增加动力输出：通过VETC发动机的精确控制，可以获得更大的动力输出，提高汽车的加速性能和行驶稳定性。
3.减少排放：VETC发动机的燃烧效率提高，燃烧反应更加充分，燃烧产物中的有害物质减少，减少了对环境的污染。
4.提高发动机性能：VETC发动机能够根据不同工况需求进行灵活调整，使其在低转速时提供较大扭矩，在高转速时具有较大的马力输出，大大提高了发动机的综合性能。
汽车进气系统
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。
、可变进气系统
8 - 10 Nm 9 - 固定板 10 - 橡胶套 11 - 隔套 12 - 垫圈 锥面朝进气歧管 13 - 油封 损坏时，必须更换 14 - 油封 用于转换辊 15 - 6 Nm
扭矩 带进气歧管转换的发动机扭矩曲线
固定式进气歧管的扭矩曲 线
功率
带进气歧管转换的功率曲线
固定式进气歧管的功率曲 线
本田汽车采用的可变进气系统
日产汽车采用的可变进气系统
如图丰田汽车公司采用的进气控制系统(Acoustic controlinduc- tion system，ACIS)，其控制阀是装在每 个气缸的进气室2之前，当发动机低、中转速时，控制阀关 闭，可得到延长进气歧管长度相同的效应；当发动机高转速 时，控制阀打开，可得到缩短进气歧管长度相同的效应。
以曲轴转角表示的进排气门开闭时
刻及其开启持续的时间，称为配气 相位。
10°~30 °
40°~80 °
40°~80 °
10°~30 °
2.2.3可变进气相位
进气门开、关时刻：
发动机转速低时，进气管内混合 气随活塞运动，活塞运动慢 。
进气门应提前关闭，以避免混合 气回流进气管。
发动机低速时，进气凸轮轴相位 应提前调整。
10 - O型环 用于上部冷却液管 更换 11 - 进气管 检查转换功能: 12 - 20 Nm 13 - Stütze 用于进气歧管 14 - 25 Nm
1 - 真空控制单元 2 - 压力弹簧 3 - 转换辊 4 - 进气歧管 5 - 单向阀 安装位置
蓝色一侧朝Y件 6 - Y-件 7 - 进气歧管转换阀 -N156
2·利用可变进气道之方式时，在低转速，一个进气道被控 制阀封闭，仅一个进气道气，进气气流增快，提高进气惯性， 改善进气效率，且造成强横涡流或纵涡流，使燃烧迅速因而 提高转矩输出；而在高转速时，两个进气道均进气，进气充 足，可维持高转矩输出
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面积的 类型 ， 主 要由真空泵 （ 叶片式 ） 、 ＶＩ Ｓ电磁＿ 饲、 Ｖ Ｉ Ｓ执 行器 （ 膜 片式 ） 、
进气翻板 总成 、进气 歧管翻板 电１ 立 计及真 空连接管 路等组成 （ 图１ ） 。
专 科 学 校 举行 ，比 赛采 用 实 操考 核 形 式 ，分为 “ 汽 车 发动 机 系 统检 修” 、“ 汽 车 电气 系统 检 修 ”两 个 项 目进 行 ，考 试 车型 为 ２ ０ １ ２款 迈 腾１ ． ８ Ｔ ＳＩ ＋ ＤＳ Ｇ 基 本型 。其 中 “ 汽 车 发 动 机 系 统 检 修 项 目”在 整 车 上 同时设 置 了 ５个故 障 点 ，涵 盖 三个故 障 类 型 ，一 是 启动 时启动 机 不 转 动 ，此 类 型设 置 ２个 故 障 点 ： １ ５供 电继 电器 Ｊ ３ ２ ９故 障及 起 动机 ３ ０接 线 柱 无 常电 源 ； 二是 启 动 时启 动机 转 动 正 常但 发动 机
常 电源 缺 失 及点 火 线 圈的 总供 电缺 失 ； 三 是 发动 机运 转 不 良，此处 设 置 故 障点 为可 变 进 气 Ｖ Ｉ Ｓ系 统 电 磁 阀连 接 的两 根 气管 位 置 互换 。
由于 考 试 Ｂ Ｉ ， ｆ ￣有 限 ，大 部分 考 生 对 ＶＩ Ｓ系 统 的 原 理 及 检 修 方法 准
Ｉ —匿圆｜ Ｄ ａ ｔ ａ ｂ ａ ｓ ｅ
… … … … … … … … … … … ’●●。‘。。＿●●●－‘‘●●●●●●●‘●●●●●●●●●●●●●… ●●＿●●＿●●●－●●●●●。＿… ● ● ●＿ ＿ ●… ● ● ●● ●● ● ＿● ● ●● ＿ ●●●●●●●●●●－●●●●－－●●●●＿●●－●●●… ● ● ●
Ｄ
刘华 Ｉ 本刊簟委会委员ｌ 毕业于 山东工业大学 内燃机专业 ，现为威海职业学院汽车专业教授、高级工程 师 ，哈 尔 滨工业 大学车辆 工程 专业工学硕士 ；山东省教学名师 ，全国机械行指委汽车专指委 委员； 《 汽车柴油机 电控系统检修》 国家级精品课 、共享课负责人 ； “《 柴油机 电控
方 向反 射 回 正 压 波 。如 果 进 气 管 的 长 度 和 直 径 适 当 ，从 负 压 波 发 出 到正 压 波 返 回 到 进 气 门所 经 历 的 时 间 ，正 好 与 进气 门从 开 启 到
图 １ＶＪ Ｓ系统 组成
１ ． 真 空 泵
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 ＶＩ Ｓ 系统 及 制 动 助 力等 提 供 稳 定 的 真 空 源 （ 图２ ） 。
备 不 足 ，未 能 排 除 该 故 障 。常 见 的 Ｖｌ Ｓ系 统 包含 改 变 进 气 歧 管 的
长 度 及 改变 进 气 歧 管 的横 截面 积 等 两 种 类 型 。下 文 以一 汽 大 众 迈
腾车 （ １ ． ８ Ｔ ＳＩ ＋ ＤＳ Ｇ基本型 ） 、奇瑞 Ａ ３车 （ １ ． ８ Ｌ缸外喷射发动机 ）
车辆１ ６年全国职业院校技能大赛高职组 “ 一汽——大众”杯汽
车 检 测 与 维 修 赛 项于 ２ ０ １ ６年 ６月 １日 － ２日在 长 春 汽 车 工 业高 等
一
、
改变进气歧管横截面积 ，以迈腾车 ＶＩ Ｓ系统为例
迈 腾车 （ １ ． ８ Ｔ Ｓ １ ＋ Ｄ Ｓ Ｇ 基本 型 ） Ｖ Ｉ Ｓ系统 属于改 变进 气 歧管横 截
高压共轨 系统检修》新课程的构建与教学实践”省级教学成果二等奖第一完成 人。
‘。＿●… ●－●●●●●●●－＿＿●●●… ●●●●●＿●＿●●●●●●●●●●●●●●●●●● － ●● ●● ● ●● ● ●● ● ●●－●● ’ ●●●＿●－●●●－＿●●●●●●－●●●＿●●●●●●●●●
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图 ２叶片式真空泵
关 闭 所 需 的 时 间 配 合 ，即 正 压 波 返 回 到 进 气 ｆ ｉ Ｂ ｌ ， ，恰 逢 进 气 门 关 闭 前 ，从 而 提 高 了进 气 门 的 正 压 力 ，起 到 增 压 作 用 达 到 提 高 充 气 效 率 的 效 果 。进 气 波 动效 应 是 指 利 用 进 气 门 关 闭 后 ，进气 管 的 气 流 还 在 继 续 来 回 波动 ，在 进 气 管 中周 而 复 始 的 来 回 传 播 ，致 使 进 气门处的压力时高Ｂ － ， Ｊ ｔ Ｅ。如 果 进 气 管 的 形 状 ，长 度 和 直 径 选 择 恰
为 例 ，详细 介 绍上 述 两个 车型 安 装 的 ＶＩ Ｓ系 统的 原理 及检修 方法 。 可 变 进 气 ＶＩ Ｓ系 统 （ Ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ Ｉ ｎ ｔ ａ ｋ ｅ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ） 是 利 用 发动 机 工 作时 进气 管 道 的进 气 动态 效 应 来提 高 进气 终 了的 压 力，从 而提 高 进 气效 率 ，以达 到 在 发动机 转 速 范 围 内增大 扭 矩和 功 率之 目的 。 为 便 于 分析 ，常 将 进 气 动 态 效 应 视 为 进 气惯 性 效 应 和 波动 效 应 共 同作 用 的结 果 。进 惯性 效 应 是指 利 用进 气 行程 时进 气 管 内的 高速 流 动 的气体 惯 － 性作 用来 提 高 充气效 率 。 在 发动 机 进气 行程 前 期 ， 由于 活塞 下行 程 的 吸入 作用 ，汽缸 内产生 负 压 。新 鲜空 气从 进 气 管 进 入 ，同时传 出负 压 波 ，经 进 气 门 、缸 盖 进 气 道 ，沿进 气管 向外 传 播 。当负 压 波传 送 到稳 压 室 等 空腔 的开 口端 时，又从 开 口端 向汽 缸