对于发动机进气系统的要求是使进气尽量充分。可变长度进气歧管系统是根据发动机的不同工况,采用不同长度的进气管向汽缸内充气,以便能形成进气波动效应,从而提高充气效率及发动机动力性能。
那么,什么是进气波动效应呢?
当发动机的进气阀开启时,空气将被吸入发动机,所以进气歧管内的空气会快速流向气缸。如果进气阀突然关闭,空气会突然停止流动,并且会堆积起来形成高压区。高压波会以声速离开气缸并向上游沿进气歧管进入谐振腔,然后再反弹回进气阀。
如果进气歧管长度适中,那么压力波会恰好在进气阀为下一次循环开启时返回进气阀。这一额外压力有助于将更多的空气压入气缸,增加进气量,这种高压波以声速在进气歧管内往复振动的现象就是进气波动效应。
可变长度进气歧管系统就是根据发动机转速调节进气歧管长度。当发动机转速低时,调节为较长的进气歧管,依照振动学原理,歧管长度变长之后使进气歧管固有频率得以降低,与此时的低转速气流振动频率接近,产生共振效果,使发动机在低转速时进气量增加,获得较大转矩。但是,在高转速时却因进气管较长,进气节流阻力大使得最大输出功率下降。所以,当发动机转速高时,调节为较短的进气歧管,使其固有频率升高,与此时的高转速气流振动频率接近,也产生共振效果,使发动机在高转速时进气量增加,获得较大功率。
可变长度进气歧管系统的结构原理如图1所示。它主要由进气管转换阀、进气管转换阀控制机构等组成。进气管转换阀控制机构包括ECU、进气管转换真空电磁阀、进气管转换真空膜盒和真空作用器等部件。
当发动机转速低于3500r/min时,ECU根据负荷、温度等信号将真空电磁阀的电路切断,电磁阀不工作,如图1a所示。真空作用器与真空膜盒间的真空管路被关闭,真空膜盒真空腔通过电磁阀与空气相通,这时,真空膜盒膜片两侧均为大气压力,膜片在弹簧弹力的作用下被压向空气腔一侧,并带动推杆移动,使进气管转换阀处于关闭状态,空气通过较长进气道进入气缸,使发动机在低转速时可获得较大的扭矩。
当发动机转速超过3500r/min时,ECU根据负荷、温度等信号将电磁阀电路接通,电磁阀工作,将真空作用器与真空膜盒之间的管路接通,如图1b。此时进气管内的真空度经真空作用器、电磁阀被传入到真空膜盒的真空腔。这时,膜片的空气腔一侧为大气压力,真空腔一侧为真空压力,并形成压力差△P( AP= Po-PU)9在此压力差的作用下,膜片克服压缩弹簧的弹力被压向真空腔一侧,并通过推杆带动转换阀转动,使转换阀打开。此时空气通过较短的轨迹流入气缸内可降低沿程阻力,使发动机高转速时获得较大的功率。
下面我们以一案例分析可变长度进气歧管系统的相关故障成因及排除方法。
故障现象:
1辆2009款1.8 TSI迈腾车,行驶5.3万km,发动机故障指示灯常亮。
故障诊断过程:
步骤一:使用故障诊断仪V.A.S5051进入发动机控制单元,显示存储的故障码为08213,含义为进气翻板电位计G336范围/性能,故障码能够清除,但急踩两脚加速踏板后故障码又会立即出现。出现故障码后,仪表板上的发动机故障指示灯当时不报警,车辆行驶两天后发动机故障指示灯开始报警,但车辆能够正常行驶并无其它异常现象。
步骤二:迈腾1.8 TSI发动机装备的是可变长度进气歧管,当发动机转速达到3500r/min时,发动机控制单元向进气歧管转换电磁阀N156供电,N156供电后电磁阀打开,为真空膜盒提供真空。真空膜盒在真空的控制下将进气翻板转到全开位置,进气翻板位置的变化通过进气翻板电位计G336将信号反馈给发动机控制单元,电路如图2所示。
步骤三:根据存储的进气翻板电位计故障码,使用专用工具V.A.G 1594线束诊断盒检查翻板电位计线路,测量进气歧管下的进气翻板电位计线束插接器T6与发动机控制单元J623之间的线路,正常。