车辆可变进气VIS 系统详解
作者：刘华
来源：《汽车维修与保养》 2017年第4期
2016 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2016 年6 月1 日-2 日在长春汽车工业高等专科学校举行，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2012 款迈腾1.8TSI+DSG 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：15 供电继电器J329 故障及起动机30 接线柱无常电源；二是启动时启动机转动正常但发动机毫无着火迹象，此类型设置2 个故障点：燃油泵控制单元J538 的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VIS 系统电磁阀连接的两根气管位置互换。由于考试时间有限，大部分考生对VIS 系统的原理及检修方法准备不足，未能排除该故障。常见的VIS 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(1.8TSI+DSG 基本型)、奇瑞A3 车(1.8L 缸外喷射发动机)为例，详细介绍上述两个车型安装的VIS 系统的原理及检修方法。
可变进气VIS 系统(Variable Intake System) 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。进气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关闭所需的时间配合，即正压波返回到进气门时，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时低。如果进气管的形状，长度和直径选择恰当，有利于压力波的反射和谐振，使正压力波与下一循环进气过程相叠加，提高进气终了时的压力，从而提高充气效率的目的。
一、改变进气歧管横截面积，以迈腾车VIS 系统为例迈腾车（1.8TSI+DSG 基本型）VIS 系统属于改变进气歧管横截面积的类型，主要由真空泵( 叶片式)、VI S 电磁阀、VI S 执行器( 膜片式)、进气翻板总成、进气歧管翻板电位计及真空连接管路等组成( 图1)。
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VIS 系统及制动助力等提供稳定的真空源( 图2)。
tsi发动机
2.VIS 电磁阀
VIS 电磁阀上有两个气管路连接接头，分别与VIS 执行器及真空泵连接，还有与大气相通的滤清器及盖( 图3)。发动机ECU 通过控制VIS 电磁阀，实现通往VIS 执行器的是供给与滤清器连接大气还是供给来自于真空泵的真空。当VIS 电磁阀不通电时，接VIS 执行器的管路通过滤清器与大气相通，而与接真空泵的管路切断。当VIS 电磁阀通电时，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。
3.VIS 执行器
VIS 执行器为常见的真空膜片式结构，通过膜片分成上、下两个腔。上腔通过真空管与VIS 电磁阀
连接，下腔通大气。膜片上装有一个与膜片联动的拉杆，拉杆的另一端与进气翻板总成的转轴摇臂相连接，膜片的上端有一个膜片弹簧，起到翻板总成回位的作用。
4. 缸盖进气道隔板及进气翻板总成
汽缸盖的每个进气道被隔板分成两部分如图4( 图中隔板为人为取出)，下半部分由进气翻板控制，当进气翻板关闭时( 图5)，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( 图6)，进气道的上半部分、下半部分同时进气。另外，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（图7）。
5.VIS 系统电路图
VIS 系统用的电磁阀N316 及进气歧管翻板电位计G336的电路图如图8 所示。进气歧管翻板电位计为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。
6.VIS 系统工作原理
大众系列缸内直喷发动机，由于采用分层稀混合汽燃烧，发动机电控单元J623 对VIS 电磁阀N316 采用了占空比控制方式。目前，国内大众生产的缸内直喷发动已改为均质燃烧，用示波器测量VIS 电磁阀N316 的2 ＃端子的电压波形，发动机怠速运转时，电压波形为一条电源电压的直线，加油门当发
动机转速达到3 000r/min 左右时，电压波形变为一条接近0 的直线，收油门当发动机转速降到3 000r/min 时，电压波形又变为一条电源电压的直线。上述实验数据说明，当发动机转速达到30 00r/min 时，VIS 电磁阀通电，将来自于真空泵的真空送往VIS 执行器，使进气翻板打开。说明发动机电控单元对VIS 电磁阀的控制并不是占空比控制方式，VIS 电磁阀只是一个开关式的电磁阀。
当发动机着火后怠速运转或发动机转速小于3 000r/min 时，发动机电控单元控制VIS 电磁阀不通电，电磁阀内的柱塞在回位弹簧的作用下右移，此时VIS 电磁阀将接VIS 执行器的膜片上腔与通过滤清器和大气相通，VIS 执行器膜片的上、下腔都通大气，在膜片上端膜片弹簧的作用下，膜片下移，拉杆及转轴摇臂向下摆动，使进气翻板关闭( 图9a)，缸盖进气道的下半部分被堵死，增压中冷并经节气门计量后的空气只能通过缸盖进气道的上半部分进入燃烧室。
当发动机转速达到3 000r/min 及以上时，发动机电控单元控制VIS 电磁阀通电，电磁阀内的柱塞在电磁吸力作用下克服回位弹簧的弹力左移，VIS 电磁阀将来自于真空泵的真空送往VIS执行器的上腔，VIS 执行器内的膜片下腔( 通大气) 与上腔( 通真空) 的压力差克服膜片弹簧的压力，膜片上移，通过拉杆及转轴摇臂，使进气翻板打开( 图9b)，缸盖进气道的上部分及下部分都允许空气进入。当发动机熄火后，VIS 电磁阀断电，进气翻板又将关闭。
7.VIS 系统检修方法
(1) 初步观察
通过上述对VIS 系统的结构及原理分析，发动机着火后加油门当转速提高到3 000r/min 时，进气翻板应完全打开。因此，初步判断VIS 系统是否工作，最快捷的方法是将发动机转速提高至3 000r/min 时，观察VIS 执行器的拉杆及转轴摇臂是否动作，若不动作，则说明VIS 系统肯定存在故障，应继续进行检查。
(2) 读取故障码及数据流
大众系列缸内直喷发动机VIS 系统普遍安装了进气歧管翻板电位计，其作用是向发动机控制单元提供进气翻板的实际开度信号。当进气翻板开度的实际值与目标值之差超过标定值时，发动机控制单元
就会储存故障码。
当VIS 系统存在故障时，用诊断仪会读取到08213(P2015)故障码，其含义为“进气管风门位置/ 运行控制传感器不可信信号”。当VIS 系统的真空源、VIS 电磁阀及其线路、VIS 执行器出现故障或者真空连接管路漏气、两个真空管位置接反、进气翻板总成因积碳卡死不动等故障时，都会出现上述故障码。
用诊断仪可以读取VIS 系统的数据流，输入数组号143，有“增压移动板当前量”的数据流，其数值用百分比显示。VIS系统正常时，点火开关ON 位置( 发动机OFF)，该数据流为0% ；发动机怠速运转或转速小于3 000r/min 时，该数据流也为0%( 图10) ；当发动机转速达到或超过3 000r/min 时，该数据流为100%( 图11)。
(3)VIS 电磁阀检测
可利用诊断仪的“执行元件测试”功能，来判断VIS 电磁阀是否能正常工作。若测试结果异常，则依次检查电磁阀的供电、控制电路以及电磁阀的阻值。
(4)VIS 执行器
根据需要，可以用手动真空泵来检测VIS 执行器，将手动真空泵与VIS 执行器连接，操纵手动真空泵，观察VIS 执行器的拉杆及转轴摇臂是否能正常动作。
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