可變進(jìn)氣歧管的工作原理

1—空氣溫度傳感器螺栓；2-空氣溫度傳感器；3—活性炭罐電磁閥；4-進(jìn)氣管；5—真空油箱；6—高壓泵螺栓；7—油箱燃油管路的連接接頭；8—燃油壓力調(diào)節(jié)閥；9—機(jī)械單活塞高壓泵；10—軸套；11—連接到燃油分配器的燃油管路的連接管；12—進(jìn)氣擋板控制閥；13—噴射閥；14—進(jìn)氣管接頭；15—進(jìn)氣管接頭螺栓；16—進(jìn)氣管接頭固定螺母；17—油門控制單元螺栓；18—節(jié)氣門控制單元；19—密封圈

可變進(jìn)氣歧管的工作原理

進(jìn)氣歧管的一端與進(jìn)氣門連接，另一端與進(jìn)氣歧管后面的進(jìn)氣共振室連接。每個氣缸都有一個進(jìn)氣歧管。當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，進(jìn)氣門不斷打開和關(guān)閉。當(dāng)氣門打開時，進(jìn)氣歧管中的空氣-燃料混合物以一定的速度通過氣門進(jìn)入氣缸。當(dāng)閥門關(guān)閉時，空燃混合氣堵塞后會反彈，反復(fù)產(chǎn)生振動頻率。如果進(jìn)氣歧管短，顯然這個頻率會更快；如果進(jìn)氣歧管很長，這個頻率會變得相對較慢。如果進(jìn)氣歧管中混合物的振蕩頻率與進(jìn)氣門的打開時間共振，此時的進(jìn)氣效率顯然很高。因此，可變進(jìn)氣歧管可以在發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速下提供最佳的氣門分配。在低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下，使用細(xì)長的進(jìn)氣歧管可以提高進(jìn)氣的氣流速度和氣壓強(qiáng)度，使汽油霧化更好，燃燒更好，扭矩提高。(就像水管被壓扁時，水流會更有力。)發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)需要大量的混合氣，這意味著進(jìn)氣歧管會變粗變短，從而吸入更多的混合氣，提高輸出功率。

可變進(jìn)氣歧管技術(shù)原理

因?yàn)榛旌蠚怏w是有質(zhì)量的流體，所以進(jìn)氣管內(nèi)的流動狀態(tài)是不斷變化的。在工程中，流體力學(xué)經(jīng)常被用來優(yōu)化其內(nèi)部設(shè)計(jì)，例如，平滑地研磨進(jìn)氣歧管的內(nèi)壁以減少阻力，或者故意制造粗糙的表面以在氣缸中產(chǎn)生渦流運(yùn)動。但是汽車發(fā)動機(jī)的工作轉(zhuǎn)速區(qū)間高達(dá)幾千轉(zhuǎn)，每個工況所需的進(jìn)氣需求都不一樣，這對普通的進(jìn)氣歧管是一個很大的考驗(yàn)。因此，工程師們對進(jìn)氣歧管進(jìn)行了深入的開發(fā)——使其“改變”。

●可變長度

一個工作循環(huán)只有在四沖程發(fā)動機(jī)的活塞上下往復(fù)運(yùn)動兩次，進(jìn)氣門只打開1/4次，從而在進(jìn)氣歧管中產(chǎn)生進(jìn)氣脈沖時，才能完成。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越高，氣門開啟間隔越短，脈沖頻率越高。簡單來說，進(jìn)氣歧管振動越大。

工程師通過改變進(jìn)氣歧管的長度來改善氣流。進(jìn)氣歧管設(shè)計(jì)成蝸牛狀的螺旋狀，分布在發(fā)動機(jī)缸體中間，氣流從中間進(jìn)入。當(dāng)發(fā)動機(jī)以2000prm的低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，黑色控制閥關(guān)閉，氣流被迫從長歧管流入氣缸。此時，進(jìn)氣歧管的固有頻率降低，以適應(yīng)低速氣流。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升至5000轉(zhuǎn)/分時，進(jìn)氣頻率升高。此時控制閥開啟，氣流繞過下導(dǎo)管直接噴入氣缸，降低了進(jìn)氣歧管的共振頻率，有利于高速進(jìn)氣。

●可變截面

我們知道，在低速時，氣門會被設(shè)置為短行程開啟，而在高速時，氣門會被設(shè)置為長行程開啟，這都是由“負(fù)壓”引起的。那進(jìn)氣歧管除了氣門就不能達(dá)到同樣的效果嗎？

根據(jù)流體力學(xué)原理，管道截面積越大，流體壓力越小；管道的橫截面積越小，流體壓力越大。比如我們小時候都玩自來水，把水管前端捏扁，這樣自來水的壓力就會變得很高。

根據(jù)這個原理，發(fā)動機(jī)需要一套機(jī)構(gòu)，可以在高速時利用進(jìn)氣歧管較大的橫截面積來增加進(jìn)氣流量。當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，進(jìn)氣歧管的截面積較小，可以增加氣缸進(jìn)氣的負(fù)壓，也可以在氣缸內(nèi)充分形成渦流，使空氣體更好地與汽油混合。

可變進(jìn)氣歧管功能

可變長度進(jìn)氣歧管系統(tǒng)是根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)進(jìn)氣歧管的長度。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時，它被調(diào)整到長進(jìn)氣歧管。根據(jù)振動原理，進(jìn)氣歧管長度變長后，進(jìn)氣歧管的固有頻率降低，此時接近低速氣流的振動頻率，產(chǎn)生共振效應(yīng)，增加發(fā)動機(jī)低速進(jìn)氣，獲得較大扭矩。但在高速時，由于進(jìn)氣管較長，進(jìn)氣節(jié)氣門阻力較大，最大輸出功率下降。因此，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較高時，將其調(diào)整到較短的進(jìn)氣歧管，以增加其固有頻率，此時接近高速氣流的振動頻率，并且還會產(chǎn)生共振效應(yīng)，從而增加發(fā)動機(jī)在高速時的進(jìn)氣量，獲得更大的功率。

可變長度進(jìn)氣歧管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。主要由進(jìn)氣管轉(zhuǎn)換閥、進(jìn)氣管轉(zhuǎn)換閥控制機(jī)構(gòu)等組成。進(jìn)氣管轉(zhuǎn)換閥的控制機(jī)構(gòu)包括ECU、進(jìn)氣管轉(zhuǎn)換真空電磁閥、進(jìn)氣管轉(zhuǎn)換真空波紋管和真空執(zhí)行器等。

可變進(jìn)氣歧管長度

可變進(jìn)氣歧管長度是一項(xiàng)廣泛應(yīng)用于普通民用車輛的技術(shù)。大部分進(jìn)氣歧管長度設(shè)計(jì)為兩級可調(diào)-長進(jìn)氣歧管用于低轉(zhuǎn)速，短進(jìn)氣歧管用于高轉(zhuǎn)速。應(yīng)該很容易理解為什么要設(shè)計(jì)成高轉(zhuǎn)速下的短進(jìn)氣歧管，因?yàn)檫@樣可以讓進(jìn)氣更順暢。但是為什么低速時需要長的進(jìn)氣歧管呢？不會增加攝入阻力嗎？由于發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速時進(jìn)氣頻率也較低，長進(jìn)氣歧管可以聚集更多的空氣體，因此非常適合匹配發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速時的進(jìn)氣需求，從而提高扭矩輸出。

此外，長進(jìn)氣歧管還可以降低空氣體的流量，使空氣體和燃油混合更好，燃燒更充分，產(chǎn)生更大的扭矩輸出。這種形式最常見。

可變進(jìn)氣共振

所用的是通過進(jìn)氣共振提高發(fā)動機(jī)中高速的功率。每個氣缸共用同一個共振室，其中兩個相互連接，其中一個進(jìn)氣管可以在電子控制單元的控制下通過閥門打開和關(guān)閉。這個閥門的開關(guān)頻率與每個氣缸之間的進(jìn)氣頻率有關(guān)。這樣，在氣缸之間形成壓力波。如果進(jìn)氣頻率與壓力波的轉(zhuǎn)速對稱，根據(jù)共振原理，空氣體會因?yàn)閺?qiáng)烈的共振而被強(qiáng)力推入氣缸，從而改善了進(jìn)氣效率專門改變頻率的原理:壓力波的頻率由交錯的進(jìn)氣管控制，其中一根在低轉(zhuǎn)速時關(guān)閉，使壓力波的頻率降低，正好與相對較低的進(jìn)氣頻率重合，從而提高了低轉(zhuǎn)速時的扭矩輸出:反之。

可變排氣背壓管

很多新的高性能車也采用了可變排氣背壓技術(shù)。與可變進(jìn)氣歧管技術(shù)類似，可變排氣背壓技術(shù)僅針對排氣而設(shè)計(jì)。普通跑車上的排氣管從單個氣缸收集廢氣，然后匯聚到排氣歧管，形成新的排氣脈沖，形成反向增壓。反向增壓只有在發(fā)動機(jī)處于一定轉(zhuǎn)速時效果最好，排氣管的長度決定了其適用的轉(zhuǎn)速范圍。短排氣管適合低速增壓，長排氣管則相反。對于排氣管長度固定的發(fā)動機(jī)，只能設(shè)計(jì)成最適合相對折中的方案。可變排氣管長度技術(shù)采用兩段不同長度的排氣管，通過閥門的開啟和關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)相互切換工作，這樣既能滿足高低速時的動力輸出。