可變進(jìn)氣管的結(jié)構(gòu)和工作原理

可變進(jìn)氣歧管通過(guò)改變進(jìn)氣管的長(zhǎng)度和截面積來(lái)提高燃燒效率，使發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)更穩(wěn)定，扭矩更充沛，高速時(shí)更平順，動(dòng)力更強(qiáng)勁。

可變進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)(圖)

可變進(jìn)氣歧管(大眾邁騰)

1—?dú)鉁貍鞲衅髀菟ǎ?-空氣溫度傳感器；3-活性碳罐電磁閥；4-進(jìn)氣管；5-真空罐；6—高壓泵螺栓；7 ——油箱燃油管路連接接頭；8—燃油壓力調(diào)節(jié)閥；9-機(jī)械單活塞高壓泵；10—軸套；1—連接至燃油分配器燃油管路的連接管(蓄能器);12—進(jìn)口翻板控制閥；13—噴射閥；14—入口管接頭；15—入口管接頭螺栓；16—進(jìn)氣管接頭的固定螺母；17—節(jié)氣門(mén)控制單元的螺栓；18—節(jié)氣門(mén)控制單元；19—密封環(huán)

可變進(jìn)氣管的工作原理

進(jìn)氣歧管的一端連接到進(jìn)氣門(mén)，另一端連接到進(jìn)氣歧管后面的進(jìn)氣諧振室。每個(gè)氣缸都有一個(gè)進(jìn)氣歧管。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣門(mén)不斷地打開(kāi)和關(guān)閉。當(dāng)氣門(mén)打開(kāi)時(shí)，進(jìn)氣歧管中的混合氣以一定的速度通過(guò)氣門(mén)進(jìn)入氣缸。當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，混合氣受阻會(huì)反彈，振動(dòng)頻率會(huì)反復(fù)產(chǎn)生。如果進(jìn)氣歧管短，顯然這個(gè)頻率會(huì)更快；如果進(jìn)氣歧管較長(zhǎng)，這個(gè)頻率會(huì)變得相對(duì)較慢。如果進(jìn)氣歧管內(nèi)混合氣的振蕩頻率與進(jìn)氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間發(fā)生共振，顯然進(jìn)氣效率很高。因此，可變進(jìn)氣歧管可以在發(fā)動(dòng)機(jī)高速和低速時(shí)提供最佳的空氣分配。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，采用細(xì)長(zhǎng)的進(jìn)氣歧管可以提高進(jìn)氣速度和氣壓強(qiáng)度，使汽油霧化更好，燃燒更好，扭矩增加。就像把水管壓扁一樣，水流會(huì)更強(qiáng)。發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速下需要大量的混合氣，使得進(jìn)氣歧管更粗更短，這樣可以吸入更多的混合氣，提高輸出功率。

可變進(jìn)氣歧管的技術(shù)原理

由于混合氣是有質(zhì)量的流體，進(jìn)氣管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)是不斷變化的。工程上經(jīng)常利用流體力學(xué)來(lái)優(yōu)化其內(nèi)部設(shè)計(jì)，比如打磨進(jìn)氣歧管內(nèi)壁來(lái)降低阻力，或者故意制作粗糙的表面來(lái)制造氣缸內(nèi)的渦流運(yùn)動(dòng)。而汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速范圍高達(dá)幾千轉(zhuǎn)，每個(gè)工況所需的進(jìn)氣需求不同，這對(duì)普通進(jìn)氣歧管是一個(gè)極大的考驗(yàn)。于是，工程師對(duì)進(jìn)氣歧管進(jìn)行了深度開(kāi)發(fā)，——，讓進(jìn)氣歧管“變了樣”。

可變長(zhǎng)度

汽車(chē)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)只有活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，進(jìn)氣門(mén)只開(kāi)啟1/4的時(shí)間，才能完成一個(gè)工作循環(huán)，從而在進(jìn)氣歧管內(nèi)產(chǎn)生進(jìn)氣脈沖。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，氣門(mén)開(kāi)啟間隔越短，脈沖頻率越高。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是進(jìn)氣歧管振動(dòng)越大。

工程師們通過(guò)改變進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度來(lái)改善氣流。進(jìn)氣歧管設(shè)計(jì)成螺旋狀，分布在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中間，氣流從中間進(jìn)入。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以2000轉(zhuǎn)/分的低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，黑色控制閥關(guān)閉，氣流被迫從長(zhǎng)歧管進(jìn)入氣缸。此時(shí)，進(jìn)氣歧管的固有頻率降低，以適應(yīng)氣流的低速。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升至5000 rpm時(shí)，進(jìn)氣頻率上升。此時(shí)控制閥打開(kāi)，氣流繞過(guò)下降管，直接噴入氣缸。這降低了進(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，在低轉(zhuǎn)速下，閥門(mén)會(huì)被設(shè)定為短行程開(kāi)啟，在高轉(zhuǎn)速下，閥門(mén)會(huì)被設(shè)定為長(zhǎng)行程開(kāi)啟，這些都是負(fù)壓造成的。那么進(jìn)氣歧管除了閥門(mén)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(shí)候都玩自來(lái)水，t的前端

根據(jù)這個(gè)原理，發(fā)動(dòng)機(jī)需要一個(gè)機(jī)構(gòu)，在高速時(shí)利用進(jìn)氣歧管較大的截面積來(lái)改善進(jìn)氣流量；在低速時(shí)采用較小的進(jìn)氣歧管截面積，可以提高氣缸的進(jìn)氣負(fù)壓，也可以在氣缸內(nèi)充分形成渦流，使空氣和汽油更好地混合。

可變進(jìn)氣歧管功能

可變長(zhǎng)度進(jìn)氣歧管系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，它被調(diào)整為較長(zhǎng)的進(jìn)氣歧管。根據(jù)振動(dòng)原理，當(dāng)進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度變長(zhǎng)時(shí)，其固有頻率會(huì)降低，接近此時(shí)低速氣流的振動(dòng)頻率，產(chǎn)生共振效應(yīng)，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)進(jìn)氣量增大，獲得更大的扭矩。但在高速時(shí)，由于進(jìn)氣管較長(zhǎng)，進(jìn)氣節(jié)氣門(mén)阻力較大，最大輸出功率下降。所以在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，調(diào)整到較短的進(jìn)氣歧管，增加其固有頻率，接近此時(shí)高速氣流的振動(dòng)頻率，也產(chǎn)生共振效應(yīng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速下的進(jìn)氣量增加，使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更大的功率。

可變長(zhǎng)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)換閥和進(jìn)氣管轉(zhuǎn)換閥控制機(jī)構(gòu)組成。進(jìn)氣管開(kāi)關(guān)閥的控制機(jī)構(gòu)包括ECU、進(jìn)氣管開(kāi)關(guān)真空電磁閥、進(jìn)氣管開(kāi)關(guān)真空膜片盒、真空?qǐng)?zhí)行器等部件。

可變進(jìn)氣管長(zhǎng)度

可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度是普通民用車(chē)輛廣泛使用的技術(shù)。大部分進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度分為兩段，低速時(shí)長(zhǎng)度可調(diào)整為33，354，高速時(shí)可調(diào)整為短進(jìn)氣歧管。應(yīng)該很容易理解為什么要設(shè)計(jì)成高速時(shí)的短進(jìn)氣歧管，因?yàn)檫@樣可以讓進(jìn)氣更順暢。但是為什么低速的時(shí)候需要很長(zhǎng)的進(jìn)氣歧管呢？不會(huì)增加進(jìn)氣阻力嗎？因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)的進(jìn)氣頻率也較低，長(zhǎng)進(jìn)氣歧管可以聚集更多的空氣，所以非常適合匹配發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)的進(jìn)氣需求，從而提高扭矩輸出。

此外，長(zhǎng)進(jìn)氣歧管還可以減少空氣流量，使空氣和燃油混合更好，燃燒更充分，產(chǎn)生更大的扭矩輸出。這種形式最常見(jiàn)。

可變進(jìn)氣諧振

用于通過(guò)進(jìn)氣諧振提高發(fā)動(dòng)機(jī)中高速時(shí)的動(dòng)力。每個(gè)氣缸共用一個(gè)共振室，其中兩個(gè)相互連接。其中一個(gè)進(jìn)氣管可以在ECU的控制下通過(guò)閥門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉。這個(gè)氣門(mén)開(kāi)關(guān)頻率與氣缸間的進(jìn)氣頻率有關(guān)(進(jìn)氣頻率實(shí)際上取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)。這樣，在氣缸之間就形成了壓力波。如果進(jìn)氣頻率與壓力波轉(zhuǎn)速對(duì)稱(chēng)，根據(jù)共振原理，空氣會(huì)因強(qiáng)烈共振而被強(qiáng)力推入氣缸，從而提高了改變進(jìn)氣效率的原理：壓力波的頻率由交錯(cuò)的進(jìn)氣管控制，在低轉(zhuǎn)速時(shí)關(guān)閉其中一根，使壓力波的頻率降低，與相對(duì)較低的進(jìn)氣頻率重合，從而提高中低轉(zhuǎn)速時(shí)的扭矩輸出；相反，在高速時(shí)，氣門(mén)打開(kāi)，所以

可變排氣背壓管

許多新型高性能汽車(chē)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(lèi)似，可變排氣背壓技術(shù)僅針對(duì)廢氣而設(shè)計(jì)。普通跑車(chē)的排氣管從單個(gè)氣缸收集廢氣，匯集到排氣歧管，形成新的排氣脈沖，形成反向增壓。反向增壓只有在發(fā)動(dòng)機(jī)處于一定轉(zhuǎn)速時(shí)才能發(fā)揮最佳作用，而排氣管的長(zhǎng)度決定了其適用的轉(zhuǎn)速范圍。短排氣管適合低速增壓，長(zhǎng)排氣管則相反。對(duì)于排氣管長(zhǎng)度固定的發(fā)動(dòng)機(jī)，只能設(shè)計(jì)成最適合相對(duì)折中的可變排氣管長(zhǎng)度技術(shù)。使用兩根不同長(zhǎng)度的排氣管，可以穿過(guò)開(kāi)口，相互切換。