可變進氣歧管的工作原理

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—燃油壓力調節(jié)閥；9—機械單活塞高壓泵；10—軸套；11—連接到燃油分配器的燃油管路的連接管；12—進氣擋板控制閥；13—噴射閥；14—進氣管接頭；15—進氣管接頭螺栓；16—進氣管接頭固定螺母；17—油門控制單元螺栓；18—節(jié)氣門控制單元；19—密封圈

可變進氣歧管的工作原理

進氣歧管的一端與進氣門連接，另一端與進氣歧管后面的進氣共振室連接。每個氣缸都有一個進氣歧管。當發(fā)動機運轉時，進氣門不斷打開和關閉。當氣門打開時，進氣歧管中的空氣-燃料混合物以一定的速度通過氣門進入氣缸。當閥門關閉時，空燃混合氣堵塞后會反彈，反復產(chǎn)生振動頻率。如果進氣歧管短，顯然這個頻率會更快；如果進氣歧管很長，這個頻率會變得相對較慢。如果進氣歧管中混合物的振蕩頻率與進氣門的打開時間共振，此時的進氣效率顯然很高。因此，可變進氣歧管可以在發(fā)動機高轉速和低轉速下提供最佳的氣門分配。在低發(fā)動機轉速下，使用細長的進氣歧管可以提高進氣的氣流速度和氣壓強度，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)動機高速運轉需要大量的混合氣，這意味著進氣歧管會變粗變短，從而吸入更多的混合氣，提高輸出功率。

可變進氣歧管技術原理

因為混合氣體是有質量的流體，所以進氣管內的流動狀態(tài)是不斷變化的。在工程中，流體力學經(jīng)常被用來優(yōu)化其內部設計，例如，平滑地研磨進氣歧管的內壁以減少阻力，或者故意制造粗糙的表面以在氣缸中產(chǎn)生渦流運動。但是汽車發(fā)動機的工作轉速區(qū)間高達幾千轉，每個工況所需的進氣需求都不一樣，這對普通的進氣歧管是一個很大的考驗。因此，工程師們對進氣歧管進行了深入的開發(fā)——使其“改變”。

●可變長度

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

工程師通過改變進氣歧管的長度來改善氣流。進氣歧管設計成蝸牛狀的螺旋狀，分布在發(fā)動機缸體中間，氣流從中間進入。當發(fā)動機以2000prm的低速運轉時，黑色控制閥關閉，氣流被迫從長歧管流入氣缸。此時，進氣歧管的固有頻率降低，以適應低速氣流。當發(fā)動機轉速升至5000轉/分時，進氣頻率升高。此時控制閥開啟，氣流繞過下導管直接噴入氣缸，降低了進氣歧管的共振頻率，有利于高速進氣。

●可變截面

我們知道，在低速時，氣門會被設置為短行程開啟，而在高速時，氣門會被設置為長行程開啟，這都是由“負壓”引起的。那進氣歧管除了氣門就不能達到同樣的效果嗎？

根據(jù)流體力學原理，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)動機需要一套機構，可以在高速時利用進氣歧管較大的橫截面積來增加進氣流量。當轉速較低時，進氣歧管的截面積較小，可以增加氣缸進氣的負壓，也可以在氣缸內充分形成渦流，使空氣體更好地與汽油混合。

可變進氣歧管功能

可變長度進氣歧管系統(tǒng)是根據(jù)發(fā)動機轉速來調節(jié)進氣歧管的長度。當發(fā)動機轉速較低時，它被調整到長進氣歧管。根據(jù)振動原理，進氣歧管長度變長后，進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，增加發(fā)動機低速進氣，獲得較大扭矩。但在高速時，由于進氣管較長，進氣節(jié)氣門阻力較大，最大輸出功率下降。因此，當發(fā)動機轉速較高時，將其調整到較短的進氣歧管，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，從而增加發(fā)動機在高速時的進氣量，獲得更大的功率。

可變長度進氣歧管系統(tǒng)的結構原理如圖1所示。主要由進氣管轉換閥、進氣管轉換閥控制機構等組成。進氣管轉換閥的控制機構包括ECU、進氣管轉換真空電磁閥、進氣管轉換真空波紋管和真空執(zhí)行器等。

可變進氣歧管長度

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

此外，長進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。

可變進氣共振

所用的是通過進氣共振提高發(fā)動機中高速的功率。每個氣缸共用同一個共振室，其中兩個相互連接，其中一個進氣管可以在電子控制單元的控制下通過閥門打開和關閉。這個閥門的開關頻率與每個氣缸之間的進氣頻率有關。這樣，在氣缸之間形成壓力波。如果進氣頻率與壓力波的轉速對稱，根據(jù)共振原理，空氣體會因為強烈的共振而被強力推入氣缸，從而改善了進氣效率專門改變頻率的原理:壓力波的頻率由交錯的進氣管控制，其中一根在低轉速時關閉，使壓力波的頻率降低，正好與相對較低的進氣頻率重合，從而提高了低轉速時的扭矩輸出: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。與可變進氣歧管技術類似，可變排氣背壓技術僅針對排氣而設計。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)動機處于一定轉速時效果最好，排氣管的長度決定了其適用的轉速范圍。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，只能設計成最適合相對折中的方案。可變排氣管長度技術采用兩段不同長度的排氣管，通過閥門的開啟和關閉來實現(xiàn)相互切換工作，這樣既能滿足高低速時的動力輸出。