進(jìn)氣歧管

對(duì)于化油器式或節(jié)氣門體汽油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)氣歧管指的是化油器或節(jié)氣門體之后到氣缸蓋進(jìn)氣道之前的進(jìn)氣管路。它的功用是將空氣、燃油混合氣由化油器或節(jié)氣門體分配到各缸進(jìn)氣道。

對(duì)于氣道燃油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油機(jī)，進(jìn)氣歧管只是將潔凈的空氣分配到各缸進(jìn)氣道。進(jìn)氣歧管必須將空氣、 燃油混合氣或潔凈空氣盡可能均勻地分配到各個(gè)氣缸，為此進(jìn)氣歧管內(nèi)氣體流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能相等。為了減小氣體流動(dòng)阻力，提高進(jìn)氣能力，進(jìn)氣歧管的內(nèi)壁應(yīng)該光滑。

在談到進(jìn)氣歧管之前，我們先來(lái)想想空氣是怎樣進(jìn)入引擎的。在引擎概論中我們?cè)岬交钊谄變?nèi)的運(yùn)作，當(dāng)引擎處于進(jìn)氣行程時(shí)，活塞往下運(yùn)動(dòng)使汽缸內(nèi)產(chǎn)生真空(也就是壓力變小)，好與外界空氣產(chǎn)生壓力差，讓空氣能進(jìn)入汽缸內(nèi)。舉例來(lái)說(shuō)，大家都應(yīng)該有被打過(guò)針，也看過(guò)護(hù)士小姐如何將藥水吸入針桶內(nèi)吧！假想針桶就是引擎，那么當(dāng)針桶內(nèi)的活塞向外抽出時(shí)，藥水就會(huì)被吸入針桶內(nèi)，而引擎就是這樣把空氣吸到汽缸內(nèi)的。

由于進(jìn)氣端的溫度較低，復(fù)合材料開(kāi)始成為熱門的進(jìn)氣歧管材質(zhì)，其質(zhì)輕則內(nèi)部光滑，能有效減少阻力，增加進(jìn)氣的效率。

因此可變進(jìn)氣歧管，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速和低速時(shí)都能提供最佳配氣。發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)，用又長(zhǎng)又細(xì)的進(jìn)氣歧管，可以增加進(jìn)氣的氣流速度和氣壓強(qiáng)度，并使得汽油得以更好的霧化，燃燒的更好，提高扭矩。(就像捏扁水管后，水流就會(huì)更有力)發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)需要大量混合氣，這是進(jìn)氣歧管就會(huì)變的又粗有短，這樣才能吸入更多的混合氣，提高輸出功率。

如果有長(zhǎng)短兩根進(jìn)氣歧管，在低轉(zhuǎn)速時(shí)短進(jìn)氣歧管關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)使用長(zhǎng)進(jìn)氣歧管進(jìn)氣;高轉(zhuǎn)速時(shí)則關(guān)閉長(zhǎng)進(jìn)氣歧管，使用短管進(jìn)氣;或者在進(jìn)氣歧管內(nèi)設(shè)置閥門，通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)控制歧管內(nèi)的閥門，以此來(lái)控制進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度，分段可調(diào)能夠?qū)崿F(xiàn)多種長(zhǎng)度，更能后適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的要求。

發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣門不斷地的開(kāi)啟和關(guān)閉，氣門開(kāi)啟時(shí)，進(jìn)氣歧管中的混合氣以一定的速度通過(guò)氣門進(jìn)入汽缸，當(dāng)氣門關(guān)閉時(shí)混合氣受阻就會(huì)反彈，周 而復(fù)始會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)頻率。

如果進(jìn)氣歧管很短，顯然這種頻率會(huì)更快;如果進(jìn)氣歧管很長(zhǎng)的話，這個(gè)頻率就會(huì)變得相對(duì)慢一些。如果進(jìn)氣歧管中混合氣的震蕩頻率與進(jìn)氣門開(kāi)啟的時(shí)間達(dá)到共振的話，那么此時(shí)的進(jìn)氣效率顯然是很高的。

由于混合氣是具有質(zhì)量的流體，在進(jìn)氣管中的流動(dòng)狀態(tài)是千變?nèi)f化的，工程上往往要運(yùn)用流體力學(xué)來(lái)優(yōu)化其內(nèi)部設(shè)計(jì)，例如將進(jìn)氣歧管內(nèi)壁打磨光滑減輕阻力，或者刻意制造粗糙面營(yíng)造汽缸內(nèi)的渦流運(yùn)動(dòng)。但是，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速間隔高達(dá)數(shù)千轉(zhuǎn)，各工況所需的進(jìn)氣需求不盡相同，這對(duì)普通的進(jìn)氣歧管是個(gè)極大的考驗(yàn)。于是，工程師對(duì)進(jìn)氣歧管進(jìn)行了深層次的開(kāi)發(fā)--讓進(jìn)氣歧管"變"起來(lái)。

汽車用4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞上上下下往復(fù)2次循環(huán)才算完成一個(gè)工作循環(huán)，進(jìn)氣門只有1/4時(shí)間打開(kāi)，這樣在進(jìn)氣歧管內(nèi)造成一個(gè)進(jìn)氣脈沖。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，氣門開(kāi)啟間隔也就越短，脈沖頻率也就越高。簡(jiǎn)單的說(shuō)，進(jìn)氣歧管的振動(dòng)也就越大。工程師通過(guò)改變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度，改進(jìn)氣流的流動(dòng)。進(jìn)氣歧管被設(shè)計(jì)成蝸牛一般的螺旋狀，分布在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中間，氣流從中部進(jìn)入。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在2000prm低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，黑色控制閥關(guān)閉，氣流被迫從長(zhǎng)歧管流入汽缸，此時(shí)，進(jìn)氣歧管的固有頻率得以降低，以適應(yīng)氣流的低轉(zhuǎn)速。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到5000rpm，進(jìn)氣頻率上升，此時(shí)控制閥開(kāi)啟，氣流繞開(kāi)下部導(dǎo)管直接注入汽缸，這降低了進(jìn)氣歧管的共振頻率，利于高速進(jìn)氣。

上面這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是只有2級(jí)可調(diào)，這顯然不能完全滿足各個(gè)轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣需求。解決的辦法是設(shè)計(jì)一套連續(xù)可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度的機(jī)構(gòu)。寶馬760裝配的V12發(fā)動(dòng)機(jī)就采用了該設(shè)計(jì)。

我們知道，低轉(zhuǎn)速時(shí)氣門會(huì)設(shè)置成短行程開(kāi)啟，高轉(zhuǎn)速時(shí)氣門會(huì)設(shè)置成長(zhǎng)行程開(kāi)啟，這都是"負(fù)壓"惹出來(lái)的禍。那么除了氣門，進(jìn)氣歧管就不能達(dá)到同樣的效果嗎?

流體力學(xué)的原理，管道的截面積越大，流體壓力越小;管道截面積越小，流體壓力越大。舉個(gè)例子:小時(shí)候我們都玩過(guò)自來(lái)水，將水管前端捏扁，自來(lái)水的壓力會(huì)變得非常大。

根據(jù)這一原理，發(fā)動(dòng)機(jī)需要一套機(jī)構(gòu)，在高轉(zhuǎn)速時(shí)使用較大的進(jìn)氣歧管截面積，提高進(jìn)氣流量;在低轉(zhuǎn)速時(shí)使用較小的進(jìn)氣歧管截面面積，提高氣缸的進(jìn)氣負(fù)壓，也能在氣缸內(nèi)充分形成渦流，讓空氣與汽油更好的混合。

共鳴進(jìn)氣也稱為共振進(jìn)氣增壓，是指利用在氣缸群中的壓力振動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣系統(tǒng)的調(diào)諧共振。水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)和V型發(fā)動(dòng)機(jī)常采用這一技術(shù)來(lái)改善發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率。同一端的氣缸通過(guò)獨(dú)立的歧管共享一個(gè)諧振室，兩個(gè)諧振室之間通過(guò)管徑不同的兩根歧管相互連接，其中一根歧管的通路上設(shè)有可變進(jìn)氣控制閥。由于水平對(duì)置及V型發(fā)動(dòng)機(jī)兩端的氣缸工作交替進(jìn)行，所以進(jìn)氣交替地在這兩個(gè)諧振室之間進(jìn)行，這樣在諧振室之間就形成壓力波。如果壓力波頻率與轉(zhuǎn)速相匹配，就會(huì)大大有助于空氣進(jìn)入氣缸，從而改善充氣效率。在共鳴進(jìn)氣系統(tǒng)中，壓力波的頻率取決于安裝在兩諧振室之間連接管上的可變進(jìn)氣控制閥，在低轉(zhuǎn)速時(shí)關(guān)閉，壓力波的頻率減小，與相對(duì)較低的進(jìn)氣頻率相吻合，從而可以提高中低轉(zhuǎn)速的扭知輸出:在高轉(zhuǎn)速時(shí)閥門開(kāi)啟，這時(shí)壓力波的頻率增大，與較高的進(jìn)氣頻率吻合，從而可以改善高轉(zhuǎn)速時(shí)的充氣效率。