概述
發動機在運轉時,進氣門不斷地的開啟和關閉,氣門開啟時,進氣歧管中的混合氣以一定的速度通過氣門進入汽缸,當氣門關閉時混合氣受阻就會反彈,周而復始會產生震動頻率。
如果進氣歧管很短,顯然這種頻率會更快;如果進氣歧管很長的話,這個頻率就會變得相對慢一些。如果進氣歧管中混合氣的震盪頻率與進氣門開啟的時間達到共振的話,那么此時的進氣效率顯然是很高的。
引用技術
因此可變進氣歧管,在發動機高速和低速時都能提供最佳配氣。發動機在低轉速時,用又長又細的進氣歧管,可以增加進氣的氣流速度和氣壓強度,並使得汽油得以更好的霧化,燃燒的更好,提高扭矩。(就像捏扁水管後,水流就會更有力)發動機在高轉速時需要大量混合氣,這是進氣歧管就會變的又粗有短,這樣才能吸入更多的混合氣,提高輸出功率。
如果有長短兩根進氣歧管,在低轉速時短進氣歧管關閉,發動機使用長進氣歧管進氣;高轉速時則關閉長進氣歧管,使用短管進氣;或者在進氣歧管內設定閥門,通過開關來控制歧管內的閥門,以此來控制進氣歧管的長度,分段可調能夠實現多種長度,更能後適應發動機轉速的要求。
技術原理
由於混合氣是具有質量的流體,在進氣管中的流動狀態是千變萬化的,工程上往往要運用流體力學來最佳化其內部設計,例如將進氣歧管內壁打磨光滑減輕阻力,或者刻意製造粗糙面營造汽缸內的渦流運動。但是,汽車發動機的工作轉速間隔高達數千轉,各工況所需的進氣需求不盡相同,這對普通的進氣歧管是個極大的考驗。於是,工程師對進氣歧管進行了深層次的開發——讓進氣歧管“變”起來。
變長度及其原理
汽車用4衝程發動機的活塞上上下下往復2次循環才算完成一個工作循環,進氣門只有1/4時間打開,這樣在進氣歧管內造成一個進氣脈衝。發動機轉速越高,氣門開啟間隔也就越短,脈衝頻率也就越高。簡單的說,進氣歧管的振動也就越大。工程師通過改變進氣歧管長度,改進氣流的流動。進氣歧管被設計成蝸牛一般的螺鏇狀,分布在發動機缸體中間,氣流從中部進入。當發動機在2000prm低轉速運轉時,黑色控制閥關閉,氣流被迫從長歧管流入汽缸,此時,進氣歧管的固有頻率得以降低,以適應氣流的低轉速。當發動機轉速上升到5000rpm,進氣頻率上升,此時控制閥開啟,氣流繞開下部導管直接注入汽缸,這降低了進氣歧管的共振頻率,利於高速進氣。
上面這種方式結構簡單,但是只有2級可調,這顯然不能完全滿足各個轉速下發動機的進氣需求。解決的辦法是設計一套連續可變進氣歧管長度的機構。寶馬760裝配的V12發動機就採用了該設計。
變截面及其原理
我們知道,低轉速時氣門會設定成短行程開啟,高轉速時氣門會設定成長行程開啟,這都是“負壓”惹出來的禍。那么除了氣門,進氣歧管就不能達到同樣的效果嗎?
流體力學的原理,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。舉個例子:小時候我們都玩過自來水,將水管前端捏扁,自來水的壓力會變得非常大。
根據這一原理,發動機需要一套機構,在高轉速時使用較大的進氣歧管截面積,提高進氣流量;在低轉速時使用較小的進氣歧管截面面積,提高氣缸的進氣負壓,也能在氣缸內充分形成渦流,讓空氣與汽油更好的混合。
共鳴進氣技術及其原理
共鳴進氣也稱為共振進氣增壓,是指利用在氣缸群中的壓力振動來實現進氣系統的調諧共振。水平對置發動機和V型發動機常採用這一技術來改善發動機的充氣效率。同一端的氣缸通過獨立的歧管共享一個諧振室,兩個諧振室之間通過管徑不同的兩根歧管相互連線,其中一根歧管的通路上設有可變進氣控制閥。由於水平對置及V型發動機兩端的氣缸工作交替進行,所以進氣交替地在這兩個諧振室之間進行,這樣在諧振室之間就形成壓力波。如果壓力波頻率與轉速相匹配,就會大大有助於空氣進入氣缸,從而改善充氣效率。在共鳴進氣系統中,壓力波的頻率取決於安裝在兩諧振室之間連線管上的可變進氣控制閥,在低轉速時關閉,壓力波的頻率減小,與相對較低的進氣頻率相吻合,從而可以提高中低轉速的扭知輸出:在高轉速時閥門開啟,這時壓力波的頻率增大,與較高的進氣頻率吻合,從而可以改善高轉速時的充氣效率。