可变进气系统
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可变进气系统的种类和工作原理1. 引言可变进气系统(Variable Intake System,简称VIS)是一种用于发动机的进气系统,旨在优化发动机的性能和燃油经济性。
可变进气系统通过改变进气道的几何形状或长度来调整进气流量和速度,以适应不同工况下的需求。
本文将详细介绍可变进气系统的种类和工作原理。
2. 可变进气系统的种类可变进气系统可以根据其工作原理和结构特点分为以下几种类型:2.1 可变长度进气歧管(Variable Length Intake Manifold,简称VLIM)可变长度进气歧管是一种通过改变歧管长度来调整进气道几何形状的可变进气系统。
它通常由一个或多个活塞组成,这些活塞可以沿着歧管轴向移动。
当活塞向外移动时,歧管长度增加;当活塞向内移动时,歧管长度减少。
这样可以改变进气道的共振频率,以提高发动机在不同转速下的输出功率和扭矩。
2.2 可变截面进气歧管(Variable Cross Section Intake Manifold,简称VCSIM)可变截面进气歧管是一种通过改变进气道的横截面积来调整进气流量和速度的可变进气系统。
它通常由一个或多个活动阀门组成,这些阀门可以控制进气道的开口面积。
当阀门打开时,进气道的横截面积增大;当阀门关闭时,进气道的横截面积减小。
这样可以调整进气流量和速度,以适应不同转速下的需求。
2.3 可变长度和截面进气歧管(Variable Length and Cross Section Intake Manifold,简称VLCSIM)可变长度和截面进气歧管是一种综合了可变长度和可变截面两种调节方式的可变进气系统。
它通过同时改变歧管长度和横截面积来调整进气道的几何形状和特性。
这样可以更加精确地控制进气流量、速度和共振频率,以实现更高效的燃烧过程。
3. 可变进气系统的工作原理不同类型的可变进气系统在工作原理上有所差异,下面将分别介绍各种类型的可变进气系统的工作原理。
可变进气系统的工作原理
可变进气系统是一种能够根据发动机工作状态和负荷需求来调节进气道尺寸和形状的装置。
它旨在提高发动机的功率、扭矩输出和燃油效率。
可变进气系统的工作原理是通过改变进气道的长度或形状来优化进气流动。
当发动机需要高扭矩输出时,进气道会被调节为较长的形状,这样可以提供更大的机械压缩比,增加进气冲量和提高低转速下的动力输出。
而当发动机需要更高的功率输出时,可变进气系统会将进气道调节为较短的形状。
短进气道可以提供更大的空气流速和进气阻力,使得燃烧更加充分,从而提高动力输出,并在高转速范围内实现更高的功率输出。
此外,可变进气系统还可以根据发动机的工作状态和负荷需求进行实时调节。
通过使用传感器来监测发动机转速、负荷和油门位置,系统可以根据这些参数来调节进气道的形状和长度,以实现最佳的进气效果。
总的来说,可变进气系统的工作原理是通过调节进气道的长度和形状来优化进气流动,以提高发动机的功率、扭矩输出和燃油效率。
这种系统能够根据发动机的实际工作状态和负荷需求进行实时调节,从而实现最佳的性能表现。
什么是可变进气系统近年来环保意识抬头,加上全球车辆法规日趋严格,所以各车厂纷纷投入以环保为导向的技术领域发展新动力、新能源之现代车辆,并针对传统引擎做最佳化之设计及调整;由于引擎进气效率是影响引擎性能的关键,所以如何提升进气效率,是一个重要的议题。
往复式引擎基本的热机循环,主要是将活塞反复进行进气、压缩、膨胀(动力)、排气这几个步骤,引擎的马力是根据汽缸内吸入的空气量来决定,而动力的产生为引擎进气循环时所吸入的新鲜空气与燃料的混合气,加以压缩后点火燃烧,并将此动能转换成机械能,以作为车辆行驶的动力,最终将燃烧后的废气排出。
引擎进气量是车辆动力来源的根本,在进气系统中装有一节气门(图1、图2)及空气流量计,节气门是负责控制引擎进气量多寡用的,当它开度大时进气量变多,开度小时进气量变少,而车辆电脑会根据流经空气流量计的空气量来计算出正确的喷油量,让引擎产生动力;所以,引擎进气系统在车辆动力输出上扮演着相当重要的角色。
进气歧管进气歧管(图3)主要是负责每一汽缸的进气需求,设计的好坏决定了引擎的性能,因此,进气歧管应具备的机能有:?在各种运转范围皆具备良好的容积效率。
?新鲜空气及混合气,要可以均分配到各汽缸。
?车辆加速时新鲜空气及燃料可以快速的供给。
空气在进气歧管流动时是有惯性力的,而当进气阀门关闭时,会阻断进气流动的惯性力,造成空气的回弹,为了减少这个问题,进气歧管必须做的细长,让回弹的空气因细长的歧管阻力而降低空气回弹力;假设引擎的惰转转速为600转时,引擎汽缸每秒有5次的进气循环,这时可以使用较细长的进气歧管来降低空气回弹力,如果引擎转速高达6000转,此时引擎汽缸每秒会有50次的进气循环,此时则希望进气歧管又粗又短,以降低进气阻力,有助于进气效率;所以在进气回弹力与进气阻力的两个议题下,引擎在低转速时进气歧管需要是细长的,而引擎在高转速时因为此时进气循环快速、进气量大增,歧管就需要粗而短。
可变进气歧管一般自然进气引擎容积效率为85~95%,有:吸入时间短、在吸入通路中有气流之障碍物(如气门、气门导管、弯曲孔等)、在燃烧室内有剩佘之残留废气及吸入空气之惯性迟滞等原因;如果能有效利用进排气系统的形状及管道的流动效率,就可以大大的改善容积效率。
图解可变进气系统● 凸轮轴的作用简单来说,凸轮轴是一根有多个圆盘形凸轮的金属杆。
这根金属杆在发动机工作中起到什么作用?它主要负责进、排气门的开启和关闭。
凸轮轴在曲轴的带动下不断旋转,凸轮便不断地下压气门(摇臂或顶杆),从而实现控制进气门和排气门开启和关闭的功能。
● OHV、OHC、SOHC、DOHC代表什么意思?在发动机外壳上经常会看到SOHC、DOHC这些字母,这些字母到底表示的是什么意思?OHV是指底置气门底置凸轮轴,就是凸轮轴布置在气缸底部,气门布置气缸顶部。
OHC是指顶置凸轮轴,也就是凸轮轴布置在气缸的顶部。
如果气缸顶部只有一根凸轮轴同时负责进、排气门的开、关,称为单顶置凸轮轴(SOHC)。
气缸顶部如果有两根凸轮轴分别负责进、排气门的开关,则称为双顶置凸轮轴(DOHC)。
底置凸轮轴的凸轮与气门摇臂间需要采用一根金属连杆连接,凸轮顶起连杆从而推动摇臂来实现气门的开合。
但过高的转速容易导致顶杆折断,因此这种设计多应用于大排量、低转速、追求大扭矩输出的发动机。
而凸轮轴顶置可省略顶杆简化了凸轮轴到气门的传动机构,更适合发动机高速时的动力表现,顶置凸轮轴应用比较广泛。
● 配气机构的作用配气机构主要包括正时齿轮系、凸轮轴、气门传动组件(气门、推杆、摇臂等),主要的作用是根据发动机的工作情况,适时的开启和关闭各气缸的进、排气门,以使得新鲜混合气体及时充满气缸,废气得以及时排出气缸外。
● 什么是气门正时?为什么需要正时?所谓气门正时,可以简单理解为气门开启和关闭的时刻。
理论上在进气行程中,活塞由上止点移至下止点时,进气门打开、排气门关闭;在排气行程中,活塞由下止点移至上止点时,进气门关闭、排气门打开。
那为什么要正时呢?其实在实际的发动机工作中,为了增大气缸内的进气量,进气门需要提前开启、延迟关闭;同样地,为了使气缸内的废气排的更干净,排气门也需要提前开启、延迟关闭,这样才能保证发动机有效的运作。
● 可变气门正时、可变气门升程又是什么?发动机在高转速时,每个气缸在一个工作循环内,吸气和排气的时间是非常短的,要想达到高的充气效率,就必须延长气缸的吸气和排气时间,也就是要求增大气门的重叠角;而发动机在低转速时,过大的气门重叠角则容易使得废气倒灌,吸气量反而会下降,从而导致发动机怠速不稳,低速扭矩偏低。
可变进气系统的作用随着汽车技术的不断进步,汽车的性能和燃油经济性越来越受到人们的关注。
而可变进气系统作为一种新型的汽车发动机技术,已经成为了提高汽车性能和燃油经济性的重要手段之一。
本文将从可变进气系统的原理、作用和优缺点等方面进行介绍和分析。
一、可变进气系统的原理可变进气系统是指在汽车发动机进气系统中,通过改变进气道的长度和形状来实现进气量的调整。
它可以根据发动机的工作状态和负荷情况,自动调整进气道的长度和形状,从而改变进气阻力和进气速度,使发动机在不同的转速范围内都能够获得最佳的进气效果。
可变进气系统的工作原理主要是通过利用进气道中的某些元件(如变形器、旋转阀门、可调节进气歧管等)改变进气道的长度和形状。
当发动机转速较低时,进气道的长度和形状会被调整为较长和较窄的状态,从而增加进气阻力和进气速度,使得燃烧更加充分,提高发动机的低速扭矩和动力输出。
当发动机转速较高时,进气道的长度和形状会被调整为较短和较宽的状态,从而降低进气阻力和进气速度,使得发动机在高速运转时能够更好地吸气,提高发动机的高速输出功率。
二、可变进气系统的作用1、提高发动机的低速扭矩和动力输出可变进气系统通过改变进气道的长度和形状,可以使发动机在低速运转时能够获得更好的进气效果,从而提高发动机的低速扭矩和动力输出。
这对于需要大量低速扭矩和动力输出的汽车(如SUV、越野车等)来说尤为重要。
2、提高发动机的高速输出功率可变进气系统同样可以使发动机在高速运转时能够获得更好的进气效果,从而提高发动机的高速输出功率。
这对于需要高速输出功率的汽车(如跑车、赛车等)来说尤为重要。
3、提高燃油经济性可变进气系统可以根据发动机的工作状态和负荷情况,自动调整进气道的长度和形状,从而使发动机在不同的转速范围内都能够获得最佳的进气效果。
这不仅可以提高发动机的性能,还可以提高燃油经济性。
4、减少排放可变进气系统可以使发动机在低速运转时能够获得更好的进气效果,从而使燃烧更加充分,减少未燃烧的燃料和氧化物的排放,从而降低车辆的排放量。
可变进气系统的工作原理可变进气系统是现代汽车发动机中常见的一种技术,它通过调节进气道的长度和形状,来实现在不同转速下的最佳进气效果,从而提高发动机的动力性能和燃油经济性。
在本文中,我们将深入探讨可变进气系统的工作原理及其对发动机性能的影响。
首先,让我们来了解一下可变进气系统的基本构成。
可变进气系统通常由进气歧管、进气门、进气道长度调节装置和控制单元等部件组成。
进气歧管负责将空气引入发动机,进气门则控制空气的流量,而进气道长度调节装置则根据发动机转速的变化,调节进气道的长度和形状,以实现最佳的进气效果。
控制单元则根据发动机负荷、转速等参数,来控制进气道长度调节装置的工作。
接下来,我们将详细介绍可变进气系统的工作原理。
在低转速时,发动机需要更多的进气量来提高动力输出,此时进气道长度调节装置会调节进气道的长度,使得空气在进入气缸前能够更好地旋涡和充分混合,从而提高燃烧效率和动力输出。
而在高转速时,发动机需要更多的空气流量来满足燃烧需求,此时进气道长度调节装置会调节进气道的长度和形状,以减小进气阻力,提高空气流量,从而提高发动机的输出功率。
此外,可变进气系统还可以通过改变进气道的长度和形状,来优化发动机在不同转速下的进气效果,减少进气阻力和涡流损失,提高燃烧效率和动力输出。
这种技术不仅可以提高发动机的动力性能,还可以提高燃油经济性,减少排放,符合现代汽车节能环保的发展趋势。
总的来说,可变进气系统通过调节进气道的长度和形状,来实现在不同转速下的最佳进气效果,从而提高发动机的动力性能和燃油经济性。
它是现代汽车发动机中一种常见的技术,对提高发动机性能和节能环保具有重要意义。
希望本文能够帮助您更好地了解可变进气系统的工作原理及其对发动机性能的影响。
可变进气系统的控制原理
可变进气系统(Variable Intake System,简称VIS)是一种通过不同方式改变进气道或进气阀门形状和尺寸的系统,以优化发动机的性能。
其控制原理主要包括以下几个方面:
1. 传感器监测:系统通过传感器或控制单元监测发动机的运行状态,如转速、负荷、气温等。
2. 数据分析:基于传感器所得到的数据,控制单元对发动机的运行状态进行分析和计算,以确定是否需要改变进气系统的参数。
3. 控制执行:在需要改变进气系统参数的情况下,控制单元会发送控制信号给执行元件,如马达或电动阀门,用于控制进气道或进气阀门的尺寸和形状。
4. 调整进气系统参数:根据控制信号的调整,可变进气系统会改变进气道或进气阀门的尺寸和形状,以优化进气流动和缸内混合气的形成。
可变进气系统的控制原理的具体实现方式因不同车型和发动机而异,常见的包括可变进气道长度、可变进气阀门的开闭调节等。
这些调节可以根据不同运行状态和负荷要求,在提高低速扭矩和加速性能的同时,也能保持高转速下的输出功率和燃烧效率。
可变进气系统的工作原理
可变进气系统是指根据发动机负荷和转速的变化,通过改变进气道的长度和形状,以调整进气量和进气流速,从而提高发动机的燃烧效率和动力输出。
可变进气系统的工作原理是通过改变进气道长度或形状,来改变进气气流的速度和涡流的产生,从而优化进气气流的进入和充满气缸的效果。
可变进气系统的工作原理可以分为两种类型,一种是通过可变进气道长度来实现,另一种是通过可变进气道形状来实现。
通过改变进气道长度来实现可变进气系统的工作原理,通常采用可变长度进气歧管或可变长度进气道。
当发动机转速较低时,进气道长度会被调整为较长,这样可以增加进气气流的速度和涡流的产生,提高进气效率,从而提高低转速下的动力输出和燃烧效率。
而当发动机转速较高时,进气道长度会被调整为较短,这样可以减小进气道的阻力,提高高转速下的动力输出和燃烧效率。
通过改变进气道形状来实现可变进气系统的工作原理,通常采用可变长度进气道或可变截面进气道。
当发动机负荷较低时,进气道形状会被调整为较小的截面或较窄的形状,这样可以提高进气气
流的速度和涡流的产生,提高低负荷下的动力输出和燃烧效率。
而当发动机负荷较高时,进气道形状会被调整为较大的截面或较宽的形状,这样可以减小进气道的阻力,提高高负荷下的动力输出和燃烧效率。
总的来说,可变进气系统的工作原理是通过改变进气道的长度和形状,来调整进气气流的速度和涡流的产生,从而优化进气气流的进入和充满气缸的效果,提高发动机的燃烧效率和动力输出。
这种系统的应用可以使发动机在不同工况下都能够获得最佳的进气效果,从而提高整车的性能和燃油经济性。
可变进气系统的种类和工作原理一、引言可变进气系统(Variable Intake System,简称VIS)是指发动机进气系统中的一种设计,通过改变进气道的长度、面积等参数,以达到不同转速下最佳的进气效果。
可变进气系统的出现,使得发动机在不同转速下都能够获得较好的性能表现。
二、可变进气系统分类根据不同的工作原理,可变进气系统可以分为以下几类:1. 可调节进气道长度式这种类型的可变进气系统通过改变进气道长度来实现对发动机性能的调节。
在低转速时,可以缩短进气道长度以增加空气流速和旋涡效应,提高燃烧效率;而在高转速时,则可以延长进气道长度以增加空气流量和降低阻力,提高输出功率。
2. 可调节阀门式这种类型的可变进气系统通过控制阀门来改变空气流量和流速。
在低转速时,阀门关闭或部分关闭以减小空气回流和增加旋涡效应;而在高转速时,则需要完全打开阀门以增加空气回流和降低阻力。
3. 双模式式这种类型的可变进气系统可以根据不同的驾驶模式(如经济模式和运动模式)自动切换进气道长度或阀门开度,以实现最佳的性能表现。
三、可变进气系统工作原理1. 可调节进气道长度式可调节进气道长度的可变进气系统主要由两部分组成:进气歧管和长度可调节的进气道。
在低转速时,电子控制单元(ECU)会发送信号给执行器,使其缩短进气道长度;而在高转速时,则会发送另一个信号使其延长。
当进气道缩短时,空气流速增加,空气回流减小,从而提高了燃烧效率。
此外,由于缩短了进气道长度,空气流经歧管时会形成更强的旋涡效应,也有利于提高混合物的均匀性和稳定性。
当然,在缩短进气道长度时也会增加一定的阻力。
当进气道延长时,则可以增加空气回流和降低阻力以提高输出功率。
此外,在延长了进气道长度后,空气回流减小、旋涡效应减弱等因素会导致混合物的不均匀性和稳定性下降。
2. 可调节阀门式可调节阀门式的可变进气系统主要由进气歧管、执行器和阀门组成。
在低转速时,ECU会发送信号使执行器关闭或部分关闭阀门,以减小空气回流和增加旋涡效应;而在高转速时,则会发送另一个信号使其完全打开。
可变进气系统的工作原理
可变进气系统是现代汽车发动机中的重要部件,它通过调节进气道的长度和形状,以实现在不同转速和负荷下的最佳进气效果。
其工作原理主要包括以下几个方面:
首先,可变进气系统通过改变进气道的长度来实现不同转速下的最佳进气效果。
在低转速时,进气道较长,可以增加进气流速和进气量,提高气缸充填效率,从而提高发动机的输出功率和扭矩。
而在高转速时,进气道缩短,可以减少进气道的阻力,提高进气效率,使发动机更加顺畅地运转。
其次,可变进气系统还可以通过改变进气道的形状来实现不同负荷下的最佳进
气效果。
在部分负荷工况下,通过改变进气道的形状,可以使进气气流更加紊乱,增加气缸内的气流速度和涡流强度,从而提高燃烧效率,降低排放。
而在全负荷工况下,进气道形状的改变可以使进气气流更加顺畅,降低进气道的阻力,提高进气效率,使发动机输出更大功率。
另外,可变进气系统还可以通过调节进气门的开闭时机和持续时间来实现不同
工况下的最佳进气效果。
在不同转速和负荷下,通过合理调节进气门的开闭时机和持续时间,可以使气缸内的进气量和进气速度得到最佳匹配,提高燃烧效率,降低排放,同时也能够提高发动机的输出功率和扭矩。
综上所述,可变进气系统通过改变进气道的长度和形状,调节进气门的开闭时
机和持续时间,实现在不同转速和负荷下的最佳进气效果,从而提高发动机的输出功率和扭矩,降低燃油消耗和排放,是现代汽车发动机中不可或缺的重要部件。
可变进气系统的工作原理
可变进气系统是一种根据发动机负荷和转速变化而调节进气管道长度或截面积的机械装置。
它的工作原理可以简洁地描述为以下几个步骤:
1. 监测发动机工作条件:可变进气系统通过传感器监测发动机的负荷和转速等工作条件。
2. 信号传递给控制单元:监测到的工作条件的信号被传递给发动机控制单元。
3. 根据工作条件调节进气系统:根据收到的信号,控制单元会相应地调节可变进气系统的设置。
4. 调节进气道长度或截面积:可变进气系统会根据控制单元的指示,调节进气道的长度或截面积。
5. 优化发动机性能:通过调节进气道长度或截面积,可变进气系统可以改变发动机的进气阻力、流速和涡流组织,以优化发动机性能。
通过实时监测发动机工作条件并相应地调节进气系统,可变进气系统可以提供更大的扭矩输出、更快的加速响应和更高的燃烧效率。
这种系统在不同工况下可以优化发动机的输出性能,并提供更好的燃油经济性和低排放。
可变配气正时控制机构的主要目的是在维持发动机怠速性能情况下,改善全负荷性能。
这种机构是保持进气门开启持续角不变,改变进气门开闭时刻来增加充气量。
(1)凌志LS400汽车可变配气正时控制机构(VVT-i)
VVT-i系统用于控制进气门凸轮轴在50°范围内调整凸轮轴转角,使配气正时满足优化控制发动机工作状态的要求,从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、经济性和降低尾气的排放。
VVT-i系统由VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀和传感器三部分组成,如下图所示。
其中传感器有曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和VVT传感器。
LS400汽车的发动机是8缸V型排列4气门式的,有两根进气凸轮轴和两根排气凸轮轴。
在工作过程中,排气凸轮轴由凸轮轴齿形带轮驱动,其相对于齿形带轮的转角不变。
曲轴位置传感器测量曲轴转角,向ECU 提供发动机转速信号;凸轮轴位置传感器测量齿形带轮转角;VVT传感器测量进气凸轮轴相对于齿形带轮的转角。
它们的信号输入ECU,ECU 根据转速和负荷的要求控制进气凸轮轴正时控制阀,控制器根据指令使
进气凸轮轴相对于齿形带旋转一个角度,达到进气门延迟开闭的目的,用以增大高速时的进气迟后角,从而提高充气效率。
1)结构
VVT-i控制器的结构如下图所示,它包括由正时带驱动的外齿轮和与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮,以及一个内齿轮、外齿轮之间的可动活塞。
活塞的内、外表面上有螺旋形花键。
活塞沿轴向的移动,会改变内、外齿轮的相对位置,从而产生配气相位的连续改变。
VVT外壳通过安装在其后部的剪式齿轮驱动排气门凸轮轴。
凸轮轴正时控制阀根据ECU的指令控制阀轴的位置,从而将油压施加给凸轮轴正时带轮以提前或推迟配气正时。
发动机停机时,凸轮轴正时控制阀处于最延迟的位置,如下图(b)所示。
2)工作原理
根据发动机ECU的指令,当凸轮轴正时控制阀位于图(a)所示时,机油压力施加在活塞的左侧,使得活塞向右移动。
由于活塞上的旋转花键的作用,进气凸轮轴相对于凸轮轴正时带轮提前某一角度。
当凸轮轴正时控制阀位于图(b)位置时,活塞向左移动,并向延迟的方向旋转。
进而,凸轮轴正时控制阀关闭油道,保持活塞两侧的压力平衡,从而保持配气相位,由此得到理想的配气正时。
提高充气效率是提高发动机动力性能的重要措施。
除了增压以外,合理选择配气相位且能随发动机转速不同而变化,以及利用进气的惯性及谐振效应是提高充气效率的重要途径。
进气惯性及谐振效应是随着发动机转速、进气管长度及管径大小的变化而变化。
在不同转速下,进气管长度应有所不同,方能获得良好的进气惯性效应。
并且,只有采用可变配气相位,可变进气系统才能适应不同发动机转速下的要求,才能较全面地提高发动机性能。
可变进气系及配气相位改善发动机的性能,主要体现在以下几方面:
①能兼顾高速及低速不同工况,提高发动机的动力性和经济性;
②降低发动机的排放;
③改善发动机怠速及低速时的性能及稳定性。
这里首先介绍可变进气系统,至于可变配气相位以后会以不同的方式
再作介绍。
可变进气系统分为两类:(1)多气门分别投入工作;(2)可变进气道系统。
其目的都是为了改变进气涡流强度、提高充气效率;或者为了形成谐振及进气脉冲惯性效应,以适应低速及中高速工况都能提高性能的需要。
1.多气门分别投入工作
实现多气门分别投入工作的结构方案有如下两种:第一,通过凸轮或摇臂控制气门按时开或关;第二,在气道中设置旋转阀门,按需要打开或关闭该气门的进气通道,其结构如图3-94a)所示,这种结构比用凸轮、摇臂控制简单。
a)涡轮控制阀示意图b)低速、小负荷工况c)高速、大负荷工况
图3-94 多气门分别投入工作示意图
当发动机在节气门部分开度工作时,涡流控制阀关闭(见图3-94b),混合气通过主要螺旋进气道进入气缸。
节流的气道促进混合加速,并沿着切线方向进入气缸,这样可以形成较强的进气涡流,对于低速工况及燃烧稀混合气是有利的。
当发动机转速及负荷增加时,仅由主气道进入气缸的混合气不能满足发动机的需要,于是副进气道中的阀门开启,增加进入缸内的混合气(见图3-94c),而且抑制了进气道中进气涡流强度,这对于提高发动机高速
工况时的容积效率及燃烧效率、减少能量损失是有利的。
2.可变进气道系统
可变进气道系统是根据发动机不同转速,使用不同长度及容积的进气管向气缸内充气,以便能形成惯性充气效应及谐振脉冲波效应,从而提高充气效率及发动机动力性能。
(1)双脉冲进气系统
双脉冲进气系统由空气室及两根脉冲进气管组成,如图3-95所示。
空气室的入口处设置节气门,并与两根直径较大的进气管相连接,其目的在于防止两组(每组三缸)进气管中谐振空气柱的互相干扰。
每根脉冲管子成为形成谐振空气波的通道,分别连接两组气缸。
将六缸机的进气道分成前后两组,这就相当于两个三缸机的进气管,每个气缸有240°的进气冲程,各气缸之间不会有进气脉冲波的互相干扰。
上述可变进气系统的效果在于:每个气缸都会产生空气谐振波的动力效应,而直径较大的空气室、中间的产生谐振空气波的通道同支管一起,形成脉冲波谐振循环系统。
图3-95 双脉冲进气系统示意图
a)低速段(n﹤4400r/min);b)高速段(n﹥4400r/min)
当进气管中动力阀关闭时(见图3-95a),可变进气管容积及总长大约为
70cm的进气管,能在发动机转速n=3300r/min时,形成谐振进气压力波,提高了充气效率,使转矩达到最大值。
当发动机转速大于4000r/min 时,进气管中便不能形成有效的进气压力波,于是动力阀门打开(见图3-95b),两个中间进气通道便连接成一体。
优化选择在每个气缸与总管连接的支管容积后,能形成高速(如:n=4400r/min)下谐振进气脉冲波,使转矩值达到较高值。
于是在n=1500~5000r/min的范围内,转矩曲线变化平缓,如图3-96所示。
图3-96 采用可变进气系统后的转矩特性(六缸发动机)
(2)四气门二阶段进气系统
该进气系统由弯曲的长进气管和短的直进气管与空气室相连接,并分别连接到缸盖的两个进气门上,如图3-97所示。
在发动机低、中速工况时由长的弯曲管向发动机供气;而在高速时,短进气管也同时供气(动力阀打开),提高了发动机功率。
在发动机低、中速工况(n﹤3800r/min),动力阀关闭短进气管的通道(见图3-97a)。
空气通过长的弯曲气道,使气流速度增加,并且形成较强的涡流,促进良好混合气的形成。
此外,进气管的长度能够在进气门即将关闭时,形成较强的反射压力波峰,使进入气缸的空气增加。
这都有助于提高发动机低速时的转矩。
在发动机高速工况(n﹥3800r/min),动力阀打开(见图3-97b),额外的空气从空气室经过短进气管进入气缸,改善了容积效率,并且由另一气
门进入气缸的这股气流,将低、中速工况形成的涡流改变成滚流运动,更能满足高速高负荷时改善燃烧的需要。
图3-97 四气门二阶段进气系统
a)低速段;b)高速段
(3)三阶段进气系统
该进气系统由末端连在一起的两根空气室管组成,并布置在V形夹角之间。
每根空气室通过3根单独的脉冲管连接到左侧或者右侧的气缸上。
每一侧气缸形成独立的三缸机,各缸的进气冲程相位为均匀隔开的240°。
两根空气室的人口处有各自的节流阀,在两根空气室中部有用阀门控制的连接通道,在空气室末端U形连接管处布置有两个蝶式阀门,如图3-98所示。
图3-98 三阶段进气系统
a)低速(n﹤4000r/min);b)中速(n﹥4000r/min);c)高速(n﹥5000r/min)在发动机低速工况(n﹤4000r/min)(见图3-98a),两空气室管之间的阀及高速工况用阀关闭。
每根空气室管及与其相连接的3根脉冲进气管形成完整的谐振系统,将在一定转速工况下(如:n=3500r/min),将惯性及波动效应综合在一起,从而使充气效率及转矩达到峰值。
当发动机转速高于3500r/min时,谐振压力波的波幅值变小,因此可变系统的效果也变差,相应地每个气缸的充气效率也变小。
当发动机转速处于4000~5000r/min之间,即中速工况时(见图3-98b),连接两根空气室的阀门打开,因此部分损坏了低速工况谐振压力波频率,然而却在转速为4500r/min的工况下,形成新的谐振压力波峰,从而使更多的空气或混合气进入气缸。
当发动机转速进一步提高,如:达到5000r/min以上,于是短进气道中蝶阀打开(见图3-98c),在两个空气室之间的短的及直接通道的空气流动,影响了第二阶段的惯性及脉冲效应。
然而在高速范围(5000~6000r/min)内,通过各缸进气管的脉冲及谐振作用,建立了新的脉冲压力波及效果。
于是三阶段的可变进气系统在三段转速范围内都能形成一个高的转矩峰值,从而提高了整个转速范围内的转矩,使转矩特性更平坦,数值更高。