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1、可變進(jìn)氣歧管設(shè)計(jì)探討作者：孫宗強(qiáng)來源：AI汽車制造業(yè)為了充分利用轎車汽油機(jī)進(jìn)氣歧管的諧波效應(yīng)和盡量縮小轎車汽油機(jī)在高、低速運(yùn)轉(zhuǎn)及大、中、小各種負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)氣速度的差別，現(xiàn)代轎車汽油機(jī)采用了可變進(jìn)氣系統(tǒng)。它由可變進(jìn)氣歧管（VIM）和可變氣門正時(shí)（VVT）等結(jié)構(gòu)組成。采用可變進(jìn)氣歧管技術(shù)后，現(xiàn)代轎車汽油機(jī)可以實(shí)現(xiàn)：每一氣缸使用第一和第二兩個(gè)進(jìn)氣歧管，即兩個(gè)進(jìn)氣氣流通道。通過改變第二進(jìn)氣歧管上控制閥開度，可使轎車汽油機(jī)總的進(jìn)氣歧管長度和截面面積發(fā)生變化，從而改善轎車汽油機(jī)在中、低速和中、小負(fù)荷的動(dòng)力性
2、、燃油經(jīng)濟(jì)性及排放凈化性。正常行駛的轎車要求搭載的汽油機(jī)在高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣已具有較高的流速，相應(yīng)的進(jìn)氣阻力有增大的傾向。為了減少進(jìn)氣流動(dòng)阻力，需要用短而粗的進(jìn)氣歧管；在中、低轉(zhuǎn)速和中小負(fù)荷時(shí)進(jìn)氣氣流速度較小，進(jìn)氣壓力較小，配用進(jìn)氣截面較?。?xì)）、歧管長度較長的進(jìn)氣歧管。設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)原則要求各缸進(jìn)氣量要多而且要均勻。為了實(shí)現(xiàn)轎車多缸汽油機(jī)進(jìn)氣均勻分配，總的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：1.力求對(duì)所有氣缸具有相同氣流通道（包括管長、截面尺寸、對(duì)稱性都要求一致）；2.力求具有很高的紊流強(qiáng)度；3.力求具有
3、合適的（進(jìn)氣予熱）加熱區(qū)域；4.力求具有光滑的內(nèi)表面（這對(duì)減小油膜厚度有利）；例如復(fù)合塑料進(jìn)氣歧管的內(nèi)表面。5.力求選用合適的氣流速度；6.可變進(jìn)氣歧管安裝位置、外形尺寸要符合要求。典型結(jié)構(gòu)及簡要分析1.可變長度進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)圖1可變長度進(jìn)氣歧管圖1為一種能根據(jù)轎車汽油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化而自動(dòng)改變有效長度的進(jìn)氣歧管。當(dāng)汽油機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，汽油機(jī)電子控制模塊指令轉(zhuǎn)換閥控制機(jī)構(gòu)關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥。這時(shí)，空氣須經(jīng)空氣濾清器和節(jié)氣門沿著彎曲而又細(xì)長的進(jìn)氣歧管流進(jìn)氣缸。細(xì)長的進(jìn)氣歧管提高了進(jìn)氣速度，增強(qiáng)了氣流的慣性，
4、使進(jìn)氣充量增多；當(dāng)汽油機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，汽油機(jī)電子控制模塊指令轉(zhuǎn)換閥控制機(jī)構(gòu)，打開轉(zhuǎn)換閥，空氣經(jīng)空氣濾清器和節(jié)氣門及轉(zhuǎn)換閥直接進(jìn)入粗短的進(jìn)氣歧管。粗短的進(jìn)氣歧管，進(jìn)氣阻力減小，也使進(jìn)氣充量增多。可變長度進(jìn)氣歧管不僅可以提高汽油機(jī)在中、低速和中、小負(fù)荷時(shí)的動(dòng)力性，即提高有效輸出扭矩Mem；還由于它提高了汽油機(jī)在中、低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的進(jìn)氣速度W，而增強(qiáng)了氣缸內(nèi)的氣流強(qiáng)度，從而改善了燃燒過程，使汽油機(jī)中、低速的最低燃油消耗率ge下降，燃油經(jīng)濟(jì)性有所提高。此外，可變長度進(jìn)氣歧管還有減少汽油機(jī)廢氣排放量的作用。因?yàn)?/p>
5、汽油機(jī)燃燒過程改善后，不僅油耗降低，經(jīng)濟(jì)性改善，汽油機(jī)的有害排氣污染物的排放量也能適當(dāng)減少，即轎車汽油機(jī)的排放凈化性能也可適當(dāng)改善。2.雙通道可變進(jìn)氣歧管圖2雙通道可變進(jìn)氣歧管雙通道可變進(jìn)氣歧管的結(jié)構(gòu)見圖2。每個(gè)進(jìn)氣歧管都有兩個(gè)進(jìn)氣通道，一長一短。根據(jù)汽油機(jī)的工作轉(zhuǎn)速高低、負(fù)荷大小，由旋轉(zhuǎn)閥2控制空氣經(jīng)過哪一個(gè)通道流進(jìn)氣缸。在長進(jìn)氣道中安裝有噴油器。當(dāng)汽油機(jī)在中、低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)閥2受到由汽油機(jī)電子控制模塊發(fā)出的指令，在旋轉(zhuǎn)閥控制機(jī)構(gòu)（執(zhí)行器）作用下，將短進(jìn)氣通道1封閉，新鮮空氣充量經(jīng)空氣濾清器
6、、節(jié)氣門沿長進(jìn)氣通道3經(jīng)過缸蓋上的進(jìn)氣道5和進(jìn)氣門6進(jìn)入氣缸；當(dāng)汽油機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，汽油機(jī)電子控制模塊發(fā)出指令，旋轉(zhuǎn)閥控制機(jī)構(gòu)（執(zhí)行器）作用將短進(jìn)氣道1打開，使長進(jìn)氣道通道短路，將長進(jìn)氣通道改變?yōu)檩o助進(jìn)氣通道。這時(shí)，新鮮空氣充量同時(shí)經(jīng)過兩個(gè)進(jìn)氣通道進(jìn)入氣缸。與可變長度進(jìn)氣歧管的功用相同，雙通道可變進(jìn)氣歧管可提高汽油機(jī)在中、低速和中、小負(fù)荷的有效輸出扭矩——改善動(dòng)力性；降低汽油機(jī)在中、低速和中、小負(fù)荷的最低燃油消耗率——改善經(jīng)濟(jì)性；適當(dāng)減少汽油機(jī)有害排氣污染物的排放量——改善排氣凈化性。3.主、副
7、通道式可變進(jìn)氣歧管圖3主、副通道式可變進(jìn)氣歧管的流量控制及其在各種轉(zhuǎn)速下的充氣系數(shù)如圖3所示，它是雙通道可變進(jìn)氣歧管的一個(gè)變型和特例。其結(jié)構(gòu)、工作過程、作用機(jī)理及功用均與雙通道可變進(jìn)氣歧管相似。在由低速向高速過渡的狀態(tài)下，控制閥部分微開度。每一氣缸使用主進(jìn)氣通道（長）和副進(jìn)氣通道（短）。副進(jìn)氣通道中安裝有控制閥（圓盤閥），主進(jìn)氣通道中安裝有噴油器。在主副通道式可變進(jìn)氣歧管中，控制閥的位置由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）根據(jù)轎車汽油機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)速高或低進(jìn)行控制。當(dāng)汽油機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制閥4保持關(guān)閉，迫使所
8、有的新鮮進(jìn)氣充量都經(jīng)主通道1高速地流入氣缸；當(dāng)汽油機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制閥4保持全開，以減少進(jìn)氣的流動(dòng)阻力。此時(shí)，所有新鮮進(jìn)氣充量同時(shí)經(jīng)主、副兩個(gè)通道進(jìn)入氣缸。為了防止汽油機(jī)低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速兩種運(yùn)轉(zhuǎn)方式變更時(shí)，控制閥由全關(guān)變成全開，控制閥位置突變，引起進(jìn)氣氣流速度突變和進(jìn)氣流量的突變，導(dǎo)致汽油機(jī)有效輸出扭矩的突變，人們增設(shè)了控制閥4部分微開度的控制。當(dāng)汽油機(jī)中速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制閥微微地開啟（部分開度），這時(shí)，進(jìn)氣流量的大部分即主要進(jìn)氣量仍經(jīng)主通道流入氣缸；進(jìn)氣流量的小部分即輔助進(jìn)氣量會(huì)經(jīng)副通道流入氣缸。進(jìn)
