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发动机可变进气歧管

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发表于 21-11-2008 20:44:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

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前两个月我们把发动机可变气门正时技术与大家交流了一番,这次我们将发动机另一大影响进气的因素——进气管大卸八块展示给我们的读者。
进气歧管是啥玩意儿?简单地说,就是一支引导气流的管子,空气经过滤清器之后,在此进行油气混合,并输送到汽缸进行燃烧。由于混合气是具有质量的流体,在进气管中流的流动千变万化,工程上往往要运用流体力学来优化其内部设计,例如将进气歧管内壁打磨光滑减轻阻力,或者刻意制造粗糙面营造汽缸内的涡流运动。
但是,正如前面所说,汽车发动机的工作转速间隔高达数千转,各工作状态所需的进气需求不尽相同,这对普通的进气歧管是个极大的考验……
于是,天才的工程师们对进气歧管进行了深层次的开发——让这支铁疙瘩也能“变”起来。


第一变:变长度

进气歧管长度可变技术与狮吼功
话说孙悟空的金箍棒,长长短短变换自如。对于发动机进气歧管,这也是个绝好的方式。为什么需要变换长度呢?
汽车用4冲程发动机的活塞上上下下往复2次循环才算完成一个工作循环,进气门只有1/4时间打开,这样在近期器官内造成一个进气频率。发动机转速越高,气门开启间隔也就越短,频率也就越高。简单的说,进气歧管的震动也就越大。
这时候我们可以回忆一下高中物理的震动知识:震动体的震动频率与他的固有频率相同时,震动的能量最大。如果您感觉实在难以理解,不妨回忆一下周星驰电影《功夫》里的狮吼功,当包租婆的发声频率与大钟固有频率相同时,其产生的能量最大,以致于搞定火云邪神。
前面这些废话只是我们的铺垫,我想表达的中心思想是:如果,我们能够改变进气歧管的固有频率,使他与进气歧管内气体的频率相等,那气流将如同包租婆的“狮吼功”一样直插发动机汽缸。
怎么改变?这是一道复杂的工程技术问题。有幸的是,这不需要我们来研究,天才的工程师已经将这个问题搞定:通过改变进气歧管长度,能够最为直接的改变其固有频率,从而改进气流的流动。
进气歧管长度可变的机构设计
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 楼主| 发表于 21-11-2008 20:45:28 | 显示全部楼层
奔驰新SLK(R171)发动机所采用的进气歧管长度可变的机构采用了一个控制阀来控制进气管的长度,这是目前主流的进气歧管长度可变机构的设计。
进气歧管被设计成蜗牛一般的螺旋状,分布在V型发动机缸体中间,气流从中部进入。当发动机在2000prm低转速运转时,(左图),黑色控制阀关闭,气流被迫从长歧管流入汽缸,此时,进气歧管的固有频率得以降低,以适应气流的低转速。当发动机转速上升到5000rpm,进气频率上升,此时控制阀开启,气流绕开下部导管直接注入汽缸,这降低了进气歧管的共振频率,利于高速进气。
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 楼主| 发表于 21-11-2008 20:46:10 | 显示全部楼层
上面这种方式结构简单,但是只有2级可调,这显然不能完全满足各个转速下发动机的近期需求。解决的办法是设计一套连续可变进气歧管长度的机构。宝马760装配的V12发动机就采用了该设计。
宝马的进气机构中间设计了一个转子来控制进气歧管的长度,通过转子角度的变化,使进气气流进入汽缸的长度连续可变。这显然更能满足各个转速下的进气效率。动力输出更加线性,扭力分布更加均匀,燃油经济型更加优秀。
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 楼主| 发表于 21-11-2008 20:47:11 | 显示全部楼层
第二变:变截面进气歧管截面可变技术与水龙头
下面的内容我们需要翻出《当代汽车》6月杂志来复习复习有关负压的问题。
我们知道,低转速时气门会设置成短行程开启,高转速时气门会设置成长行程开启,这都是“负压”惹出来的祸。那么出了气门,进气歧管就不能达到同样的效果吗?
流体力学的原理,管道的截面积越大,流体压力越小;管道截面积越小,流体压力越大。大道理不理解没关系,举个例子:小时候我们都玩过自来水,将水管前端捏扁,自来水的压力会变得非常大。
根据这一原理,发动机需要一套机构,在高转速时使用较大的进气歧管截面积,提高进气流量;在低转速时使用较小的进气歧管截面积,提高汽缸的进气负压,也能在汽缸内充分形成涡流,让空气与汽油更好的混合。
进气歧管截面可变的机构设计
其结构如图中黄色部分:
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 楼主| 发表于 21-11-2008 20:49:29 | 显示全部楼层
以4气门发动机为例,2进2排设计,其中一进气管带有气阀,该气阀受到ECU的直接控制。
当发动机低转速运转时,需要的进气歧管截面积小,这是可以关闭气阀,使两个进气门只有一个能够进气,这相当于减少了一半的截面积。
同样,发动机高转速运转,气阀在ECU控制下开启,两个进气门同时工作,这相当于加大了截面积。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------转于《当代汽车》,请勿转载 

AUTOlife-吴佩
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发表于 7-4-2009 11:13:15 | 显示全部楼层
楼主太伟大了,正需要这方面的知识呢,好好拜读一下
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发表于 5-7-2009 01:55:10 | 显示全部楼层
楼主能找到进气管长度在不同转速下对充气效率影响的计算公式吗?或者说根据不同转速确定需要多长的进气管?
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  • TA的每日心情
    开心
    1-7-2018 00:58
  • 签到天数: 9 天

    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 27-7-2009 14:42:15 | 显示全部楼层
    感谢楼主分享了,原来可变进气歧管是这么回事
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    该用户从未签到

    发表于 28-7-2009 16:05:49 | 显示全部楼层
    不错啊解释地很好有一些是我不知道地呢
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    该用户从未签到

    发表于 10-9-2009 11:09:18 | 显示全部楼层
    这个非常好,有图有真相,不然全凭文字真整不明白
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    发表于 30-12-2011 07:06:25 | 显示全部楼层
    该结构很巧夺天工:宝马的进气机构中间设计了一个转子来控制进气歧管的长度,通过转子角度的变化,使进气气流进入汽缸的长度连续可变。

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    发表于 2-7-2010 21:15:28 | 显示全部楼层
    楼主,有没有PCV阀的资料?流量的大小跟发动机人什么关系?
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    发表于 19-9-2010 10:27:42 | 显示全部楼层
    总的来讲 就是低速时要长而细的进气歧管 高速时要短而粗的
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    发表于 19-9-2010 21:04:51 | 显示全部楼层
    楼主你的第二篇说当发动机转速在2000转以下的时候黑色开关关闭以延长进气歧管的长度,降低固有频率~那这样不是适得其反么~~5000转以后打开黑色开关你又说降低固有频率~这....和着都是降低固有频率啊~是不是写错了?前边的应该是增高固有频率吧~谁懂的给解释下~

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    该用户从未签到

    发表于 20-9-2010 09:57:49 | 显示全部楼层
    手头上有个马6可变进气歧管的工作原理,供大家参考。
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