汽車發(fā)動機進氣系統(tǒng)的發(fā)展分析論文
1諧波增壓進氣系統(tǒng)(AC1S)
諧波增壓系統(tǒng)根據(jù)不同的改變方法，可分為可變進氣管式及可變進氣管容積式兩種。而目前被廣泛應(yīng)用的便是可變進氣管式諧波增壓技術(shù)，也就是我們經(jīng)常說的可變長短進氣道，簡單的說，諧波增壓進氣系統(tǒng)就是通過氣流慣性所產(chǎn)生的壓力波而達到增壓效果的。常見車型有奧迪C5A6的2.4L 2.8LV6發(fā)動機;起亞智跑的2.0L2.4L直列4缸發(fā)動機;第七代凱美瑞2.5L發(fā)動機等.
工作原理:發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，位于短進氣道上的空氣控制閥關(guān)閉，進氣氣流通過長進氣道流入氣缸。在長進氣道的作用下，不僅可以提高氣流的流動速度增加進氣壓力，也可以使進氣道中的空氣與燃油更加充分混合，從而實現(xiàn)低速進氣充沛，增加發(fā)動機的低速輸出扭矩;發(fā)動機中高速運轉(zhuǎn)時，短進氣道上的空氣控制閥打開，氣流直接通過短進氣道進入發(fā)動機氣缸，較短的進氣道減小了進氣阻力，從而使中高速進氣更加充沛，提高了發(fā)動機中高速性能 特點:雖然諧波增壓進氣系統(tǒng)可以增加進氣量，相比渦輪增壓以及機械增壓，這種增壓效果就顯得微乎其微，好的方而就是不用增加維護成木，故障率低等特點
2可變氣門止時系統(tǒng)
此技術(shù)是通過調(diào)節(jié)凸輪軸旋轉(zhuǎn)角度從而改變不同轉(zhuǎn)速不同負荷下的配氣相位，V VT-i系統(tǒng)就是豐日汽車公司的智能可變氣門止時系統(tǒng)的英文縮寫.
工作原理:在高轉(zhuǎn)速下，為了達到更好的進氣量，提高發(fā)動機的功率，就要求氣門重疊角更大(進氣門提前打開、或者排氣門晚關(guān));但在低轉(zhuǎn)速或者怠工時，過大的重疊角則會導(dǎo)致廢氣過多的進入進氣歧管，使缸內(nèi)氣流混亂，從而導(dǎo)致低速扭矩較低，因此低速時需要減小重疊角(進氣門延時打開)，此時燃燒會更充分更穩(wěn)定。發(fā)動機EC U會根據(jù)各個工沉通過控制V VT電磁閥利用機油壓力調(diào)節(jié)凸輪軸上內(nèi)外轉(zhuǎn)子的角度，從而實現(xiàn)配氣相位的變化
特點:VVT統(tǒng)可以精確控制氣門開啟角度的變化，從而實現(xiàn)降低排放提升動力的要求，然而只靠開啟角度的變化增加進氣量實在有限，如果實現(xiàn)氣門開度大小(氣門升程)也能隨不同工況而改變，就可以顯著提升發(fā)動機在各轉(zhuǎn)速范圍的動力性能
3可變氣門升程系統(tǒng)
可變氣門升程技術(shù)可以在不同發(fā)動機轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)不同的氣門升程，低轉(zhuǎn)速時氣門升程較小，氣缸內(nèi)混合氣得到很好的混合，混合氣充分燃燒，從而使發(fā)動機在較低的轉(zhuǎn)速下可以輸出較高的'扭矩;高轉(zhuǎn)速時氣門的升程較大，增加進氣量，實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速大功率的輸出。工作原理:
3.1本田i-VTEC(分段式氣門升程調(diào)節(jié)系統(tǒng))
每缸的進氣凸輪軸上分布養(yǎng)三個凸輪，中間一個凸輪是開啟時間最長升程最大的凸輪，兩邊的左右凸輪為止常狀態(tài)下的凸輪。三個凸輪分別帶動三個搖臂，兩個進氣門由左右搖臂頂動。在低轉(zhuǎn)速小負荷的情況下，三個搖臂互不十涉，進排氣門的開啟由左右兩個凸輪控制，中間一個凸輪帶動中間搖臂做無用功，此時氣門升程角度較小。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高，進入高速模式時，ECU控制電磁閥利用機油壓力頂動位于三個搖臂中的互鎖銷，此時三個搖臂連成一體，由中間的開啟時間最長升程最大的凸輪帶動中間搖臂，中間搖臂通過互鎖銷帶動左右搖臂頂開進氣門。由于氣門開啟時間長、升程大從而大量增加進氣量，提高輸出功率。
特點:結(jié)構(gòu)簡單故障率低，但是分段式的氣門調(diào)節(jié)方式還是令發(fā)動機的動力輸出不夠線性
3.2奧迪AVS可變氣門升程
奧迪的AVS與本田i-VTEC大致相同，也是通過改變氣門升程提升發(fā)動機動力，奧迪的AVS是通過切換不同的凸輪來調(diào)節(jié)氣門升程。
工作原理:每個進氣門設(shè)計了兩組不同角度凸輪進行調(diào)節(jié)，一組是小凸輪，另一組是大凸輪，這兩個凸輪相對于凸輪軸可以軸向左右移動，在凸輪的一端有螺旋溝槽，螺旋溝槽由電磁閥控制，可以切換不同的凸輪，從而調(diào)節(jié)不同的氣門打開升程。
當(dāng)發(fā)動機處于高負荷情沉下，AVS系統(tǒng)通過電磁閥控制螺旋溝槽，使凸輪移動至大凸輪工作狀態(tài)，此時氣門的打開和關(guān)閉由大凸輪進行控制，氣門的升程可以達到11 mm，從而增加發(fā)動機進氣量以及進氣流速，使發(fā)動機動力更加充沛;當(dāng)發(fā)動機小負荷運轉(zhuǎn)時，為了追求發(fā)動機節(jié)油性能，AVS系統(tǒng)將凸輪調(diào)節(jié)至小凸輪工作狀態(tài)。這套系統(tǒng)中還有一個設(shè)計細節(jié)需要注意，那就是兩個進氣門無論是在普通凸輪還是高角度凸輪下的相位和升程是有差別的，也就是說兩個進氣門開啟和關(guān)閉的時間以及升程并不相同。這種不對稱的進氣設(shè)計是為了讓空氣在流經(jīng)兩個進氣門后，同時配合特殊造型的燃燒室和活塞頭，可以令混合氣在氣缸內(nèi)實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)和紊流，進一步優(yōu)化混合氣的狀態(tài)
特點:奧迪AVS可變氣門升程系統(tǒng)在發(fā)動機700至4000轉(zhuǎn)之間工作，它的最大優(yōu)點就是可以降低大約7%的燃油消耗。特別是發(fā)動機處于中間轉(zhuǎn)速區(qū)域進行定速巡航時，AVS系統(tǒng)可以為車輛提供很好的節(jié)油效果。
3.3寶馬的Valvetronic電子氣門技術(shù)
寶馬的Valvetronic電子氣門技術(shù)要比本田的i-VTEC和奧迪的AVS更加先進，發(fā)動機的進氣完全由無級可變進氣門升程控制，不再需要以往對于內(nèi)燃式汽油發(fā)動機來講必不可少的節(jié)氣門。
工作原理:寶馬的Valvetronic系統(tǒng)在傳統(tǒng)的配氣相位機構(gòu)上增加了一根偏心軸，一個步進電機和中間推桿等部件，該系統(tǒng)由步進電機的旋轉(zhuǎn)，再在一系列機械傳動后很巧妙的改變了進氣門升程的大小。當(dāng)凸輪軸運轉(zhuǎn)時，凸輪會驅(qū)動中間推桿和搖臂來完成氣門的開啟和關(guān)閉。當(dāng)電機工作時，蝸輪蝸桿機構(gòu)會首先驅(qū)動偏心軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，然后中間推桿和搖臂會產(chǎn)生聯(lián)動，偏心軸旋轉(zhuǎn)的角度不同，最終凸輪軸通過中間推桿和搖臂頂動氣門產(chǎn)生的升程也會不同。在電機的驅(qū)動下，進氣門的升程可以實現(xiàn)從0.18mm到9.9mm之間的無級變化
傳統(tǒng)發(fā)動機都是利用控制節(jié)氣門機構(gòu)來改變進入氣缸的空氣流量，并通過監(jiān)視空氣流量來決定噴油量，駕車時踩油門其實就是在控制節(jié)氣門的開度這種控制方式由于存在“泵氣損失”，而造成很大的能量損失。電子氣門發(fā)動機去除了節(jié)氣門也就去除了“泵氣損失”，發(fā)動機可以比傳統(tǒng)發(fā)動機節(jié)省10%以上的耗油量。另外，由于沒有了節(jié)氣門的阻礙，新鮮空氣進入也更為順暢，使燃燒更加充分，廢氣排放更少。這種進氣門升程功能可以控制吸入發(fā)動機的空氣量，將功率損失保持在極低的水平
特點:這項技術(shù)可以根據(jù)不同的發(fā)動機負荷以及轉(zhuǎn)速，對氣門升程進行無極調(diào)節(jié)控制，使發(fā)動機輸出動力更加線性，同時有良好的節(jié)油效果
4結(jié)束語
隨養(yǎng)能源危機以及環(huán)境日益惡化，對汽車的要求也越來越高，如何提高進、排氣效率是對傳統(tǒng)內(nèi)燃機效率提升的一個重要方向和手段，從可變長短進氣道發(fā)展至寶馬的Valvetronic電子氣門技術(shù)，每一項新技術(shù)的應(yīng)用，都是希望用更少的燃料產(chǎn)生出更多的動力，同時減低有害氣體的排放。
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