汽車發(fā)動機進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)展分析
1諧波增壓進(jìn)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(jìn)氣管式及可變進(jìn)氣管容積式兩種。而目前被廣泛應(yīng)用的便是可變進(jìn)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(jìn)氣道,簡單的說,諧波增壓進(jìn)氣系統(tǒng)就是通過氣流慣性所產(chǎn)生的壓力波而達(dá)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(jìn)氣道上的空氣控制閥關(guān)閉,進(jìn)氣氣流通過長進(jìn)氣道流入氣缸。在長進(jìn)氣道的作用下,不僅可以提高氣流的流動速度增加進(jìn)氣壓力,也可以使進(jìn)氣道中的空氣與燃油更加充分混合,從而實現(xiàn)低速進(jìn)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(jìn)氣道上的空氣控制閥打開,氣流直接通過短進(jìn)氣道進(jìn)入發(fā)動機氣缸,較短的進(jìn)氣道減小了進(jìn)氣阻力,從而使中高速進(jìn)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(jìn)氣系統(tǒng)可以增加進(jìn)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(hù)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(fù)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(dá)到更好的進(jìn)氣量,提高發(fā)動機的功率,就要求氣門重疊角更大(進(jìn)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(jìn)入進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)氣門由左右搖臂頂動。在低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷的情況下,三個搖臂互不十涉,進(jìn)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(jìn)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(jìn)氣門。由于氣門開啟時間長、升程大從而大量增加進(jìn)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(jìn)氣門設(shè)計了兩組不同角度凸輪進(jìn)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(fù)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(jìn)行控制,氣門的升程可以達(dá)到11 mm,從而增加發(fā)動機進(jìn)氣量以及進(jìn)氣流速,使發(fā)動機動力更加充沛;當(dāng)發(fā)動機小負(fù)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(xì)節(jié)需要注意,那就是兩個進(jìn)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(jìn)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(jìn)氣設(shè)計是為了讓空氣在流經(jīng)兩個進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn),發(fā)動機的進(jìn)氣完全由無級可變進(jìn)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(jìn)電機和中間推桿等部件,該系統(tǒng)由步進(jìn)電機的旋轉(zhuǎn),再在一系列機械傳動后很巧妙的改變了進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)入也更為順暢,使燃燒更加充分,廢氣排放更少。這種進(jìn)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(fù)荷以及轉(zhuǎn)速,對氣門升程進(jìn)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(jìn)、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(jìn)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。
版權(quán)聲明:本文內(nèi)容由互聯(lián)網(wǎng)用戶自發(fā)貢獻(xiàn),該文觀點僅代表作者本人。本站僅提供信息存儲空間服務(wù),不擁有所有權(quán),不承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。如發(fā)現(xiàn)本站有涉嫌抄襲侵權(quán)/違法違規(guī)的內(nèi)容, 請發(fā)送郵件至 yyfangchan@163.com (舉報時請帶上具體的網(wǎng)址) 舉報,一經(jīng)查實,本站將立刻刪除