汽車(chē)發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣系統的發(fā)展分析論文
1諧波增壓進(jìn)氣系統(AC1S)
諧波增壓系統根據不同的改變方法，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(shuō)的可變長(cháng)短進(jìn)氣道，簡(jiǎn)單的說(shuō)，諧波增壓進(jìn)氣系統就是通過(guò)氣流慣性所產(chǎn)生的壓力波而達到增壓效果的。常見(jiàn)車(chē)型有奧迪C5A6的2.4L 2.8LV6發(fā)動(dòng)機;起亞智跑的2.0L2.4L直列4缸發(fā)動(dòng)機;第七代凱美瑞2.5L發(fā)動(dòng)機等.
工作原理:發(fā)動(dòng)機低速運轉時(shí)，位于短進(jìn)氣道上的空氣控制閥關(guān)閉，進(jìn)氣氣流通過(guò)長(cháng)進(jìn)氣道流入氣缸。在長(cháng)進(jìn)氣道的作用下，不僅可以提高氣流的流動(dòng)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(shí)現低速進(jìn)氣充沛，增加發(fā)動(dòng)機的低速輸出扭矩;發(fā)動(dòng)機中高速運轉時(shí)，短進(jìn)氣道上的空氣控制閥打開(kāi)，氣流直接通過(guò)短進(jìn)氣道進(jìn)入發(fā)動(dòng)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(dòng)機中高速性能 特點(diǎn):雖然諧波增壓進(jìn)氣系統可以增加進(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成木，故障率低等特點(diǎn)
2可變氣門(mén)止時(shí)系統
此技術(shù)是通過(guò)調節凸輪軸旋轉角度從而改變不同轉速不同負荷下的配氣相位，V VT-i系統就是豐日汽車(chē)公司的智能可變氣門(mén)止時(shí)系統的英文縮寫(xiě).
工作原理:在高轉速下，為了達到更好的進(jìn)氣量，提高發(fā)動(dòng)機的功率，就要求氣門(mén)重疊角更大(進(jìn)氣門(mén)提前打開(kāi)、或者排氣門(mén)晚關(guān));但在低轉速或者怠工時(shí)，過(guò)大的重疊角則會(huì )導致廢氣過(guò)多的進(jìn)入進(jìn)氣歧管，使缸內氣流混亂，從而導致低速扭矩較低，因此低速時(shí)需要減小重疊角(進(jìn)氣門(mén)延時(shí)打開(kāi))，此時(shí)燃燒會(huì )更充分更穩定。發(fā)動(dòng)機EC U會(huì )根據各個(gè)工沉通過(guò)控制V VT電磁閥利用機油壓力調節凸輪軸上內外轉子的角度，從而實(shí)現配氣相位的變化
特點(diǎn):VVT統可以精確控制氣門(mén)開(kāi)啟角度的變化，從而實(shí)現降低排放提升動(dòng)力的要求，然而只靠開(kāi)啟角度的變化增加進(jìn)氣量實(shí)在有限，如果實(shí)現氣門(mén)開(kāi)度大小(氣門(mén)升程)也能隨不同工況而改變，就可以顯著(zhù)提升發(fā)動(dòng)機在各轉速范圍的動(dòng)力性能
3可變氣門(mén)升程系統
可變氣門(mén)升程技術(shù)可以在不同發(fā)動(dòng)機轉速下實(shí)現不同的氣門(mén)升程，低轉速時(shí)氣門(mén)升程較小，氣缸內混合氣得到很好的混合，混合氣充分燃燒，從而使發(fā)動(dòng)機在較低的轉速下可以輸出較高的'扭矩;高轉速時(shí)氣門(mén)的升程較大，增加進(jìn)氣量，實(shí)現高轉速大功率的輸出。工作原理:
3.1本田i-VTEC(分段式氣門(mén)升程調節系統)
每缸的進(jìn)氣凸輪軸上分布養三個(gè)凸輪，中間一個(gè)凸輪是開(kāi)啟時(shí)間最長(cháng)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(gè)凸輪分別帶動(dòng)三個(gè)搖臂，兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)由左右搖臂頂動(dòng)。在低轉速小負荷的情況下，三個(gè)搖臂互不十涉，進(jìn)排氣門(mén)的開(kāi)啟由左右兩個(gè)凸輪控制，中間一個(gè)凸輪帶動(dòng)中間搖臂做無(wú)用功，此時(shí)氣門(mén)升程角度較小。當發(fā)動(dòng)機轉速升高，進(jìn)入高速模式時(shí)，ECU控制電磁閥利用機油壓力頂動(dòng)位于三個(gè)搖臂中的互鎖銷(xiāo)，此時(shí)三個(gè)搖臂連成一體，由中間的開(kāi)啟時(shí)間最長(cháng)升程最大的凸輪帶動(dòng)中間搖臂，中間搖臂通過(guò)互鎖銷(xiāo)帶動(dòng)左右搖臂頂開(kāi)進(jìn)氣門(mén)。由于氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)間長(cháng)、升程大從而大量增加進(jìn)氣量，提高輸出功率。
特點(diǎn):結構簡(jiǎn)單故障率低，但是分段式的氣門(mén)調節方式還是令發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力輸出不夠線(xiàn)性
3.2奧迪AVS可變氣門(mén)升程
奧迪的AVS與本田i-VTEC大致相同，也是通過(guò)改變氣門(mén)升程提升發(fā)動(dòng)機動(dòng)力，奧迪的AVS是通過(guò)切換不同的凸輪來(lái)調節氣門(mén)升程。
工作原理:每個(gè)進(jìn)氣門(mén)設計了兩組不同角度凸輪進(jìn)行調節，一組是小凸輪，另一組是大凸輪，這兩個(gè)凸輪相對于凸輪軸可以軸向左右移動(dòng)，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，從而調節不同的氣門(mén)打開(kāi)升程。
當發(fā)動(dòng)機處于高負荷情沉下，AVS系統通過(guò)電磁閥控制螺旋溝槽，使凸輪移動(dòng)至大凸輪工作狀態(tài)，此時(shí)氣門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉由大凸輪進(jìn)行控制，氣門(mén)的升程可以達到11 mm，從而增加發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣量以及進(jìn)氣流速，使發(fā)動(dòng)機動(dòng)力更加充沛;當發(fā)動(dòng)機小負荷運轉時(shí)，為了追求發(fā)動(dòng)機節油性能，AVS系統將凸輪調節至小凸輪工作狀態(tài)。這套系統中還有一個(gè)設計細節需要注意，那就是兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)無(wú)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(shuō)兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的時(shí)間以及升程并不相同。這種不對稱(chēng)的進(jìn)氣設計是為了讓空氣在流經(jīng)兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)后，同時(shí)配合特殊造型的燃燒室和活塞頭，可以令混合氣在氣缸內實(shí)現翻轉和紊流，進(jìn)一步優(yōu)化混合氣的狀態(tài)
特點(diǎn):奧迪AVS可變氣門(mén)升程系統在發(fā)動(dòng)機700至4000轉之間工作，它的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以降低大約7%的燃油消耗。特別是發(fā)動(dòng)機處于中間轉速區域進(jìn)行定速巡航時(shí)，AVS系統可以為車(chē)輛提供很好的節油效果。
3.3寶馬的Valvetronic電子氣門(mén)技術(shù)
寶馬的Valvetronic電子氣門(mén)技術(shù)要比本田的i-VTEC和奧迪的AVS更加先進(jìn)，發(fā)動(dòng)機的進(jìn)氣完全由無(wú)級可變進(jìn)氣門(mén)升程控制，不再需要以往對于內燃式汽油發(fā)動(dòng)機來(lái)講必不可少的節氣門(mén)。
工作原理:寶馬的Valvetronic系統在傳統的配氣相位機構上增加了一根偏心軸，一個(gè)步進(jìn)電機和中間推桿等部件，該系統由步進(jìn)電機的旋轉，再在一系列機械傳動(dòng)后很巧妙的改變了進(jìn)氣門(mén)升程的大小。當凸輪軸運轉時(shí)，凸輪會(huì )驅動(dòng)中間推桿和搖臂來(lái)完成氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。當電機工作時(shí)，蝸輪蝸桿機構會(huì )首先驅動(dòng)偏心軸發(fā)生旋轉，然后中間推桿和搖臂會(huì )產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，偏心軸旋轉的角度不同，最終凸輪軸通過(guò)中間推桿和搖臂頂動(dòng)氣門(mén)產(chǎn)生的升程也會(huì )不同。在電機的驅動(dòng)下，進(jìn)氣門(mén)的升程可以實(shí)現從0.18mm到9.9mm之間的無(wú)級變化
傳統發(fā)動(dòng)機都是利用控制節氣門(mén)機構來(lái)改變進(jìn)入氣缸的空氣流量，并通過(guò)監視空氣流量來(lái)決定噴油量，駕車(chē)時(shí)踩油門(mén)其實(shí)就是在控制節氣門(mén)的開(kāi)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(mén)發(fā)動(dòng)機去除了節氣門(mén)也就去除了“泵氣損失”，發(fā)動(dòng)機可以比傳統發(fā)動(dòng)機節省10%以上的耗油量。另外，由于沒(méi)有了節氣門(mén)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(mén)升程功能可以控制吸入發(fā)動(dòng)機的空氣量，將功率損失保持在極低的水平
特點(diǎn):這項技術(shù)可以根據不同的發(fā)動(dòng)機負荷以及轉速，對氣門(mén)升程進(jìn)行無(wú)極調節控制，使發(fā)動(dòng)機輸出動(dòng)力更加線(xiàn)性，同時(shí)有良好的節油效果
4結束語(yǔ)
隨養能源危機以及環(huán)境日益惡化，對汽車(chē)的要求也越來(lái)越高，如何提高進(jìn)、排氣效率是對傳統內燃機效率提升的一個(gè)重要方向和手段，從可變長(cháng)短進(jìn)氣道發(fā)展至寶馬的Valvetronic電子氣門(mén)技術(shù)，每一項新技術(shù)的應用，都是希望用更少的燃料產(chǎn)生出更多的動(dòng)力，同時(shí)減低有害氣體的排放。
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