进气歧管

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在汽车工程中,进气歧管或进气歧管(美式英语)是发动机的一部分,用于向气缸供应燃料/空气混合物。歧管这个词来自古英语单词manigfeald(来自盎格鲁-撒克逊语manig[many]和feald[repeatedly]),指的是一个(管道)乘以多个。相比之下,排气歧管将来自多个气缸的废气收集到较少数量的管道中——通常是一根管道。进气歧管的主要功能是将燃烧混合物(或直接喷射发动机中的空气)均匀地分配...

进气歧管

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汽车工程中,进气歧管或进气歧管(美式英语)是发动机的一部分,用于向气缸供应燃料/空气混合物。歧管这个词来自古英语单词manigfeald(来自盎格鲁-撒克逊语manig[many]和feald[repeatedly]),指的是一个(管道)乘以多个。相比之下,排气歧管将来自多个气缸的废气收集到较少数量的管道中——通常是一根管道。进气歧管的主要功能是将燃烧混合物(或直接喷射发动机中的空气)均匀地分配到气缸盖中的每个进气口。均匀分布对于优化发动机的效率和性能很重要。它还可以用作化油器、节气门体、燃油喷射器和发动机其他部件的支架。由于活塞的向下运动和节气门的限制,在往复式火花点火活塞发动机中,进气歧管中存在部分真空(低于大气压)。这种歧管真空可以很大,可以用作汽车辅助动力源来驱动辅助系统:动力辅助制动器、排放控制装置、巡航控制、点火提前、挡风玻璃雨刷、电动车窗、通风系统阀门等。该真空还可用于从发动机曲轴箱中抽取任何活塞窜气。这被称为曲轴箱强制通风系统,其中气体与燃料/空气混合物一起燃烧。进气歧管历来由铝或铸铁制成,但复合塑料材料的使用越来越受欢迎(例如,大多数克莱斯勒4缸、福特Zetec2.0、Duratec2.0和2.3以及通用汽车的Ecotec系列)。

湍流

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化油器或燃料喷射器将燃料液滴喷射到歧管中的空气中。由于静电力和来自边界层的冷凝,一些燃料将沿着歧管壁形成池,并且由于燃料的表面张力,小液滴可能在气流中结合成较大的液滴。这两种行为都是不可取的,因为它们会造成空燃比的不一致。进气中的湍流有助于分解燃料液滴,提高雾化程度。更好的雾化可以让所有燃料燃烧得更彻底,并通过扩大火焰前沿来帮助减少发动机爆震。为了实现这种湍流,通常的做法是使气缸盖中的进气口和进气口的表面粗糙且未抛光。在进气中只有一定程度的湍流是有用的。一旦燃料充分雾化,额外的湍流会导致不必要的压力下降和发动机性能下降。

容积效率

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进气歧管的设计和方向是影响发动机容积效率的主要因素。突然的轮廓变化引起压力下降,导致进入燃烧室的空气(和/或燃料)减少;高性能歧管具有平滑的轮廓和相邻段之间的渐变。现代进气歧管通常采用流道,独立的管道延伸到气缸盖上的每个进气口,从化油器下方的中央容积或增压室发出。跑步者的目的是利用空气的亥姆霍兹共振特性。空气以相当大的速度流过打开的阀门。当阀门关闭时,尚未进入阀门的空气仍然具有很大的动量并压缩阀门,形成高压袋。这种高压空气开始与歧管中的低压空气平衡。由于空气的惯性,平衡会倾向于振荡:首先,流道中的空气压力低于歧管。然后歧管中的空气试图平衡回到流道中,并且重复振荡。流道的横截面积越小,给定气流的共振压力变化就越大。亥姆霍兹共振的这一方面再现了文丘里效应的一个结果。当活塞向下加速时,进气流道的输出压力降低。这个低压脉冲运行到输入端,在那里它被转换成一个过压脉冲。该脉冲通过流道返回并通过阀门撞击空气。然后阀门关闭。为了充分利用亥姆霍兹共振效应,进气门的开启时间必须正确,否则脉冲可能会产生负面影响。这对发动机来说是一个非常困难的问题,因为气门正时是动态的并且基于发动机速度,而脉冲正时是静态的并且取决于进气流道的长度和音速。传统的解决方案是针对需要xxx性能的特定发动机转速调整进气流道的长度。然而,现代技术已经产生了许多涉及电子控制气门正时(例如Valvetronic)和动态进气几何形状(见下文)的解决方案。由于共振调整,一些自然吸气式进气系统以高于xxx的容积效率运行:压缩冲程前燃烧室中的空气压力大于大气压力。结合这种进气歧管设计特征,可以对排气歧管设计以及排气门打开时间进行校准,以实现更大的气缸排空。排气歧管在活塞到达上止点之前在气缸中实现真空。然后,在开始向下行驶之前,打开的进气阀可以在典型的压缩比下填充10%的气缸。在活塞到达下止点后进气阀可以保持打开,而空气仍然流入,而不是在气缸中实现更高的压力。在某些发动机中,进气流道是笔直的,以减少阻力。然而,在大多数发动机中,流道具有曲线,有些非常曲折以达到所需的流道长度。这些转弯允许更紧凑的歧管,因此整个发动机的包装更密集。此外,一些可变长度/分体式流道设计需要这些蛇形流道,并允许减小增压室的尺寸。在至少有六个气缸的发动机中,平均进气流量几乎是恒定的,增压室容积可以更小。为避免气室中的驻波,它尽可能紧凑。出于空气动力学的原因,每个进气流道都使用比进气道更小的气室表面部分,进气道向气室供应空气。每个流道的放置位置与主入口的距离几乎相同。在最初为化油器V8发动机设计的180度进气歧管中,两个平面,分体式增压进气歧管将歧管在点火顺序中经历180度的进气脉冲分开。这xxx限度地减少了一个气缸的压力波与另一个气缸的压力波的干扰,从而通过平稳的中档流量提供更好的扭矩。这种歧管可能最初设计用于两管或四管化油器,但现在用于节气门体和多点燃油喷射。后者的一个例子是本田J发动机,它转换为大约3500rpm的单平面歧管,以获得更大的峰值流量和马力。用于化油器发动机的带有“湿流道”的老式热立管歧管使用通过进气歧管的废气分流来提供汽化热量。排气分流量由排气歧管中的热立管阀控制,并采用双金属弹簧根据歧管中的热量改变张力。今天的燃油喷射发动机不需要这种装置。

可变长度进气歧管

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可变长度进气歧管(VLIM)是一种内燃机歧管技术。存在四种常见的实现。首先,采用两个不同长度的离散进气流道,一个蝶阀可以关闭短路径。其次,进气流道可以围绕一个共同的气室弯曲,一个滑动阀将它们与长度可变的气室分开。直的高速流道可以接收插头,其中包含小的长流道延伸部分。6缸或8缸发动机的增压室可以分成两半,一半是偶数点火气缸,另一半是奇数点火气缸。子增压室和进气口都连接到Y(一种主增压室)。空气在两个子增压室之间振荡,那里的压力振荡很大,但主增压室的压力恒定。从子增压室到主增压室的每个流道都可以改变长度。顾名思义,VLIM可以改变进气道的长度,以优化功率和扭矩,并提供更好的燃油效率。可变进气几何形状有两个主要影响:

  • 文丘里效应:在低转速下,通过引导空气通过容量有限(横截面积)的路径来增加气流的速度。当负载增加时,较大的路径会打开,以便更多的空气可以进入腔室。在双顶置凸轮轴(DOHC)设计中,气路通常连接到单独的进气门,因此可以通过停用进气门本身来排除较短的路径。
  • 增压:由于亥姆霍兹共振,经过调整的进气路径可以产生类似于低压增压器的轻微增压效果。然而,这种影响只发生在受进气长度直接影响的狭窄发动机转速范围内。可变进气口可以产生两个或更多加压热点。当进气速度较高时,推动发动机内部空气(和/或混合物)的动压增加。动压与进气速度的平方成正比,因此通过使通道更窄或更长,速度/动压会增加。

许多汽车制造商使用不同名称的类似技术。该技术的另一个常用术语是可变共振感应系统(VRIS)。使用可变进气几何形状的车辆

  • 奥迪:2.8升V6燃气发动机(1991-98);3.6升和4.2升V8发动机,1987年至今
  • 阿尔法罗密欧:2.0TwinSpark16v-155ps(114kW)
  • 宝马:DISA和DIVA系统
  • 道奇:2.0A588–ECH(2001–2005)用于2001–2005年款道奇NeonR/T
  • 法拉利:360摩德纳、550马拉内罗
  • 福特VIS(可变共振进气系统):在他们的2.9升24VCosworth(BOB)上,基于后来的福特Scorpio车型中的福特科隆V6发动机
  • 福特DSI(双级进气):在他们的Duratec2.5和3.0升V6发动机上,在TaurusSHO的雅马哈V6发动机上也有
  • 福特:福特模块化V8发动机配备用于4V发动机的进气歧管流道控制(IMRC)或用于3V发动机的充电运动控制阀(CMCV)。
  • 福特:福特Escort和MercuryTracer中的2.0升分体式发动机具有进气歧管流道控制可变几何进气歧管。
  • 通用汽车:部分第二代S10和Sonomas中的3.9LLZ8/LZ9V6、3.2LLA3V6和4.3LLF4V6
  • 通用大宇:E-TECII发动机的DOHC版本
  • 霍尔顿:Alloytec
  • 本田:Integra、Legend、NSX、Prelude
  • 现代:XGV6
  • 五十铃:IsuzuRodeo,用于第二代V6、3.2L(6VD1)Rodeos
  • 捷豹:AJ-V6
  • 蓝旗亚:可见
  • 马自达:VICS(可变惯性充电系统)用于马自达FE-DOHC发动机和马自达B发动机系列的直列四缸发动机,VRIS(可变电阻感应系统)用于马自达K发动机系列的V6发动机。新马自达Z发动机采用了该技术的更新版本,福特也将其用作Duratec。
  • 奔驰

进气歧管

  • MG:MGZS180MGZT160、180和190
  • 三菱:Cyclone用于2.0LI44G63发动机家族。
  • 日产:I4、V6、V8
  • 欧宝(或Vauxhall):TwinPort–Ecotec系列1和Ecotec系列0直列4发动机的现代版本;3.2L54°V6发动机采用了类似技术
  • 标致:2.2LI4、3.0LV6
  • 保时捷:VarioRam–964、993、996、Boxster
  • Proton:CamproCPS和VIM——ProtonGen-2CPS和ProtonWajaCPS;ProtonCamproIAFM–2008ProtonSaga1.3
  • 雷诺:Clio2.0RS
  • 漫游者:漫游者623、漫游者825、漫游者75v6、漫游者45v6
  • 斯巴鲁力狮1989–1994JDMEJ202.0升自然吸气双顶置凸轮轴16气门平顶4
  • 斯巴鲁SVX1992–1997EG333.3升自然吸气双顶置凸轮轴24气门平顶6
  • SubaruLegacy和SubaruImpreza1999–2001JDMEJ202.0升自然吸气双顶置凸轮轴16气门扁平4
  • 丰田:T-VIS–(丰田可变感应系统)用于早期版本的3S-GE、7M-GE和4A-GE发动机,以及ACIS(声控感应系统)
  • 大众:1.6LI4、VR6、W8
  • 沃尔沃:VVIS(沃尔沃可变感应系统)——沃尔沃B5254S和B5204S发动机,与沃尔沃850车辆相同。在80%或更高的负载下,在1500到4100rpm之间使用更长的进气管。

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  1. 进气歧管
  2. 湍流
  3. 容积效率
  4. 可变长度进气歧管

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