可變進氣歧管設計探討

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1、可變進氣歧管設計探討作者：孫宗強來源：AI汽車制造業(yè)為了充分利用轎車汽油機進氣歧管的諧波效應和盡量縮小轎車汽油機在高、低速運轉及大、中、小各種負荷運轉時進氣速度的差別，現代轎車汽油機采用了可變進氣系統(tǒng)。它由可變進氣歧管（VIM）和可變氣門正時（VVT）等結構組成。采用可變進氣歧管技術后，現代轎車汽油機可以實現：每一氣缸使用第一和第二兩個進氣歧管，即兩個進氣氣流通道。通過改變第二進氣歧管上控制閥開度，可使轎車汽油機總的進氣歧管長度和截面面積發(fā)生變化，從而改善轎車汽油機在中、低速和中、小負荷的動力性、燃油經濟性及排放凈化性。正常行駛的轎車要求搭載的汽油

2、機在高轉速、大負荷時，進氣已具有較高的流速，相應的進氣阻力有增大的傾向。為了減少進氣流動阻力，需要用短而粗的進氣歧管；在中、低轉速和中小負荷時進氣氣流速度較小，進氣壓力較小，配用進氣截面較?。殻?、歧管長度較長的進氣歧管。設計原則及設計要點設計原則要求各缸進氣量要多而且要均勻。為了實現轎車多缸汽油機進氣均勻分配，總的設計要點是：1.力求對所有氣缸具有相同氣流通道（包括管長、截面尺寸、對稱性都要求一致）；2.力求具有很高的紊流強度；3.力求具有合適的（進氣予熱）加熱區(qū)域；4.力求具有光滑的內表面（這對減小油膜厚度有利）；例如復合塑料進氣歧管的內表面。

3、5.力求選用合適的氣流速度；6.可變進氣歧管安裝位置、外形尺寸要符合要求。典型結構及簡要分析1.可變長度進氣歧管結構圖1可變長度進氣歧管圖1為一種能根據轎車汽油機轉速和負荷的變化而自動改變有效長度的進氣歧管。當汽油機低速運轉時，汽油機電子控制模塊指令轉換閥控制機構關閉轉換閥。這時，空氣須經空氣濾清器和節(jié)氣門沿著彎曲而又細長的進氣歧管流進氣缸。細長的進氣歧管提高了進氣速度，增強了氣流的慣性，使進氣充量增多；當汽油機高速運轉時，汽油機電子控制模塊指令轉換閥控制機構，打開轉換閥，空氣經空氣濾清器和節(jié)氣門及轉換閥直接進入粗短的進氣歧管。粗短的進氣歧管，進氣

4、阻力減小，也使進氣充量增多。可變長度進氣歧管不僅可以提高汽油機在中、低速和中、小負荷時的動力性，即提高有效輸出扭矩Mem；還由于它提高了汽油機在中、低速運轉時的進氣速度W，而增強了氣缸內的氣流強度，從而改善了燃燒過程，使汽油機中、低速的最低燃油消耗率ge下降，燃油經濟性有所提高。此外，可變長度進氣歧管還有減少汽油機廢氣排放量的作用。因為汽油機燃燒過程改善后，不僅油耗降低，經濟性改善，汽油機的有害排氣污染物的排放量也能適當減少，即轎車汽油機的排放凈化性能也可適當改善。2.雙通道可變進氣歧管圖2雙通道可變進氣歧管雙通道可變進氣歧管的結構見圖2。每個進氣

5、歧管都有兩個進氣通道，一長一短。根據汽油機的工作轉速高低、負荷大小，由旋轉閥2控制空氣經過哪一個通道流進氣缸。在長進氣道中安裝有噴油器。當汽油機在中、低速運轉時，旋轉閥2受到由汽油機電子控制模塊發(fā)出的指令，在旋轉閥控制機構（執(zhí)行器）作用下，將短進氣通道1封閉，新鮮空氣充量經空氣濾清器、節(jié)氣門沿長進氣通道3經過缸蓋上的進氣道5和進氣門6進入氣缸；當汽油機在高速運轉時，汽油機電子控制模塊發(fā)出指令，旋轉閥控制機構（執(zhí)行器）作用將短進氣道1打開，使長進氣道通道短路，將長進氣通道改變?yōu)檩o助進氣通道。這時，新鮮空氣充量同時經過兩個進氣通道進入氣缸。與可變長度進

6、氣歧管的功用相同，雙通道可變進氣歧管可提高汽油機在中、低速和中、小負荷的有效輸出扭矩——改善動力性；降低汽油機在中、低速和中、小負荷的最低燃油消耗率——改善經濟性；適當減少汽油機有害排氣污染物的排放量——改善排氣凈化性。3.主、副通道式可變進氣歧管圖3主、副通道式可變進氣歧管的流量控制及其在各種轉速下的充氣系數如圖3所示，它是雙通道可變進氣歧管的一個變型和特例。其結構、工作過程、作用機理及功用均與雙通道可變進氣歧管相似。在由低速向高速過渡的狀態(tài)下，控制閥部分微開度。每一氣缸使用主進氣通道（長）和副進氣通道（短）。副進氣通道中安裝有控制閥（圓盤閥），

7、主進氣通道中安裝有噴油器。在主副通道式可變進氣歧管中，控制閥的位置由發(fā)動機控制單元（ECU）根據轎車汽油機的曲軸轉速高或低進行控制。當汽油機低速運轉時，控制閥4保持關閉，迫使所有的新鮮進氣充量都經主通道1高速地流入氣缸；當汽油機高速運轉時，控制閥4保持全開，以減少進氣的流動阻力。此時，所有新鮮進氣充量同時經主、副兩個通道進入氣缸。為了防止汽油機低轉速和高轉速兩種運轉方式變更時，控制閥由全關變成全開，控制閥位置突變，引起進氣氣流速度突變和進氣流量的突變，導致汽油機有效輸出扭矩的突變，人們增設了控制閥4部分微開度的控制。當汽油機中速運轉時，控制閥微微地

8、開啟（部分開度），這時，進氣流量的大部分即主要進氣量仍經主通道流入氣缸；進氣流量的小部分即輔助進氣量會經副通道流入氣缸。進