劉家昕

發(fā)動機進氣歧管采用的先進技術(shù)

劉家昕

（遼寧工程技術(shù)大學，遼寧 阜新 123000）

進氣歧管是發(fā)動機重要零部件之一，它的設(shè)計結(jié)構(gòu)影響著發(fā)動機的性能，文章在論述了發(fā)動機進氣歧管采用的先進技術(shù)，主要有可變進氣歧管（可變長度和可變截面積）、集成中冷結(jié)構(gòu)的進氣歧管、可控燃燒速率、可變渦流控制的進氣歧管。

可變進氣歧管；集成中冷結(jié)構(gòu)的進氣歧管；可控燃燒速率；可變渦流控制

前言

時代在進步，科技在發(fā)展，汽車作為人們的交通工具越來越普及，汽車尾氣的排放要求日加嚴格，對發(fā)動機的性能要求越來越高。發(fā)動機作為汽車的動力也采用了相當多日新月異的技術(shù)。

進氣歧管是發(fā)動機的主要零部件之一，直接關(guān)系著發(fā)動機各缸進氣的均勻性，影響著發(fā)動機的性能，現(xiàn)在的進氣歧管也有采用了很多先進的技術(shù)，不再是單一簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1 可變進氣歧管

可變進氣歧管分為可變長度和可變截面積的進氣歧管。可變長度就是氣道長度可變，可變截面就是進氣截面積可變。

1.1 可變長度的進氣歧管

可變長度進氣歧管的基本原理，進氣門時開時關(guān)使得進氣管內(nèi)氣體的流動處于波動狀態(tài)，當進氣門關(guān)閉時，進氣管內(nèi)流動的氣體因急速停止而受到壓縮，在進氣門附近產(chǎn)生一個正壓力波，向進氣管入口端傳播。正壓波到了進氣管入口后反射回行，形成負壓力波并向進氣門處傳播，如果此時進氣門仍處于關(guān)閉狀態(tài)，改負壓力波反射回行向進氣管入口端傳遞。在進氣管里，正負壓力波往返交替?zhèn)鬟f，直到下一個循環(huán)開始，進氣門打開。如果下一循環(huán)進氣開始時，剛好是壓力表傳到進氣門處，則會使進氣壓力和充氣效率提高，反之則反。當進氣門開關(guān)的頻率與管內(nèi)其它的波動頻率相同時，則可產(chǎn)生共振，增大進氣量。

可變進氣歧管就是充分利用進氣波動效應(yīng)和盡量滿足發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下所需的進氣量，從而達到改善發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的目的。因此要求發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速大負荷時采用粗短的進氣歧管，在中低轉(zhuǎn)速和中小負荷下采用較長的進氣歧管。

可變長度進氣歧管一般是由電動開關(guān)對轉(zhuǎn)換閥進行控制，在低速時，電控開關(guān)關(guān)閉轉(zhuǎn)化閥，氣體從較長氣道進入氣缸，獲得較好的低速扭矩；而在高速時，電控開關(guān)打開轉(zhuǎn)化閥，大部分氣體從較短的氣道進入氣缸，提高高速的功率，某16L可變進氣歧管長管長530mm，短管長330mm，采用可變長度后，扭矩最大增加5.3%，功率最大增加6.1%。

圖1 關(guān)閉轉(zhuǎn)化閥，長管狀態(tài)

圖2 打開轉(zhuǎn)換閥短管狀態(tài)

1.2 可變截面積進氣歧管

在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速時使用較大的進氣歧管截面積，提高進氣流量；在低轉(zhuǎn)速時使用較小的進氣歧管截面積，提高氣缸的進氣負壓，也能在氣缸內(nèi)充分形成渦流，讓空氣與汽油混合的更好。

可變截面積的進氣歧管的氣道長度和腔體大小是固定的，只是在氣道出口區(qū)域增加一個碟片式的控制機構(gòu)，通過其旋轉(zhuǎn)控制氣道截面積的大小。當發(fā)動機低中轉(zhuǎn)速時，控制閥關(guān)閉，空氣從較細長的主進氣歧管進入氣缸；當發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，控制閥打開，空氣從主副進氣歧管進入氣缸。

2 集成中冷結(jié)構(gòu)的進氣歧管

目前，最普遍的中冷器是安裝在車輛前端，采用空氣冷卻。這種中冷器布置起來管路較長，零件較多，空氣經(jīng)過空濾后進入增壓器渦端進氣口，壓縮后的氣體從壓縮機端進入中冷器，降低溫度后進入節(jié)氣門體，整個系統(tǒng)中，零件之間用膠管連接，管路相對較長，氣體壓力損失較大，空間占用相對大。

集成中冷器的渦輪增壓發(fā)動機進氣歧管將常規(guī)風冷中冷器改成水冷中冷器，并集成于進氣歧管內(nèi)部，從而取消了中冷器出氣管，縮短了中冷器進氣管的長度和容量，大大減少了增壓后進氣管路的長度和容量，提升了發(fā)動機的瞬態(tài)響應(yīng)性能，提升了車輛動力性能。

某機型原型進氣歧管結(jié)構(gòu)較簡單，集成中冷結(jié)構(gòu)后的進氣歧管如圖4，中冷器用螺栓固定，密封墊密封。

圖4 某集成中冷的進氣歧管

3 可控燃燒速率

可控燃燒速率簡稱CBR（Controlled Burn Rate），通過改變進氣氣流的走向來控制發(fā)動機燃燒的目的。

其工作原理為：在發(fā)動機缸蓋的進氣側(cè)，每一個燃燒室對應(yīng)有兩個分開的進氣道，其中一個為中性氣道設(shè)計，一個為切向氣道設(shè)計。當中性氣道關(guān)閉時，空氣主要通過切向氣道進入燃燒室，于是在燃燒室內(nèi)會形成渦流，這樣就加速和顯著提高了燃燒效率，CBR系統(tǒng)工作是只有兩種狀態(tài)：“打開”和“關(guān)閉”，這一過程通過滑板或者蝶閥來完成，其信號由ECU控制，當發(fā)動機啟動時，需要較多的燃油，空燃比小，CBR處于關(guān)閉狀態(tài)，當發(fā)動機全速大負荷運轉(zhuǎn)時，CBR系統(tǒng)處于打開狀態(tài)，這樣能有效控制燃燒，改善油耗和排放。

圖5 可變?nèi)紵俾适疽鈭D

4 可變渦流控制

可變渦流控制通過控制進氣渦流強度的大小來控制燃燒的反應(yīng)程度和最高溫度，從而改善發(fā)動機的燃燒和排放。其工作原理是：在低速時，低速渦流氣道關(guān)閉，氣流通過高速渦流氣道產(chǎn)生高速渦流，提高渦流強度，使燃燒加速并且完全，優(yōu)化低速動力性能；在中高轉(zhuǎn)速下，低速渦流氣道打開，產(chǎn)生低速渦流，降低氣缸燃燒的最高溫度，從而達到改善排放的目的。

圖6 可變渦流控制示意圖

5 結(jié)束語

進氣歧管隨著發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展也在采用著一些先進的技術(shù)，綜上可變長度和可變截面積進氣歧管、集成中冷結(jié)構(gòu)的進氣歧管、可控燃燒速率、可變渦流控制，采用后一定程度上提高了發(fā)動機的性能，降低發(fā)動機的排放，優(yōu)化了空間布置。

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Advanced technology used on the intake manifold of engine

Liu Jiaxin

（Liaoning Technical University, Liaoning Fuxin 123000）

Intake manifold is one of the most important parts of engine. Its design structure affects the performance of engine.This paper discusses the advanced technology on the intake manifold of engine, including variable intake manifold (variable length and variable cross-section area), intake manifold with cooler, controllable combustion rate, Variable eddy control intake manifold.

Variable intake manifold; Intake manifold with cooler; Controllable combustion rate; Variable eddy control

U462.1

A

1671-7988(2019)24-162-03

U462.1

A

1671-7988(2019)24-162-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.24.052

劉家昕，就讀于遼寧工程技術(shù)大學。