汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)展研究

張文智

摘 要：隨著人們生活水平的提高和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車作為新一代的交通工具慢慢地走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，汽車生產(chǎn)商對(duì)于汽車安全性能和技術(shù)層面的要求日益提高，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是整個(gè)汽車運(yùn)作的中樞系統(tǒng)，在工作中起著至關(guān)重要的作用，進(jìn)氣系統(tǒng)是延長(zhǎng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的一個(gè)重要保證，所以做好進(jìn)氣系統(tǒng)的安排工作 有利于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。近年來(lái)，我國(guó)一代又一代的汽車工程師在進(jìn)氣系統(tǒng)的研究方面作了各項(xiàng)努力，進(jìn)氣系統(tǒng)的技術(shù)革新也有了長(zhǎng)足發(fā)展，本文主要從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)布置、發(fā)展歷程以及設(shè)計(jì)研究的角度出發(fā)進(jìn)行闡述，以求為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)展研究添磚加瓦。

關(guān)鍵詞：汽車；發(fā)動(dòng)機(jī)；進(jìn)氣系統(tǒng)；發(fā)展研究

1 進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)布置

汽車進(jìn)氣系統(tǒng)只有得到合理的布置，才會(huì)有利于汽車作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定和可靠。所以在最原始的汽車進(jìn)氣口設(shè)計(jì)時(shí)，在位置盡可能的選擇空曠、偏高的位置，這樣既方便操作，又可以避免灰塵、雨雪等雜物進(jìn)入堵塞了進(jìn)氣口；為了防止其他雜物進(jìn)入進(jìn)氣口導(dǎo)致堵塞，我們通常會(huì)在進(jìn)氣口安裝空氣濾清器，空氣濾清器因?yàn)橐獣r(shí)常的保養(yǎng)，在位置上要盡量選擇便于操作的地方，選用空氣濾清器也是門技術(shù)活，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)都有其固定的進(jìn)氣量，所以在選擇的時(shí)候要盡量選擇大于進(jìn)氣量的空氣濾清器，此外灰塵的顆粒大小也可以作為餐開(kāi)支考慮在內(nèi)；進(jìn)氣管路作為進(jìn)氣口和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中間的鏈接，我們?cè)阡佋O(shè)時(shí)盡量不要太長(zhǎng)，也不要有彎彎繞繞，短且直的進(jìn)氣管路不僅有利于氣體的進(jìn)出排放，還會(huì)在一定程度上節(jié)省原料和空間。

2 進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)展

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了諧波增壓進(jìn)氣系統(tǒng)、可變氣門正時(shí)系統(tǒng)、可變氣門升程系統(tǒng)和電子氣門技術(shù)三個(gè)階段，接下來(lái)我們針對(duì)這三種系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行逐一分析：

2.1 諧波增壓進(jìn)氣系統(tǒng)

我們?nèi)粘３Ｒ?jiàn)的汽車奧迪A5C6發(fā)動(dòng)機(jī)、起亞的直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)和與第七代雅美瑞發(fā)動(dòng)機(jī)等都是使用的這一款進(jìn)氣系統(tǒng)，諧波增壓進(jìn)氣系統(tǒng)可以分為氣管式和容積式兩種類型，現(xiàn)在大多數(shù)汽車使用的還是可變進(jìn)氣管式諧波增壓技術(shù)，通俗的講就是運(yùn)用氣流的慣性來(lái)產(chǎn)生壓強(qiáng)，從而達(dá)到增壓的效果。

優(yōu)點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣流速度的不斷增加，能夠把燃油和進(jìn)氣口的空氣混合在一起，不管汽車在低速行駛還是高速行駛的過(guò)程中都能保證進(jìn)氣的充足，很好的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起到了保護(hù)作用，大大降低了機(jī)器的故障率，節(jié)省了維修方面的一部分成本。

缺點(diǎn)：和渦輪增壓相比，諧波增壓進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣量和增壓效果相對(duì)來(lái)說(shuō)就不那么明顯了。

2.2 可變氣門正時(shí)系統(tǒng)

豐田公司在可變氣門技術(shù)上采用的使可變氣門正時(shí)系統(tǒng)，這一技術(shù)是通過(guò)汽車在高速或低速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，改變氣門重疊角的角度來(lái)控制進(jìn)氣量，使進(jìn)氣量和燃油按比例混合，從而達(dá)到汽油充分燃燒好的效果。

優(yōu)點(diǎn)：可變氣門正時(shí)系統(tǒng)通過(guò)凸輪軸轉(zhuǎn)，可以非常精確地控制氣門開(kāi)合的角度，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力大大的增強(qiáng)。

缺點(diǎn)：可變氣門正時(shí)系統(tǒng)在工作的過(guò)程中，僅僅依靠氣門開(kāi)合的角度來(lái)控制進(jìn)氣量，在一定程度上有一定的限制性，進(jìn)氣量十分的有限。

2.3 可變氣門升程系統(tǒng)

現(xiàn)今的汽車中本田和奧迪的部分車輛使用了這種可變氣門升程系統(tǒng)，可變氣門升程技術(shù)就是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，通過(guò)轉(zhuǎn)速的不同來(lái)調(diào)節(jié)氣門，使氣體和燃油混合達(dá)到充分的燃燒效果，奧迪和本田的升程系統(tǒng)在技術(shù)上沒(méi)有特別大的區(qū)別，兩者都是通過(guò)凸輪的切換，在改變氣門的基礎(chǔ)上增加進(jìn)氣量使動(dòng)力增強(qiáng)的。

優(yōu)點(diǎn)：可變氣門升程系統(tǒng)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)的低速巡航模式下，充分的降低汽車的油耗量，達(dá)到很好的節(jié)油效果，不僅如此，由于氣缸上的進(jìn)氣凸輪三個(gè)轉(zhuǎn)換互不干涉，這一簡(jiǎn)單化、單一化的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障的概率大大降低了，同樣節(jié)省了很大的一筆維修費(fèi)用。

缺點(diǎn)：由于可變氣門升程系統(tǒng)采用的還是分段式的氣門調(diào)節(jié)方式，發(fā)動(dòng)機(jī)在輸出的過(guò)程中的操作不夠線性化。

2.4 電子氣門技術(shù)

寶馬汽車在生產(chǎn)制造的過(guò)程中，大量的使用了電子氣門技術(shù)，它比之前的進(jìn)氣系統(tǒng)都更加的現(xiàn)金，這一技術(shù)是在原始的進(jìn)氣系統(tǒng)上增加了一根偏心軸，通過(guò)機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)這根軸位置上的額變化，從而改變了進(jìn)氣口的大小，來(lái)使空氣和燃油混合然后增加了動(dòng)力。此外，在原始的進(jìn)氣系統(tǒng)上存在泵氣損失的現(xiàn)象，為了解決這一弊端，電子氣門技術(shù)去掉了氣節(jié)門，改善了泵氣損失的情況，在已訂購(gòu)程度上也減少了汽車的油耗量。

優(yōu)點(diǎn)：去除了泵氣損失以后，空氣在進(jìn)入進(jìn)氣口的時(shí)候變得更加流暢，燃油效率大大增加，同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)可以根據(jù)不同發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)調(diào)節(jié)自己的轉(zhuǎn)速，對(duì)于節(jié)省燃油量也是一個(gè)很大的突破。

3 進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

如今國(guó)內(nèi)外的汽車生產(chǎn)商和制造商對(duì)于汽車進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究已經(jīng)有了一套很成熟的技術(shù)，對(duì)于進(jìn)氣系統(tǒng)的研究，我們可以分三步走：根據(jù)對(duì)流體的模擬設(shè)計(jì)，充分利用有限容積的算法建立發(fā)動(dòng)機(jī)模型；運(yùn)用插入損失的計(jì)算公式進(jìn)行進(jìn)氣系統(tǒng)的插入損失分析，找出中心頻率；根據(jù)以上對(duì)中心頻率進(jìn)行聲學(xué)元件設(shè)計(jì)。這種三步走的設(shè)計(jì)方法，可以從科學(xué)的角度出發(fā)，驗(yàn)證進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性和安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今社會(huì)的不斷進(jìn)步的同時(shí)，也對(duì)我們賴以生存的環(huán)境造成了許多負(fù)面影響，人口的膨脹、光污染、尾氣污染等等，這些都在一定程度上使我們的空氣質(zhì)量有所下降，人們的健康已經(jīng)在逐步受到威脅。在這樣一個(gè)形勢(shì)影響下，未來(lái)的科技發(fā)展中汽車的低碳、節(jié)能、環(huán)保發(fā)展已經(jīng)漸漸成為一種趨勢(shì)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)展研究，不僅有利于我們進(jìn)一步了解發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律，還對(duì)未來(lái)汽車進(jìn)氣系統(tǒng)的研究探索起到一定的指引作用，汽車油耗大、污染率高的弊端才能一步步得以解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]張紅衛(wèi).淺談汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)展.科技創(chuàng)新與運(yùn)用，2014.

[2]李春榮.淺談汽車進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)布置.內(nèi)燃機(jī)，2009.

[3]岳貴平，盧炳武，劉英杰，劉楊.發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)聲學(xué)元件設(shè)計(jì)方法研究.汽車技術(shù)，2009.