汽車發動機進氣系統的發展探討

蔣永敏 金紅基

摘要：近些年來，我國的經濟發展速度越來越快，人民的生活質量也得到了極大的提升，目前已經基本進入了全民有車的時代，因此汽車行業得以迅猛發展，有關汽車的各項專業技術都在發展中有了不同程度的創新。其中，汽車發動機作為汽車的“心臟”，重要性不言而喻，而為了提高汽車的安全性與動能，我國對汽車發動機技術的研究從未停止。在發動機當中，保障發動機壽命和質量的關鍵部分就是進氣系統，因此我國的汽車工程師都在致力于汽車發動機進氣系統的研究。本文中，筆者將通過不同角度的分析，對汽車發動機進氣系統的發展進行探討。

關鍵詞：汽車;發動機;進氣系統;技術;養護管理

中圖分類號：U466? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0060-02

0? 引言

汽車從問世發展至今，已有百余年歷史，在發動機的技術上有了非常大的進步與創新，但是就汽車發動機技術真正的大幅度強化主要是在近20年間，并且主要是得益于計算機信息技術的迅猛發展。從上世紀九十年代開始，世界各國逐漸認識到環境保護的重要性，而汽車作為污染物排放的主要來源之一，成為了環境保護工作的主要對象，因此在目前的汽車類型當中，逐漸出現了電車、太陽能車等節能環保技術。最近幾年，經過我國汽車工程師的不懈努力，汽車發動機的進氣系統有了明顯改善。

1? 目前汽車發動機進氣系統中控制技術簡析

1.1 可變氣門正時

這種進氣控制技術，又可稱為可變配氣相位。在這種控制技術當中，汽車發動機工作時，會有部分環節經常出現問題，且往往不易解決。例如：在發動機轉速較低時的扭矩輸出無法保證、在發動機轉速較高時的功率輸出無法保證、在發動機正常運行時的油耗無法保證等等。而在這些時候，想要完美的解決這些問題，單單依靠節氣門控制技術來調節燃油的供給是遠遠不夠的。而通過可變氣門正時控制技術，能夠使上述問題得以完美解決。在應用這種控制技術的汽車企業當中，最具代表性的就是日本豐田公司的VVT-i、以及本田公司的VTEC、薩博公司的SAAB這三家。通常情況下，在發動機的氣門組當中，往往只需要一組凸輪驅動即可，而在本田公司的進氣系統當中，發動機在低速或者高度轉動這兩種情況下，則需要使用兩組不同的凸輪驅動，并且能夠使用電子信息技術進行可視化控制，從而保障發動機進氣系統在不同工作狀態下的進氣需求，延長汽車發動機的使用壽命[1]。

1.2 可變進氣系統

現如今，增強發動機性能的主要方式就是提高充氣效率，除了基礎的增壓提氣之外，提高充氣效率還可以選擇合理的配氣相位，并且要求配氣相位能夠根據發動機的轉速情況進行調整，除此之外還可以選擇慣性進氣和諧振效應，這些方法對于提高充氣效率來說作用十分顯著。其中，慣性進氣和諧振效應的變化應當隨著發動機轉動的實際情況、進氣管道的大小以及長度進行變化。與此同時，在發動機轉速變化時，進氣管道的大小以及長度往往也隨之改變，這樣能夠使慣性進氣的效果更加顯著。所以，在我國目前的汽車發動機進氣系統當中，可變進氣系統是一個重要的技術，它能夠適應發動機不同階段的工作內容，極大的提高發動機性能，改善發動機怠速時可能出現的抖動現象，還能夠降低發動機的廢氣排放量，實現對生態環境的保護[2]。

2? 汽車發動機進氣系統如何提高穩定性

在汽車運行當中，首當其沖的應該是安全問題，在這項問題得以解決之后，另一個問題就是提高汽車的穩定性，而這與發動機進氣系統的布局密切相關，是否擁有一個合理的布局直接決定著汽車駕駛的穩定性。選擇高度較高以及空間偏大的位置進行布局，是以往的發動機進氣口設計的普遍措施，因為通過這種布局形式，能夠及時排出發動機進氣口的灰塵雜物，并做好預防工作，但是由于進氣口往往與空調相連接，所以在設計這種布局時，還需要安裝一個過濾器，并且在使用過程中不斷清潔與更換過濾器濾芯，以此來凈化車內空氣。但是這種布局仍然比較麻煩，因此在日后的發動機進氣系統發展中，為了提高其穩定性，可以在設計進氣管道布局時，盡可能的避免管道彎曲以及過長等情況出現，從而更加有利于廢氣的排放，減少了過濾器的使用，在提高穩定性的同時，還簡化了操作步驟[3]。

3? 汽車發動機進氣系統發展階段

3.1 進氣系統——諧波增壓

在諧波增壓系統當中，主要存在兩種工作方式，一種是可變進氣的管容積方式，另一種是可變進氣的管式方式。在這兩種工作方式當中，可變進氣管式方式諧波增壓技術逐漸受到了廣泛的應用，并且在汽車發動機進氣系統當中取得了不錯的成果，這種技術方式，通過對進氣管道的大小和長度進行改變，實現了增壓效果的大幅度增強，為了更好的實現這種目的，還時長借助于空氣流動中慣性造成的壓力。目前，應用這種進氣系統的汽車企業基本只有奧迪、寶馬、豐田等公司旗下的幾款車型。這種進氣系統的優勢，主要是可以在發動機運行過程中，將進氣口位置的空氣融合到燃油的空氣中，加快空氣流動速度，從而使汽車發動機在各種環境之下，都能夠擁有足夠的進氣，延長發動機的使用壽命。而這種進氣系統的劣勢，主要是相較于其他種類的增壓來說，諧波增壓的效果不夠明顯[4]。

3.2 進氣系統——可變氣門正時

可變氣門正時系統，主要是在汽車發動機運行過程中，控制凸輪軸進行旋轉，調節進氣口的尺寸，有效的制衡進氣量的大小，從而使進氣口的空氣能夠與燃油空氣進行融合，讓汽油燃燒更加充分，目前這種進氣系統主要是日本豐田公司應用較多。其主要的工作原理為：根據汽車發動機的實際轉速情況，調節進氣口的大小，從而提高發動機功率，在發動機轉速極低的情況下，則要適當的縮小進氣口，從而降低發動機怠速時的損耗，因此需要嚴格把控進氣量的多少，讓發動機中的汽油燃燒充分。這種進氣系統同樣存在著優勢和劣勢，優勢就是能夠有效的控制凸輪軸，并精準確定進氣口的大小，提高發動機的運轉動力。劣勢就是這種進氣系統主要的控制方式太過依賴進氣口的調節，在一定程度上限制了進氣量的多少[5]。

3.3 進氣系統——可變氣門升程

這種進氣系統，能夠使自身的進氣口開合根據發動機的實際運行情況進行調整，從而提高燃油效率。主要的工作原理為：在汽車發動機的不同氣缸，在進氣凸輪軸中安置三個凸輪，而三個凸輪的升程則各有不同，兩邊凸輪的升程要明顯短于中間的凸輪，在汽車發動機轉速相對較低的情況下，中間部位的凸輪則失去了作用，有效控制了進氣量，在發動機轉速相對較高的情況下，則三個凸輪全部發揮作用，并分別控制自身氣門開啟的次數，延長氣門的開啟時間，提高進氣量，進一步提高燃油效率。同樣，這種進氣系統的優勢在于，能夠在汽車發動機怠速狀態下，極大降低油耗，并且通過三個凸輪之間的相互作用，還能提高發動機的安全性，避免一些不必要的經濟損失。劣勢就在于這種控制系統是通過分段式的調節方式進行氣門調節，可能會出現汽車發動機的線性功率輸出異常等情況[6]。

3.4 進氣系統——電子氣門技術

汽車發動機進氣系統發展至今，出現了新型的電子氣門技術，目前這種技術已經在寶馬的一些車型當中得到有效應用，相較于上述三種進氣系統而言，這種技術更加先進，工作效率也更高。所謂的電子氣門技術，就是將一根偏心軸安裝在現有的進氣系統當中，并且這根偏心軸的實際位置還要根據發動機機械運動的實際狀況進行調整，與此同時，電子氣門技術還能夠更加精準的控制進氣口大小以及長短，讓進氣口的空氣與燃油能夠高效融合，極大的提高了汽車發動機的動力。由于這種技術的應用時間相對較短，所以其不足之處尚未總結完整，這里主要闡述一下該技術的優勢，即相較于傳統的進氣系統來說，電子氣門技術不再使用節氣門，極大的降低了泵氣損失，使應用這種技術的汽車油耗大大降低[7]。

4? 做好汽車發動機進氣系統的養護管理

4.1 進氣系統中需要養護管理的內容

在發動機進氣系統未來的發展當中，需要做好養護管理工作，以此來進一步延長發動機的使用壽命。進氣系統中需要進行養護管理的主要內容可以分為以下幾個方面：第一，就是及時的清潔或更換空氣過濾器。在進氣系統當中，空氣過濾器能夠有效過濾掉竄入發動機內部的劣質空氣，這些空氣久而久之會隨著發動機的運行，形成大小不一的顆粒狀，嚴重阻礙發動機內部的空氣流通，因此必須及時的清潔或者更換;第二，就是做好進氣管道的保養工作。在進氣系統當中，進氣管道能夠將發動機所需的空氣，及時運送到進氣歧管當中，而后順著管道進入發動機內部，但是這些空氣大多來自外部，盡管已經經過了空氣過濾器的凈化，但是空氣中仍然會存在不同種類的顆粒灰塵以及各種雜質，一旦進入到發動機當中，會附著在進氣管道內壁，因此必須做好進氣管道的保養工作;第三，就是要做好電子氣門的清洗工作。電子氣門作為一種新型技術，在應用過程中難免會遇到一些問題，而電子氣門又是發動機所需空氣進入的要道，所以空氣當中的雜質也會附著在氣門之上，因此必須要做好電子氣門的清洗工作，降低發動機運行過程中的損耗[8]。

4.2 養護管理的主要措施

根據上述的養護管理內容，具體的養護措施主要分為以下幾點：第一，就是空氣過濾器的清潔或更換。清潔這一步，一般在汽車行駛超過2萬公里之后，就需要到4S店內使用空氣槍進行吹灰，能夠有效去除空氣凈化器中的灰塵和雜質。而更換則是需要汽車行駛到4萬公里之后，這時普通的清潔手段已經無法滿足空氣過濾器的需要，所以就要將過臟或者老化的空氣凈化器進行更換;第二，就是進氣管道的保養工作。在這一步中，一般只需要將進氣管道從發動機中拆除，而后使用專業清潔劑進行清潔即可，這樣做能夠有效加快空氣的流通，提高發動機的動能;第三，就是電子氣門的清洗工作。電子氣門，又被稱為節流閥體，是發動機所需空氣進入的主要通道，因此清洗過程中，需要在確保潔凈的同時，保護電子氣門免遭破壞，可以先將電子氣門拆下，而后用專業的清潔劑小心擦拭，清洗后再使用電子儀器裝回。

5? 結束語

綜上所述，在新時期的時代背景之下，人們對汽車的功能要求越來越高，所以相關從業人員必須要投身于發動機的研究當中，讓汽車的“心臟”能夠更加安全可靠。

參考文獻：

[1]黃明.汽車構造中汽車發動機技術及其新進展研究[J].時代汽車，2021（09）：162-163.

[2]余龍，徐生榮，朱銀，丁華鋒.進氣系統的優化設計[J].汽車實用技術，2021，46（08）：36-38.

[3]梁婷，郭瑞庭，王磊，唐海國.汽車進氣系統優化分析與環模試驗驗證[J].時代汽車，2021（05）：117-118.

[4]付巖，王妍.分析汽車發動機故障檢測與維修技術要點[J].時代汽車，2021（06）：169-170.

[5]史冊.汽車構造中汽車發動機技術及其新進展[J].科技經濟導刊，2020，28（34）：54-55.

[6]袁夢穎.汽車發動機可變氣門技術及其發展[J].時代汽車，2020（21）：153-154.

[7]劉飛，趙一凡，牛衛箭.發動機進氣系統結構優化設計與仿真研究[J].機械設計，2020，37（07）：80-86.

[8]張文智.汽車發動機進氣系統的發展研究[J].科技風，2019（02）：161.