汽車發(fā)動機進氣系統(tǒng)的發(fā)展研究

劉曦

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車作為一種基本的交通工具已經(jīng)走進千家萬戶。隨著里程數(shù)和車齡的增加，性能和性能也有所消耗，導(dǎo)致發(fā)動機出現(xiàn)各種問題。一般來說，發(fā)動機發(fā)生故障的概率還是很低的，但是當(dāng)它發(fā)生故障時，主要是利用專門的設(shè)備和分析維修知識。發(fā)動機不分類型，可分為L型和D型進氣系統(tǒng).進氣檢測系統(tǒng)的檢測和維護一個節(jié)氣門、氣流、怠速控制閥和進氣溫度傳感器都是需要的。本文重點從發(fā)動機進氣系統(tǒng)控制原理、故障檢測方法、故障維修及未來發(fā)展趨勢四個方面來推動發(fā)動機進氣系統(tǒng)控制與維修研究的進步。

關(guān)鍵詞：汽車;發(fā)動機;進氣量;故障檢修

一、增壓進氣系統(tǒng)

渦輪增壓器是一種以內(nèi)燃機云的形式產(chǎn)生的廢氣，用于驅(qū)動空氣壓縮機。增壓裝置可以通過壓縮燃料燃燒所需的空氣而提高發(fā)動機的功率密度，同時發(fā)動機的工作容積和轉(zhuǎn)速保持不變，從而增加進入氣缸的空氣質(zhì)量流量。增壓系統(tǒng)的配置包括增壓器本體、中冷器和增壓冷卻管路硬件本體，以及增壓器壓力傳感器、空氣流量計、速度傳感器、爆震傳感器、油門踏板位置。各種電子傳感器如（節(jié)氣門和節(jié)氣門）閥位傳感器、噴油器、點火線圈等提供信號反饋。增壓器本體還帶有廢氣旁通閥和進氣泄壓閥，EMS系統(tǒng)通過電子油門踏板（踏板打開）和速度等電子傳感器反饋信號確定并輸出駕駛員的發(fā)動機需求。與增壓占空比相比，它控制增壓器本體廢氣旁通閥的開度，讓更多的廢氣進入廢氣渦輪側(cè)，增加增壓強度，提高吸氣壓力達到目標(biāo)壓力。當(dāng)EMS從各個電子傳感器接收到車輛不需要增壓動力的信號時，此時EMS輸出增壓占空比為零，排氣從旁通管路排出，渦輪增壓器不再對進氣增壓，隨著時間的推移，EMS 將控制渦輪增壓器的進氣減壓閥打開，使進氣壓力迅速下降到未增壓水平，發(fā)動機功率迅速下降到目標(biāo)功率。增壓器的獨特特性決定了增壓器可以達到的最大增壓器強度。增壓器的獨特特性包括增壓器的最大允許速度和增壓器的喘振線。當(dāng)為發(fā)動機選擇了特定類型的增壓器時，增壓系統(tǒng)的獨特特性就被確定了。發(fā)動機臺校準(zhǔn)根據(jù)增壓器的最大允許速度和增壓器的喘振線補償每個輸出速度下的最大增壓率。

二、可變氣門正時系統(tǒng)

當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷變化時，進氣量、排量、進排氣流量、進排氣行程時間、氣缸內(nèi)燃燒過程等都會發(fā)生變化，氣門形狀和氣門升程也會發(fā)生變化。由于進氣流的慣性，氣缸內(nèi)充滿了盡可能多的新鮮空氣。如果進氣門過大，進入氣缸的新鮮氣體在壓縮沖程時會被向上的活塞擠壓出氣缸。此時，由于活塞向上排氣，很容易將廢氣擠入進氣管，增加進氣中的殘余廢氣，減少新鮮氣體，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。因此，沒有固定的氣門相位設(shè)置可以讓發(fā)動機在高速和低速下達到最佳性能?？勺儦忾T正時（VVT） 系統(tǒng)可改變發(fā)動機氣門相位，使發(fā)動機能夠在各種速度和負載條件下保持出色的燃油經(jīng)濟性、功率和運行穩(wěn)定性，并減少排放。

三、可變氣門升程系統(tǒng)

發(fā)動機工作時，氣門行程越大，進氣截面積越大，進氣阻力越小，氣缸內(nèi)的空氣進氣越順暢，符合汽車的高速行駛工況。但汽車在低速行駛時，進氣截面積越大，進氣負壓越低，容易造成發(fā)動機運行不穩(wěn)或運行不穩(wěn)定。同樣，氣門行程越小，氣門越小，發(fā)動機能適應(yīng)慢速行駛工況，不能適應(yīng)高速行駛工況，氣缸進排氣不順暢。發(fā)動機的氣門行程與凸輪軸角度的長短有關(guān)，當(dāng)發(fā)動機初始氣門行程固定時，通常根據(jù)發(fā)動機的主要工況來設(shè)計氣門行程。例如，高速賽車發(fā)動機的強勁輸出往往采用長沖程設(shè)計，而典型的民用車輛在高速和低速時都可以輕松采用合適的氣門沖程設(shè)計。高速和低速區(qū)域的功率要求。發(fā)動機運行不穩(wěn)定、失去動力或浪費燃料。采用可變行程技術(shù)的發(fā)動機可以根據(jù)速度調(diào)整氣門行程。發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高時，采用長沖程，增大氣門截面積，保證進氣流量。提高進氣效率，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時采用長沖程，以減少氣門過流截面積。這有利于降低活塞運動，以確保進氣中的負壓并產(chǎn)生更多渦流。空氣和燃料快速均勻地混合，從而在低速下實現(xiàn)更完美的燃燒并增加發(fā)動機扭矩輸出。目前豐田普遍采用的可變氣門升程技術(shù)是VVT-i智能可變氣門系統(tǒng)，其主要功能是不斷調(diào)節(jié)發(fā)動機氣門動作的正時，但不能調(diào)節(jié)氣門開度的大小。豐田VVT-i智能可變氣門系統(tǒng)的主要工作原理如下。當(dāng)汽車從低速狀態(tài)過渡到高速狀態(tài)時，行車電腦ECU 在其控制下將油壓入一個小型渦輪機。凸輪的方向與凸輪的方向相反，使小渦輪工作并開始工作。這樣凸輪就可以在60°范圍內(nèi)前后轉(zhuǎn)動，達到控制閥門啟閉時間的目的，實現(xiàn)閥門開啟時間的控制。該技術(shù)的優(yōu)點是可以根據(jù)發(fā)動機的工況科學(xué)合理地控制凸輪，也可以合理調(diào)整凸輪軸的旋轉(zhuǎn)角度，使發(fā)動機進氣分配達到最佳狀態(tài)。盡可能提高燃油的燃燒效率，進一步提高汽車的扭矩，提高汽車的基本性能。

四、電磁閥技術(shù)

發(fā)動機轉(zhuǎn)速不同。閥門運動的需求變化很大。低速時，進氣量小，所以如果氣門行程大，就不會產(chǎn)生足夠的負壓，而且噴油后，噴油器與進氣沒有完全混合，大大降低了低速燃燒效率和低速扭矩，也增加了廢氣。在這種情況下，必須使用較小的閥門行程。由于氣門沖程小，進氣負壓增大，從而產(chǎn)生大量渦流，使混合氣充分混合，滿足發(fā)動機低速正常運轉(zhuǎn)。在高速時，情況正好相反。這時進氣量很大，如果氣門行程過小，進氣阻力過大，將無法吸入足夠的空氣，從而影響到動力性能。因此，需要更大的閥門行程才能在高速下達到最佳的氣體分配要求。為了降低油耗，BMW 汽車中通過可調(diào)氣門機構(gòu)吸入發(fā)動機的空氣量不是通過節(jié)氣門調(diào)節(jié)，而是通過進氣門的可調(diào)升程來調(diào)節(jié)。通過一個電動可調(diào)偏心軸，凸輪軸相對于滾子氣門桿的運動由一個中間桿改變，以產(chǎn)生進氣門的可調(diào)升程。油門僅在啟動和緊急操作期間使用。在所有其他工況下，節(jié)氣門全開，幾乎沒有節(jié)氣效果。電磁閥技術(shù)實現(xiàn)了氣門行程的無級調(diào)節(jié)，在各種發(fā)動機轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)功率和扭矩輸出的最佳平衡。

結(jié)語

隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，也對人們生活的環(huán)境產(chǎn)生負面影響。因此，低碳、節(jié)能和環(huán)保的未來汽車已成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個增長的趨勢。也可作為未來汽車進氣系統(tǒng)的研究和探索具體的指導(dǎo)。

參考文獻：

[1]施佳輝，王東方，王燕，魯宜文.FSAE賽車發(fā)動機進氣系統(tǒng)設(shè)計與流場分析[J].輕工學(xué)報，2020，3205：66-73.

[2]張欣欣，文健康，馮策，祁華憲，李曉剛.FSAE賽車發(fā)動機進氣系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2020，51（09）：20-24.

[3]趙寶平，孫宏俠.淺析發(fā)動機進氣量控制原理及故障檢修.汽車維修，2020.