可變進氣管的結構和工作原理

可變進氣歧管通過改變進氣管的長度和截面積來提高燃燒效率，使發(fā)動機低速時更穩(wěn)定，扭矩更充沛，高速時更平順，動力更強勁。

可變進氣歧管結構(圖)

可變進氣歧管(大眾邁騰)

1—氣溫傳感器螺栓；2-空氣溫度傳感器；3-活性碳罐電磁閥；4-進氣管；5-真空罐；6—高壓泵螺栓；7 ——油箱燃油管路連接接頭；8—燃油壓力調節(jié)閥；9-機械單活塞高壓泵；10—軸套；1—連接至燃油分配器燃油管路的連接管(蓄能器);12—進口翻板控制閥；13—噴射閥；14—入口管接頭；15—入口管接頭螺栓；16—進氣管接頭的固定螺母；17—節(jié)氣門控制單元的螺栓；18—節(jié)氣門控制單元；19—密封環(huán)

可變進氣管的工作原理

進氣歧管的一端連接到進氣門，另一端連接到進氣歧管后面的進氣諧振室。每個氣缸都有一個進氣歧管。當發(fā)動機運轉時，進氣門不斷地打開和關閉。當氣門打開時，進氣歧管中的混合氣以一定的速度通過氣門進入氣缸。當閥門關閉時，混合氣受阻會反彈，振動頻率會反復產(chǎn)生。如果進氣歧管短，顯然這個頻率會更快；如果進氣歧管較長，這個頻率會變得相對較慢。如果進氣歧管內混合氣的振蕩頻率與進氣門的開啟時間發(fā)生共振，顯然進氣效率很高。因此，可變進氣歧管可以在發(fā)動機高速和低速時提供最佳的空氣分配。

當發(fā)動機低速運轉時，采用細長的進氣歧管可以提高進氣速度和氣壓強度，使汽油霧化更好，燃燒更好，扭矩增加。就像把水管壓扁一樣，水流會更強。發(fā)動機在高轉速下需要大量的混合氣，使得進氣歧管更粗更短，這樣可以吸入更多的混合氣，提高輸出功率。

可變進氣歧管的技術原理

由于混合氣是有質量的流體，進氣管內的流動狀態(tài)是不斷變化的。工程上經(jīng)常利用流體力學來優(yōu)化其內部設計，比如打磨進氣歧管內壁來降低阻力，或者故意制作粗糙的表面來制造氣缸內的渦流運動。而汽車發(fā)動機的工作轉速范圍高達幾千轉，每個工況所需的進氣需求不同，這對普通進氣歧管是一個極大的考驗。于是，工程師對進氣歧管進行了深度開發(fā)，——，讓進氣歧管“變了樣”。

可變長度

汽車四沖程發(fā)動機只有活塞上下往復運動兩次，進氣門只開啟1/4的時間，才能完成一個工作循環(huán)，從而在進氣歧管內產(chǎn)生進氣脈沖。發(fā)動機轉速越高，氣門開啟間隔越短，脈沖頻率越高。簡單來說就是進氣歧管振動越大。

工程師們通過改變進氣歧管的長度來改善氣流。進氣歧管設計成螺旋狀，分布在發(fā)動機缸體中間，氣流從中間進入。當發(fā)動機以2000轉/分的低速運轉時，黑色控制閥關閉，氣流被迫從長歧管進入氣缸。此時，進氣歧管的固有頻率降低，以適應氣流的低速。當發(fā)動機轉速升至5000 rpm時，進氣頻率上升。此時控制閥打開，氣流繞過下降管，直接噴入氣缸。這降低了進氣歧管的共振頻率，有利于高速進氣。

可變截面

我們知道，在低轉速下，閥門會被設定為短行程開啟，在高轉速下，閥門會被設定為長行程開啟，這些都是負壓造成的。那么進氣歧管除了閥門不能達到同樣的效果嗎？

根據(jù)流體力學原理，管道截面積越大，流體壓力越小；管道的橫截面積越小，流體壓力越大。比如我們小時候都玩自來水，t的前端

根據(jù)這個原理，發(fā)動機需要一個機構，在高速時利用進氣歧管較大的截面積來改善進氣流量；在低速時采用較小的進氣歧管截面積，可以提高氣缸的進氣負壓，也可以在氣缸內充分形成渦流，使空氣和汽油更好地混合。

可變進氣歧管功能

可變長度進氣歧管系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機轉速調節(jié)進氣歧管的長度。當發(fā)動機轉速較低時，它被調整為較長的進氣歧管。根據(jù)振動原理，當進氣歧管的長度變長時，其固有頻率會降低，接近此時低速氣流的振動頻率，產(chǎn)生共振效應，會使發(fā)動機在低速時進氣量增大，獲得更大的扭矩。但在高速時，由于進氣管較長，進氣節(jié)氣門阻力較大，最大輸出功率下降。所以在發(fā)動機轉速較高時，調整到較短的進氣歧管，增加其固有頻率，接近此時高速氣流的振動頻率，也產(chǎn)生共振效應，使發(fā)動機在高轉速下的進氣量增加，使發(fā)動機獲得更大的功率。

可變長度進氣歧管系統(tǒng)的結構原理如圖1所示。主要由進氣管轉換閥和進氣管轉換閥控制機構組成。進氣管開關閥的控制機構包括ECU、進氣管開關真空電磁閥、進氣管開關真空膜片盒、真空執(zhí)行器等部件。

可變進氣管長度

可變進氣歧管長度是普通民用車輛廣泛使用的技術。大部分進氣歧管的長度分為兩段，低速時長度可調整為33，354，高速時可調整為短進氣歧管。應該很容易理解為什么要設計成高速時的短進氣歧管，因為這樣可以讓進氣更順暢。但是為什么低速的時候需要很長的進氣歧管呢？不會增加進氣阻力嗎？因為發(fā)動機低速時的進氣頻率也較低，長進氣歧管可以聚集更多的空氣，所以非常適合匹配發(fā)動機低速時的進氣需求，從而提高扭矩輸出。

此外，長進氣歧管還可以減少空氣流量，使空氣和燃油混合更好，燃燒更充分，產(chǎn)生更大的扭矩輸出。這種形式最常見。

可變進氣諧振

用于通過進氣諧振提高發(fā)動機中高速時的動力。每個氣缸共用一個共振室，其中兩個相互連接。其中一個進氣管可以在ECU的控制下通過閥門打開和關閉。這個氣門開關頻率與氣缸間的進氣頻率有關(進氣頻率實際上取決于發(fā)動機轉速)。這樣，在氣缸之間就形成了壓力波。如果進氣頻率與壓力波轉速對稱，根據(jù)共振原理，空氣會因強烈共振而被強力推入氣缸，從而提高了改變進氣效率的原理：壓力波的頻率由交錯的進氣管控制，在低轉速時關閉其中一根，使壓力波的頻率降低，與相對較低的進氣頻率重合，從而提高中低轉速時的扭矩輸出；相反，在高速時，氣門打開，所以

可變排氣背壓管

許多新型高性能汽車也采用了可變排氣背壓技術。與可變進氣歧管技術類似，可變排氣背壓技術僅針對廢氣而設計。普通跑車的排氣管從單個氣缸收集廢氣，匯集到排氣歧管，形成新的排氣脈沖，形成反向增壓。反向增壓只有在發(fā)動機處于一定轉速時才能發(fā)揮最佳作用，而排氣管的長度決定了其適用的轉速范圍。短排氣管適合低速增壓，長排氣管則相反。對于排氣管長度固定的發(fā)動機，只能設計成最適合相對折中的可變排氣管長度技術。使用兩根不同長度的排氣管，可以穿過開口，相互切換。