可變進氣歧管構造與工作原理

07-25

可變進氣歧管通過改變進氣管的長度和截面積，提高燃燒效率，使發動機在低轉速時更平穩、扭矩更充足，高轉速時更順暢、功率更強大。

可變進氣歧管構造（圖）

可變進氣歧管（大眾邁騰）

1—用于進氣溫度傳感器螺栓；2—進氣溫度傳感器；3—活性炭罐電磁閥；4—進氣管；5—真空罐；6—高壓泵的螺栓；7—油箱燃油管路的連接接頭；8—燃油壓力調節閥；9—機械式單活塞高壓泵；10—軸套；11—連接至燃油分配器的燃油管路的連接接管（蓄壓管）；12—進氣翻板控制閥；13—噴射閥；14—進氣管接頭；15—進氣管接頭螺栓；16—進氣管接頭固定螺母；17—節氣門控制單元的螺栓；18—節氣門控制單元；19—密封環

可變進氣歧管的工作原理

進氣歧管一端與進氣門相連，一端與進氣總管后的進氣諧振室相連，每個汽缸都有一根進氣歧管。發動機在運轉時，進氣門不斷地的開啟和關閉，氣門開啟時，進氣歧管中的混合氣以一定的速度通過氣門進入汽缸，當氣門關閉時混合氣受阻就會反彈，周而復始會產生震動頻率。如果進氣歧管很短，顯然這種頻率會更快;如果進氣歧管很長的話，這個頻率就會變得相對慢一些。如果進氣歧管中混合氣的震蕩頻率與進氣門開啟的時間達到共振的話，那么此時的進氣效率顯然是很高的。因此可變進氣歧管，在發動機高速和低速時都能提供最佳配氣。

發動機在低轉速時，用又長又細的進氣歧管，可以增加進氣的氣流速度和氣壓強度，并使得汽油得以更好的霧化，燃燒的更好，提高扭矩。(就像捏扁水管后，水流就會更有力)發動機在高轉速時需要大量混合氣，這是進氣歧管就會變的又粗有短，這樣才能吸入更多的混合氣，提高輸出功率。

可變進氣歧管的技術原理
由于混合氣是具有質量的流體，在進氣管中的流動狀態是千變萬化的，工程上往往要運用流體力學來優化其內部設計，例如將進氣歧管內壁打磨光滑減輕阻力，或者刻意制造粗糙面營造汽缸內的渦流運動。但是，汽車發動機的工作轉速間隔高達數千轉，各工況所需的進氣需求不盡相同，這對普通的進氣歧管是個極大的考驗。于是，工程師對進氣歧管進行了深層次的開發——讓進氣歧管“變”起來。

●變長度
汽車用4沖程發動機的活塞上上下下往復2次循環才算完成一個工作循環，進氣門只有1/4時間打開，這樣在進氣歧管內造成一個進氣脈沖。發動機轉速越高，氣門開啟間隔也就越短，脈沖頻率也就越高。簡單的說，進氣歧管的振動也就越大。

工程師通過改變進氣歧管長度，改進氣流的流動。進氣歧管被設計成蝸牛一般的螺旋狀，分布在發動機缸體中間，氣流從中部進入。當發動機在2000prm低轉速運轉時，黑色控制閥關閉，氣流被迫從長歧管流入汽缸，此時，進氣歧管的固有頻率得以降低，以適應氣流的低轉速。當發動機轉速上升到5000rpm，進氣頻率上升，此時控制閥開啟，氣流繞開下部導管直接注入汽缸，這降低了進氣歧管的共振頻率，利于高速進氣。

●變截面
我們知道，低轉速時氣門會設置成短行程開啟，高轉速時氣門會設置成長行程開啟，這都是“負壓”惹出來的禍。那么除了氣門，進氣歧管就不能達到同樣的效果嗎?

流體力學的原理，管道的截面積越大，流體壓力越小;管道截面積越小，流體壓力越大。舉個例子：小時候我們都玩過自來水，將水管前端捏扁，自來水的壓力會變得非常大。

根據這一原理，發動機需要一套機構，在高轉速時使用較大的進氣歧管截面積，提高進氣流量;在低轉速時使用較小的進氣歧管截面面積，提高氣缸的進氣負壓，也能在氣缸內充分形成渦流，讓空氣與汽油更好的混合。

可變進氣歧管功能
可變長度進氣歧管系統就是根據發動機轉速調節進氣歧管長度。當發動機轉速低時，調節為較長的進氣歧管，依照振動學原理，歧管長度變長之后使進氣歧管固有頻率得以降低，與此時的低轉速氣流振動頻率接近，產生共振效果，使發動機在低轉速時進氣量增加，獲得較大轉矩。但是，在高轉速時卻因進氣管較長，進氣節流阻力大使得最大輸出功率下降。所以，當發動機轉速高時，調節為較短的進氣歧管，使其固有頻率升高，與此時的高轉速氣流振動頻率接近，也產生共振效果，使發動機在高轉速時進氣量增加，獲得較大功率。
可變長度進氣歧管系統的結構原理如圖1所示。它主要由進氣管轉換閥、進氣管轉換閥控制機構等組成。進氣管轉換閥控制機構包括ECU、進氣管轉換真空電磁閥、進氣管轉換真空膜盒和真空作用器等部件。

可變進氣歧管長度
可變進氣歧管長度是一種廣泛應用于普通民用車的技術，進氣歧管長度大部分被設計成分兩段可調——長的進氣歧管在低轉速時使用，短的進氣歧管在高轉速時使用為何在高轉速時要設計為短進氣歧管因為它能使得進氣更順暢，這一點應該很容易理解；但是為什么在低轉速時需要長進氣歧管呢，它不會增加進氣阻力嗎？因為發動機低轉速時發動機進氣的頻率也是低的，長的進氣歧管能聚集更多的空氣，因而非常適合與低轉速時發動機的進氣需求相匹配，從而可以改善轉矩的輸出
另外，長進氣歧管還能降低空氣流速，能讓空氣和燃料更好地混合，燃燒更充分，也可以產生更大的轉矩輸出。這種形式最常見

可變進氣共振
采用的是通過進氣共振來提高發動機中高轉速的動力。每個汽缸都共享著同一個諧振室，它們兩個互相連接，其中一個進氣管能在ECU的控制下，通過閥門打開和關閉。這個閥門開關頻率與各個汽缸之間的進氣頻率（進氣頻率實際上又取決于發動機的轉速）相關。這樣，在汽缸與汽缸之間就形成了一種壓力波。如果進氣頻率與壓力波轉速相對稱，根據共振的原理，空氣就會因為強烈的共振而被強力地推進汽缸，從而改善了進氣效率具體改變頻率的原理：壓力波的頻率通過相互交錯的進氣管控制，在低轉速時關閉其中一組，這樣壓力波的頻率減小，與相對比低的進氣頻率剛好吻合，從而可以提高中低轉速的扭轉力輸出：相反，在高轉速時，閥門打開，這樣壓力波的頻率增大，與較高的進氣頻率吻合，從而可以改善高轉速時的進氣效率

可變排氣回壓管
許多新款高性能車上，還采用了可變排氣回壓技術。類似于可變進氣歧管技術，可變排氣回壓技術只不過是針對排氣設計的。普通運動車型上的排氣管從單個汽缸收集到排氣以后匯集到排氣總管，形成一個新的排氣脈沖，形成反向增壓。反向增壓只會在發動機處于某一轉速的時候，才有最好的工作狀態，排氣管的長度決定了它的適用轉速范圍。短的排氣管適合在低轉速時增壓，長的則反之。對于排氣管的長度是固定的發動機，只能將其設計成最適合一個相對折中的轉速可變排氣管長度技術使用了兩段不同長度的排氣管，它們通過閥門的開閉互相切換工作，因此它能同時滿足高轉速和低轉速時的功率輸出