空气从进气歧管中出来,就进入了气缸盖的进气道中,准备经过进气门进入发动机燃烧室,这是空气需要经过的第二道“鬼门关”。在发动机高速运转时,进排气门的开启时间极短,甚至只有0.001秒,在如此短的时间内,要想让发动机进气充分、排气彻底,是一个非常困难的事。所以,发动机配气机构这些年来是逐级进步的,从最早期的侧置气门,发展到顶置气门;从单进单排双气门,发展到双进双排四气门;从下置凸轮轴,发展到中置凸轮轴、顶置凸轮轴;从单顶置凸轮轴,发展到双顶置凸轮轴;从固定的气门开启时刻、开启高度,发展到可变气门正时和可变气门升程,等等。所有这些技术的进步,都是为了让更多的空气进入发动机。
表征气门开启时刻和持续时间的参数称为配气相位。普通的发动机,只有一个固定的配气相位。但是发动机在低中高不同的转速下,对进排气的需求有所不同,所以这种固定的配气相位只能照顾发动机在某一转速范围内的性能,无法兼顾全转速区域。因此,现在的发动机更多的采用了可变气门正时和可变气门升程技术,可以随着发动机转速的变化,进排气门的开启时刻、开启持续时间以及气门开启的角度都随之变化,较好的适应了发动机在各个转速下对进气的需求。比如我们常见的VVT、VVT-i、DVVT、CVVT、VVL、VTEC、i-VTEC,等等,都是这种功能的英文缩写。
空气进入发动机燃烧室,就遇到了自己的好基友——燃油。发动机的燃烧室都有特殊的形状,比如半球形燃烧室、盆形燃烧室、楔形燃烧室、ω形燃烧室等等,活塞的顶部也不是平整的,而是有特殊的凸起或者凹陷,这样做的目的是引导空气在燃烧室中合理回旋流动,形成进气涡流,让燃油进一步雾化蒸发,与空气更充分的混合,然后被压缩、升温,被火花塞点燃,膨胀做功,燃烧后的废气从排气门排出发动机,经过三元催化器催化裂解,将尾气中有害的碳氢化合物和氮氧化物还原成二氧化碳、氮气和水,然后再经过消音器消除排气脉动和火焰,降低尾气的温度和压力,最终排出到大气中。
从空气从进气门进入到从排气门排出这个过程称为“发动机换气过程”,大致可以分为自由排气、强制排气、惯性排气、准备进气、正常进气、惯性进气这六个阶段。换气过程的好坏,直接影响发动机的性能和排放。
至此,空气走完了在发动机中的全部路径,以身赴火完成了自己的使命。可以看出,在这个过程中,为了让尽可能多的空气进入发动机,工程师们可谓殚精竭虑,妙招频出,在我们看来一些小小不言的装置,可能都是工程师精心设计的结果。所以,我们千万不要小瞧这个简约而不简单的进气系统,它的性能优劣,可以直接影响发动机的性能高低。在日常保养中,我们要定期更换空气滤芯,保持进气系统的良好密封,适时清洗节气门和清除进气道中的积碳,让更清洁、足量的空气进入发动机。