上面这种方式结构简单,但是只有2级可调,这显然不能完全满足各个转速下发动机的进气需求。解决的办法是设计一套连续可变进气歧管长度的机构。宝马760装配的V12发动机就采用了该设计。
宝马的进气机构中间设计了一个转子来控制进气歧管的长度,通过转子角度的变化,使进气气流进入汽缸的长度连续可变。这显然更能满足各个转速下的进气效率。动力输出更加线性,扭力分布更加均匀,燃油经济型更加优秀。
变截面
我们知道,低转速时气门会设置成短行程开启,高转速时气门会设置成长行程开启,这都是“负压”惹出来的祸。那么除了气门,进气歧管就不能达到同样的效果吗?
流体力学的原理,管道的截面积越大,流体压力越小;管道截面积越小,流体压力越大。举个例子:小时候我们都玩过自来水,将水管前端捏扁,自来水的压力会变得非常大。
根据这一原理,发动机需要一套机构,在高转速时使用较大的进气歧管截面积,提高进气流量;在低转速时使用较小的进气歧管截面面积,提高气缸的进气负压,也能在气缸内充分形成涡流,让空气与汽油更好的混合。
以4气门发动机为例,2进2排设计,其中一进气管带有气阀,该气阀受到ECU的直接控制。当发动机低转速运转时,需要的进气歧管截面积小,这时可以关闭气阀,使两个进气门只有一个能够进气,这相当于减少了一半的截面积。同样,发动机高转速运转,气阀在ECU控制下开启,两个进气门同时工作,这相当于加大了截面积。
可变长度进气歧管
当汽油机低速运转时,汽油机电子控制模块指令转换阀控制机构关闭转换阀。这时,空气须经空气滤清器和节气门沿着弯曲而又细长的进气歧管流进气缸。细长的进气歧管提高了进气速度,增强了气流的惯性,使进气充量增多;当汽油机高速运转时,汽油机电子控制模块指令转换阀控制机构,打开转换阀,空气经空气滤清器和节气门及转换阀直接进入粗短的进气歧管。粗短的进气歧管,进气阻力减小,也使进气充量增多。
可变长度进气歧管不仅可以提高汽油机在中、低速和中、小负荷时的动力性,即提高有效输出扭矩;还由于它提高了汽油机在中、低速运转时的进气速度W,而增强了气缸内的气流强度,从而改善了燃烧过程,使汽油机中、低速的最低燃油消耗率下降,燃油经济性有所提高。
此外,可变长度进气歧管还有减少汽油机废气排放量的作用。因为汽油机燃烧过程改善后,不仅油耗降低,经济性改善,汽油机的有害排气污染物的排放量也能适当减少,即轿车汽油机的排放净化性能也可适当改善。
双通道可变进气歧管
双通道可变进气歧管:每个进气歧管都有两个进气通道,一长一短。根据汽油机的工作转速高低、负荷大小,由旋转阀2控制空气经过哪一个通道流进气缸。在长进气道中安装有喷油器。当汽油机在中、低速运转时,旋转阀2受到由汽油机电子控制模块发出的指令,在旋转阀控制机构(执行器)作用下,将短进气通道1封闭,新鲜空气充量经空气滤清器、节气门沿长进气通道3经过缸盖上的进气道5和进气门6进入气缸;当汽油机在高速运转时,汽油机电子控制模块发出指令,旋转阀控制机构(执行器)作用将短进气道1打开,使长进气道通道短路,将长进气通道改变为辅助进气通道。这时,新鲜空气充量同时经过两个进气通道进入气缸。
与可变长度进气歧管的功用相同,双通道可变进气歧管可提高汽油机在中、低速和中、小负荷的有效输出扭矩——改善动力性;降低汽油机在中、低速和中、小负荷的最低燃油消耗率——改善经济性;适当减少汽油机有害排气污染物的排放量——改善排气净化性。
主副通道式可变进气歧管
主副通道式可变进气歧管是双通道可变进气歧管的一个变型和特例。其结构、 工作过程、作用机理及功用均与双通道可变进气歧管相似。
在由低速向高速过渡的状态下,控制阀部分微开度。每一气缸使用主进气通道(长)和副进气通道(短)。副进气通道中安装有控制阀(圆盘阀),主进气通道中安装有喷油器。在主副通道式可变进气歧管中,控制阀的位置由 控制单元(ECU)根据轿车汽油机的曲轴转速高或低进行控制。
当汽油机低速运转时,控制阀4保持关闭,迫使所有的新鲜进气充量都经主通道1高速地流入气缸;当汽油机高速运转时,控制阀4保持全开,以减少进气的流动阻力。此时,所有新鲜进气充量同时经主、副两个通道进入气缸。
为了防止汽油机低转速和高转速两种运转方式变更时,控制阀由全关变成全开,控制阀位置突变,引起进气气流速度突变和进气流量的突变,导致汽油机有效输出扭矩的突变,人们增设了控制阀部分微开度的控制。
当汽油机中速运转时,控制阀微微地开启(部分开度),这时,进气流量的大部分即主要进气量仍经主通道流入气缸;进气流量的小部分即辅助进气量会经副通道流入气缸。进气流量的主要部分和辅助部分的比例取决于控制阀微微开启的比例。驱动控制阀开关动作起两种方式的作用:通过电磁阀控制的真空膜片和通过伺服电机。伺服电机起驱动作用控制圆盘阀(驱动控制阀),控制更精确。
此类进气歧管可增大汽油机中、低速运转时的有效输出扭矩,改善动力性;降低汽油机中、低速运转时的最低燃油消耗率,改善经济性。汽油机有害排气污染物排放量有所减少,即排放净化性有所提高。