打开汽车引擎盖,你会发现一些弯弯曲曲的塑料管通往发动机,这就是进气歧管。空气通过节气门后,在这里被平均分成几路然后进入各个气缸参与燃烧。有心的车主会发现不同车型的进气歧管长短粗细都不太一样,于是就引发了下面的讨论——这些管子到底是细而长好,还是粗而短好?
其实凡事我们都不能用简单粗暴的二元法来评判好坏,具体问题还是要具体分析。细而长的通道虽然单位时间内可通过的流体少,但是由于通道内流体的惯性大、流速快,因此运动速度和流量更加稳定。空气也是流体,所以细而长的进气歧管对发动机在低转速模式下的吸气稳定性和经济性更加有利。反之,当发动机在高速运转的时候,短而粗的进气道可以确保进气量的充足,从而提升发动机的动力。
道理虽然如此,但汽车的进气歧管不可能像《终结者2》里面的T-1000一样,可以随意改变自己的形状,所以大部分车子的进气道是固定不可变的,无法在每个转速区间都保持最佳的进气状态。为了解决这个问题,后来很多车上都采用了一种叫“可变进气歧管”的技术,虽然没有科幻片里的记忆材料那么神奇,但是却部分实现了进气道的“变形”功能。
一般而言,可变进气道是通过内置翻板的办法,把吸入的空气切换到长通道或短通道后输入气缸,比如宝马5系的发动机用的就是这种技术。
也有一种设计是通过翻板来改变进气道内的截面积,从而变相地实现改变进气道粗细的功能,比如大众EA888二代发动机。
今天我们就拆解了一个EA888二代的进气歧管,可以看到里面有一组翻板分别拦截在通往四个气缸的气道。当它们关闭的时候,气道相当于只打开了一半,而翻开的时候气道才完全敞开。
控制这些翻板的是一组控制机构,由拉杆、气鼓和电磁阀组成。发动机电脑根据工况的需要发送电信号给电磁阀,电磁阀就打开气鼓上连接的真空管,真空管抽真空带动气鼓拉动拉杆,从而打开翻板。
那么气鼓内部又是长什么样呢?拆开后发现里面很简单,就是一根复位弹簧和一个密封膜片。弹簧负责翻板的回位,膜片用来隔绝气鼓两个腔之内的气压,当真空管抽真空的时候,膜片会由于两个腔之间的气压差而克服弹簧的弹力,从而带动拉杆收缩。真空管一旦被电磁阀切断,那么两个腔又回到了平衡状态,从而弹簧将隔膜顶回去。
在翻板转轴的另外一端是一个电位计,也就是翻板位置传感器,转轴带动里面的一个滑动电阻旋转,改变信号电压,从而让发动机电脑可以根据电压数值计算出翻板当前 处于哪个位置。这样电脑不仅发送了信号给电磁阀,还同时接收到了反馈信号,这样就达到闭环控制的目的。
内燃机的运转看似简单,但是要想优化运行效率却很复杂,因此汽车工程师们做出了很多努力在解决一个个小问题上,可变进气歧管技术就这是其中的一个。
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