進氣系統

進氣系統由空氣濾清器、空氣流量計、進氣壓力感測器、節氣門體、附加空氣閥、怠速控制閥、諧振腔、動力腔、進氣歧管等組成。

基本介紹

• 中文名：進氣系統
• 外文名：intake system
• 組成：由空氣濾清器、空氣流量計
• 分類：可變進氣系統
• 套用車型：北京現代伊蘭特

簡介

進氣系統結構

圖1為一個進氣系統示意圖。一個完整的進氣系統可以分為兩部分：發動機進氣管多支管系統和空氣進入系統。空氣進入系統——該系統包括進氣控制閥，怠速進氣通道，波紋管膠管，乾淨空氣管，1/4波長管，空氣濾清器，濾芯，諧振腔，進氣管等。

進氣系統功用

進氣系統的主要功用是為發動機輸送清潔、乾燥、充足而穩定的空氣以滿足發動機的需求，避免空氣中雜質及大顆粒粉塵進入發動機燃燒室造成發動機異常磨損。進氣系統的另一個重要功能是降低噪聲，進氣噪聲不僅影響整車通過噪聲，而且影響車內噪聲，這對乘車舒適性有著很大的影響。進氣系統設計的好壞直接影響到發動機的功率及噪聲品質，關係到整車的乘坐舒適性。合理設計消聲元件可降低子系統噪聲，進而提升整車NVH性能。

圖1

工作原理

發動機工作時，駕駛員通過加速踏板操縱節氣門的開度，以此來改變進氣量，控制發動機的運轉。進入發動機的空氣經空氣濾清器濾去塵埃等雜質後，流經空氣流量計，沿節氣門通道進入動力腔，再經進氣歧管分配到各個氣缸中；發動機冷車怠速運轉時，部份空氣經附加空氣閥或怠速控制閥繞過節氣門進入氣缸。

分類

當代汽車進氣系統主要是可變進氣系統。可變進氣系統主要分VVT（可變氣門正時），CVVT（連續可變氣門正時），VVT-i（電子可變正時），i-VTEC（電子可變氣門升程）這四種。

套用車型

這四種主要的可變進氣系統的套用車型分別是：

北京現代伊蘭特：VVT（可變氣門正時）；

東風悅達起亞賽拉圖：CVVT（連續可變氣門正時）；

豐田車系，例如卡羅拉、花冠 VVT-i（電子可變正時）；

本田車系，例如雅閣、CRV、思域 i-VTEC（電子可變氣門升程）；

比亞迪車系，例如2012款F3、G3、L3 VVL（可變氣門升程）。

可變配氣技術

可變配氣技術，從大類上分，包括可變氣門正時和可變氣門行程兩大類。

首先談一下普通發動機配氣機構，大家都知道氣門是由發動機的曲軸通過凸輪軸帶動的，氣門的配氣正時取決於凸輪軸的轉角。在發動機運轉的時候，我們需要讓更多的新鮮空氣進入到燃燒室，讓廢氣能儘可能的排出燃燒室，最好的解決方法就是讓進氣門提前打開，讓排氣門推遲關閉。這樣，在進氣行程和排氣行程之間，就會發生進氣門和排氣門同時打開的情況，這種進排氣門之間的重疊被稱為氣門疊加角。在普通的發動機上，進氣門和排氣門的開閉時間是固定不變的，氣門疊加角也是固定不變的，是根據試驗而取得的最佳配氣定時，在發動機運轉過程中是不能改變的。然而發動機轉速的高低對進，排氣流動以及氣缸內燃燒過程是有影響的。轉速高時，進氣氣流流速高，慣性能量大，所以希望進氣門早些打開，晚些關閉，使新鮮氣體順利充入氣缸，儘量多一些混合氣或空氣。反之在在發動機轉速較低時，進氣流速低，流動慣性能量也小，如果進氣門過早開啟，由於此時活塞正上行排氣，很容易把新鮮空氣擠出氣缸，使進氣反而少了，發動機工作不穩定。因此，沒有任何一種固定的氣門疊加角設定能讓發動機在高低轉速時都能完美輸出的，如果沒有可變氣門正時技術，發動機只能根據其匹配車型的需求，選擇最最佳化的固定的氣門疊加角。例如，賽車的發動機一般都採用較小的氣門疊加角，以有利於高轉速時候的動力輸出。而普通的民用車則採用適中的氣門疊加角，同時兼顧高速和低速是的動力輸出，但在低轉速和高轉速時會損失很多動力。而可變氣門正時技術，就是通過技術手段，實現氣門疊加角的可變來解決這一矛盾。

如90年代初，日本本田公司推出一種即可改變配氣正時，又能改變氣門運動規律的可變配氣定時－升程的控制機構，是世界上第一個能同時控制氣門開閉時間及升程等兩種不同情況的氣門控制系統。就是現在大家耳熟能詳的VTEC機構：一般發動機每缸氣門組只由一組凸輪驅動，而VTEC系統的發動機卻有中低速用和高速用兩組不同的氣門驅動凸輪，並可通過電子控制系統的自動操縱，進行自動轉換。採用VTEC系統，保證了發動機中低速與高速不同的配氣相位及進氣量的要求，使發動機無論在何速率運轉都達到動力性、經濟性與低排放的統一和極佳狀態。需要說明的是，發動機採用可變配氣定時技術獲得上述好處的同時，沒有任何負面影響，換句話說，就是沒有對於發動機的工作強度提出更高的要求。

VTEC的設計就好像採用了兩根不同的凸輪軸似的，一根用於低轉速，一根用於高轉速，但是VTEC發動機的不同之處就在於將這樣兩種不同的凸輪軸設計在了一根凸輪軸上。

本田發動機進氣凸輪軸中，除了原有控制兩個氣門的一對凸輪（主凸輪和次凸輪）和一對搖臂（主搖臂和次搖臂）外，還增加了一個較高的中間凸輪和相應的搖臂（中間搖臂），三根搖臂內部裝有由液壓控制移動的小活塞。

發動機低速時，小活塞在原位置上，三根搖臂分離，主凸輪和次凸輪分別推動主搖臂和次搖臂，控制兩個進氣門的開閉，氣門升量較少，情形好像普通的發動機。

雖然中間凸輪也推動中間搖臂，但由於搖臂之間已分離，其它兩根搖臂不受它的控制，所以不會影響氣門的開閉狀態。發動機達到某一個設定的高轉速時，電腦即會指令電磁閥啟動液壓系統，推動搖臂內的小活塞，使三根搖臂鎖成一體，一起由中間凸輪c驅動，由於中間凸輪比其它凸輪都高，升程大，所以進氣門開啟時間延長，升程也增大了。當發動機轉速降低到某一個設定的低轉速時，搖臂內的液壓也隨之降低，活塞在回位彈簧作用下退回原位，三根搖臂分開。

整個VTEC系統由發動機電子控制單元（ECU）控制，ECU接收發動機感測器（包括轉速、進氣壓力、車速、水溫等）的參數並進行處理，輸出相應的控制信號，通過電磁閥調節搖臂活塞液壓系統，從而使發動機在不同的轉速工況下由不同的凸輪控制，影響進氣門的開度和時間。

本田的VTEC發動機技術已經推出了十年左右了，事實也證明這種設計是可靠的。它可以提高發動機在各種轉速下的性能，無論是低速下的燃油經濟性和運轉平順性還是高速下的加速性。可以說，在電子控制閥門機構代替傳統的凸輪機構之前，本田的VTEC技術可以說是一種很好的方法。

進氣系統噪聲

影響因素

進氣系統噪聲是汽車最主要的噪聲源之一，對其進行控制和最佳化有著重要的意義。進氣噪聲是由於進氣門周期性開閉產生壓力起伏變化及進氣過程中高速氣流流經進氣門通道時形成的。根據產生機理不同，進氣噪聲主要包含如下幾種：周期性壓力脈動噪聲、渦流噪聲、氣缸的赫姆霍茲共振噪聲和進氣管的氣柱共振噪聲; 空氣過濾器和赫姆霍茲消聲器的壁板非常薄，當高速氣流通過時，容易被激勵而引起輻射噪聲。進氣系統的聲學性能受到消聲容積、管道截面積、進氣管口位置等因素的影響。

進氣系統的降噪措施

氣體流動噪聲和結構噪聲處理的方法相對比較單一，而且往往不是進氣系統的主要噪聲。這裡主要探討低頻噪聲的降噪措施。

(1)合理設計空氣濾清器。一般來說，消音容積越大，消音效果越好，但是也需要綜合考慮布置空間、零件重量以及零件成本因素。一般情況下，空氣濾清器的容積達到發動機容積的3倍以上，就能達到良好的消音效果。

(2)確定空濾器進出管管徑和長度。減小空濾器進、出管管徑，提高擴張比，利於降低噪聲，但會導致進氣系統阻力增加，降低發動機的進氣量，影響發動機性能。空氣濾清器的有效消聲頻率跟進氣管長度有關，增加進氣管長度，空氣濾清器有效消聲頻率將移向低頻，所以合理設計進、出氣管的長度也十分有必要。

(3)合理設計消聲元件。常用的消聲元件有諧振腔、1/4波長管、多孔管和編織管等。諧振腔一般是針對低頻的，1/4波長管一般用來消除中高頻噪聲，多孔管和編織管主要套用於消除頻帶比較寬的噪聲。