汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)展研究

劉曦

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車作為一種基本的交通工具已經(jīng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶。隨著里程數(shù)和車齡的增加，性能和性能也有所消耗，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)各種問題。一般來說，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的概率還是很低的，但是當(dāng)它發(fā)生故障時(shí)，主要是利用專門的設(shè)備和分析維修知識(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)不分類型，可分為L(zhǎng)型和D型進(jìn)氣系統(tǒng).進(jìn)氣檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)和維護(hù)一個(gè)節(jié)氣門、氣流、怠速控制閥和進(jìn)氣溫度傳感器都是需要的。本文重點(diǎn)從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)控制原理、故障檢測(cè)方法、故障維修及未來發(fā)展趨勢(shì)四個(gè)方面來推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)控制與維修研究的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：汽車;發(fā)動(dòng)機(jī);進(jìn)氣量;故障檢修

一、增壓進(jìn)氣系統(tǒng)

渦輪增壓器是一種以內(nèi)燃機(jī)云的形式產(chǎn)生的廢氣，用于驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)。增壓裝置可以通過壓縮燃料燃燒所需的空氣而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率密度，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作容積和轉(zhuǎn)速保持不變，從而增加進(jìn)入氣缸的空氣質(zhì)量流量。增壓系統(tǒng)的配置包括增壓器本體、中冷器和增壓冷卻管路硬件本體，以及增壓器壓力傳感器、空氣流量計(jì)、速度傳感器、爆震傳感器、油門踏板位置。各種電子傳感器如（節(jié)氣門和節(jié)氣門）閥位傳感器、噴油器、點(diǎn)火線圈等提供信號(hào)反饋。增壓器本體還帶有廢氣旁通閥和進(jìn)氣泄壓閥，EMS系統(tǒng)通過電子油門踏板（踏板打開）和速度等電子傳感器反饋信號(hào)確定并輸出駕駛員的發(fā)動(dòng)機(jī)需求。與增壓占空比相比，它控制增壓器本體廢氣旁通閥的開度，讓更多的廢氣進(jìn)入廢氣渦輪側(cè)，增加增壓強(qiáng)度，提高吸氣壓力達(dá)到目標(biāo)壓力。當(dāng)EMS從各個(gè)電子傳感器接收到車輛不需要增壓動(dòng)力的信號(hào)時(shí)，此時(shí)EMS輸出增壓占空比為零，排氣從旁通管路排出，渦輪增壓器不再對(duì)進(jìn)氣增壓，隨著時(shí)間的推移，EMS 將控制渦輪增壓器的進(jìn)氣減壓閥打開，使進(jìn)氣壓力迅速下降到未增壓水平，發(fā)動(dòng)機(jī)功率迅速下降到目標(biāo)功率。增壓器的獨(dú)特特性決定了增壓器可以達(dá)到的最大增壓器強(qiáng)度。增壓器的獨(dú)特特性包括增壓器的最大允許速度和增壓器的喘振線。當(dāng)為發(fā)動(dòng)機(jī)選擇了特定類型的增壓器時(shí)，增壓系統(tǒng)的獨(dú)特特性就被確定了。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)校準(zhǔn)根據(jù)增壓器的最大允許速度和增壓器的喘振線補(bǔ)償每個(gè)輸出速度下的最大增壓率。

二、可變氣門正時(shí)系統(tǒng)

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化時(shí)，進(jìn)氣量、排量、進(jìn)排氣流量、進(jìn)排氣行程時(shí)間、氣缸內(nèi)燃燒過程等都會(huì)發(fā)生變化，氣門形狀和氣門升程也會(huì)發(fā)生變化。由于進(jìn)氣流的慣性，氣缸內(nèi)充滿了盡可能多的新鮮空氣。如果進(jìn)氣門過大，進(jìn)入氣缸的新鮮氣體在壓縮沖程時(shí)會(huì)被向上的活塞擠壓出氣缸。此時(shí)，由于活塞向上排氣，很容易將廢氣擠入進(jìn)氣管，增加進(jìn)氣中的殘余廢氣，減少新鮮氣體，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。因此，沒有固定的氣門相位設(shè)置可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)在高速和低速下達(dá)到最佳性能。可變氣門正時(shí)（VVT） 系統(tǒng)可改變發(fā)動(dòng)機(jī)氣門相位，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在各種速度和負(fù)載條件下保持出色的燃油經(jīng)濟(jì)性、功率和運(yùn)行穩(wěn)定性，并減少排放。

三、可變氣門升程系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣門行程越大，進(jìn)氣截面積越大，進(jìn)氣阻力越小，氣缸內(nèi)的空氣進(jìn)氣越順暢，符合汽車的高速行駛工況。但汽車在低速行駛時(shí)，進(jìn)氣截面積越大，進(jìn)氣負(fù)壓越低，容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)或運(yùn)行不穩(wěn)定。同樣，氣門行程越小，氣門越小，發(fā)動(dòng)機(jī)能適應(yīng)慢速行駛工況，不能適應(yīng)高速行駛工況，氣缸進(jìn)排氣不順暢。發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門行程與凸輪軸角度的長(zhǎng)短有關(guān)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)初始?xì)忾T行程固定時(shí)，通常根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要工況來設(shè)計(jì)氣門行程。例如，高速賽車發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)勁輸出往往采用長(zhǎng)沖程設(shè)計(jì)，而典型的民用車輛在高速和低速時(shí)都可以輕松采用合適的氣門沖程設(shè)計(jì)。高速和低速區(qū)域的功率要求。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定、失去動(dòng)力或浪費(fèi)燃料。采用可變行程技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)可以根據(jù)速度調(diào)整氣門行程。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，采用長(zhǎng)沖程，增大氣門截面積，保證進(jìn)氣流量。提高進(jìn)氣效率，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)采用長(zhǎng)沖程，以減少氣門過流截面積。這有利于降低活塞運(yùn)動(dòng)，以確保進(jìn)氣中的負(fù)壓并產(chǎn)生更多渦流。空氣和燃料快速均勻地混合，從而在低速下實(shí)現(xiàn)更完美的燃燒并增加發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出。目前豐田普遍采用的可變氣門升程技術(shù)是VVT-i智能可變氣門系統(tǒng)，其主要功能是不斷調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門動(dòng)作的正時(shí)，但不能調(diào)節(jié)氣門開度的大小。豐田VVT-i智能可變氣門系統(tǒng)的主要工作原理如下。當(dāng)汽車從低速狀態(tài)過渡到高速狀態(tài)時(shí)，行車電腦ECU 在其控制下將油壓入一個(gè)小型渦輪機(jī)。凸輪的方向與凸輪的方向相反，使小渦輪工作并開始工作。這樣凸輪就可以在60°范圍內(nèi)前后轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到控制閥門啟閉時(shí)間的目的，實(shí)現(xiàn)閥門開啟時(shí)間的控制。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況科學(xué)合理地控制凸輪，也可以合理調(diào)整凸輪軸的旋轉(zhuǎn)角度，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣分配達(dá)到最佳狀態(tài)。盡可能提高燃油的燃燒效率，進(jìn)一步提高汽車的扭矩，提高汽車的基本性能。

四、電磁閥技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不同。閥門運(yùn)動(dòng)的需求變化很大。低速時(shí)，進(jìn)氣量小，所以如果氣門行程大，就不會(huì)產(chǎn)生足夠的負(fù)壓，而且噴油后，噴油器與進(jìn)氣沒有完全混合，大大降低了低速燃燒效率和低速扭矩，也增加了廢氣。在這種情況下，必須使用較小的閥門行程。由于氣門沖程小，進(jìn)氣負(fù)壓增大，從而產(chǎn)生大量渦流，使混合氣充分混合，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)低速正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在高速時(shí)，情況正好相反。這時(shí)進(jìn)氣量很大，如果氣門行程過小，進(jìn)氣阻力過大，將無(wú)法吸入足夠的空氣，從而影響到動(dòng)力性能。因此，需要更大的閥門行程才能在高速下達(dá)到最佳的氣體分配要求。為了降低油耗，BMW 汽車中通過可調(diào)氣門機(jī)構(gòu)吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量不是通過節(jié)氣門調(diào)節(jié)，而是通過進(jìn)氣門的可調(diào)升程來調(diào)節(jié)。通過一個(gè)電動(dòng)可調(diào)偏心軸，凸輪軸相對(duì)于滾子氣門桿的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)中間桿改變，以產(chǎn)生進(jìn)氣門的可調(diào)升程。油門僅在啟動(dòng)和緊急操作期間使用。在所有其他工況下，節(jié)氣門全開，幾乎沒有節(jié)氣效果。電磁閥技術(shù)實(shí)現(xiàn)了氣門行程的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，在各種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)功率和扭矩輸出的最佳平衡。

結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，也對(duì)人們生活的環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，低碳、節(jié)能和環(huán)保的未來汽車已成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。也可作為未來汽車進(jìn)氣系統(tǒng)的研究和探索具體的指導(dǎo)。

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