进排气系统是指发动机在工作时需要进气系统和排气系统的辅助,而这两系统组成了进排气系统
1 进气系统的组成

进气系统由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、节气门体、附加空气阀、怠速控制阀、谐振腔、动力腔、进气歧管等组成。

进气系统

2 可变配气

可变配气技术,从大类上分,包括可变气门正时和可变气门行程两大类。

什么是可变气门正时?

首先谈一下普通发动机配气机构,大家都知道气门是由发动机的曲轴通过凸轮轴带动的,气门的配气正时取决于凸轮轴的转角。在发动机运转的时候,我们需要让更多的新鲜空气进入到燃烧室,让废气能尽可能的排出燃烧室,最好的解决方法就是让进气门提前打开,让排气门推迟关闭。这样,在进气行程和排气行程之间,就会发生进气门和排气门同时打开的情况,这种进排气门之间的重叠被称为气门叠加角。

在普通的发动机上,进气门和排气门的开闭时间是固定不变的,气门叠加角也是固定不变的,是根据试验而取得的最佳配气定时,在发动机运转过程中是不能改变的。然而发动机转速的高低对进,排气流动以及气缸内燃烧过程是有影响的。转速高时,进气气流流速高,惯性能量大,所以希望进气门早些打开,晚些关闭,使新鲜气体顺利充入气缸,尽量多一些混合气或空气。反之在在发动机转速较低时,进气流速低,流动惯性能量也小,如果进气门过早开启,由于此时活塞正上行排气,很容易把新鲜空气挤出气缸,使进气反而少了,发动机工作不稳定。因此,没有任何一种固定的气门叠加角设置能让发动机在高低转速时都能完美输出的,如果没有可变气门正时技术,发动机只能根据其匹配车型的需求,选择最优化的固定的气门叠加角。

例如,赛车的发动机一般都采用较小的气门叠加角,以有利于高转速时候的动力输出。而普通的民用车则采用适中的气门叠加角,同时兼顾高速和低速是的动力输出,但在低转速和高转速时会损失很多动力。而可变气门正时技术,就是通过技术手段,实现气门叠加角的可变来解决这一矛盾。

什么是可变气门行程呢?

也就是在可变气门正时的基础上,让增加一个能够让气门升降的功能,这样做的好处是能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况,而丰田VTEC正是第一个采用了这种这种技术的公司。对于一般的发动机,每缸气门组只由一组凸轮驱动,而VTEC系统的发动机却有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮,并可通过电子控制系统的自动操纵,进行自动转换。采用VTEC系统,保证了发动机中低速与高速不同的配气相位及进气量的要求,使发动机无论在何速率运转都达到动力性、经济性与低排放的统一和极佳状态。需要说明的是,发动机采用可变配气定时技术获得上述好处的同时,没有任何负面影响,换句话说,就是没有对于发动机的工作强度提出更高的要求。

3 进气系统的分类

当代汽车进气系统主要是可变进气系统。可变进气系统主要分VVT(可变气门正时),CVVT(连续可变气门正时),VVT-i(电子可变正时),i-VTEC(电子可变气门升程)这四种。

1)VVT(可变气门正时)

曲轴经由齿状的传动装置带动凸轮轴转动,使得气门在做开启与关闭的动作时会与曲轴的转动角度形成一定的对应关系。而气体的流动会随着发动机运转速度的快慢而改变,如何使汽缸在不同的转速下都能够获得良好的进气效率?为此必须改变气门开启与关闭的时间。经由安装在凸轮轴前端的油压装置使凸轮轴可以另外做一些小角度转动,以使进气门在转速升高时得以提早开启。

采用可变配气定时机构可以改善发动机的性能。发动机转速不同,要求不同的配气定时。这是因为:当发动机转速改变时,由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变,因此在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同。

例如,当汽车发动机在低速运转时,气流惯性小,若此时配气定时保持不变,则部分进气将被活塞推出气缸,使进气量减少,气缸内残余废气将会增多。当发动机在高速运转时,气流惯性大,若此时增大进气迟后角和气门重叠角,则会增加进气量和减少残余废气量,使发动机的换气过程臻于完善。

总之,四冲程发动机的配气定时应该是进气迟后角和气门重叠角随发动机转速的升高而加大。如果气门升程也能随发动机转速的升高而加大,则将更有利于获得良好的发动机高速性能。

VVT技术解析

2)CVVT(连续可变气门正时)

CVVT是英文Continue Variable Valve Timing的缩写,翻译成中文就是连续可变气门正时机构,它是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的众多可变气门正时技术中的一种。例如:宝马公司叫做 Vanos,丰田叫做VVTI,本田叫做VTEC,但不管叫做什么,他们的目的都是给不同的发动机工作状况下匹配最佳的气门重叠角(气门正时),只不过所实现的方法是不同的。

3)VVT-i(电子可变正时)

它得工作原理是:VVT-i系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU储存了最佳气门正时参数值,曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到ECU并与预定参数值进行对比计算,计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀,控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置,也就是改变液压流量,把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVT-i控制器的不同油道。

VVTI技术工作原理

3)i-VTEC(电子可变气门升程)

i-VTEC系统是本田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写,最新款的本田轿车的发动机已普遍安装了i-VTEC系统。本田的i-VTEC
系统可连续调节气门正时,且能调节气门升程。

它的工作原理是:当发动机由低速向高速转换时,电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮,这样,在压力的作用下,小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度,从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转,从而改变进气门开启的时刻,达到连续调节气门正时的目的。

本田i-VTEC技术详解
4 排气系统的组成

汽车排气系统是指收集并且排放废气的系统,一般由排气歧管,排气管,催化转换器,排气温度传感器,汽车消声器和排气尾管等组成。

排气系统
5 排气系统的工作原理

新鲜空气与汽油混合进入引擎燃烧后,产生高温高压的气体推动活塞,当气体能量释放后,对引擎就不再有价值,这些气体就成为废气被排放出引擎外。废气自汽缸排出后,随即进入排气歧管,各缸的排气歧管汇集后,经过排气管将废气排出。而就如进气歧管一样,气体在排气歧管内也是以脉冲的方式离开引擎,所以各缸的排气歧管长度及弯度也要设计成尽量相同,使各缸的排气都能一样的顺畅。废弃从排气歧管之后,便接上催化转换器,以将未完全燃烧之污染物转换为无害物质,保护环境。从催化转换器出来就连接到消声器了,消声器横截面是一个圆形或者椭圆形的物体,多用薄钢板焊制,装在排气系统的中部或者后部位置上,它内部有一系列隔板、腔室、孔管和管道,利用声波反射互相干扰抵消的现象,使声能逐渐消弱 ,用以隔离和衰减排气门每次打开时产生的脉动压力。


排气系统工作原理
责任编辑:余伟楚
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