进气系统的作用是尽可能多、尽可能均匀地向各缸供给可燃混合气或新鲜空气,保证发动机连续运转。进气系统通常由空气滤清器、节气门体和进气歧管等部件组成。 对于非缸内直喷式汽油发动机,空气依次流过空气滤清器一节气门一进气歧管一进气门一气缸,如图9-1所示。节气门控制发动机进气量,位于节气门前方的空气流量计(或位于节气门后方的进气压力传感器)测量进气量,位于进气歧管末端的喷油器喷出适量汽油与空气形成可燃混合气后进入气缸。而缸内直喷式汽油发动机的进气歧管没有喷油器,新鲜空气直接进入气缸。
空气滤清器：
如果发动机没有空气滤清器,空气中的灰尘和水分等会进入发动机而影响发动机的燃烧,加大发动机磨损,大大缩短发动机的使用寿命。空气滤清器的主要作用是滤除空气中的杂质等,让洁净的空气进入气缸。另外,它还能降低进气噪声。空气滤清器应具有稳定的滤清能力,对气流的流动阻力小,能连续长期工作,维护方便等。
发动机大多使用干式纸滤芯空气滤清器,它由纸滤芯和滤清器外壳组成,滤清器外壳包括滤清器盖和滤清器外壳底座,如图9-2所示。滤芯安装在滤清器外壳中,滤芯的上、下表面是密封面,滤清器外壳安装好后,滤芯上密封面和下密封面分别与滤清器盖及滤清器外壳
底座的配合面紧密贴合。
如图9-3所示,空气滤清器滤芯是用树脂处理的微孔滤纸经折叠、模压、黏结而成。滤纸打褶是为了增加滤芯的过滤面积和减小滤芯阻力。滤芯外面是多孔金属网,用来保护滤芯,从而在运输和保管过程中不至于造成滤纸破损。滤芯的边缘浇有耐热塑料溶胶,以保持滤纸、金属网和密封面相互间的位置固定。
干式纸滤芯具有质量小、成本低、滤清效果好、可重复使用等优点,但是它一旦被油浸润,气流阻力将急剧加大。根据车辆使用环境,车辆行驶一定里程后需要对空气滤清器进行次清洁与维护,即将滤芯取出并用压缩空气由内向外将表面尘土吹掉。如果滤芯因使用超过一定的里程或破损,应及时更换新滤芯。
典型进气道：
进气道通常指节气门与进气门之间的管路。进气道的作用是形成可燃混合气,并将可燃混合气分配到各气缸。各缸进气道长度应尽可能相等,以保证气体尽可能均匀地分配到各个气缸,且内壁应尽可能光滑,以减小流动阻力,提高进气效率。现代发动机的进气歧管通常使用塑料复合材料或铝合金材料制造。塑料复合材料进气歧管(图9-4)可塑性好、质量小、成本低、内表面光滑,可以加工出各种不同形状,提高充气效率。铝合金进气歧管(图9-5)强度高,多用于增压发动机。
根据结构和功能特点不同,进气道一般分为典型进气道和可变式进气道两种。
典型进气道结构简单,仅通过节气门控制进气量。怠速时,进气量由节气门体上的怠速控制装置控制;其他工况下,进气量一般由节气门控制。典型进气道的长度和形状是特定的,以兼顾各种工况下的发动机充气效率。
在典型进气道中添加谐振腔(图9-6)可以提高发动机的充气效率。由于进气过程具有间歇性和周期性,进气歧管内会产生一定幅度的压力波,此压力波会在进气系统内传播和往复反射。在特定的转速下,进气门关闭之前,谐振腔与气门的进气周期配合,进气歧管内产生大幅度的压力波,使进气歧管的压力增高,从而增加进气量,调节发动机的最大扭冷却液管路矩。另外,谐振腔还可以有效降低进气噪声。
冬季发动机怠速运行,节气门开度较小,空气快速通过节气门,温度和压力非常低,空气中的水蒸气容易凝结。因此,有些发动机的节气门体上连接有发动机冷却液管路,以防止节气门结冰,如图9-7所示。另外,节气门体上的冷却液管路还可以对进气进行预热。
可变进气歧管：
气流的惯性和压力波动效应可以增强进气效果,效果的强弱取决于进气歧管的长度、直径、容积和发动机转速。可变进气歧管通过改变进气歧管长度、直径等进气系统参数来改变进气压力波,提高充气效率。在中、低转速时,较细长的进气歧管充气效果较好;而在高转速时,粗短的进气歧管充气效果较好。因此,很多发动机上采用了可变进气歧管技术。
1.进气道长度可变进气歧管科鲁兹1.6L(LDE)、1.8L(2HO)等汽车的发动机采用进气道长度可变进气歧管,如图9-8所示。进气道长度可变进气歧管主要由真空控制电磁阀、执行器等部件组成,且在发动机控制模块(ECM)的控制下工作。真空是执行器的动力源,有些发动机配备真空罐,用于储备真空。
进气道长度可变进气歧管的工作原理如图9-9所示,执行器被置于进气歧管中,它可以执行打开和关闭动作,以改变进气道有效长度。当车辆在中、低速运行时,ECM控制真空控制电磁阀工作,使真空管路打开,执行器阀门关闭,此时处于长进气道状态。当发动机高转速运行时,ECM控制真空控制电磁阀关闭,使真空管路关闭,执行器阀门开启,此时处于短进气道状态。
2.进气道截面可变进气歧管新赛欧1.2L(LMU)、1.4L(LCU)发动机使用了进气道截面可变进气歧管(图9-10),它能根据发动机转速变化而自动改变进气道有效截面。每个气缸有四个气门(两个进气门和两个排气门),两个进气门各配有一个进气通道,其中一个进气道中装有进气转换阀。在发动机低转速、中小负荷工作时,转换阀关闭(图9-11a),只利用一个进气道进气,即发动机进气道的有效截面变小,此时进气流速提高,进气惯性大,可提高发动机转矩;当发动机高转速、大负转换阀荷工作时,转换阀开启(图9-11b),两条进气道同时进气此时进气截面增大,进气阻力减小,充气量增加,可提高发动机高速时的动力性。此外,还有一些进气可变系统可以同时控制进气道的长度与直径(有效截面)。
