可变进气歧管长度,英文名为 The variable intake manifold,简称IMC,又名“谐振进气系统—ACIS”。它是在非涡轮或机械增压的发动机上,通过改变进气歧管的有效长度,利用谐振增压方法,提高了发动机从低速到高速的所有转速范围内的动力性。它是根据发动机转速和负荷为主信号,结合冷却液温度信号,通过控制一个或多个进气控制阀(IMC-V),来改变进气歧管的有效长度。 1.可变进气歧管长度工作原理。 (1)动态增压**。 进气增压包括三种方式:动态增压、机械增压和废气涡轮增压。本文讲述动态增压原理。 进气系统的功能是供给发动机燃烧时所需要的空气,并确保各气缸均匀进气。由于现在发动机已全部采用燃油喷射,因此可设计出充分利用空气动力学中谐振增压效果的进气歧管结构,参见图7-57。 (2)动态增压工作原理。 谐振增压的原理,就是利用压力波和真空波向气缸充气,提高气缸容积效率,其工作过程如下。 1)进气门打开,产生真空波。在进气行程,活塞下行,在进气门附近产生真空波,参见图7-58。
2)真空波传递。随着时间的推移,真空波从进气歧管(谐振管)的进气门一端,传递到与总管(谐振腔)连接的另一端,并到达总管,作用在总管的空气上,参见图7-59。
3)压力波的产生。根据节气门开度、发动机转速等因素的不同,总管的压力也有所不同。
如果节气门接近全开时,总管压力接近大气压力。总管的压力比处于进气行程的进气歧管进气口的压力高,此时就会在进气歧管进气口产生吸力。这个吸力就会推动空气挤入进气歧管中,这样在进气歧管中的真空波转换为同样大小但方向相反的压力波,向进气门传递,参见图7-60。
这个谐振增压的特点是:真空波在总管连接处反射。
4)谐振增压。这个压力波通过进气歧管向燃烧室方向推进到达进气门上方,如果进气门仍打开,就会进入燃烧室。这个过程会持续到进气门上方与燃烧室的压力相近为止,参见图7-61。
总结:通过一次谐振增压的发动机,其容积效率可达100%甚至更高。为此,必须适当设计或控制进气门的关闭时刻,防止谐振增压后的进气在燃烧室流回进气歧管。
真空波流经进气门到总管的进气歧管长度s,及其压力波反向流动所需要的长度是一样的。
因为这两个波的传递速度v都是音速,所以两个波传播的时间也是一样的。参见图7-62。
但进气门打开的时间长度与发动机转速有关:转速越高,进气门打开时间和进入燃烧室的空气越少。
进气歧管长度s较长:发动机转速较低时,进气门打开时间t较长,可在压力波进入燃烧室后关闭进气门,实现谐振增压;发动机转速较高时,压力波未到达燃烧室时进气门已关闭,不能实现谐振增压。
进气歧管长度s较短:发动机转速较低时,进气门打开时间t较长,压力波进入燃烧室后再反射回进气歧管,容积效率没有增加;发动机转速较高时,压力波进入燃烧室后关闭进气门,实现谐振增压。
因此,最优的进气是进气歧管长度s随发动机转速(相对应的进气门打开时间t)变化而改变:转速越高,进气歧管长度越短。
2.可变进气歧管长度类型。
如果进气歧管长度能依据发动机工况(主要是发动机转速)而改变,就能提供几乎是理想的发动机转矩。奥迪/大众公司有多款发动机采用了可变进气歧管长度,现说明它们的实现方式。
(1)在长短进气谐振管间转换代表车型:采用单级可变进气歧管长度的VR6发动机,参见图7-63。
采用可变进气歧管长度的VR6发动机,在中低转速区时的功率和转矩有显著的提高,参见图7-64。
它的工作原理如下。
(2)调整进气谐振管长度。
代表车型:采用三级可变进气歧管长度的奥迪AOF(A8)和ARS(A6)发动机,通过两个翻板实现下面三种不同的进气歧管(谐振管长度),参见图7-65。
N156:可变进气歧管长度二级转换电磁阀。N261:可变进气歧管长度三级转换电磁阀。
AQF和ARS发动机由于可根据发动机转速和负荷的不同,而采用相应长度的进气歧管(谐振管),因此可在整个转速范围内获得接近最佳的转矩特性曲线,参见图7-66。
(3)带谐振管转换和谐振腔组合系统。
当转换阀处于打开状态时,副进气总管的左右相通并作为谐振腔。由于长度较短,适用于频率较高一转速高的工况。
在低到中发动机转速时,转换阀关闭,主进气总管作为谐振腔,满足发动机转矩需求,参见图7-67。
