汽车发动机进气系统的发展研究

刘曦

摘要：随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，汽车作为一种基本的交通工具已经走进千家万户。随着里程数和车龄的增加，性能和性能也有所消耗，导致发动机出现各种问题。一般来说，发动机发生故障的概率还是很低的，但是当它发生故障时，主要是利用专门的设备和分析维修知识。发动机不分类型，可分为L型和D型进气系统.进气检测系统的检测和维护一个节气门、气流、怠速控制阀和进气温度传感器都是需要的。本文重点从发动机进气系统控制原理、故障检测方法、故障维修及未来发展趋势四个方面来推动发动机进气系统控制与维修研究的进步。

关键词：汽车;发动机;进气量;故障检修

一、增压进气系统

涡轮增压器是一种以内燃机云的形式产生的废气，用于驱动空气压缩机。增压装置可以通过压缩燃料燃烧所需的空气而提高发动机的功率密度，同时发动机的工作容积和转速保持不变，从而增加进入气缸的空气质量流量。增压系统的配置包括增压器本体、中冷器和增压冷却管路硬件本体，以及增压器压力传感器、空气流量计、速度传感器、爆震传感器、油门踏板位置。各种电子传感器如（节气门和节气门）阀位传感器、喷油器、点火线圈等提供信号反馈。增压器本体还带有废气旁通阀和进气泄压阀，EMS系统通过电子油门踏板（踏板打开）和速度等电子传感器反馈信号确定并输出驾驶员的发动机需求。与增压占空比相比，它控制增压器本体废气旁通阀的开度，让更多的废气进入废气涡轮侧，增加增压强度，提高吸气压力达到目标压力。当EMS从各个电子传感器接收到车辆不需要增压动力的信号时，此时EMS输出增压占空比为零，排气从旁通管路排出，涡轮增压器不再对进气增压，随着时间的推移，EMS将控制涡轮增压器的进气减压阀打开，使进气压力迅速下降到未增压水平，发动机功率迅速下降到目标功率。增压器的独特特性决定了增压器可以达到的最大增压器强度。增压器的独特特性包括增压器的最大允许速度和增压器的喘振线。当为发动机选择了特定类型的增压器时，增压系统的独特特性就被确定了。发动机台校准根据增压器的最大允许速度和增压器的喘振线补偿每个输出速度下的最大增压率。

二、可变气门正时系统

当发动机转速和负荷变化时，进气量、排量、进排气流量、进排气行程时间、气缸内燃烧过程等都会发生变化，气门形状和气门升程也会发生变化。由于进气流的惯性，气缸内充满了尽可能多的新鲜空气。如果进气门过大，进入气缸的新鲜气体在压缩冲程时会被向上的活塞挤压出气缸。此时，由于活塞向上排气，很容易将废气挤入进气管，增加进气中的残余废气，减少新鲜气体，使发动机运转不稳定。因此，没有固定的气门相位设置可以让发动机在高速和低速下达到最佳性能。可变气门正时（VVT）系统可改变发动机气门相位，使发动机能够在各种速度和负载条件下保持出色的燃油经济性、功率和运行稳定性，并减少排放。

三、可变气门升程系统

发动机工作时，气门行程越大，进气截面积越大，进气阻力越小，气缸内的空气进气越顺畅，符合汽车的高速行驶工况。但汽车在低速行驶时，进气截面积越大，进气负压越低，容易造成发动机运行不稳或运行不稳定。同样，气门行程越小，气门越小，发动机能适应慢速行驶工况，不能适应高速行驶工况，气缸进排气不顺畅。发动机的气门行程与凸轮轴角度的长短有关，当发动机初始气门行程固定时，通常根据发动机的主要工况来设计气门行程。例如，高速赛车发动机的强劲输出往往采用长冲程设计，而典型的民用车辆在高速和低速时都可以轻松采用合适的气门冲程设计。高速和低速区域的功率要求。发动机运行不稳定、失去动力或浪费燃料。采用可变行程技术的发动机可以根据速度调整气门行程。发动机转速较高时，采用长冲程，增大气门截面积，保证进气流量。提高进气效率，在发动机转速较低时采用长冲程，以减少气门过流截面积。这有利于降低活塞运动，以确保进气中的负压并产生更多涡流。空气和燃料快速均匀地混合，从而在低速下实现更完美的燃烧并增加发动机扭矩输出。目前丰田普遍采用的可变气门升程技术是VVT-i智能可变气门系统，其主要功能是不断调节发动机气门动作的正时，但不能调节气门开度的大小。丰田VVT-i智能可变气门系统的主要工作原理如下。当汽车从低速状态过渡到高速状态时，行车电脑ECU在其控制下将油压入一个小型涡轮机。凸轮的方向与凸轮的方向相反，使小涡轮工作并开始工作。这样凸轮就可以在60°范围内前后转动，达到控制阀门启闭时间的目的，实现阀门开启时间的控制。该技术的优点是可以根据发动机的工况科学合理地控制凸轮，也可以合理调整凸轮轴的旋转角度，使发动机进气分配达到最佳状态。尽可能提高燃油的燃烧效率，进一步提高汽车的扭矩，提高汽车的基本性能。

四、电磁阀技术

发动机转速不同。阀门运动的需求变化很大。低速时，进气量小，所以如果气门行程大，就不会产生足够的负压，而且喷油后，喷油器与进气没有完全混合，大大降低了低速燃烧效率和低速扭矩，也增加了废气。在这种情况下，必须使用较小的阀门行程。由于气门冲程小，进气负压增大，从而产生大量涡流，使混合气充分混合，满足发动机低速正常运转。在高速时，情况正好相反。这时进气量很大，如果气门行程过小，进气阻力过大，将无法吸入足够的空气，从而影响到动力性能。因此，需要更大的阀门行程才能在高速下达到最佳的气体分配要求。为了降低油耗，BMW汽车中通过可调气门机构吸入发动机的空气量不是通过节气门调节，而是通过进气门的可调升程来调节。通過一个电动可调偏心轴，凸轮轴相对于滚子气门杆的运动由一个中间杆改变，以产生进气门的可调升程。油门仅在启动和紧急操作期间使用。在所有其他工况下，节气门全开，几乎没有节气效果。电磁阀技术实现了气门行程的无级调节，在各种发动机转速下实现功率和扭矩输出的最佳平衡。

结语

随着现代社会的不断发展，也对人们生活的环境产生负面影响。因此，低碳、节能和环保的未来汽车已成为科学技术发展的一个增长的趋势。也可作为未来汽车进气系统的研究和探索具体的指导。

参考文献

[1]施佳辉，王东方，王燕，鲁宜文.FSAE赛车发动机进气系统设计与流场分析[J].轻工学报，2020，3205：66-73.

[2]张欣欣，文健康，冯策，祁华宪，李晓刚.FSAE赛车发动机进气系统优化设计[J].农业装备与车辆工程，2020，51（09）：20-24.

[3]赵宝平，孙宏侠.浅析发动机进气量控制原理及故障检修.汽车维修，2020.