3.6 進氣和排氣系統

Intake and Exhaust System

為什么發動機要進氣和排氣？

與人一樣，發動機也要呼吸空氣才能生存。發動機在工作中要吸入大量的空氣。發動機進氣系統的作用，是為發動機燃燒提供新鮮而充足的空氣。空氣由進氣口進入，通過空氣濾清器過濾后，經進氣歧管進入氣缸，并在進氣歧管內布置有節氣門和空氣流量計來控制和調節進氣量。

與人一樣，發動機也要向外排氣。發動機排氣系統的作用，是將已燃燒的廢氣排入大氣。它主要由排氣歧管、排氣管和排氣消聲器組成，并在排氣管段布置有三元催化轉化器，以凈化排氣。

節氣門起什么作用？

進氣系統主要包括兩大部件：一是空氣濾清器，它主要濾清空氣，去除空氣中的雜質；二是進氣道，它將空氣與燃油的混合氣引入氣缸。在進氣道中有節氣門，它可控制進入氣缸的混合氣的多少。此節氣門與駕駛人腳下的加速踏板（俗稱“油門踏板”）直接相連，加速踏板踏下越深，節氣門開度越大，混合氣進入就越多，發動機的轉速就越高。如果加速踏板和節氣門是通過電信號控制的，而不是拉索硬性連接，那么就稱其為電子節氣門（俗稱“電子油門”）。

什么是理想空燃比？

汽油在發動機內部發生的爆炸實際上是一種化學反應，因此，參與化學反應的物質之間就有理想的混合比。這個理想的混合比，是根據參與化學反應的分子的原子量計算出的。

空氣與汽油的混合比也稱空燃比。根據計算，它的理想值大概在14.7∶1左右，也就是燃燒1千克的汽油需要吸入14.7千克的空氣。如果按體積之比，則大概為9000∶1，就是說要燃燒1升的汽油，必須吸入9000升的空氣。這樣算來，汽車每分鐘要吸入3000～5000升的空氣，而我們人體每分鐘只需吸入6升空氣就夠用了。

因此，要想增強發動機的動力輸出，讓更多的汽油充分燃燒，就要加大進氣量，使之能有充足的空氣來幫助燃油燃燒。

為了提高進氣量，人們想出了各種方法，比如增大發動機的排氣量、采用進氣歧管可變技術、采用氣門可變技術、配備增壓器等。可以說，現在的發動機技術，基本就是指怎樣精確調節進氣的技術，使發動機順暢呼吸，讓燃油得到充分燃燒，從而提高動力，節省燃油，降低排放。

為什么進氣歧管長度可以變化？

進氣歧管是指從空氣濾清器到氣缸進氣道那段彎彎曲曲的管子。為了調節進氣量，一些發動機進氣歧管的長度是可變的，其原理是根據需要打開或關閉進氣歧管中的一些閥門，使進氣“走捷徑”或“繞道”來改變進氣行程，從而調節進氣量和進氣速率。

一些發動機進氣歧管的粗細也可變。其實也簡單，并不是改變進氣管的直徑，而是根據進氣需求關閉副進氣歧管，這樣就可達到改變進氣歧管“粗細”的目的。

為什么排氣歧管奇形怪狀？

排氣歧管是指從排氣門出來的七扭八歪的那部分金屬管。由于每個氣缸的排氣時刻都不一樣，為了保證每個氣缸的排氣順暢，必須防止不同氣缸之間的排氣有干擾。因此，在設計排氣歧管時要遵循四項基本原則：

1）排氣歧管要盡可能長。

2）各缸排氣歧管要盡可能等長。

3）各缸排氣歧管要盡可能獨立，互不干涉。

4）排氣歧管內表面要盡可能光滑。

排氣管是指從排氣歧管一直到車尾排氣口的那部分金屬管。排氣管上的部件相對要多一些，如氧傳感器（2個）、三元催化轉化器（1～2個）、消聲器（1～2個），都要安裝在排氣管上。

氧傳感器起什么作用？

現在，汽車的發動機都采用電腦（E C U）控制燃油的噴射，必須精確地控制混合氣的空燃比（空氣和燃油比例的理想值為14.7∶1），才能使燃油的燃燒效率盡可能高。氧傳感器實際上就是測量排氣中氧氣含量的部件，當排氣中氧氣含量高于或低于規定時（也就是空燃比偏離理想值時），氧傳感器就會向發動機ECU報告，ECU就會根據情況自動調節噴油量。

目前，車輛大多安裝有兩個氧傳感器，在三元催化轉化器前后方各有一個。前方氧傳感器的作用是檢測發動機不同工況的空燃比，同時ECU根據該信號調整噴油量和計算點火時間。后方氧傳感器的作用主要是檢測三元催化轉化器的工作好壞，即催化器的轉化率。通過與前氧傳感器數據的比較，來檢測三元催化轉化器是否工作正常。