模塊三 進氣系統的結構及工作原理

引言

把空氣或混合氣導入發動機氣缸的零部件集合體稱為發動機進氣系統。進氣系統包含了空氣濾清器、進氣管、進氣門等機構。空氣經空氣濾清器過濾掉雜質后，流過空氣流量計，經由進氣道進入進氣歧管，與噴油器噴出的汽油混合后形成適當比例的油氣，由進氣門送入氣缸內點火燃燒，產生動力。為了增加進氣系統的效率、提高發動機的動力、降低油耗，現代發動機在進氣系統中都采用了可變進氣道、可變配氣正時、可變氣門升程、渦輪增壓等技術。本模塊將重點介紹發動機進氣系統所采用的各種進氣控制技術。

學習目標

1.進氣系統的組成及功能

2.進氣系統的結構及工作原理

3.進氣系統的故障案例

小知識

容積效率

發動機運轉時，每一循環所能獲得的空氣量多少，是決定發動機動力大小的基本因素，而發動機的進氣能力是由發動機的“容積效率”及“充填效率”來衡量的。“容積效率”的定義是每一個進氣行程中，氣缸所吸入的空氣在大氣壓力下所占的體積和氣缸活塞行程容積的比值。由于在進行吸氣行程時，會遭受各種的進氣阻力，加上氣缸內的高溫作用，因此將吸入氣缸內的空氣體積換算成一大氣壓下的狀態時，一定小于氣缸的體積，也就是說自然吸氣發動機的容積效率一定小于1。進氣阻力的降低、氣缸內壓力的提高、溫度降低、排氣回壓降低、進氣門面積加大都可提高發動機的容積效率，而發動機在高轉速運轉時則會降低容積效率。

充填效率

由于空氣的密度是因進氣系統入口的大氣狀態（溫度、壓力）而有所不同，因此容積效率并不能表現實際上進入氣缸內空氣的質量，于是我們必須靠“充填效率”來說明。“充填效率”的定義是每一個進氣行程中所吸入的空氣質量與標準狀態下（1個大氣壓、20℃、密度：1.187kg/cm²）占有氣缸活塞行程容積的干燥空氣質量的比值。在大氣壓力高、溫度低、密度高時，發動機的充填效率也將隨之提高。由此也可看出，容積效率所表現的是發動機構造及運轉狀態所造成發動機性能的差異，充填效率表現的則是運轉時大氣狀態所引起發動機性能的變化。

慣性效應

進氣閥門打開，空氣流入氣缸內時，由于慣性的作用，即使活塞已經到達下止點，空氣仍將繼續流入氣缸內，若在氣缸內壓力達最大值時，關閉進氣閥門的話，容積效率將成最大，此效應稱為慣性效應。若想得到最佳的容積效率必須同時考慮脈動效應及慣性效應，也就是說在氣缸壓力達到最大值，關閉進氣閥門的同時，前方進氣歧管內的壓縮波也同時達到最高的位置（波峰）。較長的進氣歧管在發動機低轉速時的容積效率較高，最大扭力值會較高，但隨轉速的提高，容積效率及扭力都會急劇降低，不利高速運轉。較短的進氣歧管則可提高發動機高轉速運轉時的容積效率，但會降低發動機的最大扭力及其出現時機。因此若要兼顧發動機高低轉速時的動力輸出，維持任何轉速下的容積效率，唯有采用可變長度的進氣歧管。