燃油发动机从发明至今结构形式改变最大的装置,其实是配气机构,也是各大车企始终致力于研究的课题。因为配气机构对发动机性能影响是最大的。汽车经过百年发展,有人认为空气进入到发动机是件很容易的事情,其实并不然,进气过程的复杂程度超过你的想象。
不论多点电喷还是缸内直喷,把燃油系统压力、喷油脉宽等稍加调整,都可以让更多的燃油进入发动机。但喷再多的汽油,没有足量的空气配合是无法燃烧的。发动机进气主要靠活塞下行产生的真空吸力把空气吸入气缸,但气缸的容积有限,进气量也是有限的,让更多的空气进入发动机是非常难的。下面我们就来看看空气是如何经历复杂的过程进入发动机燃烧室的。
也叫取气口,利用汽车行驶时的正压保证进气更顺畅。一般位于引擎盖下面,为了防止地面上的杂物和水进入,有一定的高度与隐蔽性。
空气走到这里会得到过滤,杂质与灰尘会留在空气滤芯上,过滤后的清洁空气进入进气管。
空气流量计是发动机重要的传感器,它的作用是计量进入空气质量的多少,然后把信号传输给控制单元,经过计算后控制燃油供给系统提供相应数量的燃油,维持最佳的空燃比。
经过计量后的空气,随后就来到了节气门,节气门许多车主们应该熟悉,但空气走到这会被节流的,它是一个翻转门,开启角度是由驾驶员脚下的加速踏板来控制,开启角度越大,进入发动机的空气就越多,然后再喷入相应的燃油,发动机转速才会上升,输出更大的动力。
空气从节气门进来后,就到了进气歧管。对于增压发动机来说,节气门进入的空气,会被增压器压缩提高压力,然后再送入发动机。被压缩的空气,温度升高,压力与密度增加,同体积的空气含氧量更高,然后再增加喷射相应数量的汽油,动力可以大幅度提高。
这是增压发动机的装置,为了避免进气温度过高,一般会采用增压中冷技术,将增压后的空气冷却后再送入发动机。
经过处理的空气从进气歧管中出来,就进入了气缸盖的进气道中,再经过进气门进入发动机燃烧室,进气门相当于一个“闸口”,当发动机高速运转时,进气门的开启时间极短,只有0.001秒,在这极限的时间内想让发动机进气充分,是非常困难的。
一路过关,空气终于进入了燃烧室,为了让燃油与空气更好的混合,发动机的燃烧室与活塞顶部都会设计成特殊的形状,引导空气在燃烧室中合理回旋流动,形成进气涡流,让燃油进一步雾化,与空气更充分的混合,然后被压缩、升温,被火花塞点燃,膨胀做功。
空气完成它的使命后,变成废气从排气门排出,经过三元催化裂解,还原成二氧化碳、氮气和水,再经过消音器消除排气脉冲和火焰,最终排出到大气中。
可以看出,在这个复杂的过程中,为了让尽可能多的空气进入发动机,配机构也经历了繁复的设计,从最早期的侧置气门,到顶置气门;从单进单排双气门,发展到双进双排四气门;从下置凸轮轴,发展到中置凸轮轴、顶置凸轮轴;从单顶置凸轮轴,发展到双顶置凸轮轴;从固定的气门开启时刻、开启高度,发展到可变气门正时和可变气门升程,等等。所有这些改进,都是为了让更多的空气进入发动机。
综合以上,发动机在日常保养中,要定期更换空气滤芯,保持进气系统的良好密封,定时清洗节气门、清除进气道积碳,来保证配气系统的正常运转。