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05:01進氣道翻板鬆動

打開汽車引擎蓋,你會發現一些彎彎曲曲的塑料管通往發動機,這就是進氣歧管。空氣通過節氣門後,在這裡被平均分成幾路然後進入各個氣缸參與燃燒。有心的車主會發現不同車型的進氣歧管長短粗細都不太一樣,於是就引發了下面的討論——這些管子到底是細而長好,還是粗而短好?

其實凡事我們都不能用簡單粗暴的二元法來評判好壞,具體問題還是要具體分析。細而長的通道雖然單位時間內可通過的流體少,但是由於通道內流體的慣性大、流速快,因此運動速度和流量更加穩定。空氣也是流體,所以細而長的進氣歧管對發動機在低轉速模式下的吸氣穩定性和經濟性更加有利。反之,當發動機在高速運轉的時候,短而粗的進氣道可以確保進氣量的充足,從而提升發動機的動力。

道理雖然如此,但汽車的進氣歧管不可能像《終結者2》裡面的T-1000一樣,可以隨意改變自己的形狀,所以大部分車子的進氣道是固定不可變的,無法在每個轉速區間都保持最佳的進氣狀態。為瞭解決這個問題,後來很多車上都採用了一種叫「可變進氣歧管」的技術,雖然沒有科幻片裏的記憶材料那麼神奇,但是卻部分實現了進氣道的「變形」功能。

一般而言,可變進氣道是通過內置翻板的辦法,把吸入的空氣切換到長通道或短通道後輸入氣缸,比如寶馬5系的發動機用的就是這種技術。

也有一種設計是通過翻板來改變進氣道內的截面積,從而變相地實現改變進氣道粗細的功能,比如大眾EA888二代發動機。

今天我們就拆解了一個EA888二代的進氣歧管,可以看到裡面有一組翻板分別攔截在通往四個氣缸的氣道。當它們關閉的時候,氣道相當於只打開了一半,而翻開的時候氣道才完全敞開。

控制這些翻板的是一組控制機構,由拉桿、氣鼓和電磁閥組成。發動機電腦根據工況的需要發送電信號給電磁閥,電磁閥就打開氣鼓上連接的真空管,真空管抽真空帶動氣鼓拉動拉桿,從而打開翻板。

那麼氣鼓內部又是長什麼樣呢?拆開後發現裡面很簡單,就是一根複位彈簧和一個密封膜片。彈簧負責翻板的回位,膜片用來隔絕氣鼓兩個腔之內的氣壓,當真空管抽真空的時候,膜片會由於兩個腔之間的氣壓差而克服彈簧的彈力,從而帶動拉桿收縮。真空管一旦被電磁閥切斷,那麼兩個腔又回到了平衡狀態,從而彈簧將隔膜頂回去。

在翻板轉軸的另外一端是一個電位計,也就是翻板位置感測器,轉軸帶動裡面的一個滑動電阻旋轉,改變信號電壓,從而讓發動機電腦可以根據電壓數值計算出翻板當前 處於哪個位置。這樣電腦不僅發送了信號給電磁閥,還同時接收到了反饋信號,這樣就達到閉環控制的目的。

內燃機的運轉看似簡單,但是要想優化運行效率卻很複雜,因此汽車工程師們做出了很多努力在解決一個個小問題上,可變進氣歧管技術就這是其中的一個。


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