星期六, 2月 23, 2008

進氣系統

我們都知道,引擎的動力來自燃料的燃燒,而燃燒需要大量的空氣,所以引擎不僅需要能適切的供給燃油,還需要源源不斷的將空氣引入引擎中,好完成燃燒以產生動力。一具2000c.c.引擎於2000rpm運轉,理論上每秒鐘需要約30公升的空氣進入引擎,所以進氣系統在引擎運轉中,扮演著舉足輕重的角色。

進氣口

引擎的進氣系統從進氣口開始,經過空氣濾清器再到節流閥(油門),並連接至進氣其管將空氣導入汽缸內,而進氣口是整個進氣系統的最前端。進氣是進氣導管的開口,進氣導管通常採用黑色塑膠材質,而進氣口通常位於引擎室的前端,好導入新鮮且較低溫的空氣。

自然進氣引擎是藉著活塞進氣行程成的真空將空氣吸入的,而增壓引擎的空氣則是由增壓器的低壓端所產生的真空吸入。

空氣濾清器

空氣由進氣口吸入,第一站就來到空氣濾清器。顧名思義,空氣濾清器是用來過濾空氣中的灰塵、雜質,以確保進入引擎的空氣品質來保護引擎。空氣濾清器通常以棉紙為材質,空氣穿過時會由棉紙將灰塵檔下,所以空氣濾清器使用一陣子後,棉紙會沾上許多灰塵,影響空氣流動的順暢。一般空氣濾清器在車輛行駛3000至5000公裏後,最好能拆下將灰塵抖落,或用高壓空氣吹走灰塵,若是濾紙太髒則必須更換。

進氣感知器

進氣感知器又稱為進氣流量計,通常位於空氣濾清器後方的進氣導管上,用來測量進氣量的感知器。為了讓引擎燃燒更完全,引擎必須藉著進氣感知器來得知進氣量,藉著引擎控制模組(ECU)的計算,而給予引擎正確的噴油量。常見的進氣感知器,是採機械式設計,當空氣流過時會推動翼板,由其位移量來計算空氣流量。亦有採壓力式感知器,藉由進氣歧管的壓力(真空度)來計算空氣流量。


新鮮空氣自進氣道、空氣濾清器一路往引擎前進,下一個會碰到的就是節氣門,也就是俗稱的「油門」。這是整個引擎,唯一由駕駛人所控制的機構,在化油器引擎中,這個任務則由化油器擔任;而在噴射供油引擎中,節氣門閥體取代了化油器。在採用了噴射供油系統後,燃油直接在進氣門前由噴射器射出,節氣門閥體便少了使燃油與空氣混合的任務。但為了能精確控制油氣混合,節氣門閥體機構並不比化油器簡單。


一個典型的節氣門體,應具備主進氣道及節氣門,而節氣門是由一彈簧控制,當駕駛者未踩下油門時,節氣門處於關閉狀態,使大部分的空氣被排除在閥門外;而當駕駛踏下油門踏板時,油門拉線便會拉動節氣門彈簧,使閥門打開讓空氣從主進氣道進入引擎中。除此之外,還有一個節氣門感知器來把節氣門開度轉成電子訊號,使得引擎監理系統(ECU)能依據此來控制燃油噴量。

節氣門閥體上還有一個怠速控制閥,是由一步進馬達控制,引擎ECU會在冷車、啟閉冷氣、空檔與D檔變換等時機,控制怠速馬達的作動,以調整引擎怠速之合適的進氣量。

傳統的節氣門(油門)是以油門拉線採機械方式驅動,然而為了全車控制的整體性,許多新推出的車型已採用了電子控制的節氣門(電子油門)。


進氣歧管

在談到進氣歧管之前,我們先來想想空氣是怎樣進入引擎的。在引擎概論中我們曾提到活塞在汽缸內的運作,當引擎處於進氣行程時,活塞往下運動使汽缸內產生真空(也就是壓力變小),好與外界空氣產生壓力差,讓空氣能進入汽缸內。舉例來說,大家都應該有被打過針,也看過護士小姐如何將藥水吸入針桶內吧!假想針桶就是引擎,那麼當針桶內的活塞向外抽出時,藥水就會被吸入針桶內,而引擎就是這樣把空氣吸到汽缸內的。

好了,回到主題,進氣歧管位於節氣門與引擎進氣門之間,之所以稱為「歧管」,是因為空氣進入節氣門後,經過歧管緩衝統後,空氣流道就在此「分歧」了,對應引擎汽缸的數量,如四缸引擎就有四道,五缸引擎則有五道,將空氣分別導入各汽缸中。以自然進氣引擎來說,由於進氣歧管位於節氣門之後,所以當引擎油門開度小時,汽缸內無法吸到足量的空氣,就會造成歧管真空度高;而當引擎油門開度大時,進氣歧管內的真空度就會變小。因此,噴射供油引擎都會在進氣歧管上裝設一個壓力計,供給ECU判定引擎負荷,而給予適量的噴油。


歧管真空不隻可用來供給判定引擎負荷的壓力訊號,還有許多用處呢!如煞車也需要利用引擎的真空來輔助,所以當引擎發動後煞車踏板會輕盈許多,就是因為有真空輔助的緣故。還有某些形式的定速控制機構也會利用到歧管真空。而這些真空管一旦有洩漏或者不當改裝,會造成引擎控制失調,也會影響煞車的作動,所以奉勸讀者盡量不要於真空管上作不當的改裝,以維護行車的安全。

進氣歧管的設計也是大有學問的,為了引擎每一汽缸的燃燒狀況相同,每一缸的歧管長度和彎曲度都要盡可能的相同。由於引擎是由四個行程來完成運轉程序,所以引擎每一缸會以脈衝方式進氣,依據經驗,較長的歧管適合低轉速運轉,而較短的歧管則適合高轉速運轉。所以有些車型會採用可變長度進氣歧管,或連續可變長度進氣歧管,使引擎在各轉速域都能發揮較佳的性能。

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