没有增压器的进气增压系统——进气谐波增压是怎么回事？

2024-08-09 00:00 来源:网易点击量:151 评论（0人参与）

大家知道现在很多车都搭载增压发动机，就是用一个增压器把更多的空气压入到发动机燃烧室中，然后再喷入更多的燃油，就可以实现小排量输出大动力的效果。这些发动机无一例外都有一个增压器，或者是涡轮增压器，或者是机械增压器，或者是二者都有。对于没有任何增压器的发动机，我们把它们叫做“自然吸气发动机”。这种发动机动力不如增压发动机来得猛烈，所以很多人都以为增压发动机技术更先进，其实这种观点是非常片面的，“增压”与“自然进气”并不是判断发动机先进与否的标准，就像饺子好吃不在皮上一样。

既然是“自然进气”，外界的空气是被发动机吸入到燃烧室中的，而不是被压进去的，所以进入的空气量有限，发动机的动力就受到了限制。为了让更多的空气进入到发动机中，汽车工程师仔细研究空气进入发动机的过程与路径，最终发现了进气的特点与规律，设计出了“进气谐波增压”系统，实现了“不用增压器的进气增压”。

进气谐波增压系统的工作原理主要是利用进气流的惯性来增压。

对于自然吸气发动机来说，空气进入发动机的过程并不是连续的，而是具有间歇性与周期性。当某缸开始进气冲程时，进气门打开，空气通过进气门高速进入燃烧室中；当进气冲程结束时，进气门迅速关闭，在进气门附近高速流动的空气突然受阻，停止流动，就会在进气门外面形成一定的压力，并且向相反的方向反弹，形成气波振荡，这就是所谓的“谐波”。与液压系统中“水锤”的形成原理基本是一样的。

谐波在进气管中以声速传播和往复反射，如果我们不加以控制的话，它会在进气管中反复反射振荡，形成紊流，进而影响其它气缸进气效率，降低发动机充气系数。如果我们能设计一种结构，控制谐波在进气管中振荡的方向与频率，让谐波振荡频率与进气门的开闭时刻相互吻合，使反射回来的压力波正好集中在将要开启的进气门附近。这样当进气门打开的时候，空气会主动地进入到燃烧室中，而不完全是被吸入的，进气压力会比自然吸气时大一些，这样就形成了一种进气增压效果。

这种进气结构就被称为“进气谐波增压”，是自然吸气发动机利用进气的运动惯性来产生增压效果的技术，是一种自然增压系统。现在几乎所有的自然吸气发动机都采用了这种技术。它的主要优点是没有运动部件，工作可靠，成本低；缺点是增压效果有限，一般只能让发动机多进10~20%的空气，发动机动力提升效果不明显；此外，由于发动机进气系统中的压力与频率是随时波动的，所以进气谐波增压只能增加特定转速下的进气量和发动机扭矩，而不能实现全转速下的进气增压。

进气谐波增压系统的主要结构就是在进气管道中设置一个谐振腔（或者称为动力腔），空气在这里面形成谐波振荡，产生进气增压效果。这个谐振腔的大小、形状与发动机的排量、气缸数量、气缸布置型式等都有关系，看起来简简单单的一个空壳子，其实技术含量是非常高的。

有趣的是，有些涡轮增压发动机上，也设置了谐振腔。比如大众的1.4TSI发动机，在进气管上并列布置三个长短不一的圆柱，这也是一种谐振腔。当然，它的主要作用不是用来进气增压，而是用来平衡进气管中的压力波动，避免节气门开度变化时，进气管中压力变化过大，引起发动机抖动或者行驶顿挫。

现在还有些自然进气发动机，采用了可变长度进气歧管技术，比如丰田的ACIS、宝马的DISA、奥迪可变进气歧管等，这些也是一种进气谐波增压技术。它们利用ECU控制谐振腔内电磁阀的开闭，控制翻板的开启，改变进气管的长度。当发动机处于低转速时，通过较长的进气歧管达到低速增扭的效果；当发动机处于中高转速时，则通过较短的进气歧管增加发动机的进气量，从而获得更为强劲的加速能力。这种由ECU控制的进气系统也被称为智能谐波增压进气系统。

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