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关 键 词：可变进气装置、振荡增压
(3)可变进气装置(DISA)
为了在发动机转速较低时达到较高的输出扭矩,而在转速较高时不会造成发动机功率损失,宝马汽车公司为发动机装备了可变进气装置(图30).这样既可在低转速时利用长进气管自然吸气原理产生较高的扭矩,又能在转速较高时通过切换到较短的进气行程达到较高的功率输出.为了方便广大读者理解,在此以国内较为常见的宝马N42、N46型发动机为例,对宝马汽车发动机的可变进气装置进行介绍.
发动机上的DISA的功能通过每个气缸的1个滑套来实现滑套通过节气门处的开口即可看到.滑套由发动机控制单元通过1个带集成式减速机构的电机进行调节.当发动机转速在4500r／min时,DISA切换到短进气行程,以延迟方式在约4400r／min时切换回长行程.当DISA失灵时,该系统停在相应的位置,驾驶员可以很明显的感到发动机加速无力.
在N52系列发动机上,采用了新型可变进气装置.此种进气装置由谐振管、溢流管、振荡管、DISA执行机构1及DISA执行机构2组成(图31～34).
DlSA执行机构由DISA风门与驱动装置一起构成一个单元,DISA风门由1个电机和1个齿轮机构驱动.DISA执行机构内集成了电子控制装置,由发动机控制单元通过脉冲宽度调制信号控制.该机构只有DISA风门关闭和开启2个位置,就是说启用时电机将DISA风门移动至相应限位位置处.
DISA可变进气装置系统中可以实现良好的谐振增压功能,提高发动机的进气量.发动机内产生的扭矩在很大程度上取决于进气行程中空气进气量.各气缸的进气行程,即气门开启时的活塞下行行程使进入的空气产生振荡.进气时因活塞的移动,使得流动的空气与该气缸关闭的进气门相遇时,上述振荡就会与压力峰值产生的振荡相叠加,这2种振荡叠加时就会产生所谓的谐振或共振.谐振可以使原始振荡放大或衰减.当进气行程开始时,至于气缸上进气门前出现的是压力峰值还是压力低谷,在很大程度上取决于叠加振荡在进气区域内的行程和空气流流速.所以,在发动机转速范围内要得到较高的扭矩,需要发动机进气管的几何形状不断变换.
由于进气装置的几何形状和控制对气缸换气量影响很大,一根长度固定的进气管只能在特定发动机转速下产生最佳气缸进气效果.为此,在宝马M54系列发动机上设有1个带风门的二级可变进气装置.该风门由1个电磁阀和1个前置真空蓄能器控制.我们知道,在特定转速范围内提高扭矩是有条件的.因为当宝马N52系列发动机达到最大转速7000r／min时,以前所用的二级DISA就会在中等转速范围内产生1个扭矩低谷.为了能够在中等发动机转速范围内也产生较高扭矩,N52系列发动机设置了1个DISA.图35列出了这种装置的效果.
通过DISA的不同转换挡位,可在整个转速范围内都实现较高的扭矩.上述原理通过带有2个DISA执行机构的1个进气管转换装置和进气范围内的1个溢流管实现.与以前通过真空控制的系统不同,现在这2个DISA执行机构分别由相应的电机控制,电机和DISA执行机构是集成在一起的.2个DISA执行机构的尺寸不同.DISA执行机构2安装在溢流管内,DISA执行机构1安装在振荡管前的进气集气管内.
①怠速／车专速范围较低时的1挡(图36)
当发动机怠速运转和转速范围较低时,DISA执行机构1和2处于关闭状态,进气经过节气门进入谐振管,在谐振管内分配进气量并通过集气管和振荡管送至各个气缸内.这样每3个气缸都可获得等量进气质量.
②中等转速范围的2挡
当发动机转速处于中等转速范围时,DISA执行机构2打开.假设第1个气缸的进气门刚刚关闭,气体的移动在关闭的进气门上产生1个压力峰值,该压力峰值通过振荡管和集气管送至点火顺序中的下一个气缸处,从而改善下一个准备进气气缸的空气进气量.
③转速范围较高的3挡
当发动机转速范围较高时,2个DlSA执行机构都处于开启状态.此时也假设第1个气缸的进气门刚刚关闭,关闭的进气门前也产生了1个压力峰值,进气量通过振荡管、溢流管和集气管进行输送.