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歧管真空
編輯內燃機中的歧管真空或發動機真空是發動機進氣歧管與地球大氣之間的氣壓差。歧管真空是活塞運動對進氣沖程和通過發動機進氣歧管中節氣門的阻塞流的影響。它是通過發動機的氣流限制量的量度,因此是發動機中未使用的功率容量的量度。在某些發動機中,歧管真空還用作驅動發動機附件和曲軸箱通風系統的輔助動力源。歧管真空不應與文丘里真空相混淆,文丘里真空是在化油器中利用的一種效應,用于建立與質量氣流大致成比例的壓力差并保持一定程度的恒定空氣/燃料比。它還用于輕型飛機,為氣動陀螺儀提供氣流。
概述
編輯通過內燃機的氣流速率是決定發動機產生的功率量的重要因素。大多數汽油發動機是通過限制進氣流量的節氣門來控制流量,而柴油發動機則由供應給氣缸的燃料量控制,因此沒有節氣門。歧管真空存在于所有使用節氣門的自然吸氣發動機中(包括使用奧托循環或二沖程循環的化油器和燃油噴射汽油發動機;柴油發動機沒有節流板)。通過發動機的質量流量是發動機轉速、發動機排量和進氣歧管中進氣流密度的乘積。在大多數應用中,轉速由應用設置(車輛中的發動機速度或其他應用中的機械速度)。排量取決于發動機幾何形狀,在使用發動機時通常不可調節(盡管少數型號確實具有此功能,請參閱可變排量)。限制輸入流量會降低進氣歧管中的密度(從而降低壓力),從而減少產生的功率量。它也是發動機阻力的主要來源(參見發動機制動),因為進氣歧管中的低壓空氣在進氣沖程期間對活塞提供的壓力較小。當油門打開時(在汽車中,油門踏板被踩下),環境空氣可以自由地填充進氣歧管,從而增加壓力(填充真空)。化油器或燃油噴射系統以正確的比例向氣流中添加燃油,為發動機提供能量。當油門完全打開時,發動機的進氣系統暴露在全大氣壓下,從而達到通過發動機的xxx氣流。在自然吸氣發動機中,輸出功率受環境大氣壓力的限制。增壓器和渦輪增壓器將歧管壓力提高到大氣壓力以上。
現代發展
編輯現代發動機使用歧管xxx壓力(縮寫為MAP)傳感器來測量進氣歧管中的空氣壓力。歧管xxx壓力是發動機控制單元(ECU)用于優化發動機運行的眾多參數之一。在處理某些應用時,區分xxx壓力和表壓非常重要,尤其是那些在正常操作期間經歷海拔變化的應用。受政府法規要求減少燃料消耗(美國)或二氧化碳排放量(歐洲)的推動,乘用車和輕型卡車配備了多種技術(小型發動機;鎖止、多速比和超速變速箱);可變氣門正時、強制進氣、柴油發動機等)導致歧管真空不足或不可用。電動真空泵現在通常用于為氣動附件提供動力。
歧管真空與文丘里真空
編輯歧管真空是由與文丘里真空不同的現象引起的,后者存在于化油器內部。文丘里真空是由文丘里效應引起的,對于固定的環境條件(空氣密度和溫度),文丘里效應取決于通過化油器的總質量流量。在使用化油器的發動機中,文丘里真空與通過發動機的總質量流量(因此總功率輸出)大致成比例。隨著環境壓力(海拔、天氣)或溫度的變化,可能需要調整化油器以保持這種關系。歧管壓力也可以被轉移。端口是在節流板的運動范圍內選擇測壓口的位置。根據節氣門位置,帶端口的測壓口可以位于節氣門的上游或下游。隨著節氣門位置的變化,一個帶端口的測壓口選擇性地連接到歧管壓力或環境壓力。古董(OBDII之前)發動機通常使用帶孔的歧管測壓口用于點火分配器和排放控制部件。
汽車中的歧管真空
編輯大多數汽車使用四沖程奧托循環發動機,多個氣缸連接到一個進氣歧管。在進氣沖程中,活塞在氣缸中下降,進氣門打開。當活塞下降時,它有效地增加了其上方氣缸的體積,從而形成了低壓。大氣壓力推動空氣通過歧管和化油器或燃油噴射系統,在此與燃油混合。由于多個氣缸在發動機循環中的不同時間運行,因此從化油器到發動機的進氣歧管幾乎存在恒定的壓差。為了控制進入發動機的燃料/空氣混合物的量,一個簡單的蝶閥(節流板)通常安裝在進氣歧管的開始處(在化油器發動機的化油器下方)。蝶閥只是一個安裝在主軸上的圓形圓盤,安裝在管道內。它與汽車的油門踏板相連,設置為全踩踏板時全開,松開踏板時全關。蝶閥通常包含一個小的怠速切斷孔,即使在閥門完全關閉時也允許少量燃料/空氣混合物進入發動機的孔,或者化油器有一個單獨的空氣旁路,帶有自己的怠速噴射。如果發動機在輕載或空載以及節氣門低或關閉的情況下運行,則歧管真空度很高。隨著節氣門打開,發動機轉速迅速增加。發動機速度僅受歧管中可用的燃料/空氣混合物量的限制。在全油門和輕載的情況下,其他影響(例如氣門浮動、氣缸中的湍流或點火正時)會限制發動機轉速,從而使歧管壓力增加——但實際上,歧管內壁上的寄生阻力,加上化油器中心的文丘里管的限制特性意味著當發動機的內部容積超過歧管能夠輸送的空氣量時,將始終設置低壓。如果發動機在大油門開度下在重負載下運行(例如從停止處加速或將汽車拉上山坡),那么發動機速度會受到負載的限制,并且會產生最小的真空。發動機轉速低,但蝶閥完全打開。由于活塞比空載時下降得更慢,因此壓力差不那么明顯,進氣系統中的寄生阻力可以忽略不計。發動機在全環境壓力下將空氣吸入氣缸。在某些情況下會產生更多的真空。在減速或下坡時,油門將關閉并選擇低檔來控制速度。由于車輪和變速箱快速移動,發動機將快速旋轉,但蝶閥將完全關閉。通過發動機的空氣流動受到節氣門的強烈限制,在蝶閥的發動機側產生強烈的真空,這將限制發動機的速度。這種現象被稱為發動機制動,用于防止加速甚至減速,而制動使用最少或不使用(如在下長或陡峭的山坡時)。這種真空制動不應與壓縮制動(又名杰克制動器)或排氣制動相混淆,后者通常用于大型柴油卡車。
歧管真空的用途
可以使用這種低(或負)壓。可以安裝一個測量歧管壓力的壓力表,以便向駕駛員指示發動機的工作強度,并且可以通過調整駕駛習慣來實現xxx的瞬時燃油效率:最小化歧管真空可提高瞬時效率。節氣門關閉條件下的微弱歧管真空表明蝶閥或發動機的內部部件(閥或活塞環)已磨損,從而阻礙了發動機的良好泵送動作并降低了整體效率。真空曾經是驅動車輛輔助系統的常用方式。真空系統隨著時間的推移而變得不可靠,因為真空管變得易碎并且容易泄漏。
1960年之前
- 擋風玻璃刮水器電機-在美國通過1966年國家交通和機動車輛安全法案引入聯邦機動車輛安全標準之前,通常使用歧管真空來驅動帶有氣動馬達的擋風玻璃刮水器。該系統既便宜又簡單,但產生了可笑但不安全的雨刷效果,雨刷在發動機怠速時全速運行,在巡航時以半速運行,當駕駛員完全踩下踏板時完全停止。
- 動力鎖電機
- Autovac燃油升降機,它使用真空將燃油從主油箱提升到一個小型輔助油箱,然后通過重力從輔助油箱流向化油器。這消除了燃油泵,在早期的汽車中,燃油泵是不可靠的項目。
1960–1990
汽車真空系統在1960年代和1980年代之間達到了使用的高度。在此期間,創造了各種各樣的真空開關、延遲閥和附件設備。例如,一輛1967年的福特Thunderbird將真空吸塵器用于:
- 真空輔助制動伺服系統(動力制動器)利用大氣壓力壓向發動機歧管真空以增加制動器壓力。由于制動幾乎總是伴隨著節氣門的關閉和相關的高歧管真空,因此該系統簡單且幾乎萬無一失。真空罐安裝在拖車上以控制其集成制動系統。
- 變速箱換檔控制
- 隱藏式前照燈門
- 遠程后備箱閂鎖釋放
- 電動門鎖
- HVAC空氣路由-車輛HVAC系統使用歧管真空來驅動執行器來控制氣流和溫度。
- 加熱器芯閥的控制
- 后座艙通風控制
- 傾斜方向盤釋放
其他可由真空驅動的物品包括:
現代用法
現代汽車使用真空的配件數量很少。許多以前由真空驅動的配件已被電子配件取代。
一些有時使用真空吸塵器的現代配件包括:
柴油發動機中的歧管真空
許多柴油發動機沒有蝶閥節氣門。歧管直接連接到進氣口,xxx產生的吸力是由下降的活塞產生的,沒有文丘里管來增加它,發動機功率是通過改變通過燃油噴射噴射到氣缸中的燃油量來控制的系統。這有助于使柴油發動機比汽油發動機更有效。如果需要真空(可以安裝汽油和柴油發動機的車輛通常具有需要真空的系統),可以將連接到節氣門的蝶閥安裝到歧管上。這會降低效率,并且仍然不如未連接到文丘里管那樣有效。由于僅在超速時產生低壓(例如在關閉節氣門的情況下下坡時),而不是在汽油發動機中的廣泛情況下,因此安裝了真空罐。大多數柴油發動機現在都安裝了一個單獨的真空泵(排氣器),以在所有發動機轉速下始終提供真空。許多新的BMW汽油發動機在正常運行時不使用節氣門,而是使用Valvetronic可變升程進氣門來控制進入發動機的空氣量。與柴油發動機一樣,這些發動機實際上不存在歧管真空,因此必須使用不同的來源為制動伺服系統提供動力。
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