3.6 进气和排气系统

Intake and Exhaust System

为什么发动机要进气和排气？

与人一样，发动机也要呼吸空气才能生存。发动机在工作中要吸入大量的空气。发动机进气系统的作用，是为发动机燃烧提供新鲜而充足的空气。空气由进气口进入，通过空气滤清器过滤后，经进气歧管进入气缸，并在进气歧管内布置有节气门和空气流量计来控制和调节进气量。

与人一样，发动机也要向外排气。发动机排气系统的作用，是将已燃烧的废气排入大气。它主要由排气歧管、排气管和排气消声器组成，并在排气管段布置有三元催化转化器，以净化排气。

节气门起什么作用？

进气系统主要包括两大部件：一是空气滤清器，它主要滤清空气，去除空气中的杂质；二是进气道，它将空气与燃油的混合气引入气缸。在进气道中有节气门，它可控制进入气缸的混合气的多少。此节气门与驾驶人脚下的加速踏板（俗称“油门踏板”）直接相连，加速踏板踏下越深，节气门开度越大，混合气进入就越多，发动机的转速就越高。如果加速踏板和节气门是通过电信号控制的，而不是拉索硬性连接，那么就称其为电子节气门（俗称“电子油门”）。

什么是理想空燃比？

汽油在发动机内部发生的爆炸实际上是一种化学反应，因此，参与化学反应的物质之间就有理想的混合比。这个理想的混合比，是根据参与化学反应的分子的原子量计算出的。

空气与汽油的混合比也称空燃比。根据计算，它的理想值大概在14.7∶1左右，也就是燃烧1千克的汽油需要吸入14.7千克的空气。如果按体积之比，则大概为9000∶1，就是说要燃烧1升的汽油，必须吸入9000升的空气。这样算来，汽车每分钟要吸入3000～5000升的空气，而我们人体每分钟只需吸入6升空气就够用了。

因此，要想增强发动机的动力输出，让更多的汽油充分燃烧，就要加大进气量，使之能有充足的空气来帮助燃油燃烧。

为了提高进气量，人们想出了各种方法，比如增大发动机的排气量、采用进气歧管可变技术、采用气门可变技术、配备增压器等。可以说，现在的发动机技术，基本就是指怎样精确调节进气的技术，使发动机顺畅呼吸，让燃油得到充分燃烧，从而提高动力，节省燃油，降低排放。

为什么进气歧管长度可以变化？

进气歧管是指从空气滤清器到气缸进气道那段弯弯曲曲的管子。为了调节进气量，一些发动机进气歧管的长度是可变的，其原理是根据需要打开或关闭进气歧管中的一些阀门，使进气“走捷径”或“绕道”来改变进气行程，从而调节进气量和进气速率。

一些发动机进气歧管的粗细也可变。其实也简单，并不是改变进气管的直径，而是根据进气需求关闭副进气歧管，这样就可达到改变进气歧管“粗细”的目的。

为什么排气歧管奇形怪状？

排气歧管是指从排气门出来的七扭八歪的那部分金属管。由于每个气缸的排气时刻都不一样，为了保证每个气缸的排气顺畅，必须防止不同气缸之间的排气有干扰。因此，在设计排气歧管时要遵循四项基本原则：

1）排气歧管要尽可能长。

2）各缸排气歧管要尽可能等长。

3）各缸排气歧管要尽可能独立，互不干涉。

4）排气歧管内表面要尽可能光滑。

排气管是指从排气歧管一直到车尾排气口的那部分金属管。排气管上的部件相对要多一些，如氧传感器（2个）、三元催化转化器（1～2个）、消声器（1～2个），都要安装在排气管上。

氧传感器起什么作用？

现在，汽车的发动机都采用电脑（E C U）控制燃油的喷射，必须精确地控制混合气的空燃比（空气和燃油比例的理想值为14.7∶1），才能使燃油的燃烧效率尽可能高。氧传感器实际上就是测量排气中氧气含量的部件，当排气中氧气含量高于或低于规定时（也就是空燃比偏离理想值时），氧传感器就会向发动机ECU报告，ECU就会根据情况自动调节喷油量。

目前，车辆大多安装有两个氧传感器，在三元催化转化器前后方各有一个。前方氧传感器的作用是检测发动机不同工况的空燃比，同时ECU根据该信号调整喷油量和计算点火时间。后方氧传感器的作用主要是检测三元催化转化器的工作好坏，即催化器的转化率。通过与前氧传感器数据的比较，来检测三元催化转化器是否工作正常。