有人会非常好奇那个进气喇叭一样的东西是什么且为什么是喇叭状。

有人也会觉得这个多喉直喷技术就是神一样的改装技术,是不可忤逆的存在。

更有人弄不明白,这个管子到底是长了好还是短了好,哪种马力更大,哪种扭矩更好。

其实,这种神奇的多喉直喷技术就是独立节气门而已,也有量产引擎搭载。

同时也是自然进气引擎提升马力的最好方法之一。

你要的答案,都在这里。

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Author / 酷乐汽车

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多少AE86的车迷们其实并不记得当年的AE86原厂的引擎有多慢有多没有马力,唯一脑海中的印象就是拓海他爸给安装上了那台“非法的”赛车引擎 —— 4A-GE,万转的声浪响彻了秋名山,现在继续想来,确实是跨维度竞争。

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另外一颗引擎,虽然BMW没有大肆鼓吹,但是这颗引擎明显是全世界第一个将6独立节气门量产的引擎,这就是很多人可能记得被称为最强M3的E46 M3的S54 B32引擎。

普通3系在那个年代已经换装成轻量化铝制发动机缸体,而最顶层的M3出人意料的仍然在使用上一代的铸铁缸体,为了应对强大的马力需求,BMW在已经非常薄的缸体上再度扩缸,将缸径增加了0.6mm,总排量从3201增加到3245cc。

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水冷却系统被整合在进气上以增加进气密度。接着,在进一步优化和爆震控制下,压缩比增加到11.5:1。

同时,优化摇杆等部件的基础上,减少摩擦,同时增加量高转速下进气和出气的重叠。

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为了增加发动机的马力,进气得到再一次升级,采用了6独立节气门的设计。

和上一代7400rpm输出321hp相比,现款发动机可在7900rpm输出343hp。峰值扭矩从350Nm/3250rpm来到365Nm/4900rpm。

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升功率达到了107.2hp/L,而在被誉为史上最佳的E46 M3 CSL上,最大马力提升到了360匹,升功率进一步提高到了112.5hp/L!

考虑到8000rpm的红线和91mm的冲程,这台发动机的活塞速度其实不比S2000上本田红头慢。

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每升105.7匹马力的输出和每升112Nm的扭矩也是非常惊人的数字。

如果要找JDM AE86上的4A-GE引擎,E46 M3上的S54引擎的共同点的话——

  • 自然吸气

  • 高转速

  • 高升功率

最关键的是什么?

每个气缸都采用了独立的节气门,也就是我们所说的——

多喉直喷。

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所谓自然吸气,就好比是人在做正常的呼吸,肺部扩张容积增加,空气自然被吸入体内。

更多的空气意味着同样时间内更多的燃烧,所以想要提升动力,必定要增加进气量。

涡轮引擎,在同样时间内,采用涡轮的方式让更多的空气进入燃烧室,所以自然可以用更小的排量获得更大的马力,增压值越大,一般情况下就意味着跟大的动力。

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所以,大部分汽车,都是通过进气道内的节气门来控制进气量。当驾驶者全油门加速之时,大量的空气通过这里,流进各个气缸。

因此,这个节气门成为了各缸空气的必经之路。

但问题是,对于传统的单个节气门而言,空气经过此处再流进各个汽缸,导致各缸进气量之间不够平均;另外复杂冗长的进气管路会让空气绕来绕去最终进入发动机,无形之中牺牲了油门响应的灵敏度。

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而多喉直喷,指的是每个汽缸都有一个属于自己的节气门。

因此进入各缸的空气,不再受限于一个节气门的制约,拥有四个或者六个甚至更多节气门同时工作,进气更加直接,并且依靠着“直通、极短”的进气管路,油门响应也更快。

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而想要最大化的利用四喉直喷技术增加进气量,则需要另一个秘密武器,那就是进气喇叭。

没错,就是你看到那个很类似喇叭的东西,但是可能你并不知道为什么是喇叭的形状。

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实际上,这些喇叭是极致竞技版本的进气歧管。

它们让流入引擎的空气更加迅速、有序,而且可以在有限的空间内,将进气流量发挥到极限。

能达到这样的效果,其背后的主要原因有二:

  • 进气管路有长短

  • 输出特性有专长

进气喇叭改变了进气道的长度,有的喇叭长一些,有的短一些,这是因为不同的引擎有着不同的特性从而需要定制化搭配。

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赛车工程师们对喇叭长度比较了解,因为从喇叭开口到进气门的长度,会影响不同转速下的引擎出力,也会改变引擎出力的峰值转速。

或者,在某一转速下找到最适合动力输出的长度。

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因此,在比赛时,可以通过改变喇叭的长度来调节引擎输出曲线以适应不同赛道,或者是不同驾驶风格的车手。

对于街道而言,调教就麻烦得多了,并且需要妥协。

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这里请认真的记笔记!

街道驾驶需要在所有经常使用的转速下都能提供尽量多的动力,而自然进气引擎的特性是,在合理范围内——

  • 进气歧管越短,越利于在高转速发挥动力!

  • 进气歧管越长,动力越倾向于提前一些,在低转速爆发!

我想肯定有人要问为什么,看下去就知道。

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其实,改变歧管长度,最主要的作用是影响进气歧管内的气波。

也就是俗称的“气波增压”。

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当引擎运转的时候,活塞向下运动从而由进气门吸入空气。

不过值得注意的是,在一个工作循环中,进气门大多数时间内都是关闭的。

如果油气在进气门关闭的时刻到来,那么这部分正在往前猛冲的混合气,会因为撞上了关闭的气门而瞬间停住,而后面源源不断冲过来的混合气会将前面的气体进一步压缩。

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最终,这部分经过压缩的气体会凭借其较高的气压反弹回去。

而弹回去之后,这部分气体又会被后面继续冲过来的混合气推回进气门。

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由此油气混合气在进气管内以声速来回震荡(与气压,湿度,温度有关,约340-345m/s)。

假设我们能够更加精妙的设计进气道,使得进气歧管内来回震荡的混合气,正好能在进气门开启的时刻进入气缸,那么这样就相当此刻发动机的进气是在超过大气压的压力下实现的。

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于是,自然吸气引擎,就相当于有了“增压”的效果,可以爆发出更多的马力。

不过,由于发动机在不同的转速下,进气门开启/关闭的“节奏”不同,因此所产生的混合气振动也不相同,因此我们想的“好事”也只能在某些特定的转速区间实现。

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于是问题就来了:在什么转速下才能实现呢?

这就要看混合气体压力波的频率了。

我们现在来回顾一下高中物理:机械波的频率和波长是成反比的,这意味着,较短的波长会有更高的频率,反之亦然。

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因此我们讨论的进气波动,其波长被混合气压力波所处的空间所约束,也就是进气歧管长度。

因此在其他条件不变的情况下,进气道越长,发生气波增压时的引擎转速就越低。

进气道越短,则这个甜蜜点会跑到高转速区间爆发。

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不光进气喇叭的长度很重要,喇叭开口的形状更是有讲究。

之所以是个喇叭形状的开口,简单总结如下:

  • 空气流动更顺畅

  • 进气效率大不同

纠结背后的道理,其实很简单。

如果开口仅为普通直管的话,空气会一窝蜂的阻塞的入口处,从四面八方涌进的气流会乱成一团,就像出入口无人排队,大家疯狂加塞乱成麻。

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然而开口呈喇叭状,会让空气有序的从四面八方汇集,整齐排列好的气流快速冲进引擎,无形之中增加了燃烧室的填充效率,进气量更加充足的情况下也有利于马力的发挥。

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普通直管形状的气流如口,会让流入的空气在入口处形成局部涡流,气流无法很好附着的情况下,无形之中损失了进气通道的有效截面积,牺牲了进气量。

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而喇叭口处于流量的贡献则在于可以有效、充分的使用管路截面,增加进气量。

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为什么多喉直喷这么厉害,但是却得不到自然吸气引擎的普遍应用?

总结出来就一个字:贵!

如果是四个字:贵且复杂!

如果是赛道使用,技术的目的就是一个,取得胜利!

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经常跑赛道的车友都知道,其实赛道上用到的引擎转速范围较小,有针对性的进行动力调教即可。

调教目的,是在常用的转速区间压榨出最大的动力,而多喉直喷依据不同车手/赛道进行快速调节的特点能够胜任这点。

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但是,对于汽车厂商来说,开发这么极端的技术应用到民用量产车上,是有着很大的挑战的。

街道驾驶太过麻烦——平时代步需要平稳,城市走走停停的路况需要起步和停车,偶尔的赛道日激情需要中高转速。

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因为需要兼顾各种状况,就需要引擎在各种转速区间下都能有很好的动力输出。

最最最麻烦的事情是,还要兼顾耐用度以及维护保养方便。

如果贵且复杂,谁受得了?

目前的大部分引擎,原本只有单个节气门,如果是采用多喉直喷技术,就需要将节气门数量改成与气缸数相同的数量,不仅会额外增加很多成本,还会增加维护的难度。

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例如四缸四个节气门,六缸六个节气门等。

你想想,别人的车洗节气门洗一个,你的车需要洗6个?

6倍时间,6倍价格!

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多喉直喷是一种进气技术,特点的独立的节气门,基本用在自然吸气引擎上。

一般采用喇叭口样式,同时进气歧管的长短会有不同效果,无法兼得。

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进气道越短,高转速的马力越大;进气道越长,可能低扭越好,马力来的越早。

赛用居多,民用很少,因为复杂且贵。

对于一般的车友而言,如果要在爱车上安装这样一套系统,仅凭个人能力进行设计搭配,是很难让整颗引擎高效良好运作的。

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但是也并非完全不可能,如果爱车所搭载的引擎是曾经比较热门的型号的话,国外的一些网站上可能有独立的完善的解决方案,且搭配的套餐也比较成熟,毕竟都是玩了很久的东西了。

可以选择推出对应产品的改装厂部件来对应,花一些功夫就可以买得到,且也相对的稳定。

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独立节气门的多喉直喷技术,其实读懂了并非像看起来的那么的遥远,不过就是一种更好的让自然吸气引擎获取更多马力的方式,也是一种对自然吸气引擎的坚持和乐趣。

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虽然涡轮增压是一种更容易获得马力的方式,何必要坚持自然吸气呢?

如果有人这么问的话,那可以反问道,电车更快,干嘛还需要坚持油车呢?

这就是乐趣,这就是自由!

车子都需要更多的氧气,何况是人呢?

愿你爱你所爱,在自由开心的人生道路上,有自己那份不放弃的坚持。

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