发动机冷知识之谐振进气系统

我们在进行汽车动力基础升级的时候，都会想到更换大流量的空气滤清器来从源头增加空气供应量，然而还有一项被我们忽略的技术影响着发动机进气效率，那就是谐振进气系统。发动机的进气过程是一个复杂的脉动和谐振过程，利用谐振效应来提高发动机的进气量，从而达到改善其性能的目的,是一种筒单而有效的方法。

宝马M3谐振进气系统

那么什么是谐振进气呢？由于多缸发动机燃烧室是依次燃烧做功，同一时间内不是所有的汽缸都处于吸气冲程，于是各缸在进气过程中都会在进气管道中产生一次次的气流波动。发动机进气系统的进气波动是十分复杂的，在进气过程中，因为活塞的吸入作用，在进气门入口形成负压波，负压波到达歧管开口处，反射回一个波形相反的正压波。与此同时，进气总管中的气体也会受到负压波的扰动，负压波会传至进气开口端，再反射回来。因此，进气歧管入口处压力波形态取决于总管、外接管及上游耦合部件中复杂的气流波动，而不是自身负压波的简单反射，它是由自身负压波、上游各部件中气体反射波以及来自各缸的负压波在此处叠加而成。当该缸下次进气产生的波与进气系统内残余的波动相位吻合,各波合成效果为正压波时,则有利于后续进气,使汽缸进气量增加；若相位不吻合甚至相反，则不利于进气，进气量就会减少，这就是谐振进气的基本原理。

谐振进气示意图

简单来说就是进气管里面的空气是一波一波的进来的，进气波有一定的频率，这个频率跟进气管的几何参数有关，如果某个转速下进气波的频率正好和发动机气门开闭配合的好，则发动机此转速下的充气效率就高，动力表现就好。

进气谐振波虽然混乱复杂，但是有一定规律可循，利用亥姆霍兹方程等数学工具，工程师可以通过在进气管路中接入谐振管的方式优化发动机一定转速区间的进气波谐振相位，使正压波正好在进气门打开期间到来。言外之意，谐振进气效应不是在发动机全转速区域都能发挥效力的，谐振管长度、管径和谐振箱容积、进气气管长度都影响着谐振效应出现的时机。一般来说，在合理数值范围内，谐振管越长、管径越细，谐振箱容积越小，进气歧管越长则谐振效应出现的越早，发动机低速扭矩表现越好。反之则发动机高转出力好。

可变进气歧管

利用好谐振效应，保证发动机在所有工况下都拥有最好的进气效率是进气工程师们的理想，那么如何做到发动机在低转速区间和高转速区间都拥有同样高的谐振进气效率呢，聪明的工程师们发明了可变进气系统。在发动机不同转速区间，通过改变谐振管长度或者谐振箱容积来使谐振效应拥有更宽泛的转速区间。如上图所示可变进气歧管技术，通过加入一个电磁阀旁路，当阀门关闭，空气流经更长的管路，使发动机在低转速时拥有较好的进气谐振效应。当发动机转速提高时，则打开阀门，进气歧管长度缩短近1/2，这时高转时的进气谐振效果最佳。