汽车发动机是如何 “呼吸” 的？一文读懂进气系统

汽车发动机是如何 “呼吸” 的？一文读懂进气系统

在汽车的复杂构造中，发动机堪称汽车的 “心脏”，为车辆的行驶提供源源不断的动力。然而，要让这颗 “心脏” 强劲有力地跳动，离不开一个关键的系统 —— 进气系统，它就如同发动机的 “呼吸系统”，决定着发动机的性能表现。今天，就让我们深入探寻汽车发动机是如何 “呼吸” 的，全面解读进气系统的奥秘。

进气系统的基础构成与原理

发动机工作时，需要吸入空气与燃油混合进行燃烧，从而产生动力。进气系统的首要任务，便是将清洁、适量的空气精准地输送到发动机的各个气缸中。其基础构成主要包括空气滤清器、进气歧管以及进汽门机构等关键部件。

空气滤清器：空气的 “净化器”

空气滤清器宛如一个高效的 “净化器”，在整个进气系统中扮演着至关重要的 “守门员” 角色。当外界空气进入进气系统时，首先会遭遇空气滤清器。它的主要职责是滤除空气中的尘埃、杂质、花粉等微小颗粒，确保进入发动机的空气尽可能纯净。这不仅能够有效避免这些杂质对发动机内部精密部件，如活塞、气缸壁等造成磨损，延长发动机的使用寿命，还能保证发动机燃烧过程的稳定性和高效性。想象一下，如果发动机吸入的空气充满杂质，就如同人吸入了满是灰尘的空气，不仅会影响 “呼吸” 顺畅，还可能引发各种 “健康问题”，导致发动机性能下降，甚至出现故障。

进气歧管：空气的 “分配管道”

经过空气滤清器净化后的空气，会沿着特定的路径继续前行，进入进气歧管。进气歧管恰似一条条精心设计的 “分配管道”，其作用是将空气均匀地分配到发动机的各个气缸中。为了实现这一目标，进气歧管在设计上颇具讲究，需要根据发动机的气缸排列形式、工作顺序以及不同工况下的进气需求，精确规划管道的长度、直径和形状。例如，对于多缸发动机，进气歧管要确保每个气缸在合适的时刻能够获得等量且均匀的空气，这样才能保证各个气缸的燃烧过程一致，使发动机输出平稳的动力。否则，若某一气缸进气不足或过多，就会导致燃烧不充分或燃烧过于剧烈，进而影响发动机的整体性能，出现抖动、动力下降等问题。

进汽门机构：空气进入气缸的 “控制阀”

进汽门机构则是空气进入气缸的 “控制阀”，它由一系列精密的部件组成，包括气门、气门弹簧、摇臂等。在发动机的工作循环中，进汽门会根据发动机的运转节奏，适时地开启和关闭。当活塞下行，气缸内形成负压时，进汽门在摇臂等部件的驱动下打开，经过空气滤清器和进气歧管的空气便会迅速涌入气缸，与喷油嘴喷出的燃油混合，形成可燃混合气，为后续的燃烧过程做好准备。而当活塞上行压缩可燃混合气时，进汽门则会在气门弹簧的作用下迅速关闭，防止混合气倒流，确保压缩过程的顺利进行。进汽门开启和关闭的时机、时长以及升程，对发动机的进气量和燃烧效率有着直接的影响，是进气系统中需要精确控制的关键环节。

进气系统的进阶技术：可变进气系统

随着汽车技术的不断发展和进步，为了满足发动机在不同工况下对进气量和进气效率的多样化需求，可变进气系统应运而生。可变进气系统就像是为发动机的 “呼吸” 配备了一套智能调节装置，能够根据发动机的转速、负荷等参数，自动、精准地调整进气量和进气时刻，从而让发动机在各种工况下都能保持良好的性能表现。目前，常见的可变进气系统主要包括以下几种类型：

VVT（可变气门正时）技术

VVT 技术是可变气门正时技术的英文缩写，它的核心原理是通过一套液压和齿轮传动机构，根据发动机的运行参数，如转速、负荷、水温等，动态地调节进气门的开启和关闭时刻。在发动机低速运转时，VVT 系统会适当延迟进气门的开启时间，减少进气量，以避免混合气过浓，保证发动机的平稳运行和良好的燃油经济性。而当发动机高速运转时，VVT 系统则会提前开启进气门，增加进气量，让发动机能够吸入更多的空气与燃油混合，从而爆发出更强大的动力。以北京现代伊兰特采用的 VVT 可变气门正时系统为例，在实际驾驶中，当车辆在城市拥堵路况下行驶，发动机转速较低时，VVT 系统能够巧妙地调整进气门正时，使发动机在频繁启停的情况下依然保持稳定的怠速，减少燃油消耗和尾气排放；而当车辆在高速公路上高速行驶，需要动力超车时，VVT 系统又能迅速做出反应，提前开启进气门，为发动机提供充足的进气量，助力车辆轻松完成加速动作。

CVVT（连续可变气门正时）技术

CVVT 技术是在 VVT 技术基础上的进一步升级，它实现了对气门正时的连续调节，相比 VVT 技术具有更高的灵活性和精确性。东风悦达起亚赛拉图采用的 CVVT 连续可变气门正时系统，能够在发动机运转的全过程中，根据各种传感器反馈的实时信息，对进气门的开启时刻、持续时间以及升程进行连续、精准的调整。这意味着发动机在任何工况下都能获得最为适宜的进气量和进气时机，从而实现更高的燃烧效率、更低的油耗以及更出色的动力输出。例如，在车辆急加速时，CVVT 系统可以瞬间调整气门正时，让更多的空气快速进入气缸，与燃油充分混合，使发动机在短时间内释放出强大的扭矩，推动车辆迅速前进；而在车辆匀速行驶时，CVVT 系统又能将气门正时调整到最佳状态，保证发动机以最经济的方式运行，降低燃油消耗。

VVT - i（电子可变正时）技术

VVT - i 是丰田公司研发的智能电子可变正时系统，它在控制精度和响应速度方面具有显著优势。当发动机由低速向高速转换时，电子计算机（即发动机控制单元，ECU）会自动收集发动机转速、进气压力、车速、水温等多个传感器传来的参数，并对这些数据进行快速、精确的分析处理。随后，ECU 会根据分析结果，将机油精确地压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮。在机油压力的作用下，小涡轮会相对于齿轮壳旋转一定的角度，进而带动凸轮轴在 60 度的范围内向前或向后旋转，实现对进气门开启时刻的连续、精准调节。以丰田卡罗拉、花冠等车型搭载的 VVT - i 系统为例，这种先进的可变进气技术使得发动机在不同工况下都能保持良好的性能平衡。无论是在城市道路的走走停停中，还是在高速公路的高速行驶时，发动机都能根据实际需求获得最佳的进气量，从而实现动力性、经济性和排放性能的完美统一。在城市拥堵路况下，VVT - i 系统能够精准控制进气，避免发动机出现 “呼吸不畅” 导致的油耗增加和动力不稳定；而在高速行驶需要超车时，它又能迅速调整进气门正时，为发动机提供充足的新鲜空气，让车辆轻松实现快速、平稳的加速。

i - VTEC（电子可变气门升程）技术

i - VTEC 技术是本田公司的一项创新技术，它不仅能够实现对气门正时的可变控制，还能对气门的升程进行精确调节，是一种更为全面、先进的可变进气技术。在本田的雅阁、CRV、思域等车型上广泛应用的 i - VTEC 系统，通过一套复杂而精密的电子控制系统和液压执行机构，能够根据发动机的不同工况，如怠速、低速行驶、高速行驶、急加速等，智能地调整气门的开启时间、升程以及持续时间。在发动机低速或低负荷运转时，i - VTEC 系统会控制气门以较小的升程和较短的开启时间工作，这样可以减少进气量，使混合气更加浓稠，有利于提高燃油经济性和发动机的平稳运行。而当发动机处于高速或高负荷工况，如高速超车、爬坡等需要强大动力输出的情况下，i - VTEC 系统则会增大气门的升程，延长气门的开启时间，让更多的空气能够顺畅地进入气缸，与燃油充分混合，从而使发动机爆发出强劲的动力。例如，在驾驶本田思域进行高速超车时，i - VTEC 系统能够迅速感知驾驶员的加速需求，立即调整气门的升程和开启时间，让发动机吸入更多的空气，实现瞬间的动力提升，帮助车辆快速、安全地完成超车动作；而在日常城市通勤中，i - VTEC 系统又能巧妙地控制气门，使发动机以最经济的方式运行，降低油耗，为车主节省使用成本。

进气系统对发动机性能的综合影响

进气系统作为发动机的 “呼吸系统”，其性能的优劣直接关系到发动机的整体性能表现，涵盖动力输出、燃油经济性以及排放性能等多个重要方面。

动力输出

充足且纯净的进气量是发动机输出强大动力的基础。当进气系统能够高效地为发动机提供足够的新鲜空气时，进入气缸的空气与燃油能够充分混合，形成理想的可燃混合气，在燃烧过程中释放出巨大的能量，推动活塞下行，进而带动曲轴高速旋转，为车辆提供强劲的动力。相反，如果进气系统存在堵塞、漏气等问题，导致进气量不足，那么发动机的燃烧过程就会受到影响，混合气无法充分燃烧，发动机的动力输出将大打折扣，车辆在加速、爬坡等需要动力的情况下就会显得力不从心。例如，一辆配备高性能发动机的跑车，如果其进气系统经过精心改装，采用了高流量的空气滤清器和优化设计的进气歧管，能够大幅提升进气效率，那么在赛道上，发动机就能吸入更多的空气，与燃油充分混合燃烧，爆发出更强大的功率和扭矩，使车辆在加速时如离弦之箭，迅速超越对手。

燃油经济性

合理的进气量和精确的进气控制对于提高发动机的燃油经济性起着关键作用。在发动机运行过程中，只有当进气量与喷油量达到最佳匹配时，燃油才能充分燃烧，释放出最大的能量，从而避免燃油的浪费。可变进气系统通过根据发动机的不同工况自动调整进气量和进气时机，使得发动机在各种情况下都能保持较为理想的空燃比（空气与燃油的质量比），实现高效燃烧。这样一来，在保证发动机动力输出的同时，能够有效降低燃油消耗，为车主节省燃油费用。比如，在车辆匀速行驶的工况下，可变进气系统可以适当减少进气量，使发动机以较低的燃油喷射量维持稳定运转，从而降低油耗；而在需要加速时，又能及时增加进气量，确保发动机输出足够的动力，同时保持合理的燃油消耗。以一辆搭载 CVVT 连续可变气门正时系统的家用轿车为例，在城市综合路况下行驶，相比没有可变进气系统的同款车型，其燃油经济性可提高 10% - 15% 左右，长期使用下来，能够为车主节省一笔可观的燃油开支。

排放性能

进气系统对发动机的排放性能也有着不容忽视的影响。清洁、适量的进气能够促进燃油的充分燃烧，减少不完全燃烧产物的生成，如一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）等有害污染物的排放。同时，合理的进气控制有助于维持发动机的稳定运行，避免因燃烧不稳定而导致的排放增加。例如，先进的可变进气技术能够根据发动机的工况精确调整进气量和进气时机，使燃烧过程更加充分、稳定，从而有效降低一氧化碳、碳氢化合物以及氮氧化物（NOx）等污染物的排放，满足日益严格的环保法规要求。在一些采用了 i - VTEC 电子可变气门升程技术的发动机上，通过对气门升程和开启时间的精准控制，能够实现更高效的燃烧，使发动机的排放性能得到显著改善，车辆在尾气检测中能够轻松达到国六甚至更严格的排放标准，为保护环境贡献一份力量。

汽车发动机的进气系统就像一个精密而智能的 “呼吸系统”，从基础的空气滤清器、进气歧管和进汽门机构，到先进的可变进气系统技术，每一个部件和环节都紧密协作，共同为发动机的高效运行提供保障。它不仅决定了发动机的动力输出、燃油经济性和排放性能，更是汽车技术不断进步和创新的生动体现。了解进气系统的工作原理和重要性，对于广大汽车爱好者和车主来说，能够更好地理解汽车的性能表现，在车辆的使用、保养和改装过程中做出更明智的决策。希望通过本文的介绍，能让大家对汽车发动机的 “呼吸” 机制有更深入的认识，感受到汽车技术背后的魅力与智慧。