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對於汽油內燃機來說,不論是幾衝程以及怎樣的運動形式,有一個部件對於它來說都是必不可少的,那就是節氣門。節氣門又名風門,其英文名字為Throttle。這個部件安裝於引擎的進氣歧管之前,用以節流進入引擎的空氣。

就目前來說,已經無法查證節氣門其真正的發明時間,而且它從剛發明到我們熟知的形態之間是否經過多重的演化,這個也是無從考究。目前我們所能夠翻查的讀物,書籍等都記載著我們所常見的節氣門,這種節氣門擁有一個圓形的進氣通道,而在進氣通道之中有一個由圓形金屬片製成的閥門,而這個閥門的大小跟這個進氣通道的內徑相約,能夠基本封閉這個圓形的通道,而在這個閥門的中間有一根軸,這根軸根與閥門是剛性連線的,而這個閥門能夠繞這根軸旋轉90度,為這個進氣通道開啟一個通風的位置。

圖:這個便是節氣門本體,其實大家可以看到,節氣門並沒有什麼複雜的部件,它就是一個控制氣流的裝置,當進氣通道里面的這塊活瓣開啟的時候,氣流就能夠進入進氣歧管,而當其關閉氣流就無法進入,它的作用就僅此而已,雖然簡單,但每臺汽油內燃機上都少不了它。

或許有人疑惑,既然說不能考究節氣門的前世,那又怎能說其進化過呢?是的,雖然不能考究它的前生,但在現代節氣門之中,從驅動的形式上還是能夠看到它的兩次進化。而且這兩次進化也正正說明著汽車在科技層面上的進步。在說這個進化之前,首先我們需要了解在進化之前的節氣門是怎樣驅動的。進化之前的節氣門,也就是說傳統的節氣門,它的驅動是採用一個拉索。這根拉索一頭連線著節氣門而另一頭則連線著駕駛室內的油門踏板。當駕駛者踩下油門踏板的時候,踏板也會通過這根拉索聯動節氣門,使節氣門開啟,從而使空氣進入到進氣歧管。這種驅動形式的好處其結構相當簡單,而且相當直接,所以直到目前,不少大改的車型或是一些賽車上仍然在使用這種形式的節氣門。有優自然有劣,這種節氣門雖然簡單直接,但是其由於無法精準控制開度,於是其進氣量也無法準確地進行計算,造成了空燃比無法進一步靠近最好的理論空燃比值(14.7公斤空氣比1公斤燃料)。理論空燃比表示引擎能夠完全燃燒進入氣缸內的可燃混合氣,這時引擎的排量是最小的,而傳統節氣門儘管在電噴時代已經加入了節氣門位置感測器,讓ECU來感知節氣門的開度,但由於其反應相當靈敏的關係,電腦也無法及時作出噴油方面的修正,傳統節氣門在日益嚴峻的環保條例之下,最終還是退出了歷史的舞臺。

圖:這個是節氣門本體的爆炸圖,最後邊的就是驅動節氣門的軸,而連結著這根軸的就是節氣門的驅動機構,大家可以看到這個節氣門為拉索式,這個驅動機構可以扣住一條拉索,駕駛者通過這根拉索就能夠控制節氣門開啟或關閉,而右邊的則是回位彈簧(左中)以及節氣門的活瓣(左上)。

圖:拉索式的節氣門通過拉索控制。

圖:大家可以看到,這個節氣門的上方已經有一個感測器,這個感測器在電噴車型上都有裝上,它的用途是告訴電腦,目前節氣門的開度為多少,而電腦則根據這個資料來進行對噴油量、點火時間等進行調整。

雖然說是退出歷史舞臺,但節氣門是不可缺少的部件,那怎麼辦呢?聰明的設計者絕對不會被這點小難題所難倒,他們決定讓節氣門進行一次進化。既然傳統節氣門是因為全由人來控制,無法精準地讓節氣門在什麼時候開啟多大的角度,所以導致無法迅速地對噴油量作修正,才造成空燃比的不能接近理論值的。那好吧,讓ECU來分擔人類的一部工作,先把那根拉索去掉,然後在節氣門的控制機構上加入一個電機並加入控制器以及感測器連線於ECU。另外,在油門踏板的那一端,設計者也為它拿掉了這根拉索,併為其加入了一個油門踏板位置感測器,而這個感測器同樣連線於ECU。就這樣,一個經過進化的節氣門就此誕生。它的名字叫做電子節氣門(Electronic Throttle)。

圖:在這根黑色細管的下面是否看到一個黑色的物體?其實這個就是電子節氣門的控制部件,它是一個電機,它有感測器和控制器,當ECU給訊號它時,它就會執行開啟的指令,而開啟的角度等會通過感測器來進行資訊反饋,ECU會綜合這些資料對引擎進行微調。

更換成了電子節氣門之後,當駕駛者踩下油門的時候,節氣門是不會馬上被驅動的,因為你踩下去之後,只是發射了一個訊號,而這個訊號就是告訴電腦說:“我要加速了”,然後ECU就會迴應你:“準兒了”,然後ECU再想一想,要開多大的節氣門,要噴多少的油來加速了,再之後,ECU才會吩咐節氣門說:“他要加速了,開啟百分之多少的開度吧。”這時節氣門才會真正執行這個指令。當然了,這是擬人的形式告訴大家原理,雖然看上去好像挺麻煩的,隔了很多東西才能真正控制,但其實這資料的傳輸還是比較給力的。這樣的進化致使節氣門的控制更加精準了,ECU也能根據車輛上各個感測器傳來的訊號來判定車輛的實際情況,來及時調整噴油量,使空燃比能夠更加接近理論值,這樣其燃燒也更加充分,自然面對嚴苛的排放標準也能夠應付。

圖:從這張電子節氣門的爆炸圖之中可以看到,驅動部分已經徹底捨棄拉索,取而代之的是一個電機以及齒輪機構。

圖:除了控制器之外,其實節氣門的本體是沒有發生變化的。

同樣地,電子節氣門也並非就100%的好。與傳統的拉索節氣門相比,電子節氣門的整個驅動上是多了很多東西的,駕駛者無法直接對節氣門進行控制,所以電子節氣門總會有那麼一點兒的速度差。這也就是我們常說的節氣門反應遲鈍的問題。不過,每一個問題總會有解決方法,很多改裝商,包括國內的,都推出了名為的電子節氣門加速器的產品,這些產品大多數的原理都是放大油門踏板位置感測器的訊號,欺騙電腦說:“我要急加速,快給我回應”,而電腦收到這個訊號時,也會非常焦急,於是稍微調整一下噴油量便馬上吩咐節氣門說:“他要急加速,馬上開啟節氣門,並且還要開大一點的”。這樣一來節氣門的反應自然就會提升,不過僅止於此,不少人說什麼使用後車輛動力好了,其實這都是錯覺,因為電子油門加速器所能控制的充其量就是節氣門,然而要真正提升馬力的,除了這個噴油量之外,還牽涉到很多部件,所以那突如其來的加速感並非馬力提升,只是節氣門開啟速度以及角度大了而已。不過,也確實是有能夠讓節氣門的反應速度提升,也能讓引擎馬力提升的部件,不過他不是電子油門加速器,而是ECU。根據筆者了解,目前Haltech推出的Pro Plus in可程式全取代ECU之中便有控制電子節氣門的反應速度這一項,而它還能夠對引擎進行調整,這樣不就是提升了電子節氣門的反應又能提升馬力嗎?

圖:這位仁兄手握著的這個就是油門踏板,而安裝在油門踏板旁邊的這個便是油門踏板位置感測器,而駕駛員踩下油門踏板的時候,這個感測器就會發出訊號,告訴ECU目前是一個怎樣的狀態。

圖:這些部件就是油門加速器,其最大作用是放大油門踏板位置感測器的訊號,使節氣門開啟的速度及角度更快更大。

圖:不同車型的油門踏板位置感測器是不同的,所以與其對應的油門加速器也有分別,不過目的都是隻有一個,加快節氣門的反應速度。不過,雖然加快了之後感覺上是車輛動力更充足了,其實那是假象,只是節氣門的速度更快,開度更大,扭力更快表現出來而已。

圖:目前Haltech Pro Plus in ECU如果對應車型的話,可以直接對電子節氣門進行控制,使其延遲減少,甚至達到1:1。所以我認為,不能單純地說使用電子節氣門就一定會遲滯,其實只是廠家有意這樣設定而已。

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