蝴蝶进化论 节气门的驱动形式进化论_蝴蝶,奥兰多·德·拉絮斯,电脑,环境保护

对于汽油内燃机来说,不论是几冲程以及怎样的运动形式,有一个部件对于它来说都是必不可少的,那就是节气门。节气门又名风门,其英文名字为Throttle。这个部件安装于引擎的进气歧管之前,用以节流进入引擎的空气。

就目前来说,已经无法查证节气门其真正的发明时间,而且它从刚发明到我们熟知的形态之间是否经过多重的演化,这个也是无从考究。目前我们所能够翻查的读物,书籍等都记载着我们所常见的节气门,这种节气门拥有一个圆形的进气通道,而在进气通道之中有一个由圆形金属片制成的阀门,而这个阀门的大小跟这个进气通道的内径相约,能够基本封闭这个圆形的通道,而在这个阀门的中间有一根轴,这根轴根与阀门是刚性连接的,而这个阀门能够绕这根轴旋转90度,为这个进气通道打开一个通风的位置。

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图:这个便是节气门本体,其实大家可以看到,节气门并没有什么复杂的部件,它就是一个控制气流的装置,当进气通道里面的这块活瓣打开的时候,气流就能够进入进气歧管,而当其关闭气流就无法进入,它的作用就仅此而已,虽然简单,但每台汽油内燃机上都少不了它。

或许有人疑惑,既然说不能考究节气门的前世,那又怎能说其进化过呢?是的,虽然不能考究它的前生,但在现代节气门之中,从驱动的形式上还是能够看到它的两次进化。而且这两次进化也正正说明着汽车在科技层面上的进步。在说这个进化之前,首先我们需要了解在进化之前的节气门是怎样驱动的。进化之前的节气门,也就是说传统的节气门,它的驱动是采用一个拉索。这根拉索一头连接着节气门而另一头则连接着驾驶室内的油门踏板。当驾驶者踩下油门踏板的时候,踏板也会通过这根拉索联动节气门,使节气门打开,从而使空气进入到进气歧管。这种驱动形式的好处其结构相当简单,而且相当直接,所以直到目前,不少大改的车型或是一些赛车上仍然在使用这种形式的节气门。有优自然有劣,这种节气门虽然简单直接,但是其由于无法精准控制开度,于是其进气量也无法准确地进行计算,造成了空燃比无法进一步靠近最好的理论空燃比值(14.7公斤空气比1公斤燃料)。理论空燃比表示引擎能够完全燃烧进入气缸内的可燃混合气,这时引擎的排量是最小的,而传统节气门尽管在电喷时代已经加入了节气门位置传感器,让ECU来感知节气门的开度,但由于其反应相当灵敏的关系,电脑也无法及时作出喷油方面的修正,传统节气门在日益严峻的环保条例之下,最终还是退出了历史的舞台。

蝴蝶进化论 节气门的驱动形式进化论

图:这个是节气门本体的爆炸图,最后边的就是驱动节气门的轴,而链接着这根轴的就是节气门的驱动机构,大家可以看到这个节气门为拉索式,这个驱动机构可以扣住一条拉索,驾驶者通过这根拉索就能够控制节气门开启或关闭,而右边的则是回位弹簧(左中)以及节气门的活瓣(左上)。

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图:拉索式的节气门通过拉索控制。

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图:大家可以看到,这个节气门的上方已经有一个传感器,这个传感器在电喷车型上都有装上,它的用途是告诉电脑,目前节气门的开度为多少,而电脑则根据这个数据来进行对喷油量、点火时间等进行调整。

虽然说是退出历史舞台,但节气门是不可缺少的部件,那怎么办呢?聪明的设计者绝对不会被这点小难题所难倒,他们决定让节气门进行一次进化。既然传统节气门是因为全由人来控制,无法精准地让节气门在什么时候开启多大的角度,所以导致无法迅速地对喷油量作修正,才造成空燃比的不能接近理论值的。那好吧,让ECU来分担人类的一部工作,先把那根拉索去掉,然后在节气门的控制机构上加入一个电机并加入控制器以及传感器连接于ECU。另外,在油门踏板的那一端,设计者也为它拿掉了这根拉索,并为其加入了一个油门踏板位置传感器,而这个传感器同样连接于ECU。就这样,一个经过进化的节气门就此诞生。它的名字叫做电子节气门(Electronic Throttle)。

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图:在这根黑色细管的下面是否看到一个黑色的物体?其实这个就是电子节气门的控制部件,它是一个电机,它有传感器和控制器,当ECU给信号它时,它就会执行开启的指令,而开启的角度等会通过传感器来进行信息反馈,ECU会综合这些数据对引擎进行微调。

更换成了电子节气门之后,当驾驶者踩下油门的时候,节气门是不会马上被驱动的,因为你踩下去之后,只是发射了一个信号,而这个信号就是告诉电脑说:“我要加速了”,然后ECU就会回应你:“准儿了”,然后ECU再想一想,要开多大的节气门,要喷多少的油来加速了,再之后,ECU才会吩咐节气门说:“他要加速了,打开百分之多少的开度吧。”这时节气门才会真正执行这个指令。当然了,这是拟人的形式告诉大家原理,虽然看上去好像挺麻烦的,隔了很多东西才能真正控制,但其实这数据的传输还是比较给力的。这样的进化致使节气门的控制更加精准了,ECU也能根据车辆上各个传感器传来的信号来判定车辆的实际情况,来及时调整喷油量,使空燃比能够更加接近理论值,这样其燃烧也更加充分,自然面对严苛的排放标准也能够应付。

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图:从这张电子节气门的爆炸图之中可以看到,驱动部分已经彻底舍弃拉索,取而代之的是一个电机以及齿轮机构。

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图:除了控制器之外,其实节气门的本体是没有发生变化的。

同样地,电子节气门也并非就100%的好。与传统的拉索节气门相比,电子节气门的整个驱动上是多了很多东西的,驾驶者无法直接对节气门进行控制,所以电子节气门总会有那么一点儿的速度差。这也就是我们常说的节气门反应迟钝的问题。不过,每一个问题总会有解决方法,很多改装商,包括国内的,都推出了名为的电子节气门加速器的产品,这些产品大多数的原理都是放大油门踏板位置传感器的信号,欺骗电脑说:“我要急加速,快给我回应”,而电脑收到这个信号时,也会非常焦急,于是稍微调整一下喷油量便马上吩咐节气门说:“他要急加速,马上开启节气门,并且还要开大一点的”。这样一来节气门的反应自然就会提升,不过仅止于此,不少人说什么使用后车辆动力好了,其实这都是错觉,因为电子油门加速器所能控制的充其量就是节气门,然而要真正提升马力的,除了这个喷油量之外,还牵涉到很多部件,所以那突如其来的加速感并非马力提升,只是节气门开启速度以及角度大了而已。不过,也确实是有能够让节气门的反应速度提升,也能让引擎马力提升的部件,不过他不是电子油门加速器,而是ECU。根据笔者了解,目前Haltech推出的Pro Plus in可程式全取代ECU之中便有控制电子节气门的反应速度这一项,而它还能够对引擎进行调整,这样不就是提升了电子节气门的反应又能提升马力吗?

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图:这位仁兄手握着的这个就是油门踏板,而安装在油门踏板旁边的这个便是油门踏板位置传感器,而驾驶员踩下油门踏板的时候,这个传感器就会发出信号,告诉ECU目前是一个怎样的状态。

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图:这些部件就是油门加速器,其最大作用是放大油门踏板位置传感器的信号,使节气门开启的速度及角度更快更大。

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图:不同车型的油门踏板位置传感器是不同的,所以与其对应的油门加速器也有分别,不过目的都是只有一个,加快节气门的反应速度。不过,虽然加快了之后感觉上是车辆动力更充足了,其实那是假象,只是节气门的速度更快,开度更大,扭力更快表现出来而已。

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图:目前Haltech Pro Plus in ECU如果对应车型的话,可以直接对电子节气门进行控制,使其延迟减少,甚至达到1:1。所以我认为,不能单纯地说使用电子节气门就一定会迟滞,其实只是厂家有意这样设定而已。

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评论列表(1条)

  • goltogel
    goltogel 2024年1月6日 下午5:51

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