摩托车进气系统介绍

  1.进排气系
  在内燃发动机上，把混合气吸进汽缸的部分，叫做进气系，把燃烧完了的废气排出汽缸的部分叫做排气系，二者合称为进排气系。
  进气系包括空气滤清器、化油器和进气管等，一般不包括发动机本体部分，如进气道和进气门。但有的书籍把上述二部分归入了进气系，同样也有人把排气门和排气道归类到排气系。
  2.进气效率
  在发动机上，进气系应尽可能多地吸进混合气，排气系应尽可能干净地把废气排出，这是关系到发动机性能的大事，十分重要。其中，特别是进气系更是重要。原因很简单，因为进气是靠进气真空度把大气吸进汽缸，发动机运转时产生的真空度十分有限，所以增加进气量十分困难。排气也是靠压力差进行排气的，但排气的压力差较大，再加上活塞上行，也能辅助地把废气挤出去，所以排气方面困难较小。
  在发动机的工作过程中，首先是进气。燃料供给装置根据进气量的多少，供给相应量的汽油。此后汽缸内的混合气被压缩、燃烧、排出。在这个过程中关键是进气，若没有进气，发动机根本不可能工作。
  进气困难是可想而知的，例如一台250mL的单缸发动机，当活塞从上止点运动到下止点，活塞扫过的行程排量是250mL，那么是否能吸进250mL的外气呢？答案当然是否定的。如果这个运动过程是10秒的话，或许会吸进250mL的外气，但发动机的转速为6000r/min，进气时间仅有二百分之一秒。
  为什么会出现进气困难呢？原因是空气也有质量。当活塞下行时，空气的质量产生了流动惯性，所以空气流不能和活塞的下行运动同步。当然还有管内流动阻力问题，当空气流沿着进气系流动时，在空气滤清器、进气管、进气道等处都要遇到管壁的摩擦阻力，消耗较大的动能。空气和水不一样，它是一种可压缩的流体，相同质量的空气，压力变化体积也会产生相应的变化，这和橡胶的弹性极为相似，例如使劲拉一个橡胶棒，橡胶棒可以变得很长，又如用力压缩橡胶棒，橡胶棒又可以变得很短。空气也是这样，当空气的压力变化很大时，相同体积的空气，质量完全不一样，所以汽缸吸进了多少体积的空气是没有任何意义的。如上所述，当发动机进气时，活塞确实吸进了250mL的空气，但这些空气的质量，和大气中的250mL空气质量完全不相等。一般情况下，大都使用进气效率来评价进气过程，进气效率等于实际进气量除以理论进气量。也有人把进气效率叫做进气比。进气效率和下面谈到的充填效率不同，务请注意区别。
  在进气过程中，关键的是进气的质量而不是进气的体积。在汽油燃烧过程中，需要消耗大量的氧气。在空气中，氧气的比例是固定的（在气压一定时），所以在质量相同的空气中，氧分子数也相同。从燃烧的角度而言，更关注的是氧分子的数量。因为汽油是典型的碳氢化合物，在汽油燃烧时，碳原子分别和氧原子进行反应。为了增加参加氧化反应的氧分子数，就必须增加进气量。所以最好能把进气压缩，从而提高进气的密度。
  影响发动机进气效率的因素很多，例如凸轮轴的配气相位、进气口和排气口的开闭时间，进排气道的尺寸形状。
  3. 充填效率
  发动机的每一个行程进气量和发动机的各主要参数有关，也与大气状态有关。大气状态主要包括大气压力、温度和湿度。当大气压力较低，温度较高时，发动机吸进的空气体积尽管相同，但是进气质量却不一样，原因是空气密度不一样。这样，在不同的大气条件下，同一台发动机的性能也不会完全一样。为了统一发动机的进气过程的评价方法，各国都规定了标准大气状态，并把发动机的理论进气量换算成标准大气状态的进气量。由于各国国情不同，标准大气状态略有不同。这样，发动机的充填效率等于实际进气量除以标准状态下的理论进气量。
  4. 惯性进气
  在一定的排量和汽缸数条件下，为了增加单位时间发动机的进气量，最好的办法是提高转速。而且提高转速也有利于提高发动机的功率。在相同转速条件下，为了增加单位时间内的进气量，需要做许多过细的工作。例如增加进气道直径，加大进气门尺寸，延长进气门的开启时间等等。但这是十分困难的，例如进气门尺寸受燃烧室尺寸的限制，气门尺寸不能加大，进气道再大也没有用。此外，进气门开启时间太长容易使进气倒流回去，总之很困难。
  在发动机上，人们常常使用惯性进气来解决这个问题。惯性进气就是利于进气的惯性能量，把进气压缩从而提高进气的密度。因为空气具有质量，所以具有一定的惯性。使空气从静止状态加速到一定速度，需要花费一定的时间，并要产生一定的能量损失。反之，要把空气流停下来，也需要一定的时间。在发动机上，推动空气加速流动的是汽缸内的真空度。
在发动机进气行程的开始阶段，进气道的气体并不是一下就能流进汽缸，而是逐渐加速，并把进气道前端的气体吸进去，同时由于进气道后端的气流速度较低，因此使进气道内的气体分子间隔变大，密度降低。此后，由于气流速度越来越快，在进气道、进气管和空气滤清器内，气流不断被加速，快速地流入汽缸之中，使燃烧室内的气体密度迅速上升。由于气流有较大的惯性，尽管燃烧室内的气流密度已经较大，但是进气速度并不降低，甚至当活塞转过下止点，开始上行一段时间之后，进气还在进行，并使气体密度进一步上升。这种状态相当于进气被无形中压缩了。这时不仅汽缸的气体密度很大，而且进气道、进气管的气体密度也很大。密度大的气体流量质量大，因此流动惯性进一步加大。从而进一步提高了进气效率。当进气密度达到最大值时，进气门关闭，以避免进气倒流。这时进气道内的气体密度很大，为下一次进气提供较高的进气压力，有利于进气效率。这就是所谓的惯性进气，有人称为惯性增压。
  上述的这种现象在我们人类的生活中屡见不鲜。譬如一大群人列队准备去参加某项活动，当列队前方的人开始前进时，后方的人还没有动身，于是前面队列的间隔被逐渐拉开，此后整列人开始齐步走。当前方队列遇到意外情况紧急停止之后，后方队列的人仍然前进，从而挤压前方的人，使队形一下子密集起来。显然，这是惯性在起作用。
  为了最大限度地利于进气惯性，必须做许多非常细致的工作。例如配气相位，进气口和排气口的开关时间，进气道和进气管的形状尺寸等等。从进气通道的角度来看，其长度和口径对惯性进气影响很大，因为进气通道位于进气门之前。进气通道包括进气道和进气管，所以进气道和进气管是制造进气惯性的有力武器，这二部分的设计好坏，是否能和发动机互相匹配十分重要。例如在低速时，需要进气通道较细、较长，这样才有利于提高进气的惯性，增强惯性进气的效果。当然，发动机一旦设计结束，配气相位、进气道和进气管就固定下来了。所以惯性进气效果只在某一转速范围内较高，其他转速就较差了。
  5.谐振进气
  在发动机的专业杂志上，经常提到谐振进气。谐振进气和惯性进气完全不一样。在进气开启时，进气流不断地流到汽缸内，使汽缸内的压力不断升高。但由于进气流具有惯性，所以仍能继续进气。当汽缸压力较大时，气流流速逐渐减慢，这时应适时地关闭进气门。到此为止是惯性进气的全过程。此后，随着进气门的关闭，气流的惯性仍然把大量的空气输送到气门附近，并使气门附近的压力不断上升。由于进气门附近的气体压力较高，其中的一部分气体开始流向化油器方向，但更多的气体仍然停留在进气门附近。由于进气门附近压力较高，较高的压力将向较低的压力方向传播，压力传播过程产生压力波动，并使气体分子振动。该压力波一直传向化油器，并在其附近产生反射，反射的压力波又回到进气门附近。在实际的发动机上，该压力波一直在进气管路中反复反射。
  在压力波反复反射的过程中，气体并不产生流动，这就象石块扔进水中一样，这时水没有流动，只是产生一圈一圈的波纹，波纹碰到了岸边又反射了回来。上述进气管内的压力传递过程叫做进气压力波动，充分地利用进气压力波动的能量，可以提高进气效率。这就是谐振进气，或叫做谐振增压。
  在进气管内，进气压力波的传播速度等于音速，在常温附近时，可由下式计算出声音的传播速度：V=331+0.6t；上式中的t是温度（℃），求出的音速单位是m/s。在发动机的进气过程中，可以认为进气温度不变。这样，进气压力波的传播速度即是一个常量。所以很容易地计算出压力波的返回时刻。如能适当地调节进气管的长度，就能获得较好的谐振进气效率。谐振进气效率主要与进气管长度有关，与进气管路的直径无关。在赛车上，化油器的出口位置大都是可调的，以便获得各种转速的谐振效果。
  谐振进气和惯性进气原理不同，惯性进气是利用进气的惯性能量来增加进气。谐振进气是利用进气压力波来增加进气。谐振进气也需要和配气相位及进气通道长度匹配，但和惯性进气的配气相位要求不一样。所以这是二个完全不同的概念。绝大多数人都认为谐振进气的效果较小，不如惯性进气的效果大，理由是压力波所能推动的进气质量远比惯性进气小。