汽车发动机真空的形成主要依赖进气系统在工作过程中产生的负压,以下是其形成原理及影响因素的具体分析:
1. 活塞下行吸气作用
四冲程发动机的进气冲程中,活塞从上止点向下止点运动,气缸容积增大形成负压。此时进气门开启,外界空气在压差作用下经节气门、进气管进入气缸。由于节气门对气流存在节流作用(尤其在怠速或小负荷时开度较小),进气歧管内的气压显著低于大气压,形成稳定真空。
2. 节气门节流效应
传统内燃机通过节气门调节进气量。当驾驶员松开油门时,节气门接近关闭状态,但活塞仍持续抽气,导致进气歧管真空度升高(可达-60~-80kPa)。此时真空助力制动系统、EGR阀等附属设备可利用该真空源工作。
3. 废气排放与PCV系统贡献
曲轴箱强制通风(PCV)系统将窜气引入进气歧管燃烧,同时会增强局部真空。此外,部分高压缩比发动机在排气冲程末期通过气门重叠角设计,利用排气管脉动效应辅助抽真空。
4. 涡轮增压发动机的特殊性
涡轮增压机型的真空源分为两种:自然吸气阶段(涡轮未起压时)依靠活塞抽气;增压工况下则依赖真空泵(多为机械式或电动式)维持制动助力等系统的真空需求,因增压后进气歧管可能为正压。
5. 真空度影响因素
- 气门密封性:气门漏气会导致真空度降低
- 活塞环磨损:气缸密封不良会减少有效抽气量
- 进气管漏气:外部空气渗入破坏负压
- 海拔高度:大气压降低将削弱最大真空度
真空在汽车中的应用不仅限于制动系统,还包括:
控制碳罐电磁阀的燃油蒸汽回收
驱动空调系统中的风门切换执行器
调节可变进气歧管长度阀门的作动
现代直喷发动机因节气门负荷控制策略变化(如米勒循环),真空稳定性下降,更多采用电动真空泵作为补充保障。
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