2022-01-09 23:56

如何让自吸引擎像涡轮引擎一样动力猛增？

有人会非常好奇那个进气喇叭一样的东西是什么且为什么是喇叭状。

有人也会觉得这个多喉直喷技术就是神一样的改装技术，是不可忤逆的存在。

更有人弄不明白，这个管子到底是长了好还是短了好，哪种马力更大，哪种扭矩更好。

其实，这种神奇的多喉直喷技术就是独立节气门而已，也有量产引擎搭载。

同时也是自然进气引擎提升马力的最好方法之一。

你要的答案，都在这里。

Author / 酷乐汽车

多少AE86的车迷们其实并不记得当年的AE86原厂的引擎有多慢有多没有马力，唯一脑海中的印象就是拓海他爸给安装上了那台“非法的”赛车引擎 —— 4A-GE，万转的声浪响彻了秋名山，现在继续想来，确实是跨维度竞争。

另外一颗引擎，虽然BMW没有大肆鼓吹，但是这颗引擎明显是全世界第一个将6独立节气门量产的引擎，这就是很多人可能记得被称为最强M3的E46 M3的S54 B32引擎。

普通3系在那个年代已经换装成轻量化铝制发动机缸体，而最顶层的M3出人意料的仍然在使用上一代的铸铁缸体，为了应对强大的马力需求，BMW在已经非常薄的缸体上再度扩缸，将缸径增加了0.6mm，总排量从3201增加到3245cc。

水冷却系统被整合在进气上以增加进气密度。接着，在进一步优化和爆震控制下，压缩比增加到11.5：1。

同时，优化摇杆等部件的基础上，减少摩擦，同时增加量高转速下进气和出气的重叠。

为了增加发动机的马力，进气得到再一次升级，采用了6独立节气门的设计。

和上一代7400rpm输出321hp相比，现款发动机可在7900rpm输出343hp。峰值扭矩从350Nm/3250rpm来到365Nm/4900rpm。

升功率达到了107.2hp/L，而在被誉为史上最佳的E46 M3 CSL上，最大马力提升到了360匹，升功率进一步提高到了112.5hp/L！

考虑到8000rpm的红线和91mm的冲程，这台发动机的活塞速度其实不比S2000上本田红头慢。

每升105.7匹马力的输出和每升112Nm的扭矩也是非常惊人的数字。

如果要找JDM AE86上的4A-GE引擎，E46 M3上的S54引擎的共同点的话——

自然吸气

高转速

高升功率

最关键的是什么？

每个气缸都采用了独立的节气门，也就是我们所说的——

多喉直喷。

# 独立节气门 #

所谓自然吸气，就好比是人在做正常的呼吸，肺部扩张容积增加，空气自然被吸入体内。

更多的空气意味着同样时间内更多的燃烧，所以想要提升动力，必定要增加进气量。

涡轮引擎，在同样时间内，采用涡轮的方式让更多的空气进入燃烧室，所以自然可以用更小的排量获得更大的马力，增压值越大，一般情况下就意味着跟大的动力。

所以，大部分汽车，都是通过进气道内的节气门来控制进气量。当驾驶者全油门加速之时，大量的空气通过这里，流进各个气缸。

因此，这个节气门成为了各缸空气的必经之路。

但问题是，对于传统的单个节气门而言，空气经过此处再流进各个汽缸，导致各缸进气量之间不够平均；另外复杂冗长的进气管路会让空气绕来绕去最终进入发动机，无形之中牺牲了油门响应的灵敏度。

而多喉直喷，指的是每个汽缸都有一个属于自己的节气门。

因此进入各缸的空气，不再受限于一个节气门的制约，拥有四个或者六个甚至更多节气门同时工作，进气更加直接，并且依靠着“直通、极短”的进气管路，油门响应也更快。

# 进气歧管 #

而想要最大化的利用四喉直喷技术增加进气量，则需要另一个秘密武器，那就是进气喇叭。

没错，就是你看到那个很类似喇叭的东西，但是可能你并不知道为什么是喇叭的形状。

实际上，这些喇叭是极致竞技版本的进气歧管。

它们让流入引擎的空气更加迅速、有序，而且可以在有限的空间内，将进气流量发挥到极限。

能达到这样的效果，其背后的主要原因有二：

进气管路有长短

输出特性有专长

进气喇叭改变了进气道的长度，有的喇叭长一些，有的短一些，这是因为不同的引擎有着不同的特性从而需要定制化搭配。

赛车工程师们对喇叭长度比较了解，因为从喇叭开口到进气门的长度，会影响不同转速下的引擎出力，也会改变引擎出力的峰值转速。

或者，在某一转速下找到最适合动力输出的长度。

因此，在比赛时，可以通过改变喇叭的长度来调节引擎输出曲线以适应不同赛道，或者是不同驾驶风格的车手。

对于街道而言，调教就麻烦得多了，并且需要妥协。

这里请认真的记笔记！

街道驾驶需要在所有经常使用的转速下都能提供尽量多的动力，而自然进气引擎的特性是，在合理范围内——

进气歧管越短，越利于在高转速发挥动力！

进气歧管越长，动力越倾向于提前一些，在低转速爆发！

我想肯定有人要问为什么，看下去就知道。

# 长好还是短好 #

其实，改变歧管长度，最主要的作用是影响进气歧管内的气波。

也就是俗称的“气波增压”。

当引擎运转的时候，活塞向下运动从而由进气门吸入空气。

不过值得注意的是，在一个工作循环中，进气门大多数时间内都是关闭的。

如果油气在进气门关闭的时刻到来，那么这部分正在往前猛冲的混合气，会因为撞上了关闭的气门而瞬间停住，而后面源源不断冲过来的混合气会将前面的气体进一步压缩。

最终，这部分经过压缩的气体会凭借其较高的气压反弹回去。

而弹回去之后，这部分气体又会被后面继续冲过来的混合气推回进气门。

由此油气混合气在进气管内以声速来回震荡（与气压，湿度，温度有关，约340-345m/s）。

假设我们能够更加精妙的设计进气道，使得进气歧管内来回震荡的混合气，正好能在进气门开启的时刻进入气缸，那么这样就相当此刻发动机的进气是在超过大气压的压力下实现的。

于是，自然吸气引擎，就相当于有了“增压”的效果，可以爆发出更多的马力。

不过，由于发动机在不同的转速下，进气门开启/关闭的“节奏”不同，因此所产生的混合气振动也不相同，因此我们想的“好事”也只能在某些特定的转速区间实现。

于是问题就来了：在什么转速下才能实现呢？

这就要看混合气体压力波的频率了。

我们现在来回顾一下高中物理：机械波的频率和波长是成反比的，这意味着，较短的波长会有更高的频率，反之亦然。

因此我们讨论的进气波动，其波长被混合气压力波所处的空间所约束，也就是进气歧管长度。

因此在其他条件不变的情况下，进气道越长，发生气波增压时的引擎转速就越低。

进气道越短，则这个甜蜜点会跑到高转速区间爆发。

# 为什么像个喇叭 #

不光进气喇叭的长度很重要，喇叭开口的形状更是有讲究。

之所以是个喇叭形状的开口，简单总结如下：

空气流动更顺畅

进气效率大不同

纠结背后的道理，其实很简单。

如果开口仅为普通直管的话，空气会一窝蜂的阻塞的入口处，从四面八方涌进的气流会乱成一团，就像出入口无人排队，大家疯狂加塞乱成麻。

然而开口呈喇叭状，会让空气有序的从四面八方汇集，整齐排列好的气流快速冲进引擎，无形之中增加了燃烧室的填充效率，进气量更加充足的情况下也有利于马力的发挥。

普通直管形状的气流如口，会让流入的空气在入口处形成局部涡流，气流无法很好附着的情况下，无形之中损失了进气通道的有效截面积，牺牲了进气量。

而喇叭口处于流量的贡献则在于可以有效、充分的使用管路截面，增加进气量。

# 贵且复杂 #

为什么多喉直喷这么厉害，但是却得不到自然吸气引擎的普遍应用？

总结出来就一个字：贵！

如果是四个字：贵且复杂！

如果是赛道使用，技术的目的就是一个，取得胜利！

经常跑赛道的车友都知道，其实赛道上用到的引擎转速范围较小，有针对性的进行动力调教即可。

调教目的，是在常用的转速区间压榨出最大的动力，而多喉直喷依据不同车手/赛道进行快速调节的特点能够胜任这点。

但是，对于汽车厂商来说，开发这么极端的技术应用到民用量产车上，是有着很大的挑战的。

街道驾驶太过麻烦——平时代步需要平稳，城市走走停停的路况需要起步和停车，偶尔的赛道日激情需要中高转速。

因为需要兼顾各种状况，就需要引擎在各种转速区间下都能有很好的动力输出。

最最最麻烦的事情是，还要兼顾耐用度以及维护保养方便。

如果贵且复杂，谁受得了？

目前的大部分引擎，原本只有单个节气门，如果是采用多喉直喷技术，就需要将节气门数量改成与气缸数相同的数量，不仅会额外增加很多成本，还会增加维护的难度。

例如四缸四个节气门，六缸六个节气门等。

你想想，别人的车洗节气门洗一个，你的车需要洗6个？

6倍时间，6倍价格！

# 总结 #

多喉直喷是一种进气技术，特点的独立的节气门，基本用在自然吸气引擎上。

一般采用喇叭口样式，同时进气歧管的长短会有不同效果，无法兼得。

进气道越短，高转速的马力越大；进气道越长，可能低扭越好，马力来的越早。

赛用居多，民用很少，因为复杂且贵。

对于一般的车友而言，如果要在爱车上安装这样一套系统，仅凭个人能力进行设计搭配，是很难让整颗引擎高效良好运作的。

但是也并非完全不可能，如果爱车所搭载的引擎是曾经比较热门的型号的话，国外的一些网站上可能有独立的完善的解决方案，且搭配的套餐也比较成熟，毕竟都是玩了很久的东西了。

可以选择推出对应产品的改装厂部件来对应，花一些功夫就可以买得到，且也相对的稳定。

# 后记 #

独立节气门的多喉直喷技术，其实读懂了并非像看起来的那么的遥远，不过就是一种更好的让自然吸气引擎获取更多马力的方式，也是一种对自然吸气引擎的坚持和乐趣。

虽然涡轮增压是一种更容易获得马力的方式，何必要坚持自然吸气呢？

如果有人这么问的话，那可以反问道，电车更快，干嘛还需要坚持油车呢？

这就是乐趣，这就是自由！

车子都需要更多的氧气，何况是人呢？

愿你爱你所爱，在自由开心的人生道路上，有自己那份不放弃的坚持。

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