汽機車四行程引擎介紹2：進氣系統
汽機車討論區上常出現「高流量濾芯」、「節氣門墊片」、「儲氣瓶」、「肥腸」、「香菇頭」、「濾油桶」等改裝品，還討論著要不要廢掉「二次進氣」，它們到底有何功效？為何花小錢可以有不同的駕駛感受？這一切都要從進氣系統說起。
燃燒需要氧氣與燃料，四行程引擎的進氣階段，就是把空氣與燃料送入汽缸，這工作看起來沒啥難度，但市售引擎最多只能花0.0375秒來完成一個行程（一般汽車怠速時，轉速大約800rpm），到達斷油轉速前，甚至只有0.002秒來完成一個行程（600cc仿賽車，14500rpm），這麼短的時間要把氣吸飽吸足，可就是個大學問哩。
引擎的進氣系統，以汽車而言，主要有進氣管、空濾盒、共鳴室（Reonator）、節氣門、進氣歧管（Intake Manifold），進氣歧管又包含兩個部件：集氣室（Plenum）與歧管（Runner）。
機車構造比較簡單，常常是空濾盒連接歧管而已。
如果是增壓引擎還會有渦輪增壓器（Turbo）或機械增壓器（Supercharger）、中間冷卻器（Intercooler）
還有環保用部件：曲軸箱強制通風系統（PCV）、排氣再循環系統（EGR）。
甚至連煞車都跟進氣系統有關！
影響進氣的因素，我們先從大項目來看
一、環境的影響
氣壓、溫度的高低，都會影響引擎的進氣量。最簡單的例子，就是大家騎車開車上武嶺，車子多少都有一點高山症，感覺車子很沒力，那是因為海拔高，氣壓低，引擎吸不到足夠的空氣所致。別說是車子，你如果沒有訓練過，從武嶺走到合歡山莊，你就可以體會引擎有多辛苦哩。
再舉一個例子，有時候氣溫太高又塞車，你也會發現車子變虛了，直覺上會認為是引擎過熱，但事實上是空氣過熱，密度變低，造成引擎吸到的空氣變少的緣故。如果是引擎過熱，你就會看到水溫表往上跑哩～
二、車子的設計：容積效率
講完外在環境，但最重要的還是引擎蓋下面的東西：空氣濾清器，進氣管、氣門等設備，左右著進氣量，術語上叫做「容積效率volumetric efficiency」，說的是汽缸能吸進多少空氣。一般自然進氣的車，最高的容積效率大約只有90%，這是指100cc的引擎，每次能吸到的空氣平均只有90cc左右，就是說自然進氣引擎都是吸不飽氣的，真可憐！
以下說說車廠增加容積效率的方法！
增加容積效率的方法1：增加進氣慣性
空氣移動的時候當然會有慣性，好好利用這慣性可以加強進氣的效率，尤其是低轉速時吸氣量低、空氣跑得比較慢、慣性小的時候，這時如能加強慣性，就能加強低轉速時的引擎出力。加強這些慣性的做法有以下這幾點：
（1）進氣管的粗細長短：就像你用吸管喝飲料，拿細吸管與粗吸管來比較，細吸管裡面的飲料會跑得比較快。著重低轉扭力的引擎，為了增加進氣慣性，進氣管就會設計成細細長長的。（伯努利原理）
細的進氣管，雖然可以增加進氣慣性，但到了高轉速的時候，會造成空氣塞車，形成進氣量不足的狀況，因此著重高轉速馬力的引擎，就會用比較粗短的進氣管。
細的進氣管對應低轉速，粗的進氣管適合高轉速，低轉與高轉的表現無法兼顧啊！為了要盡量顧全所有的轉速範圍，車廠發明了可變長度進氣管。
在機車上比較常用的是「兩階段式進氣管」，最早在市售車上使用的是YAMAHA的YCC-I系統，這系統在低轉速時用長的歧管，高轉速時切換成短的歧管。
這系統最早可以追溯到YAMAHA第一代大魔（V-Max）用的V-Boost系統，大魔用的是V4引擎，前後排汽缸各有一套進氣歧管與化油器，平時各自照顧著自己的汽缸，遇到需要加大出力的時候，這兩個歧管中間有個閥門就會開啟，將兩個化油器的空氣與燃料全部灌注在一排汽缸裡，如此造就了大魔著名的狂爆加速特性。
BMW汽車也有類似大魔設計的DISA機構。這系統是個2階段設計，每個汽缸有兩條歧管，低轉時只用其中一條，高轉時DISA打開，用兩條歧管供氣。除了2階段DISA，也有3階段的DISA。
Honda的VTEC雖然也有這種兩階段的加速特性，但VTEC是用可變氣門正時揚程來達成，文後會再介紹。
進氣管的長度除了會影響進氣慣性之外，還可以達到「助推」空氣的效果。
當進氣門關閉時，會產生一股壓力波彈回歧管，壓力波到達集氣室時，利用集氣室的設計來吸收與回彈壓力波，回彈回去的壓力波就可以順便推空氣一把。利用進氣管的長度來控制壓力波彈回去的時間，讓壓力波剛好在進氣門打開的時候彈回去（註），就可以幫助進氣啦。
註：壓力波是以音速行進，因此會在歧管內不斷地來來回回，如果這來回的頻率剛好配合上氣門開啟的時機，就可以助推空氣。
(2)進氣管的角度方向
進氣管轉彎的角度、次數越少，就可以讓空氣少損失點慣性，就像我們在高速公路開車總是跑得比山路快嘛！
還有一點，就是如果進氣管的方向可以配合車輛行進的方向來設計，也可以利用到行進的慣性來助推空氣。
以前很多用橫置引擎的汽車，多把排氣歧管放在車頭方向，進氣歧管則在車尾方向，這樣的設計，空氣是從車尾方向往車頭方向前進到引擎，是逆流而上的概念，做人有小魚逆流而上的精神很好，但空氣這樣跑會損失掉慣性。於是現在很多車改成進氣歧管在車頭的方向，除了可以利用車子前進的慣性之外，還可以給冷風吹降點溫，增加一點點空氣密度。
機車的設計就比汽車更好了。汽車的進氣歧管常要在引擎室裡轉好幾個彎，但機車、尤其是高轉設計的車輛，空氣往往只要轉一個90度彎，就可以直接往下方衝進引擎，還利用到重力啊！
(3)氣門配置
常見的氣門配置有
每缸4氣門（2進氣門、2排氣門），常搭配使用DOHC雙凸輪軸；
每缸2氣門（1進氣門、1排氣門），常搭配使用SOHC單凸輪軸；
就像前面說的進氣管粗細一樣，2個進氣門就好像粗的進氣管，適合高轉速的出力；1個進氣門就像是細的進氣管，適合低轉速的出力。看到規格表上寫這顆引擎是用SOHC，不要第一眼印象就說這引擎落伍，它只是比較著重低轉速罷了。
除了氣門數量的影響之外，進氣門打開的幅度也是有影響的，術語叫做氣門揚程，揚程大進氣量就大，揚程小進氣量就小。
進氣管長度可以變，氣門的數量、揚程與開關時機當然也可以變化。現在很多四氣門的引擎，在低轉速時只打開1個進氣門並用較小的揚程，高轉速時才打開2個進氣門並增加揚程。HONDA的VTEC系統就是如此控制氣門的一個系統。
增加容積效率的方法2：調節壓力與儲氣
(1)集氣室/空濾盒
前面有提到集氣室可以吸收與反彈壓力波，功能跟排氣管的消音室很像耶！設計好的消音室可以提高排氣效率，設計好的集氣室則是可以增加進氣效率。
現代市售四缸引擎的集氣室，多藏在歧管的內部，很難從外觀窺見。
Ferrari 458引擎室內，有著Ferrari字樣的火紅色「引擎」，事實上是集氣室，不是汽缸頭。
集氣室是在氣門與歧管附近進行壓力調節的零件。還有一個會影響氣流的是節氣門（或叫節流閥、油門），多是利用空濾盒或共鳴室進行類似的工作。機車的節氣門一般是在歧管上，也是利用空濾盒來進行這任務。
集氣室可以調節壓力，還有一個功能就是儲氣。利用比進氣管大的空間，來儲存空氣，平均分配各汽缸所需的空氣，而在壓力變化大的時候，如起步、重踩油門爬山超車等時候，可以即時供應所需的空氣。
集氣室可以增加低轉速時的出力，因而坊間有推出節氣門墊片等改裝零件，用來增長、加大集氣室的容積，增加低轉出力。
藍色的零件就是節氣門墊片，安裝在節氣門後方。（感謝車友「探長」提供照片）
集氣室的容積，不是越大越好，太大的容積，反而會在高轉速時使氣流減速並增加亂流，降低進氣效率。一般集氣室容積設定多在排氣量的60％以下。
(2)共鳴室
除了集氣室與空濾盒，還有一個扮演平衡壓力的零件：共鳴室。
這個零件最主要的目的是調節壓力來「消除進氣噪音」（亥姆霍茲共振原理），附加效果是可以吸收正壓力、補足負壓力，因而也有儲氣的效果。坊間也有儲氣瓶、奶瓶、副氣室等改裝品，來加大共鳴室的容量，加強低轉時引擎的出力。
上面這些部件，也是初級改裝最常動手的地方，花小錢就有明顯的效果，甚至常讓人懷疑「這東西又不貴，為什麼原廠不裝、不改這些零件」？
原廠的設計要滿足眾多條件，符合大多數人的需求；改裝就是針對個人的需求，來修改原廠設定。如加裝儲氣桶、節氣門墊片，有著改善低轉速出力、減少引擎煞車、降低常用轉速等效果，但會犧牲高轉速時的表現。改裝香菇頭、肥腸、加大口徑節氣門等部品，則是有利高轉的出力，低轉就…被犧牲了。
(3)減少進氣阻力
前面增加進氣慣性的做法，有些同時能降低進氣阻力，這是利用機械設計來達成，後面減少進氣阻力的做法，則是在材料與加工法上的不同。
(a)表面處理：減少進氣阻力最直接的方法，就是讓這些零件的表面變得平滑。
拋光
進氣歧管、汽缸頭等零件，常使用砂模鑄造而成，表面粗糙，不利氣流行進。要撫平這粗糙的零件，就得進行拋光加工。
拋光不是隨便磨一磨，表面弄平就好，拋光磨掉金屬，會增加進氣道口徑，換言之就是進氣道變粗，減低進氣慣性。本來要弄平表面來增加進氣慣性，磨掉太多金屬反而降低進氣慣性，這不就白忙一場，還多花錢！
原廠進行拋光，當然會把拋光造成的進氣管直徑變化計算好，如果是改裝廠施做，就要慎選店家哩。
換工法
除了砂模鑄造，當然也可以用其他工法，例如進氣管使用鋼管彎曲焊接成形、汽缸頭用CNC製作，成本當然比砂模鑄造高多了！
換材質
這是現在比較常用的做法，直接把進氣管改用塑膠來製作，不僅表面平滑，重量更輕，同時塑膠導熱性比金屬差多了，可以避免加熱進氣管內的空氣，減低空氣密度。前面圖片中只要是黑色的進氣零件，全部都是塑膠材質所製作。
更吹毛求疵者，可以更換為碳纖維材質，隔熱性更佳，進氣效果更好。
(b)空氣濾芯：換成高流量濾芯
原廠的空氣濾芯，多是乾式濾芯，利用小孔洞來擋住異物，過濾效果好，價格便宜、免維護。
「高流量濾芯」多是「濕式濾芯」，利用較大的孔洞來降低進氣阻力，並利用濾芯上塗佈的「油」來黏附髒東西，價格成本較高。
乾式濾芯是保養時替換；高流量濾芯可以拆下來洗、曬乾後再塗油，就可重複使用。
(c)使用香菇頭
比高流量濾芯更進一步的做法，就是拆掉空濾盒，直接在進氣管裝上「香菇頭」式的空氣濾芯，有的甚至連濾芯都不裝。香菇頭是個球狀或錐狀的空氣濾芯，著重在高轉速出力，還有視覺效果的附加功效，副作用當然就是減損低轉速出力啦！
(d)廢掉節氣門
節氣門會使空氣形成亂流與壓力波，BMW使用連續揚程氣門來取代節氣門，免除了這些亂流與干擾，增加進氣效率。
增加容積效率的方法3：增壓
既然活塞吸氣吸得很辛苦，不如直接增壓進氣，就像替引擎裝上呼吸器，主動灌入空氣，馬上讓容積效率超過100%。
常用的增壓手段有「衝壓進氣RAM」、「機械增壓Supercharger」與「渦輪增壓Turbo」。
(1)衝壓進氣
這是重機上最常用的方法，直接在車頭開一個大進氣口，利用車輛行進時撞風，把空氣直接灌入空濾盒。雖然衝壓進氣的增壓效果小，遠遠比不上另外兩種增壓方式，但不用加裝其他任何設備，只要想辦法在車架上開個洞，設計好衝壓空氣管就好了，簡單好用。
(2)機械增壓
部分汽車與重機（Kawadaki H2/H2R）使用機械增壓，這是利用引擎曲軸或電動馬達來帶動增壓器，無論轉速高低都有增壓效果，耐用度高，缺點是會吃掉一點引擎的出力。
(3)渦輪增壓
這是現在汽車最常用到的增壓方式，利用引擎排出的廢氣來推動增壓器，不會吃掉引擎出力。缺點是廢氣溫度高，使得增壓器要在高溫高壓下運作，要確實保養。
渦輪增壓還有一個比較大的缺點：增壓不易調節。轉速低時廢氣較少，推動增壓器的效果就差，要等到引擎轉速拉上來，廢氣量變多後，才會達到預定的增壓值來增加引擎出力。這種現象叫做渦輪遲滯（Turbo lag），渦輪越大顆，渦輪遲滯就越嚴重。現代車廠常用可變幾何渦輪、裝上兩顆一大一小渦輪等手法，來降低渦輪遲滯的現象。
空氣被壓縮以後，雖然密度增加了，但隨之而來的是溫度也會增加（註），溫度高又會降低密度，減損增壓的效果，因此機械增壓與渦輪增壓，都會加裝中間冷卻器（簡稱中冷器，Intercooler），來冷卻加壓後的空氣。
註：對空氣加壓會增加其溫度，減壓會降低其溫度。這現象可以在鐵樂士噴漆、卡式瓦斯罐等加壓罐中看到，噴漆噴一噴、瓦斯用一用，罐子都會變得冰冰涼涼的，這同時也是冷氣運作的原理。
1983年，BMW的F1渦輪增壓引擎，1500cc就可以搾出1400匹以上的馬力，但這引擎在一般道路上，一定會難開到讓人想砸車！就如前面提過的，原廠設計就是顧及大多數人的使用習慣、環境條件、環保要求、成本等條件，所做出來的「平衡」設定，不是以搾出擠乾性能為目標，改裝就是想辦法調整測試出一個適合自己的「平衡」，這也是改裝樂趣的所在。
其他進氣相關裝置
除了一些直接影響引擎進氣效率的裝置外，還有一些是對引擎性能沒幫助，但是非裝不可的零件。
1.PCV曲軸箱強制通風系統（Positive Crankcase Ventilation）
活塞上下運動，除了會在活塞上方的汽缸內抽吸與壓縮空氣外，當然還會在活塞下方的引擎曲軸箱內，不斷地推擠空氣，為了讓活塞能無後顧之憂地活動，勢必得在曲軸箱打個洞，來讓裡面的空氣自由流動。
但這時就有一個問題啦，曲軸箱裡面有一堆機油噴來灑去，空氣中勢必充滿機油的油霧，讓它噴出引擎外面，除了讓引擎沾滿油污，環保局也會不太高興，車廠於是就拿條管子裝個閥門，把它接回進氣歧管或空濾盒裡，讓引擎燒掉這些機油。
除了油霧，曲軸箱與汽缸頭裡面還有一些被壓力逼進去的汽油油霧，這些汽油跟機油混合當然不好（我常常用汽油去擦油污，這證明了汽油是機油的剋星之一），於是也藉著PCV把這些漏網汽油抓回汽缸燒掉。
從PCV導進來的空氣，其中的機油難免會沾黏到進氣系統裡，雖然要好幾萬的里程才需要清理一下進氣系統，但為了減少這麻煩，坊間就出現了機油回收桶這種改裝品，裝在PCV的管子上來攔截部分的機油油氣，將這機油儲存在桶內，保養時再倒掉。也有人直接廢掉這條管子，在通風口上面裝了個小香菇頭過濾空氣，避免沙子異物跑進引擎。
改裝廢油回收桶。回收桶的形式很多，因店家設計而異。回收桶與之前提到的儲氣瓶很像，差別在於回收桶會有兩條管路（一進一出），儲氣瓶只有一條管路。（感謝車友「summic」提供照片）
前面提到的改裝儲氣瓶，往往都是裝在這PCV系統上。改裝時要注意管線的密合度並要有確實的固定，這些跟進氣系統的管子一漏氣，輕則引擎不順、嚴重的話直接熄火給你顧路。
2.油箱油氣回收裝置
剛剛說到油氣回收，當然不能忘記油氣最多的油箱啦。油箱油氣回收裝置就比較簡單，在油箱接條管子到活性碳罐，然後接個閥門與管子通到進氣管。這個裝置往往沒人注意，畢竟它就算壞了你也感覺不出來（除了少數車輛會跳故障碼出來，這種車就要花大錢去修這裝置哩）。
3.EGR排氣再循環系統Exhaust Gas Re-circulation
這個系統專門對付排氣檢驗上的一個數值「NOx氮氧化物」，氮氧化物是引擎廢氣中最毒的成分，因此消滅它是當務之急。氮氧化物的形成，要有高溫與多餘的氧氣，廢氣裡面二氧化碳多，把廢氣導回汽缸，就可以減少溫度與氧氣，比起用貴森森的觸媒轉化器來消滅氮氧化物，用EGR是個便宜又簡單的方式。（但現代車輛多是EGR與觸媒轉化器聯手處理氮氧化物）。
EGR用個閥門與管子來將引擎廢氣適時適量導回進氣系統，也有像HONDA iVTEC這種系統，直接控制進氣門，讓進氣門早點開，使還沒來得及離開汽缸的廢氣跑到進氣歧管中，之後再跟著新鮮的空氣與油氣吸進汽缸裡，算是個概念很簡單，但做起來很難的技術，不虧是「夢想力量」的本田啊！
4.煞車真空倍力器負壓管
這個裝置汽車才有。汽車的煞車都是透過倍力器來放大力量，減低駕駛踩煞車所需的力道。
煞車倍力器是利用進氣管裡面較低的氣壓，透過壓力差來幫駕駛踩一下煞車。大家可以在車輛熄火後多踩幾下煞車，踩了幾次之後，煞車踏板會讓你感覺很難踩下去，那就是倍力器裡面的負壓用完了（引擎熄火沒有負壓來源）。
70年代以前的老車，用到很多真空系統來控制車上的設備，而現在多使用電磁閥來控制了，這是好事，雖然真空系統簡單，但一個地方漏氣，整個系統都掛點，修起來不貴但很麻煩。
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