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和你一起“深呼吸”,發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的秘密

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2017-02-28  來(lái)源:摩托車雜志  瀏覽次數(shù):693
 眾所周知,四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的名稱來(lái)自于一個(gè)循環(huán)的4個(gè)沖程,即進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣。其中,進(jìn)氣沖程是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的前提和基礎(chǔ)——汽缸里吸入了多少油氣混合物,決定了有多少能源可以燃燒。在同等情況下,汽缸如果能夠吸到更多的空氣,意味著可以燃燒更多的油氣混合物、做更多的功,從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率,正所謂“吃得多、干得多”。

 【代表車型:哈雷-戴維森Breakout】

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頂置氣門(OHV)

1899年,法國(guó)人比歇為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率,率先推出了頂置氣門機(jī)構(gòu)(OHV)。在頂置氣門機(jī)構(gòu)中,凸輪軸安裝在汽缸的側(cè)面下部,通過(guò)較長(zhǎng)的推桿把搖臂往上推,再通過(guò)搖臂向下壓開(kāi)氣門;氣門則可以設(shè)置在汽缸頭上,這樣燃燒室可以優(yōu)化為半球型或楔型,從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比和熱效率,實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速、高功率的目的。在提高轉(zhuǎn)速和功率方面,頂置氣門機(jī)構(gòu)明顯優(yōu)于側(cè)置氣門機(jī)構(gòu),發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速普遍由1200r/min以下提高到6000r/min,功率獲得顯著提高。


【代表車型:本田SH300i】

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單頂置凸輪軸(SOHC)

雖然頂置氣門發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)于側(cè)置氣門發(fā)動(dòng)機(jī),但是頂置氣門發(fā)動(dòng)機(jī)也有自身局限:由凸輪軸通過(guò)氣門挺桿驅(qū)動(dòng)氣門,增加的氣門挺桿相應(yīng)增加了傳動(dòng)損耗。上個(gè)世紀(jì)60年代起,更加先進(jìn)的單頂置凸輪軸(SOHC)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始大行其道。SOHC與OHV相比,最大的不同是:OHV是氣門的位置在凸輪軸上方,凸輪軸利用氣門挺桿驅(qū)動(dòng)氣門;SOHC則是凸輪軸的位置在氣門上方,發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪通過(guò)皮帶或鏈條帶動(dòng)凸輪軸齒輪,從而實(shí)現(xiàn)凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)氣門。因此,SOHC比OHV減少了氣門挺桿和相應(yīng)的傳動(dòng)損耗,且可以設(shè)計(jì)出更高的壓縮比和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,同等排量下SOHC發(fā)動(dòng)機(jī)比OHV發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力大、油耗小、易修護(hù)。現(xiàn)代的單缸摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)配置的基本上是單頂置凸輪軸。


【代表車型:本田VTR250】

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雙頂置凸輪軸(DOHC)

頂置凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)細(xì)分為單頂置凸輪軸(SOHC)發(fā)動(dòng)機(jī)和雙頂置凸輪軸(DOHC)發(fā)動(dòng)機(jī)。SOHC是進(jìn)氣門和排氣門的開(kāi)啟、關(guān)閉均由同一根凸輪軸來(lái)完成開(kāi)關(guān)動(dòng)作;DOHC則是利用兩條凸輪軸來(lái)分別驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門和排氣門完成開(kāi)閉動(dòng)作。總體來(lái)說(shuō),DOHC的好處就是可以輕易的改變進(jìn)排氣門的開(kāi)閉時(shí)間,每只氣門的慣性質(zhì)量比較低,因此具有高轉(zhuǎn)速、大功率的特性,但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,造價(jià)成本較高,維護(hù)也比較困難,一般來(lái)說(shuō),多缸、大排量的高速發(fā)動(dòng)機(jī)多采用DOHC氣門機(jī)構(gòu),單缸、小排量的普通發(fā)動(dòng)機(jī)多采用SOHC氣門機(jī)構(gòu)。


【代表車型:杜卡迪Monster821】

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機(jī)械氣門機(jī)構(gòu)(Desmodromic)

Desmodromic是杜卡迪招牌式氣門控制機(jī)構(gòu),其優(yōu)勢(shì)是:絕大多數(shù)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)都依賴于彈簧來(lái)閉合氣門,但隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高,特別是高轉(zhuǎn)速的賽車型發(fā)動(dòng)機(jī)中,彈簧閉合氣門的時(shí)間變得很苛刻,從而經(jīng)常出現(xiàn)氣門無(wú)法精確地按照凸輪形狀來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況,這導(dǎo)致了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的下降;而Desmodromic氣門系統(tǒng)由于取消了彈簧,改為直接機(jī)械閉合氣門,從而實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的精確氣門動(dòng)作,能夠防止發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)出現(xiàn)性能下降的現(xiàn)象。


【代表車型:本田VFR800F】

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可變氣門系統(tǒng)(VTEC)

VTEC全名是Variable valve Timing & lift Electronic Control system,即可變氣門正時(shí)/升程電子控制系統(tǒng),簡(jiǎn)稱可變氣門系統(tǒng),主要應(yīng)用于本田中量級(jí)V4發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值時(shí),這臺(tái)V型四缸的16只氣門中,只有8只氣門在工作;一旦轉(zhuǎn)速超過(guò)限值,16只氣門全部激活,全力以赴榨取最大動(dòng)力。VTEC兼具2氣門和4氣門發(fā)動(dòng)機(jī)之特長(zhǎng),在中低轉(zhuǎn)速時(shí)輸出強(qiáng)韌扭矩,同時(shí)降低了油耗;高轉(zhuǎn)速時(shí)則酣暢淋漓地輸送充沛動(dòng)力。


【代表車型:Kawasaki 1400 GTR】

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可變氣門正時(shí)系統(tǒng)(VVT)

川崎的可變氣門正時(shí)系統(tǒng)(VVT)能在發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),優(yōu)化最合適的氣門開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間,以提高燃燒效率,實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速時(shí)扭矩豐沛、高轉(zhuǎn)速時(shí)功率酣暢的目標(biāo)。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程是:進(jìn)氣凸輪軸的尾端裝配了可變正時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置。來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵的低壓機(jī)油,被機(jī)油控制閥(OCV)調(diào)節(jié)方向后進(jìn)入可變正時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置的腔內(nèi),驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣凸輪軸在0°~23.8°角度范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn);具體偏轉(zhuǎn)角度的數(shù)值,則由32位的電控單元ECU綜合比較曲柄位置、凸輪軸位置、扼流閥開(kāi)度和扼流閥傳感器、水溫等信息后,計(jì)算出最佳的實(shí)時(shí)進(jìn)氣門正時(shí),再發(fā)出指令讓OCV閥驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣凸輪軸偏轉(zhuǎn)到相應(yīng)角度,從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的進(jìn)氣提前或延遲。


【代表車型:Kawasaki H2/H2R】

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機(jī)械增壓(Supercharged)

所謂機(jī)械增壓,就是在發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝了迷你空氣壓縮機(jī),提高供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣壓力或密度。這一做法,讓發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)氣時(shí)獲得更多的氧氣,可以燃燒更多的油氣混合物、做更多的功,從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。機(jī)械增壓器的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸,連接方式可能是皮帶、齒輪、鏈條或軸等方式。


【代表車型:Roehr 1250sc】

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渦輪增壓(Turbocharged)

常見(jiàn)的增壓器有兩種,除了上述的機(jī)械增壓器之外,另一種則是渦輪增壓器。兩種增壓器的核心區(qū)別,在于它們的驅(qū)動(dòng)力來(lái)源不同。機(jī)械增壓器的工作動(dòng)力來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī),而渦輪增壓器則是借助排氣管的高速氣流來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪。

 
 
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