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汽門的相關技術

隨著汽缸頭構造的演進,汽門數目也是日益增加。現代大部分的四汽缸車種採用了DOHC搭配十六汽門的設計,增大進氣及排氣效率。汽門的基本配置至少需要一個進氣門及一個排氣門,也就是常聽到的2V設計,其中「V」也就是Valve(汽門)。在演進過程中,工程師發現進氣效率不夠好,於是在進氣端加了第二個汽門,成為三汽門的引擎,也就是兩個進氣門,一個排氣門的配置。為了能有效地利用汽缸頭的面積,衍生出四汽門,兩進兩排的設計,成為了近代引擎最常見的配置。

不過在機械的世界總可以看見一些「異類」,YAMAHA也曾經在R1及MotoGP賽車上使用了五汽門的技術,以提升進氣效率進而取得更強大的動力峰值;但由於機構太過於複雜,而且五汽門限制了汽缸設計的靈活度,如今已改回四汽門的設計。

98年R1 的引擎分解圖,在圓形活塞下,擠進了三進二出的五汽門。



汽門重疊

為了提升進氣及排氣效率,進氣門及排氣門並非關了一個才開另一個的順序在運作,而是有互相重疊的情形。舉個例子,在排氣行程及進氣形成交替時,在排氣門還沒完全關上時,進氣門便會提早開啟,以獲得更多的進氣量,提升容積率。雖然可以藉由提升汽門重疊的時間,提升容積率與高轉速的動力表現,但同時也會讓低轉速域的扭力流失。

可變技術

以凸輪軸來控制汽門,是以凸輪的形狀來掌握汽門的開啟時機、開啟時間之長短及開啟深度。每一支凸輪軸都只能提供固定的汽門運作模式,若需要加以改變,必須修改凸輪軸。更進一步,每一種汽門運作方式也決定了引擎的特性,究竟這顆引擎是屬於低轉扭力型或是高轉馬力型,凸輪軸的設計有深遠的影響。

VVCS、DVT、Hyper VTEC?機車可變汽門系統大解密

如果想要兼顧各轉速域的動力輸出,便需要可變機構來作即時的調整。以汽門重疊角度來說,若想再高轉速域發揮馬力,則必須採用更多的汽門重疊角,想要在低轉發揮扭力,便需要採取較少的重疊角度。若一顆引擎需要能兼顧高、低轉速的動力輸出,凸輪軸便必須有所切換或是在轉速升高的過程中略作改變。HONDA的CB400便利用VTEC可變汽門技術,使凸輪軸在低轉速及高轉速會提供不同模式的汽門控制。使400c.c.的引擎在高轉速能達到較大馬力的輸出,中低轉速於也不會流失應有的扭力。

可變汽門系統能兼顧各轉速域的動力輸出做出調整。

在了解了汽門的運作方式後,就不得不再進一步的認識引擎系統進排氣的運作。在下一集的動力之心中,我們除了會認識到RAM-AIR、排氣可變系統等增強進排氣效率的功能。

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