内燃機作爲一種把内能轉化(huà)爲機械能的(de)裝置,燃料的(de)燃燒決定著(zhe)機器的(de)效率,而空氣作爲燃燒的(de)重要影(yǐng)響因素就顯得(de)尤爲重要,今天我們就來(lái)聊一聊汽車發動機的(de)咽喉——配氣機構。
作爲配氣機構的(de)重要組成部分(fēn)氣門和(hé)凸輪軸對(duì)于進氣效率有著(zhe)決定性的(de)影(yǐng)響,我們先從凸輪軸說起,我們在購(gòu)買車輛的(de)配置單上會看到SOHC、DOHC和(hé)OHV等字樣,這(zhè)代表這(zhè)幾種主流的(de)凸輪軸布局。
單頂置凸輪軸(SOHC)
先通(tōng)俗的(de)解釋一下(xià)概念,單字面意思就是一個(gè),頂置就放在發動機頂部,合起來(lái)就是一根凸輪軸放在發動機頂部的(de)布局。這(zhè)種布局相對(duì)比較原始,隻有少量車型配備,例如,上一代的(de)本田思域、老普桑等車型,以及一些硬派越野車上,如帕傑羅等。
下(xià)面來(lái)說一說這(zhè)種布局的(de)優缺點
優點:1結構簡單,就是零件少,以四缸機爲例一根凸輪軸八個(gè)氣門就組成了(le)整個(gè)配氣機構的(de)主體,由于零件較少損壞的(de)幾也(yě)就降低了(le),耐性上有所保證。
2維修保養相比于其他(tā)兩種結構價格相對(duì)低廉,由于配備單頂置凸輪軸的(de)發動機均爲兩氣門設計,即便是更換整個(gè)配氣機構,由于零件較少結構也(yě)簡單零配件價格和(hé)工時(shí)費方面都有優勢。
3低扭大(dà),單頂置凸輪軸兩氣門的(de)發動機低轉速的(de)進氣效率相對(duì)較高(gāo),因此低轉速扭矩也(yě)就更具優勢。
4油耗,上面說了(le)這(zhè)種發動機低扭具有一定優勢,而在城(chéng)市工況中走走停停,發動機的(de)轉速就可(kě)控制的(de)更低,油耗上自然會有所降低。
缺點:
1高(gāo)轉速無力,高(gāo)轉速時(shí)兩氣門的(de)設計進氣效率會降低,容易造成後段無力。
2先進技術難以惠及,由于隻有一根凸輪軸的(de)結構限制,可(kě)變氣門正時(shí)、可(kě)變氣門升程等技術難以應用(yòng),同時(shí)對(duì)于高(gāo)轉速的(de)油耗也(yě)有所不利。
雙頂置凸輪軸(DOHC)
如圖所示,雙頂置凸輪軸就是用(yòng)兩根凸輪軸分(fēn)别控制進氣和(hé)排氣,代表作:本田紅頭K20。
優點:
1控制精确,由于采用(yòng)了(le)兩根凸輪軸分(fēn)别控制進氣和(hé)排氣,可(kě)以加入可(kě)變氣門正時(shí)(進氣和(hé)排氣)和(hé)變氣門升程(進氣和(hé)排氣)等技術,對(duì)于氣門開閉時(shí)間、氣門重疊以及氣門升程等都可(kě)以進行精确控制。
2高(gāo)轉速輸出更有優勢,由于配備了(le)可(kě)變氣門正時(shí)和(hé)變氣門升程等技術,在高(gāo)轉速區(qū)間進氣效率會更高(gāo),發動機的(de)輸出也(yě)更有力,例如本田經典的(de)紅頭K20發動機,9000轉的(de)底表,8500轉斷油,在轉速過了(le)5000轉之後i-VTEC系統打開,動力會二次爆發,發動機的(de)動力輸出更加持續,高(gāo)轉速的(de)表現更好,動力儲備也(yě)更加雄厚。
缺點:
1結構複雜(zá),雙頂置凸輪軸相比單頂置凸輪軸,增加了(le)更多(duō)的(de)零配件,結構更加複雜(zá),維修保養的(de)成本也(yě)更高(gāo),同時(shí)耐久上也(yě)會有所下(xià)降,極端環境下(xià)适應能力也(yě)會有所降低,此外,多(duō)出來(lái)的(de)零件也(yě)會導緻發動機的(de)重量也(yě)會有所增加。
2低扭弱,由于增加了(le)很多(duō)配件,發動機在低轉速下(xià)本來(lái)就不高(gāo)的(de)扭矩輸出将會被這(zhè)些零部件再次消耗一部分(fēn),同時(shí)低轉速時(shí)的(de)進氣效率也(yě)不如單頂置凸輪軸發動機造成低扭弱的(de)劣勢。
3低轉速油耗高(gāo),在一些采用(yòng)雙頂置凸輪軸的(de)小排量發動機中,爲了(le)改變低扭弱,會采用(yòng)噴濃油的(de)方式,這(zhè)一點會導緻低轉速的(de)工況下(xià)的(de)油耗增加。
現在的(de)在售車型中,大(dà)多(duō)數車型均采用(yòng)了(le)雙頂置凸輪軸的(de)結構,通(tōng)過可(kě)變氣門正時(shí)和(hé)可(kě)變氣門升程或者增壓的(de)技術來(lái)改變相比于雙頂置凸輪軸發動機的(de)劣勢,使得(de)二者差距進一步縮小。
底置凸輪軸(OHV)
如圖所示,這(zhè)種結構凸輪軸放在發動機底部,用(yòng)凸輪軸推動氣門頂杆,再由氣門頂杆推動搖臂,搖臂推動氣門開啓或關閉,這(zhè)種結構多(duō)見于柴油發動機和(hé)美(měi)式的(de)大(dà)排量V8發動機中。
優點:
1結構簡單,底置凸輪軸相比于前兩種結構,直接用(yòng)凸輪軸推動推杆,節省了(le)正時(shí)皮帶(或正時(shí)鏈條)、漲緊輪、軸承等結構,重量上會有所降低,同時(shí)由于凸輪軸在底部,降低發動機的(de)重心,發動機的(de)結構也(yě)更加緊湊。
2維護簡單,由于省去了(le)正時(shí)皮帶(或正時(shí)鏈條)就不用(yòng)擔心由于皮帶過度磨損斷裂導緻頂氣門的(de)事故發生,可(kě)以基本做(zuò)到免維護。
3低扭強大(dà),由于自身結構的(de)限制,氣門頂杆不能承受過高(gāo)的(de)轉速,通(tōng)常,底置凸輪軸結構的(de)發動機更注重低扭的(de)爆發。
缺點:
1維修困難,由于凸輪軸在發動機底部,在維修時(shí)需要把發動機從車上整個(gè)拆下(xià)來(lái),這(zhè)會讓維修費用(yòng)成倍的(de)增加。
2轉速低,由于自身結構的(de)限制,底置凸輪軸發動機的(de)極限轉速相比于前兩種會更低,同時(shí)高(gāo)轉速的(de)動力輸出也(yě)要遜色一些。
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