打開氣門室蓋之后,我們就可以看到這臺發動機的凸輪軸部分。凸輪軸是用來控制氣門開閉的部件,通過上面的突起來向下推氣門。目前主流發動機都采用了圖中這種雙頂置凸輪軸(DOHC)設計,這句話有兩個意思:凸輪軸頂置以及雙凸輪軸。頂置凸輪軸是相對于側置凸輪軸而言的,早期發動機的凸輪軸都在發動機側面靠下的位置,凸輪軸和氣門之間通過一根長長的金屬桿連接,這樣的缺點是在高速運行中連桿可能產生一定的形變,因此速度和精確性都不能保障,頂置凸輪軸由于不需要很長的連桿因此解決了這個問題。雙凸輪軸是相對于單凸輪軸而言的,現在仍然有不少車型采用單頂置凸輪軸(SOHC)布局,就是一根凸輪軸同時控制進氣門和排氣門,而DOHC布局則是用兩根凸輪軸分別控制進氣門和排氣門,理論上說這種設計更有利于對進排氣的精確控制,但通過對SOHC布局的靜心調教也能獲得很好的效能。
現在我們來復習一下可變氣門正時和升程技術。首先要搞清楚“正時”和“升程”不是一個概念,可變氣門正時是根據發動機的轉速改變氣門開啟和關閉的時間,而可變氣門升程是根據轉速改變氣門開啟的角度。科魯茲的這臺1.8升發動機只具備可變氣門正時技術,而氣門的升程是不可變的。
我們知道,普通汽油發動機有進氣、壓縮、做功和排氣四個沖程,這里要注意一個細節,那就是氣門的運動總要有一個提前量和延后量。舉個例子,進氣門不是在活塞運動到上止點的時候才開啟進氣,而是在離上止點還有一小段距離的時候就開啟了,然后進氣門也不是在活塞運動到下止點的時候關閉進氣,而是在活塞到達上止點之后并開始往下運動一小段距離后才關閉,排氣門也有同樣的特點。
為什么會出現這種情況呢?原因很簡單,活塞的運動速度是很快的,而相對來說從氣門開啟到氣體開始運動是有一段時間的,適當增加一點提前量和延后量可以提升進排氣的效率。但是這里有一個問題,發動機每分鐘2000轉和每分鐘6000轉的工作環境是有很大差異的,每分鐘6000轉就意味著每秒鐘100轉,如此快的速度顯然需要更大的氣門提前角,而普通的凸輪軸肯定不能滿足所有轉速下的進氣效率,因此可變氣門正時系統就誕生了。更多詳細內容請參看之前的文章:
《呼吸有道 淺析可變氣門正時/升程技術》
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科魯茲發動機的可變氣門正時系統就是在凸輪軸的鏈輪里加上一個設備,簡單來說它的工作原理就是當發動機轉速變化時,ECU就自動地將機油壓向進氣凸輪軸驅動齒輪內的小渦輪,這樣,在壓力的作用下,小渦輪就相對于齒輪殼旋轉一定的角度,從而改變進氣門開啟的時刻,達到連續調節氣門正時的目的。
從圖中我們可以看到,科魯茲1.8升發動機的凸輪軸鏈輪是被包裹起來的,里面就是液壓機構,目前某些號稱具備可變氣門正時技術的發動機可能只是進氣門有可變功能,而從圖中可以能看出這臺發動機的進排氣凸輪軸都具有可變氣門正時功能,這樣以來正時調整的范圍更大,效率也更高。
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