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為什么多氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)比兩氣門的好
問
提問者:網(wǎng)友
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2018-08-25
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我們在談?wù)撘豢钴嚨陌l(fā)動(dòng)機(jī)是否先進(jìn)的時(shí)候,常常會談到幾氣門。我們也經(jīng)常會看見許多汽車的尾部會標(biāo)上“16V”或者“20V”這樣的字樣,顯然廠家是將這些東西作為一種值得宣傳的東西標(biāo)出來,以顯示其發(fā)動(dòng)機(jī)的先進(jìn)性。那么四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)為什么先進(jìn)呢?為什么四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)大有全面取代兩氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的趨勢呢? 為了說明這個(gè)問題,我們首先要先來了解一下配氣機(jī)構(gòu)。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的配器機(jī)構(gòu)是由氣門、凸輪軸、氣門彈簧、氣門座圈、氣門導(dǎo)管等部件組成,對于底置凸輪軸的配器機(jī)構(gòu)其組成部分還包括氣門挺柱、氣門挺桿、氣門搖臂、搖臂軸等組成,而對于頂置凸輪軸的發(fā)動(dòng)機(jī)來說則沒有氣門挺柱、氣門挺桿。 對于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)而言,其氣門的配置方法有兩氣門、三氣門、四氣門、五氣門的設(shè)計(jì)。一般傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是兩氣門設(shè)計(jì),即一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門的設(shè)計(jì)方法,其進(jìn)氣門比排氣門略大,以達(dá)到增加進(jìn)氣量的目的。而隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步,兩氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)由于其功率不及多氣門發(fā)動(dòng)機(jī),所以已逐漸被多氣門發(fā)動(dòng)機(jī)所取代,同時(shí)多氣門發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也反映了發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的先進(jìn)程度。 那么以四氣門為例,為什么四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)相對于兩氣門發(fā)動(dòng)機(jī)能提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率呢?我們假設(shè)在理想狀態(tài)下,進(jìn)入
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內(nèi)的燃油和空氣的混和氣的量是恒定的,其燃燒產(chǎn)生的作用力保持不變,如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高那么單位時(shí)間內(nèi)點(diǎn)火做功的次數(shù)就越多,所以功率越大。 那么四氣門技術(shù)又是怎樣提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的呢?當(dāng)采用多氣門設(shè)計(jì)時(shí),因此多氣門設(shè)計(jì)的氣門體積和質(zhì)量都小于兩氣門設(shè)計(jì),這樣有利于減小運(yùn)動(dòng)慣性。因此在相同的驅(qū)動(dòng)力作用下,多氣門設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)動(dòng)速度,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速。由此可見,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用多氣門設(shè)計(jì)后,其轉(zhuǎn)速可以有相應(yīng)的提升,進(jìn)而達(dá)到增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率的目的。 雖然四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)可以達(dá)到增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率的目的,在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下,四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性遠(yuǎn)高于兩氣門發(fā)動(dòng)機(jī),但是在發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的性能卻不及兩氣門發(fā)動(dòng)機(jī),這又是為何呢?我們從流體力學(xué)的角度來看,當(dāng)氣門升程一定時(shí),由于四氣門比兩氣門對于燃燒室的表面利用率高,因此其進(jìn)氣截面積大于兩氣門。較大的進(jìn)氣截面積會使得進(jìn)氣壓力差減小,所以對于低轉(zhuǎn)速而言四氣閥發(fā)動(dòng)機(jī)是不如2氣閥發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率的。而且2氣閥發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)更容易行程強(qiáng)大的渦流,使空氣跟燃油更加充分的混合。 所以從此看出,由于采用了四氣門設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率有了大幅提高,動(dòng)力也更充沛,但其在低速時(shí)的扭矩受到其氣門數(shù)影響,使
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