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讓引擎呼吸的重重機關

車訊網 標誌 車訊網 2017/3/9
© 由 車訊網 提供

要進氣排氣得有氣門,那進排氣口的門怎麼開?其實很簡單,一個剖面蛋形的凸輪,一個氣門桿,桿內套彈簧,稱為氣門彈簧,以保持氣門處於關閉狀態,統稱「氣門系統」。凸輪能讓氣門桿開啟必然少不了運動形式的轉換,而它的迴轉中心點到外緣間的距離不相等,便是開門的重點,還是很難理解?簡單的說凸輪銜接氣門桿後端,當它迴轉至凸出部分壓迫氣門桿後端時,氣門就開啟。因此,凸輪直接壓迫氣門桿的方式稱「直動式」,也有透過槓桿原理壓迫氣門方式的稱「搖臂式」。凸輪受力面積大,剛性要足之外,曲面的設計也是工程師早期主要研究的項目,這關乎馬力的大小。

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左起SOHC的凸輪要用搖臂同時控制進排氣門桿,是無法應付太多氣門的原因; 右邊的DOHC採用分工制,讓凸輪的負荷減少很多,直接推氣門桿使引擎轉速可以提高不少,也是引擎的現今主流。

汽缸蓋有OHV(Over Head Valve)和OHC(Over Head Camshaft)兩種氣門系統。OHV的氣門位於汽缸蓋上頭,凸輪軸設計在引擎本體側邊,藉由凸輪推動推桿,搖臂就開啟氣門。而OHC因凸輪軸位於上位而得名,經皮帶或鏈條帶動齒輪。其中一支凸輪軸的稱為單頂凸輪軸SOHC(Single Over Head Camshaft),兩支凸輪軸的稱為雙頂凸輪軸DOHC(Double Over Head Camshaft),也是我們常聽到的單凸/雙凸引擎。

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早期的汽車引擎都使用OHV,但零件繁多,傳遞力量不直接,難以在高轉速時精準的控制氣門,動能損失比較大,不適合高轉速引擎。

單凸引擎利用搖臂驅動氣門桿,但搖臂在高轉速時易受慣性力影響而運作不帶動順,加上氣門開啟的角度小影響進排氣,火星塞必須設計成傾斜式。而雙凸引擎則用直動汽門桿,簡單的機構讓進排氣效率較高,火星塞呈垂直形式,有助於快速燃燒。至於哪個好呢?得看車廠想設計怎樣的車子。單凸引擎小適合安裝在引擎室不大的小車,但轉速通常不高,適合設計小排氣量引擎,也較省油。而雙凸分別控制進排氣,能應付多氣門排氣量大的引擎,廣大被可變氣門正時的機構(如本田的VTEC/i-VTEC)採用。

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