发信人: key-chi(key无奈之C3)
整理人: arai(2002-05-18 20:08:37), 站内信件
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4衝程引擎工作原理及結構
電單車引擎是靠燃燒混合氣來推動活塞作反覆運動,再經曲軸將之變成旋轉運動,再經曲軸將之變成旋轉運動,簡稱往復運動。以行程來區分,大致有2衝程和4衝程。引擎雖是一個整體,但各樣機件互相連動,使它變得非常複雜。一般容積500c.c.開始至1,000c.c.多採用4衝程設計,而小容積如125,250多是2衝程設計。4衝程引擎一般由單汽缸,並列雙汽缸、並列四汽缸、V型雙汽缸和四汽缸等。而2衝程方面,主要有單汽缸、並列或V型雙汽缸等。
■閥門機構
一般都位於引擎頂部,比2衝程引擎頂部結構較複雜,但其作用仍是配合引擎那4個工作循環。
(1)活塞下降,進氣閥門開啟,混合氣進入汽缸。
(2)活塞開始上昇,閥門全關啟,壓縮行。
(3)混合氣燃燒爆炸,活塞下降。
(4)活塞上昇,排氣閥門開啟,廢氣被排出。
換句話說,閥門只在進、排氣行程才開啟,其作用非常重要,可說是4衝程引擎的命脈。
4衝程引擎的進氣、壓縮、爆炸和排氣要靠活塞的配合才能進行。活塞下降就進氣、上昇就壓縮,接著下降爆炸,上昇排氣;亦即是活塞往返兩次才完成一次循環。由於閥門機構必須精密準確,所以馬少損耗比2衝程引擎少很多。
■閥門的重疊
究竟4衝程的4個程序怎樣與閥門的開關互相配合?簡單理解是進氣時進氣閥門開啟,排氣時排氣閥門開啟。而引擎的實際情況是:活塞上昇,閥門開啟排氣、活塞接著下降,就轉入進氣行程。而由排氣轉為進氣的時候,兩種閥門沒有同時開啟的時刻,給人的錯覺是排氣完畢才開始進氣。若引擎真的如此運作,要有強勁的起動就很困難了。因為活塞雖昇至上止點,但汽缸的容積已成零,殘餘氣體引擎新混合氣進入汽缸內。其實排氣閥門在關閉前一刻,進氣閥門已經開啟,利用新混合氣將殘餘廢氣迫出汽缸外。故此進/排閥門的開啟時間有重疊,它對4衝程引擎起著重要作用。
■閥門與凸輪軸
在汽缸頂部隔著火咀的就是4衝程引擎的閥門,它的形狀如倒轉的蘑菇,它借助彈簧使閥門上昇使汽缸體完全密封;與此同時,為了閥門能再開啟,應用了一套有軸的凸輪裝設。凸輪形狀如雞蛋隨著凸輪軸而轉動。配合轉動,凸輪尖端部份就會與閥門碰上,閥門被凸輪尖端壓著,就向汽缸內側方向開啟。
這裡多談一點它們的關係,這種結構有兩項驅動方式;一是用凸輪尖端部份直接將閥門壓著,這方式既準確亦減少磨擦,可說是最有效率的驅動方式,但缺點是沒有其他裝置來調校兩者的損耗。最近由於對耐用程度的追求,又有另一種設計出現。凸輪先壓著一支搖臂,再經搖臂壓著閥門;優點是搖臂作為凸輪與閥門的調整裝置,減低閥門的損耗,提高它的壽命。
■凸輪的外型
並非所有凸輪都是呈雞蛋狀,閥門開啟時間與幅度,可以調節馬力及扭力特性;因此凸輪會因不同引擎種類而形狀有所不同。凸輪的旋轉實際是利用曲軸旋轉力量,因此引擎轉數上昇,凸輪亦隨之轉快,與引擎轉數成正比例,若轉數倍增,閥門開啟時間會減半(進氣與排氣情況相同),故此高轉數引擎與中低速引擎所採用的凸輪在外型上有很大差別。
■單汽缸
只憑一個活塞產生動力,以簡單實用為原則。躍馬SR、鈴木Goose
大部份越野車及綿羊都採用這設計。越野車種採用它是因為其重量輕巧,當在崎嶇山路行駛時,便能領略到這個好處。由於只得一個活塞,起動時那份活生生的的動力是很具魅力,而低、中速的扭力亦很出色。
■並列雙汽缸
兩個汽缸平排,由一支曲軸產生動力,形式有180°和350°曲軸。180°曲軸的排列是當一個活塞在上止點,另一個在下止點,彼此相差180°,活塞各自運動,帶來順暢的旋轉;躍馬TDM 850、鈴木GS400就是採用此設計。不用多說,360°曲軸的定位彼此相差360°,此種引擎易於起動,但現時卻很少採用。
■並列四汽缸
屬高性能品種,現時多種日本跑車多採用;在高轉數表現凌厲。由於有四個活塞,曲軸每回轉1/2次就可以順利起動,震動亦較少,十分暢順。
■V型引擎
分為2及4汽缸,也有分90°以內的狹角90°夾角;種類繁多。V-2與一般雙汽缸相比,體積較纖巧,重心亦接近引擎中心。
90°V型引擎,當兩個活塞運動時能互相抵消震動;除了有4汽缸的高轉數特性,又有有並列雙汽缸的低中速扭力,總之是優點多多,一般是四汽缸設計。
狹角V型引擎多數是V2型式,美國哈利車款最愛採用它。由於衝程較長,適合中、低速運轉。起動時那股澎湃感令人印象深刻,本田Speed、躍馬Virago亦是採用這設計。
■水平對向引擎
簡稱Boxer引擎,即汽缸之間的角度成180°,現時以寶馬車廠仍採用此設計,理論上由於兩邊活塞以相反方向運動,慣性會互相抵消,增加引擎的穩定性。
■進/排氣原理
任何引擎要產生動力,必須經過進氣、壓縮、燃燒和排氣四個階段;要獲得最強的馬力,在壓縮和燃燒過程中一定要把汽缸封密,否則動力會流失。但進氣、排氣過程又要有缺口來完成工作;結果閥門機構就應運而生。這亦是4衝程引擎的最大特徵。
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