文档介绍：汽车基本结构与基础知识(附图,1 楼 2 楼及 4 楼)
引擎基本构造:缸径冲程排气量与压缩比
引擎是由凸轮轴、汽门、汽缸盖、汽缸本体、活塞、活塞连杆、曲轴、飞轮、油底壳…等主
要组件,以及进气、排气、点火、润滑、冷却…等系统所组合而成。以下将各位介绍在汽车
型录的「引擎规格」中常见的缸径、冲程、排气量、压缩比、SOHC、DOHC 等名词。
缸径:
汽缸本体上用来让活塞做运动的圆筒空间的直径。
冲程:
活塞在汽缸本体内运动时的起点与终点的距离。一般将活塞在最靠近汽门时的位置定为
起点,此点称为「上死点」;而将远离汽门时的位置称为「下死点」。
排气量:
将汽缸的面积乘以冲程,即可得到汽缸排气量。将汽缸排气量乘以汽缸数量,即可得
到引擎排气量。以 Altis 车型的 4 汽缸引擎为例:
缸径:,冲程:,汽缸排气量: .
引擎排气量=汽缸排气量×汽缸数量=.×4=1,794 .
压缩比:
最大汽缸容积与最小汽缸容积的比率。最小汽缸容积即活塞在上死点位置时的汽缸容
积,也称为燃烧室容积。最大汽缸容积即燃烧室容积加上汽缸排气量,也就是活塞位在下
死点位置时的汽缸容积。
Altis 引擎的压缩比为 10:1,其计算方式如下:
汽缸排气量: .,燃烧室容积: .
压缩比=(+):=:1≒10:1
引擎基本构造─SOHC 单凸轮轴引擎
引擎的凸轮轴装置在汽缸盖顶部,而且只有单一支凸轮轴,一般简称为 OHC (顶置凸轮轴,
Over Head Cam Shaft)。凸轮轴透过摇臂驱动汽门做开启和关闭的动作。
在每汽缸二汽门的引擎上还有一种无摇臂的设计方式,此方式是将进汽门和排汽门排在一直
在线,让凸轮轴直接驱动汽门做开闭的动作。有 VVL 装置的引擎则会透过一组摇臂机构去
驱动汽门做开闭的动作。
引擎基本构造─DOHC
双凸轮轴引擎
此种引擎在汽缸盖顶部装置二支凸轮轴,由凸轮轴直接驱动汽门做开启和关闭的动作。仅有
少数引擎是设计成透过摇臂去驱动汽门做开闭的动作。有 VVL 装置的引擎则会透过一组摇
臂机构去驱动汽门做开闭的动作。
DOHC 较 SOHC 的设计来得优秀的主要原因有二。一是凸轮轴驱动汽门的直接性,使汽
门有较佳的开闭过程,而提升汽缸在进气和排气时的效率。另一则是火星塞可以装置在汽缸
盖中间的区域,使混合气在汽缸内部可以获得更好更平均的燃烧。
DOHC 的迷思
早期强调高性能的引擎多会采 DOHC 设计,因为 DOHC 的设计在高速运转时仍有相当高的
精确性,使得引擎能在高转速输出较大的功率。近来各家车厂在车辆的性能数据上竞争,使
一般家庭房车的引擎也多采用 DOHC 的设计,甚至造成消费者认为 SOHC 引擎为过时设计,
而非 DOHC 不买的迷思。其实引擎在一般使用下,不论 SOHC、DOHC、一缸两汽门的设
计或是一缸多汽门的设计,都足敷使用,甚至很多八汽门引擎(四缸) 在低速表现会优于多
汽门引擎。再者, DOHC 引擎比 SOHC 引擎多出一支凸轮轴(V 型引擎多出两支),引擎就
需要多克服一倍的摩擦力,及承担多一支凸轮轴的重量。所以像 Mercedes-Benz 等欧洲车厂,
仍有许多现役的 SOHC 引擎。
笔者在此并非贬低 DOHC 引擎的价值,而是要让读者了解, SOHC 并非过时的设计。一个
适合自己驾驶习惯、省油且耐用的引擎,就是好引擎;当然,如果您是性能派的热血份子,
DOHC 的引擎是您最佳的选择。
直压式与摇臂式
我们在「引擎概论」单元中,对凸轮与汽门之间的作动、何谓 DOHC 及 SOHC、可变汽门
正时等题目,其实已经有很详细的论述,在「引擎详论」中仅再作一些补充。对于凸轮如何
带动汽门的启闭,最常见的是「直压式」与「摇臂式」。直压式汽门通常见于 DOHC 引擎,
此式汽门弹簧座上会会有一圆形套筒,凸轮则直接置于套筒上,所以当凸轮尖端与套筒接触
时,会透过套筒把汽门往下压,使汽门开启;而摇臂式汽门通常使用在 SOHC 引擎上,因
为 SOHC 引擎缸头内只有一支凸轮轴,却要驱动多个汽门,所以会以摇臂方式,由一个凸
轮带动两个汽门。摇臂是利用杠杆原理,当凸轮尖端将摇臂一端挺起时,另一端会向下将汽
门压下以使汽门开启。
凸轮直接压动汽门的直压式设计是现在常见的设计
摇臂式与直压式汽门驱动设计各有其优缺点,以力量传递效率来说,直压式比摇臂式来的直
接、精确;以维修保养来说摇臂式则容易的多,因为直压式之凸轮与汽门上之套筒的