发动机中的凸轮轴技术要点全面解析

发动机,被誉为车子的“心脏”,是车辆动力的源泉。其内部构造犹如人体的心房与心室,每一个缸体都承担着做功的重任,确保车辆能够顺畅运行

发动机中的凸轮轴技术要点全面解析-有驾
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有人或许会好奇地提出疑问:发动机上那根“棍子”有何作用,为何我们的心脏上却没有这样的构造呢?

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若心脏真的出现了“棍子”,那可就得赶紧就医了!言归正传,发动机上的这根“棍子”其实有着专门的学名,叫做凸轮轴,其英文名为Overhead Camshaft,简称OHC。

发动机的顺畅呼吸离不开凸轮轴的精准控制。简而言之,凸轮轴就是负责调节进气和排气的关键部件。

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凸轮轴上的“凸起”设计,如同精准的指挥家,有条不紊地控制着气门的开闭时机。正是这一巧妙的设计,确保了活塞运动的流畅进行,从而实现了发动机的顺畅呼吸。而正时皮带或链条,则如同凸轮轴运作的生命线,为其提供源源不断的动力,确保每一项功能都能准时、准确地完成。

▲ 单顶置凸轮轴(SOHC)

单顶置凸轮轴,简称SOHC,是指气缸盖中仅配置一条凸轮轴的设计。这种设计在发动机中扮演着至关重要的角色,通过精准控制气门的开闭时机,实现对活塞运动的流畅调控,进而确保发动机的顺畅运行。

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在发动机中,单顶置凸轮轴的设计是不可或缺的。无论是直列气缸发动机还是V形气缸发动机,这一设计都发挥着关键作用。对于直列发动机,一条凸轮轴即可满足需求;而对于V形发动机,则需两条凸轮轴来确保气门的正常开闭。这种设计使得凸轮轴能够直接控制气门的开闭,或者通过摇臂机构来控制每缸的气门数量,从而实现对活塞运动的精准调控,确保发动机的高效运行。

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▲ 双顶置凸轮轴(DOHC)

这种设计是指在气缸盖内安装两条凸轮轴,从而实现对气门的精确控制

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有了双顶置凸轮轴的设计,发动机可以更高效地控制气门的开启和关闭。其中,一条凸轮轴专门负责控制进气门,另一条则负责排气门,实现了对气门的直接驱动,无需摇臂等中间机构。一般来说,DOHC发动机配备了2条或4条凸轮轴,以满足进排气系统的需求。此外,DOHC发动机的每个气缸通常都配备了3至5个气门,进一步优化了发动机的性能

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在双顶置凸轮轴的设计下,发动机的气门数量得以增加,从而显著提高了进气效率。这使得发动机在动力储备上更为充沛,动力衰竭也相对较慢,整体性能表现强劲。然而,对于排量较小的DOHC发动机来说,其低扭不足的问题可能会被凸显出来。为了弥补低转速时油气混合不佳的不足,通常需要增加喷油量,但这无疑会对油耗产生一定的影响。

▲ 单顶置与双顶置的比较

在探讨单顶置与双顶置凸轮轴的优劣时,我们不难发现它们各自的特点。单顶置凸轮轴发动机以其简单的结构和易于维护的特性在低扭表现上更为出色。而双顶置凸轮轴发动机,凭借其先进的技术和优越的高转性能,以及较低的噪音和震动,赢得了广泛的赞誉。然而,如今市场上单顶置凸轮轴发动机已较为罕见,如比亚迪F3所搭载的便是这一类型的发动机,其低扭优势在特定场合下仍显得尤为突出。但总体而言,双顶置凸轮轴发动机已成为主流,展现了其卓越的综合性能。

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因此,单顶置凸轮轴并非想买就能轻易获得的。

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▲ 观致汽车的QAMFREE技术

观致,这家车企,在发动机技术的研发上可谓是下了狠功夫。他们与全球知名的超跑品牌柯尼塞格携手合作,共同探索无凸轮轴发动机技术的奥秘。这一创新技术被命名为QAMFREE,究竟是何方神圣,又能带来怎样的技术革新呢?

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QAMFREE技术的核心在于其独特的气门执行器设计,它摒弃了传统的凸轮轴,转而采用液压和气动系统来驱动。这种设计使得每个气门和每个气缸的进排气都能得到独立且高效的精准控制,从而实现了“闭缸”技术的轻松应用。

观致汽车的无凸轮轴发动机技术使得发动机的气门执行器摆脱了传统凸轮轴的束缚,转而借助液压与气动系统进行驱动。这一设计变革,不仅赋予了每个气门和气缸更为独立且高效的进排气控制能力,更为“闭缸”技术的实现提供了得天独厚的条件。1.6L与1.6T的发动机,在采用观致汽车的无凸轮轴技术后,理论上功率可提升45%,扭矩增加47%,同时油耗降低16%。这一技术的核心优势在于其高效的进排气效率,显著提升了发动机的动力性和燃油经济性。需要指出的是,观致汽车所采用的QAMFREE发动机并非真正意义上的无凸轮轴设计,而是通过电子技术进行了优化。因此,它更准确地被称为N²+1顶置凸轮轴发动机。

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