提升四衝發動機高轉的終極奧義之一

da-vinci

氣門彈簧屬大功臣

很多人可能不知道,在四行程引擎轉速極限不斷攀升同時,氣門彈簧所扮演的角色越來越重要.四行程運作流程:進氣.壓縮.爆炸.排氣會依照活塞在汽缸內的動作次續不斷循環,若要讓這四個程序產生更高的效率,更高的輸出功率,便不能忘記氣門機構的存在.然而要使氣門照原本凸輪形狀規劃來作動速度提升,便仰賴施加壓力的氣門彈簧了.





上圖為簡單的氣門彈簧及在氣門機構的位置

一般來說,氣門彈簧的作動極限大約在17000rpm,超過了這限制,彈簧本身會產生震動或是因為運動慣性產生來不及回潭等問題.從目前市售車(如YAMAHA YZF R6)的引擎轉數極限來看,大概接近這個範圍了,這也是為什麼在06年時R6一問世很多都在討論R6轉數是否有灌水嫌疑,簡單的說就是太貼近氣門彈簧的臨界極限.


現在R6已是各地方賽事的新寵,轉數可達16500rpm

氣門彈簧臨界真的在於17500rpm嗎?
這是否定的,在F1賽車轉數可達到20000rpm,在MOTO GP場車要道16500rpm是小菜一疊,甚至DUCATI竟可再突破17500rpm~!這又是為什麼呢~?
其F1可達如此高的轉數原因在於該引擎不再使用氣門彈簧機構來控制氣門動作,而DUCATI是利用DESMODROMIC氣門機構來有效的控制.
接下來介紹這兩種技術

一.氣壓式氣門控制

其實這類氣門控制不只是F1上所使用,在MOTO GP場上鈴木車隊也有延用此氣門設計.
氣壓式氣門簡單的說就是以液壓活塞系統取代鋼線彈簧,這就是為什麼F1賽車可以如此達到瘋狂轉數的原因之一.
原理如拿個空的針筒作個實驗,將活塞退至最後,並用手指堵住針筒口,再用力壓活塞,此時會感受到一股強大的阻力,若不再施力於活塞,則活塞會向後彈,就像式彈簧在裡面一樣.整體而言,就是利用氣體壓力來代替彈簧壓力.


07年鈴木車隊使用氣壓式氣門在戰績上刮目相看

氣壓式氣門在氣壓機構當中,沖有11至14BAR (1BAR約為一大氣壓力) 的氮氣,當氣門開啟時,氮氣會被壓縮產生反彈的壓力,當凸輪不再施力時,氣體壓力便會將氣門推回原先位置而關閉.


上圖為簡單的F1氣壓式氣門的解剖圖,與常用氣門設計不同於是以氣壓缸來代替彈簧

最先將氣壓氣門機構帶入GP場上的不是鈴木,而是APRILIA廠隊,因APRILIA與COSWORTH有建立合作關係,引進了COSWORTH在F1場上的開發技術,取代傳統的彈簧式氣門.

當然,有好就有壞,氣壓式氣門依然有他的缺點存在,在這種類似高壓力系統中,氣體洩漏一向是常見的問題.
而APRILIA在賽場上裝載了200BAR的氮氣瓶,隨時補充洩漏的氮氣,若是比賽中大量失去但氣,則引擎控制系統會介入,降低引擎的轉數極限,使氣門還可正常運轉.


最初GP使用氣壓式就屬APRILIA

二.DESMODROMIC氣門技術

DESMODROMIC氣門技術可以說是DUCATI的招牌之一,而類似的機構設計最早出現於1955年LE MAN耐久賽上的MERCEDES賽車上.早在50年代末期,DUCATI開始研發類似的氣門設計並且常是在單氣缸賽車上使用.而道70年代中期便推車超級跑車搭仔此特別的氣門技術.






目前DUCATI MOTO GP廠車其動力核心依然搭配DESMODROMIC氣門,除了一般凸輪,搖臂機構之外,多了一組L型的搖臂將氣門拉回關閉.如上圖所示


50年代類似DESMODROMIC氣門設計已出現在LE MAN大獎賽上,進而推展道摩托技術上面


在DESMODROMIC機構中,氣門開啟仍然是由凸輪所帶動,但氣門關閉則是由另一組凸輪經過一支L型的搖臂將氣門拉回.換而言之,不再需要強力的氣門彈簧來迫使氣門回彈,作動.而可以利用獨立的開.關機構使氣門快速的開啟及關閉,這設計不但可以使DUCATI的引擎超越17000rpm的物理限制,在直線更是所向披靡.



上為BMW S1000R的氣門彈簧作動視頻

da-vinci

好帖不怕被分享

爷乃高仿货

J/.

学到东西了

da-vinci

J/. 发表于 2011-11-15 22:24
学到东西了

您的頂帖是我發帖的原動力

海洋之心

{:soso_e179:}

J/.

da-vinci 发表于 2011-11-15 22:27
您的頂帖是我發帖的原動力

哈哈哈、。、、好帖齐分享

今今

好东西，学习：顶起来

潘拐诶

收藏，顶帖。好东西就是要齐分享。

痴儿

怪不得GP中DUCATI 在直道能追上YAMAHA