四氣門的疑惑......

一水

國內許多新款機車都採用四氣門，但看了氣門搖臂之後發現並非獨立運作，而是進、排氣各自用同一個搖臂兩個氣門同時做動，既然如此.......為何不採用單一較大氣門或增加氣門揚程......

而且我認為，兩進一出的三氣門設置應該也不錯......

fti767

兩進一出的三氣門設置

豪漢150...(豪漢125我不知道

三冠王也曾經看過(兩進一出

以上都是OHC...

其他車我就不知道了

alubaman

還有一台與日本同步水冷的50CC也是3氣門，應該很多人沒注意到。


沒想到居然有一水大想不透的問題，那小弟應該也解不開。
僅能以在網路四處收集的資料來拼湊答案，但俺不是死人的代言者，俺只是死小孩的代替者....
比起同面積的二氣門來說，四氣門最主要是要更有效的利用燃燒室空間。
我們假設點引擎點火點是在壓縮點的中心，爆炸動力應成圓形傳遞，固燃燒室越接近真圓則越容易完整燃燒並釋放動力。
但氣門對於燃燒室是一平面，越大則燃燒室越難接近真圓。
所以以四個較小氣門取代二個大氣門使燃燒室較接近真圓，較能發揮較高的動力。
而且四氣門之燃燒室正好可以將火星塞安置於燃燒室正頂，理論上此點火點之動力傳遞較平均。
二氣門(燃燒室快變三角形且火星塞只能安在側邊)

四氣門(形狀較接近半球形且火星塞可安在正中央)

之前YAMAHA最多玩到五氣門(06前的R1便是)，但好像因為機構太複雜而後來回到四氣門。

如圖所見，五氣門也是將火星塞安排在正中央。

增加氣門揚程也能增加進排氣量，但有其極限，過頭會撞活塞，那就好玩啦。

xingtian0512

賓士的三期引擎~
也是改成了OHC&每缸三氣門~而且每缸雙火星塞......
不過後來好像又改成了4氣門了@@

xantia

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不考慮材料問題的話！單一大氣門對於高轉速運轉會有較大的慣性力，使得高運轉的條件下，氣門正時的臨界轉速會較兩隻小氣門低。
而汽門揚程也不能一昧的增大，因氣流的流速是固定的，汽門揚程提升至某個程度時，進氣量就不會再增加了。

trashsuede

..............................................

bbclin

除了配置問題之外
還有個進排效率的問題
轉換個方式來說
單核心和雙核心的CPU汰換時期
曾經有個動畫解釋
我是覺得很適合拿來套在這裡XD
高頻單核(看成單汽門)
和低頻雙核(雙汽門)
在單一時間的傳送量是不同的(單一時間的排放量)
例如有100CC的廢氣需要排出
單汽門或許瞬間能排10CC
雙汽門或許瞬間能排20CC
(上訴只是比喻 別太認真看數據XD)
低轉時或許感覺不出差異
可一到高轉時
差異就會被放大
再者
印象中在我讀書時期
這問題也曾經是我們的問題XD
而答案是..........................
再有限的面積裡
4汽門的使用面積比3或雙汽門來的大
附加的好處是火星塞位置可置中@@

一水

我只是在想大家都強調四氣門的進排氣量比二氣門來的大，討論來討論去也只有進氣量，思考了好一段時間腦袋有點打架.....

多氣門有一個優勢是透過各自凸輪控制氣門，以不同角度開閉增加進氣時間，但似乎國內車廠並沒有把握，當然.....我不相信他們不知道.......

揚程增加有限，可以透過凸輪角度增加氣門開啟時間增加進氣量.....

油氣流和霧化程度應該是主要靠油嘴及活塞頂設計，就像是三陽的雙渦流(其實已經談不上是技術了...)

缸頭容積不夠問題(缸頭容積跟排量沒啥關係....)，凸輪重點於頂氣門搖臂，就算只有2/3甚至1/2寬度也可以作到，凸輪與凸輪之間也不需要間隔，再說....都已經有125cc採用DOHC設置，獨立凸輪及氣門搖臂根本不是問題......

大家說得其實都沒錯，只是提出問題大家討論討論.......

rall206

大概就是ohc的那些優點.
有什麼好想不通的?
有點不太懂樓主的意思.

hsu4001

這問題個人覺得很簡單
只要錢愈多排氣量就愈大

燃燒吧!!我的小朋友
你是否也感覺到自己的小朋友在燃燒

bbclin

一水 發表於 2011-11-26 18:36
我只是在想大家都強調四氣門的進排氣量比二氣門來的大，討論來討論去也只有進氣量，思考了好一段時間腦袋有 ...

正常狀況下進氣量是固定的,相對的排氣量也是固定
缸內容積也是固定的(再次強調 正常狀況下)
但是並不見得缸內就能在固定的時間回充到真正需要的混合氣
多氣門主要就是讓量能達到所需要的
除非是透過特殊裝置,如NOS,渦輪來改變/壓縮氣體
多氣門實則在進氣速度上才是真,量則只是找回本來就該有的

fti767

氣門...我們應該先研究流體與圓截面積的相互關係
凸輪   與凸輪軸之名詞定義...

有請狐問大大說明

trashsuede

抱歉~~我沒看清你的問題，我推測只用同一個搖臂同時推動兩個汽門原因應該有

1.引擎小又高轉，單凸四氣門沒必要各汽門用獨立搖臂，搖臂越多越高轉只是增加機械慣性

2.省事，不用再修改凸輪

3.原廠凸輪太短，要改成有四個頂搖臂的凸點，凸輪太狹小，同時裝搖臂的那個方框，如果同一側要裝兩支搖臂，中間部分會有結構的弱點，加工方法也會不一樣

至於汽門問題.......為何不採用單一較大氣門或增加氣門揚程~xantia的回答是正確的

當然排氣量跟缸頭大小是沒有絕對關係，但是如果要在這種國產速克達125~150現有的缸頭塞入雙凸輪是不可能，整個上座勢必要重新設計，廠商應該是為了節省成本，加上小cc數引擎，改雙凸效能增加有限，不過這是我眼殘沒看清楚回答的~不重要= =

baga06061984

果然這邊的大家都是對機車方面比較了解~
分享一點小弟在汽車方面聽到的訊息...

歐系車其實很多引擎都是每缸五汽門的~


(4AG這個型號似乎是toyota的引擎)

奧迪s4的五汽門引擎~

這個網址有講解一些關於"為什麼四汽門比二汽門好"的英文網頁~
http://www.billzilla.org/2v4vpage2.htm
裡面有提到一些關於五汽門技術為什麼不能比二汽門好的原因~
雖然大概看的懂...不過沒有很仔細去翻譯~
其實說穿了就是燃燒室形狀、汽缸頭體積、機械效率、成本...等等的問題吧~

另外~好像聽說過有第五支汽門既可以當排汽門又可以當進汽門技術(隨著轉速改變那第五支汽門的功能)~


當然啦~還有著名的NR750~橢圓形活塞加上每缸8汽門....
http://thekneeslider.com/archive ... -valve-v4-for-sale/

這經典到我小時候連作夢都想親身見識一下的獨特引擎怎麼能忘呢....

電子噴射節汽門~


這顆引擎真的是藝術品> <...

nsmx1rex

回復 baga06061984 的帖子

說穿了其實就是4汽門在技術及成本上取得平衡
5汽門以前許多歐系車都有~但近年來幾乎都變4汽門了
就像直4一樣...技術最簡單成本最低廉所有條件最平衡的大宗主流

Meepo

增長見聞!
i luv z-club!
借主題讓我發問一下
既然在性能觀點上四汽門比二汽門好
那為何honda要搭載可變汽門的v-tec呢
其實我這問題疑惑很久，網路上眾說云云
有人說只是單純的增加高轉馬力
也有人說是增加低轉扭力
為何二汽門低轉扭力會比較大呢?
單以進排氣量來看，同樣面積下四汽門能擁有更多的進排氣效率
為何v-tec低轉還要回到當初的二汽門呢?
這問題困惑我很久
懇求大家解惑

一水

回復 Meepo 的帖子

嘿嘿......
V-tex在機車是二氣門及四氣門之間轉換，而汽車則是同樣四氣門但變開啟時間和揚程，而且透過獨立凸輪、搖臂控制整體進氣時間......
也就跟我的疑問一樣，為何不已改變凸輪增加揚程及開啟時間增加進氣量，非要強調多氣門卻沒有發揮單獨氣門控制的優勢.....

至於氣門多寡為何會造成扭力不同，主要是改變汽缸壓力(廢話)，但由於進氣端是被動的，所以主要還是看排氣端，排氣量少讓汽缸內保有一定壓力把活賽往下推讓動力不間斷獲取扭力，但由於汽缸內保有壓力反而讓轉速無法提昇，所以增加排氣量降低汽缸壓力增加引擎轉速換得馬力.........

在壓力大小取捨之下，我才又認為.....兩進一出三氣門設計應該也不錯........

fti767

希望對大家有幫助

http://www.crvfan.org/ref/ref18.asp

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中間有汽門重疊請多按幾下
http://classroom.u-car.com.tw/classroom-featuredetail.asp?cfsid=8

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個人拙見:在NA引擎當中
               凸輪揚程高度大於氣門直徑
               幫助可能有限

               進氣時間又只能提早一點點點...
               不然  活塞還沒下去  進氣門就撞上來

                太晚關門又會逆流

               結論:用TUBER...馬玲薯
                       用 TURBE  渦輪  

baga06061984

回復 Meepo 的帖子

非也非也~VTEC並非一定是在2 4氣門之間切換~
機車的VTEC我不知道有沒有不同~但是在汽車的VTEC領域中~
最常見的VTEC改變的並不是汽門數量~而是汽門揚程~
以下轉載自維基百科:http://zh.wikipedia.org/wiki/VTEC
在搭載VTEC的雙凸輪軸（DOHC）引擎中，控制進氣氣門的凸輪軸有兩組不同角度的凸輪....(略)
當轉速到達設定的臨界點，插銷移動，以固定整個搖臂，讓較大角度的凸輪推動整個搖臂，而較小角度的凸輪會因碰不到搖臂而空轉，以達到兩段式控制氣門正時和揚程的目的。
您說的介於兩汽門和四氣門之間切換的VTEC~在汽車的領域叫做三段式VTEC(俗稱雙VTEC)
中文解說:http://www.autoth.com/topic/vtec3.htm
維基百科:http://en.wikipedia.org/wiki/3-stage_VTEC
早期這顆引擎的設定重點是經濟省油設定~
在第一段僅作動一支進氣門和兩支排氣門~藉此達到稀薄燃燒的超省油目的~(12V模式)
(稀薄燃燒的省油作法近年來被廣泛運用~文章後面另舉一例MAZDA近來開發的新引擎)
第二段則16支氣門全部作動~但是揚程角度較低~
第三段則16支氣門進入高揚程模式(就像改了高角度凸輪軸一樣高轉速衍伸性良好)
三段分別的性能輸出圖如下~

圖中可以發現~黑色的低速輸出曲線最左側斜線較為平緩~也就是較低轉速可以產生較大馬力~但沒有轉速衍伸性可言~
而第二段深藍色曲線雖然低轉速時~和黑線同轉速狀態下馬力較小~但一經過與黑線交叉點處(大概2600~2800轉)後輸出提升~
第三段淺藍色曲線的原理和上述一樣~
我用它的圖做了一個簡單的說明

如上圖...不同轉速下需要不同的進排氣門特性~
這顆引擎在1995年就有每公升跑30公里的實力~
老早就打死市面上一堆標榜每公升能跑18公里、20公里的toyota...
只是我想當年汽油不貴~所以並沒有受到太大的重視...
之前跟我朋友聊天就提到這顆引擎如果復活~一定打遍省油市場無敵手...
不過這顆引擎只有出1500CC的小排氣量設定~
兩顆引擎分別是主打經濟實惠的D15B引擎~還有性能較高的D15Z7引擎(1500cc單凸輪軸輸出128ps)
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稍微解釋一下稀薄燃燒的原理~其實就是類似二次廢氣導入~
引擎低轉的時候其實燃燒效率並不是很好~
因此每次行程完排放的廢氣中仍然有未完全燃燒的氣體~
這些氣體不僅排放到大氣中會造成污染~也因為還沒完全釋放能量所以具有可被再次使用的特性~
因此把這些燃燒不完全的廢氣想辦法再導回燃燒室燃燒一次~
既可以減少排放廢氣的汙染~又可以減少每次進氣行程時的進氣和進油量~達到省油的目的~
或許大家會問~但是排出的氣體在排氣門關閉後不就吸不回來了嗎?
解決這個問題的方法其實就是靠著汽門重疊角跟進排氣管路的設計來達成...
1.由"氣門重疊角"來解決...
也就是借由凸輪軸角度的設計來讓排氣門延遲到活塞已經又開始進入吸氣行程時才稍晚一點關閉~
這樣可以讓剛剛排出的燃燒不足廢氣又吸一點點回來繼續參予燃燒~
而因為排氣門也有參予進氣~因此進氣門的進氣量就會減少~
2.另外一種汽門重疊角的解決方式...
和上面顛倒的作法~在排氣行程時提早一點點打開進氣門~
讓燃燒不完全的廢氣除了導入排氣管排出之外也排一些到進氣岐管中~
短短的時間讓活塞達到上死點後再次進入吸氣行程時再把剛剛排進去進氣岐管甚至空濾內的氣體再次吸回來參與燃燒~
3.就是我說的MAZDA新引擎的作法~靠排氣管頭段的設計~
參考資料如下:http://www.mazda.com/mazdaspirit/skyactiv/engine/skyactiv-g.html

看上面這張圖~可以發現~左邊的編號1234缸~在第三缸進行排氣行程時~第一缸正在進行吸氣行程~
我們可以藉由排氣管的設計~讓第三缸排出的廢氣靠著第一缸的進氣行程的吸力吸入進行稀薄燃燒~
可惜經濟效率還是無法達到三段式VTEC的效果~
從下面這張圖可以看出這顆MAZDA的 SKYACTIVE-G引擎的改善效率

請參考上面兩張圖當中下面的那張~
圖表上顯示廢氣中的燃油剩餘率從8%減少到4%~
也就是說下一個汽缸進行進氣行程時供油可以減少4%的燃油~大約是25分之一...
所以這個時候他就要靠著另外一個手段來省油~也就是超高壓縮比...
但...高壓縮比也會帶來很多的問題~例如無法提高轉速製造高馬力輸出等等...(因為會有高爆震、高溫...等等問題)
這些問題也是我覺得這顆引擎仍不如本田在16年前做的三段式VTEC引擎的原因~
但是爆震不在此處的討論範圍~所以就等以後有機會有人問到了~小弟再提出來和大家分享吧~今天就先到這邊XD....

pg5087

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進氣門延遲關閉...  請搜尋Atkinson Cycle