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1700047565 由于发动机转速低时活塞的往复运动就会变慢,因此将混合气体吸入气缸中的吸力也会减弱,从而导致吸入混合气体的速度减慢。这时最有效的方法是尽量开启进气阀以吸入更多的混合气体,并在活塞降至下止点时瞬间关闭进气阀。
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1700047567 但是,虽说最好尽量长时间地开启阀门,但当活塞开始上升后进气阀仍然处于开启状态时,混合气体就会从进气口逆向流出。这时如果使用的凸轮是尖一些的鸡蛋形状,那么只要尖头转至最高点,就能立刻关闭进气阀。如果凸轮的前端稍圆一些,就只能慢慢关闭进气阀。
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1700047569 这样一来,即使发动机转速很低,活塞的运动速度很慢,只要能将混合气体牢牢封闭在气缸中,就能使发动机充分发挥其作用。
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1700047571 另一方面,稍圆一些的鸡蛋形状的凸轮更适合转速较高的发动机。发动机转速较高时,活塞的往复运动就会加快,将混合气体吸入气缸的吸力也会增强,从而加快了吸入混合气体的速度,这就导致流入气缸中的混合气体的气流无法轻易被中断。即使当活塞降至下止点后开始上升时,混合气体也会趁势蜂拥进气缸,无法中断。如果能将更多的混合气体封闭在气缸中,发动机就会相应地生成更大的驱动力。
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1700047573 因此,为了将更多的混合气体储存在气缸中,就要在保证混合气体不从进气口逆向流出的情况下,在活塞开始上升后仍然让进气阀暂时处于开启状态。这时就需要用到稍圆一些的鸡蛋形状的凸轮了。
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1700047575 这样看来,根据发动机转速的不同,使用不同形状的凸轮来控制阀门的开闭,效率是最好的。这当然只是理想状态。因为给一个进气阀配备两个凸轮实在很浪费。增加零件就意味着装置更加复杂,花费更高,价格更贵。因此一般情况下,无论转速高低,都只选择其中一种形状的凸轮。
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1700047577 通常会选择适合较低转速的尖一些的凸轮。这是因为平常一般不会让发动机转速过快,即使是在高速公路上行驶,除加速以外发动机的转速都不会很快。
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1700047579 在以后讲到发动机性能的时候,还会涉及低转速发动机和高转速发动机。到时你要是能想到两者的凸轮形状也不同就好啦。
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1700047582 2.3.7 VTEC区别使用两个不同形状的凸轮
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1700047584 有些高效率的发动机搭载了两个不同形状的凸轮,并根据发动机转速的不同分别使用。1989年,本田将一种日系车厂独创的技术应用于市售车,且至今仍在使用。本田将这一技术称为可变气门正时与升程装置,即VTEC(Variable valve Timing and lift Electronic Control system)。
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1700047586 虽然搭载了分别适用于低转速和高转速的两种凸轮,但通常是用低转速凸轮驱动发动机。VTEC通过传感器检测发动机的转速和驾驶员的加速情况。当传感器检测到发动机高速运转、驾驶员急加速时,VTEC就会切换至高转速凸轮,控制进排气阀。
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1700047588 要使这一系统正常运转,还需要用到摇臂(图2.12)。使用一种凸轮时,凸轮直接带动阀门轴转动以控制阀门开闭。VTEC与此不同,它借助摇臂转动阀门轴,开闭阀门。由于阀门轴很细,无法承受两个凸轮的同时压力,因此,借助摇臂下压阀门轴,通过改变凸轮的形态改变摇臂的移动量,从而控制阀门的开闭。
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1700047593 图2.12 搭载两个凸轮的VTEC发动机的结构※在高转速和低转速时区别使用凸轮。高转速时摇臂内部通过插销连成一个整体,将中间的高转速凸轮下压的力传递至阀门
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1700047595 如图2.12所示,每个进气阀配备两个低转速摇臂和一个位于中间的高转速摇臂。低转速时,三个摇臂独立工作。随着凸轮轴的旋转,两个低转速凸轮和一个高转速凸轮同时转动。但即使高转速凸轮的尖头朝下带动中间的摇臂下降,也不会下压阀门。这是因为各摇臂独立运转,高转速凸轮的转动不会传递至阀门。控制进气阀开闭的是低转速凸轮。
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1700047597 驾驶员加速时发动机转速提高,油压迫使摇臂内的插销横向运动串联起三个摇臂,接着三个摇臂开始同时运转。此时中间的高转速凸轮的尖头朝下,连成整体的摇臂同时下压并开启两个进气阀。由于高转速凸轮尖一些,因此进气阀的开启幅度较之前更大(图2.12的右)。
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1700047599 因此,在VTEC发动机中,是通过控制摇臂内部的插销来切换两种凸轮。但当发动机转速达到几千时,插销会不会很难串联起摇臂?据说此项技术的开发者也曾不太放心,但后来“试了试没什么问题”。作为一项创新技术,它也验证了“百思不如一试”的道理。
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1700047601 VTEC的开发体现了对发动机技术进步的追求。随后,其他的汽车生产商也开发了类似的装置以提高发动机的效率。
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1700047607 汽车是怎样跑起来的 2.4 净化废气,减小噪声
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1700047610 2.4.1 废气的处理
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1700047612 关于发动机的结构,我们已经了解了它吸入并压缩混合气体、用火花塞引燃并使其燃烧膨胀,以及活塞会产生数吨的力等。
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