排量汽车发动机气门多好气门少_气门数多好还是少好
1.为什么多气门的发动机比两气门的好
一般来说,在相同排量下,气门越多,进排气效率越好。就像一个人跑步,累得喘不过气来的时候,需要张嘴呼吸。传统的发动机每个气缸有一个进气门和一个排气门。这种双阀阀机构相对简单,制造成本低,并且相对容易维护。对于输出功率要求不高的普通发动机,两个气门可以获得满意的发动机输出功率和扭矩性能。大排量大功率的发动机应该用多气门技术。最简单的多气门技术是三气门结构,即在一进一排两气门结构的基础上增加一个进气门。近年来,世界各大汽车公司新开发的汽车大多用四气门结构。在四气门气门机构中,每个气缸有两个进气门和两个排气门。四气门结构可以大大提高发动机的进排气效率,大部分新车都用了四气门技术。当然还有一些大众车型用了五气门技术,比如老款捷达王的20V发动机,宝来1.8T发动机。气门数量有利于发动机高速时的进排气效率,但影响低速时的扭矩。两种气门的优点是结构简单,故障点少:低速时扭矩大,但高速时进排气效率低,影响动力输出。进排气效率是决定发动机性能的重要因素。发动机正常运转时,活塞的往复速度非常快,发动机在3000转/分的转速下完成每个进气或排气冲程的时间仅为0.04秒。要想在这么短的时间内吸入或排出更多的气体,就得加大进排气的有效面积。每缸4个气门的设计将获得更大的气门开启面积,提高充气效率,从而产生更大的额定功率。现在人们对发动机性能的要求越来越高,尾气排放法规也越来越严格。每缸两气门的结构已经有些过时了,现在越来越多的发动机用每缸四气门的结构。每缸气门数量的差异:1.多气门是指每个气缸有两个以上的气门。一般有三气门、四气门、五气门。第一个任务是增加多气门的进排气截面积;2.以四气门为例。四气门与两气门相比,进气面积可增加30%左右,排气面积可增加50%左右。此外,如果两个进气门导致适当的空气运动,混合气形成将得到改善,CO和HC的排放将减少,因为燃烧持续时间将减少,因此NOx的形成将减少。3.减少每个气门的质量可以提高发动机转速。用多气门后充效率加成、燃烧速度加成、提高充气效率、提高发动机转速,使发动机功率输出最高提高了45%,上升功率也提高了。
为什么多气门的发动机比两气门的好
为了保证发动机每个气缸排气彻底,进气充分,要求气门具有尽可能大的通过能力。
新鲜空气或可燃混合气被吸进气缸越多,则发动机发出的功率就越大。
一般发动机都用每气缸两气门,即一个进气门和一个排气门的结构。当气缸直径较大,活塞平均线速度较高时,没刚一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量,因此就要增加气门数。气门数的增加时发动机的进、排气通道的面积大大增加,提高了发动机的充气效率,改善了发动机的动力性能。一般有2气门,4气门,5气门(3个进气、2个排气)
我们在谈论一款车的发动机是否先进的时候,常常会谈到几气门。我们也经常会看见许多汽车的尾部会标上“16V”或者“20V”这样的字样,显然厂家是将这些东西作为一种值得宣传的东西标出来,以显示其发动机的先进性。那么四气门发动机为什么先进呢?为什么四气门发动机大有全面取代两气门发动机的趋势呢?
为了说明这个问题,我们首先要先来了解一下配气机构。四冲程发动机的配器机构是由气门、凸轮轴、气门弹簧、气门座圈、气门导管等部件组成,对于底置凸轮轴的配器机构其组成部分还包括气门挺柱、气门挺杆、气门摇臂、摇臂轴等组成,而对于顶置凸轮轴的发动机来说则没有气门挺柱、气门挺杆。
对于四冲程发动机而言,其气门的配置方法有两气门、三气门、四气门、五气门的设计。一般传统发动机用的是两气门设计,即一个进气门和一个排气门的设计方法,其进气门比排气门略大,以达到增加进气量的目的。而随着汽车技术的进步,两气门的发动机由于其功率不及多气门发动机,所以已逐渐被多气门发动机所取代,同时多气门发动机技术也反映了发动机设计与制造技术的先进程度。
那么以四气门为例,为什么四气门发动机相对于两气门发动机能提高发动机功率呢?我们设在理想状态下,进入气缸内的燃油和空气的混和气的量是恒定的,其燃烧产生的作用力保持不变,如果发动机转速越高那么单位时间内点火做功的次数就越多,所以功率越大。
那么四气门技术又是怎样提高发动机转速的呢?当用多气门设计时,因此多气门设计的气门体积和质量都小于两气门设计,这样有利于减小运动惯性。因此在相同的驱动力作用下,多气门设计可以实现更高的运动速度,进而实现发动机的高转速。由此可见,当发动机用多气门设计后,其转速可以有相应的提升,进而达到增动机功率的目的。
虽然四气门发动机可以达到增动机功率的目的,在发动机高速运转情况下,四气门发动机动力性远高于两气门发动机,但是在发动机低速运转时,四气门发动机的性能却不及两气门发动机,这又是为何呢?我们从流体力学的角度来看,当气门升程一定时,由于四气门比两气门对于燃烧室的表面利用率高,因此其进气截面积大于两气门。较大的进气截面积会使得进气压力差减小,所以对于低转速而言四气阀发动机是不如2气阀发动机的进气效率的。而且2气阀发动机在低转速时更容易行程强大的涡流,使空气跟燃油更加充分的混合。
所以从此看出,由于用了四气门设计发动机的功率有了大幅提高,动力也更充沛,但其在低速时的扭矩受到其气门数影响,使得其低速扭矩不高。而两气门设计则有较好的低速扭矩,但其受其进气截面积的限制,两气门发动机在高速时发动机动力又有明显的欠缺。因此现在生产的高性能发动机为了弥补多气门设计在低速扭矩不高的缺陷而产生出了全新的可变气门行程发动机。用这种技术的发动机无论是在高速行驶中还是在低速行驶中都能获得较好的扭矩和功率。还有一些厂家开发出VC阀来控制进气。在某些多气阀发动机上,会设计一个VC阀,当低转速时VC阀关闭,此时相当于一个气门进气;高转速时VC阀打开,此时相当于2气门进气。目的都是为了发动机在高低转速范围段拥有更好的动力输出。
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