如今,每缸四气门发动机已成为常态,而我们上周在这里检查过的阿斯顿·马丁TM01发动机的气缸盖燃烧室看起来与往常一样。汽油头通常接受每个气缸四个气门(通常由双凸轮打开,一个用于进气,一个用于排气)胜过两个,但有什么优势呢?
发动机依靠尽可能多的空气进入每个气缸来产生动力。出乎意料的是,使用两个大阀门(一个用于排出废气)和一个更大的进气门(用于排出空气和燃料)并不是最好的方法。您可以将典型发动机中的气门想象成是一个圆盘,该圆盘附着在杆的末端,该杆密封了气缸盖燃烧室中的端口。阀门打开时,其圆盘状头部描述了一个不可见的圆柱体的壁,称为“幕帘区域”。空气将流经此区域进入发动机,或者在排气门的情况下,将气体排出。
总和和数字是否令人惊讶地揭示出两个较小的阀(例如,单个阀的一半)允许更多的空气流入发动机?发动机产生的功率来自每个燃烧循环中产生的扭矩,因此直到一定程度,发动机转速越快,产生的功率就越大。但是,在高转速下,很难以足够快的速度吸入足够的空气,因此两个进气阀比一个进气阀更具优势。
多个阀还为设计人员提供了更大的空间来改善燃烧室中燃料-空气混合所需的涡流,并且较小的部件更轻,这在它们必须更快地移动时是一个优势。缺点是四气门布局比两气门布局需要更多的零件和更复杂的加工,并且在过去,这种设计只能将设计用于更多奇特的发动机。
这个想法并不新鲜,最早出现在1900年代初期的汽车上。本田在1970年代通过Civic的每缸三气门发动机(每个汽缸两个进气门和一个排气门)来平分差异,这充分利用了四个气门的优势,但仅使用一个凸轮轴就能降低成本。
最近的主要区别在于直接喷射以及将喷射器插入每个燃烧室以及火花塞。对于直喷式发动机,更多的燃烧室位于活塞的顶部,以产生最大的涡流和最佳的空燃混合,但是气缸盖进气口的设计仍然很重要。
因此,尽管所有现代发动机通常都通过涡轮增压器进行增压,但发动机如何运转的基本原理仍然发挥着重要作用。阿斯顿说,它允许TM01使用各种注入技术,包括端口注入。这可能意味着仅具有直接注入的版本,而不是我们在原型图片中看到的直接注入和端口注入的组合。
莫名其妙