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谈谈汽车四阀和五阀的区别

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你的车是两阀的还是五阀的?”五阀的”,朋友马上就会说到:“哇塞,捷达王啊,这车好,跑高速的时候特有劲。”那个时候,国内的车型还很少,捷达王以1.6升的排量做出了1?/czsc/0?/czsc/0马力的功率,咱当时是升功率最高的一款车,被业界戏称为“披着羊皮的狼”。为何五气阀技术在当时那么轰动?而且一直被大众作为重点技术在全球范围推广,并普遍采用在1.6升以上的各个排量的发动机上?到了现在,为何大众的五气阀发动机仅仅剩下中国生产的1.8和1.8t两款发动机,而其他的五气阀发动机都被暂停使用?为什么现在的新宝来速腾又重新用回了两气阀发动机了?是五气阀技术不好吗?还是因为别的什么原因?五气阀技术就此从我们的视线中消失了吗?五气阀技术真的就会被淘汰吗?在这篇文章里,我们将从发动机构造角度来深入探讨这个问题。


其实这里我们所说的两阀和五阀指的就是该车的发动机每缸有几个气门,两阀就是两个气门,五阀就是五个气门。现在的发动机的主流是每缸四气阀的,还有一部分老款的发动机仍然采用两气阀技术。那么为什么大众会另辟蹊径,单独开发每缸五气阀的发动机呢?又为什么它在跑高速时有劲呢?我们首先来分析一下这个问题。


这里我们首先要说明一下气门在发动机中所起到的作用。气门分为进气门和排气门,它们除了负责进气和排气外,还扮演着其它的角色。在发动机的配气机构中,有一项参数的大小对发动机的功率有着直接的影响,这就是进气截面积。我们知道,要让发动机能够更好的运转,有一项很重要的设计就是让进气效率达到最高。在发动机高速运转的时候,单位时间进入气缸的混合气体的量非常大,这个时候,进气阻力将是制约发动机动力发挥的重要瓶颈。因此在发动机高速运转的时候,我们应努力让进气阻力尽可能的小,这样发动机才能畅快的进气,满足高转运行的进气需求。根据流体力学的原理,在进气过程中,油气混合气体所受到的阻力是和进气截面积成反比,和油气混合气体的运动速度的平方成正比的。在发动机高速运动时,进气的速度非常大,这样如果要想减少进气时所受到的阻力就只有增大进气截面积。这就好比我们在跑步的时候,光靠鼻子呼吸已经不够,需要接着嘴来呼吸的道理是一样的。因此我们就不难看出,如果要想增加发动机的功率,提高进气截面积就是一个很好的解决办法,每缸四气阀的发动机就是基于这个道理应运而生的,现在大有全面取代两气阀的趋势。


根据数学原理,我们可以发现,在同一个圆内画两个圆和画四个圆,四个圆的总面积肯定大于两个圆的总面积。因此四气阀发动机的进气截面积肯定大于两气阀的发动机。为了进一步提升发动机功率,大众的工程师想出了一个办法,再增加一个进气门,这样三个进气门的进气截面积就大于了两个进气门的进气截面积,也就是说五气阀的发动机拥有比四气阀发动机更大的进气截面积。除了进气截面积,五气阀发动机还有一个优势能提升功率。由于在同样大小的缸盖上布置了更多的气门,会令单个气门更小,这样就可以在缸盖的顶部使气门杆接近平行的方式布置,在燃烧室里的展现就是上部弧度减小,活塞运动的上止点更加接近汽缸盖和气门,这样压缩的空间小了压缩比也就提升了。就又达到了提高发动机的功率的目的,进而提高动力性能。其实这样就说明了前文所说的为什么五阀的捷达要比两阀的捷达在高速上更有劲的原因了,不仅比两气阀的发动机,当时这款大众的五气阀发动机比许多四气阀发动机高速表现都要优秀。因为增加进气截面积的主要目的就是为了增加功率,而大功率的发动机就是为了满足汽车的高速行驶性能。


既然五气阀很好的解决了增加功率的问题,应该发扬光大,继续普及才对啊?但细心的朋友可能会发现,不仅其他厂家没有跟随大众采用五气阀技术,甚至大众自己已经暂时停止了对五气阀的使用,而广泛应用了更加主流的四气阀。这是为什么呢?难道真的是五气阀不如四气阀吗?还是大众随波逐流了?其实不然,这里自然有大众的苦衷。到底是什么原因让大众暂停了经营多年的五气阀技术呢? 
有些人认为这是因为五气阀的结构要比四气阀更为复杂、成本更高。这个观点有一定道理,由于四气门是对称设计,而且两个进气门在一条直线上,这样更有利于布置凸轮轴;五气阀则不同,五个气门分为五角布置在气缸顶部,三个进气门就成为一个三角,是不可能在一条直线上的,这样就需要额外的很多部件来达到凸轮轴的统一控制,随之带来了成本的提高、重量的增加,而且故障率也会有所增加。但这并不是主要原因,大众完全可以通过技术手段解决这一问题。


也有人说五气阀发动机性能上也有不好的一面,因为低速的时候扭矩太低。这种说法也有一定道理。由于在发动机在低速运动时,进气的主要动力是汽缸内部和外部的压力差所实现的,如果燃烧室的气压很小,那么油气混合气体就会以很快的速度被外界的大气压“推”进来,或者可以说是被燃烧室低压“吸”进来。

2?/czsc/0?/czsc/09年11月18日

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