冷知識：和你一起「深呼吸」，發動機進氣系統的秘密

眾所周知，四衝程發動機的名稱來自於一個循環的4個衝程，即進氣、壓縮、做功、排氣。其中，進氣衝程是發動機運轉的前提和基礎——汽缸里吸入了多少油氣混合物，決定了有多少能源可以燃燒。在同等情況下，汽缸如果能夠吸到更多的空氣，意味著可以燃燒更多的油氣混合物、做更多的功，從而提高發動機輸出功率，正所謂「吃得多、幹得多」。

但是這並不容易，因為進氣門的開閉時間非常短，特別是高轉速大功率發動機，留給空氣進入的時間更是短得不可思議。比如，現代機車發動機轉速達到10000r/min很常見，概略來說，進氣時間只有0.003s！正因如此，百年來人們持續研究，研發出各種裝置，讓發動機呼吸得更多、更深、更順暢，目的就是榨取更強的動力！

【代表車型：哈雷-戴維森Breakout】

頂置氣門（OHV）

1899年，法國人比歇為了提高發動機轉速和功率，率先推出了頂置氣門機構（OHV）。在頂置氣門機構中，凸輪軸安裝在汽缸的側面下部，通過較長的推桿把搖臂往上推，再通過搖臂向下壓開氣門；氣門則可以設置在汽缸頭上，這樣燃燒室可以優化為半球型或楔型，從而提高了發動機的壓縮比和熱效率，實現高轉速、高功率的目的。在提高轉速和功率方面，頂置氣門機構明顯優於側置氣門機構，發動機的轉速普遍由1200r/min以下提高到6000r/min，功率獲得顯著提高。

此外頂置氣門發動機還具有低轉速、大扭矩的優勢，且能夠通過調整V型雙缸的夾角以獲得不同的震動節奏和排氣聲浪，具有很強的個性，這也是為什麼雖然以後出現了更先進的頂置凸輪軸（OHC）發動機，但是仍有廠家堅持生產技術「落伍」的OHV發動機緣故，這方面最典型的代表就是哈雷機車。

【代表車型：本田SH300i】

單頂置凸輪軸（SOHC）

雖然頂置氣門發動機優於側置氣門發動機，但是頂置氣門發動機也有自身局限：由凸輪軸通過氣門挺桿驅動氣門，增加的氣門挺桿相應增加了傳動損耗。上個世紀60年代起，更加先進的單頂置凸輪軸（SOHC）發動機開始大行其道。SOHC與OHV相比，最大的不同是：OHV是氣門的位置在凸輪軸上方，凸輪軸利用氣門挺桿驅動氣門；SOHC則是凸輪軸的位置在氣門上方，發動機飛輪通過皮帶或鏈條帶動凸輪軸齒輪，從而實現凸輪軸直接驅動氣門。因此，SOHC比OHV減少了氣門挺桿和相應的傳動損耗，且可以設計出更高的壓縮比和發動機轉速，同等排量下SOHC發動機比OHV發動機的動力大、油耗小、易修護。現代的單缸機車發動機配置的基本上是單頂置凸輪軸。

【代表車型：本田VTR250】

雙頂置凸輪軸（DOHC）

頂置凸輪軸發動機細分為單頂置凸輪軸（SOHC）發動機和雙頂置凸輪軸（DOHC）發動機。SOHC是進氣門和排氣門的開啟、關閉均由同一根凸輪軸來完成開關動作；DOHC則是利用兩條凸輪軸來分別驅動進氣門和排氣門完成開閉動作。總體來說，DOHC的好處就是可以輕易的改變進排氣門的開閉時間，每隻氣門的慣性質量比較低，因此具有高轉速、大功率的特性，但是結構比較複雜，造價成本較高，維護也比較困難，一般來說，多缸、大排量的高速發動機多採用DOHC氣門機構，單缸、小排量的普通發動機多採用SOHC氣門機構。

【代表車型：杜卡迪Monster821】

機械氣門機構（Desmodromic）

Desmodromic是杜卡迪招牌式氣門控制機構，其優勢是：絕大多數四衝程發動機都依賴於彈簧來閉合氣門，但隨著發動機轉速的提高，特別是高轉速的賽車型發動機中，彈簧閉合氣門的時間變得很苛刻，從而經常出現氣門無法精確地按照凸輪形狀來運轉的情況，這導致了發動機性能的下降；而Desmodromic氣門系統由於取消了彈簧，改為直接機械閉合氣門，從而實現了發動機全轉速範圍內的精確氣門動作，能夠防止發動機高轉速時出現性能下降的現象。

【代表車型：本田VFR800F】

可變氣門系統（VTEC）

VTEC全名是Variable valve Timing & lift Electronic Control system，即可變氣門正時/升程電子控制系統，簡稱可變氣門系統，主要應用於本田中量級V4發動機。當轉速低於設定值時，這台V型四缸的16隻氣門中，只有8隻氣門在工作；一旦轉速超過限值，16隻氣門全部激活，全力以赴榨取最大動力。VTEC兼具2氣門和4氣門發動機之特長，在中低轉速時輸出強韌扭矩，同時降低了油耗；高轉速時則酣暢淋漓地輸送充沛動力。

【代表車型：Kawasaki 1400 GTR】

可變氣門正時系統（VVT）

川崎的可變氣門正時系統（VVT）能在發動機不同轉速範圍內，優化最合適的氣門開啟、關閉時間，以提高燃燒效率，實現低轉速時扭矩豐沛、高轉速時功率酣暢的目標。具體實現過程是：進氣凸輪軸的尾端裝配了可變正時驅動裝置。來自發動機機油泵的低壓機油，被機油控制閥（OCV）調節方向後進入可變正時驅動裝置的腔內，驅動進氣凸輪軸在0°～23.8°角度範圍內偏轉；具體偏轉角度的數值，則由32位的電控單元ECU綜合比較曲柄位置、凸輪軸位置、扼流閥開度和扼流閥感測器、水溫等信息后，計算出最佳的實時進氣門正時，再發出指令讓OCV閥驅動進氣凸輪軸偏轉到相應角度，從而實現相應的進氣提前或延遲。

【代表車型：Kawasaki H2/H2R】

機械增壓（Supercharged）

所謂機械增壓，就是在發動機上安裝了迷你空氣壓縮機，提高供應給發動機的空氣壓力或密度。這一做法，讓發動機在進氣時獲得更多的氧氣，可以燃燒更多的油氣混合物、做更多的功，從而提高發動機的功率。機械增壓器的驅動力來自於發動機的曲軸，連接方式可能是皮帶、齒輪、鏈條或軸等方式。

【代表車型：Roehr 1250sc】

渦輪增壓（Turbocharged）

發動機上的增壓器，其實是一種強制進氣的裝置。在不改變排量的前提下，安裝了增壓器的發動機，比起自然吸氣的發動機，能在相同的時間內，讓汽缸填充更多的油氣混合物，因此效率更高、動力更強。

常見的增壓器有兩種，除了上述的機械增壓器之外，另一種則是渦輪增壓器。兩種增壓器的核心區別，在於它們的驅動力來源不同。機械增壓器的工作動力來自於發動機，而渦輪增壓器則是藉助排氣管的高速氣流來驅動渦輪。