打开气门室盖之后,我们就可以看到这台发动机的凸轮轴部分。凸轮轴是用来控制气门开闭的部件,通过上面的突起来向下推气门。目前主流发动机都采用了图中这种双顶置凸轮轴(DOHC)设计,这句话有两个意思:凸轮轴顶置以及双凸轮轴。顶置凸轮轴是相对于侧置凸轮轴而言的,早期发动机的凸轮轴都在发动机侧面靠下的位置,凸轮轴和气门之间通过一根长长的金属杆连接,这样的缺点是在高速运行中连杆可能产生一定的形变,因此速度和精确性都不能保障,顶置凸轮轴由于不需要很长的连杆因此解决了这个问题。双凸轮轴是相对于单凸轮轴而言的,现在仍然有不少车型采用单顶置凸轮轴(SOHC)布局,就是一根凸轮轴同时控制进气门和排气门,而DOHC布局则是用两根凸轮轴分别控制进气门和排气门,理论上说这种设计更有利于对进排气的精确控制,但通过对SOHC布局的静心调教也能获得很好的效能。
现在我们来复习一下可变气门正时和升程技术。首先要搞清楚“正时”和“升程”不是一个概念,可变气门正时是根据发动机的转速改变气门开启和关闭的时间,而可变气门升程是根据转速改变气门开启的角度。科鲁兹的这台1.8升发动机只具备可变气门正时技术,而气门的升程是不可变的。
我们知道,普通汽油发动机有进气、压缩、做功和排气四个冲程,这里要注意一个细节,那就是气门的运动总要有一个提前量和延后量。举个例子,进气门不是在活塞运动到上止点的时候才开启进气,而是在离上止点还有一小段距离的时候就开启了,然后进气门也不是在活塞运动到下止点的时候关闭进气,而是在活塞到达上止点之后并开始往下运动一小段距离后才关闭,排气门也有同样的特点。
为什么会出现这种情况呢?原因很简单,活塞的运动速度是很快的,而相对来说从气门开启到气体开始运动是有一段时间的,适当增加一点提前量和延后量可以提升进排气的效率。但是这里有一个问题,发动机每分钟2000转和每分钟6000转的工作环境是有很大差异的,每分钟6000转就意味着每秒钟100转,如此快的速度显然需要更大的气门提前角,而普通的凸轮轴肯定不能满足所有转速下的进气效率,因此可变气门正时系统就诞生了。更多详细内容请参看之前的文章:
《呼吸有道 浅析可变气门正时/升程技术》
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科鲁兹发动机的可变气门正时系统就是在凸轮轴的链轮里加上一个设备,简单来说它的工作原理就是当发动机转速变化时,ECU就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮,这样,在压力的作用下,小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度,从而改变进气门开启的时刻,达到连续调节气门正时的目的。
从图中我们可以看到,科鲁兹1.8升发动机的凸轮轴链轮是被包裹起来的,里面就是液压机构,目前某些号称具备可变气门正时技术的发动机可能只是进气门有可变功能,而从图中可以能看出这台发动机的进排气凸轮轴都具有可变气门正时功能,这样以来正时调整的范围更大,效率也更高。