汽车结构基本知识详解(图文).pdf

汽车基本构造与基础知识(附图)
引擎基本构造:缸径冲程排气量与压缩比
引擎是由凸轮轴、汽门、汽缸盖、汽缸本体、活塞、活塞连杆、曲轴、飞轮、油底壳…等主要组
件,以及进气、排气、点火、润滑、冷却…等系统所组合而成。以下将各位介绍在汽车型录的「引
擎规格」中常见的缸径、冲程、排气量、压缩比、SOHC、DOHC 等名词。
缸径:
汽缸本体上用来让活塞做运动的圆筒空间的直径。

冲程:
活塞在汽缸本体内运动时的起点与终点的距离。一般将活塞在最靠近汽门时的位置定为起点,
此点称为「上死点」;而将远离汽门时的位置称为「下死点」。

1
排气量:
将汽缸的面积乘以冲程,即可得到汽缸排气量。将汽缸排气量乘以汽缸数量,即可得到引擎
排气量。以 Altis 车型的 4 汽缸引擎为例:

缸径:,冲程:,汽缸排气量: .
引擎排气量=汽缸排气量×汽缸数量=.×4=1,794 .
压缩比:
最大汽缸容积与最小汽缸容积的比率。最小汽缸容积即活塞在上死点位置时的汽缸容积,也
称为燃烧室容积。最大汽缸容积即燃烧室容积加上汽缸排气量,也就是活塞位在下死点位置时的
汽缸容积。
2
Altis 引擎的压缩比为 10:1,其计算方式如下:
汽缸排气量: .,燃烧室容积: .
压缩比=(+):=:1≒10:1

引擎基本构造─SOHC 单凸轮轴引擎
引擎的凸轮轴装置在汽缸盖顶部,而且只有单一支凸轮轴,一般简称为 OHC (顶置凸轮轴,Over
Head Cam Shaft)。凸轮轴透过摇臂驱动汽门做开启和关闭的动作。
在每汽缸二汽门的引擎上还有一种无摇臂的设计方式,此方式是将进汽门和排汽门排在一直在线,
让凸轮轴直接驱动汽门做开闭的动作。有 VVL 装置的引擎则会透过一组摇臂机构去驱动汽门做
开闭的动作。

引擎基本构造─DOHC 双凸轮轴引擎
此种引擎在汽缸盖顶部装置二支凸轮轴,由凸轮轴直接驱动汽门做开启和关闭的动作。仅有
少数引擎是设计成透过摇臂去驱动汽门做开闭的动作。有 VVL 装置的引擎则会透过一组摇臂机
构去驱动汽门做开闭的动作。
DOHC 较 SOHC 的设计来得优秀的主要原因有二。一是凸轮轴驱动汽门的直接性,使汽门有
较佳的开闭过程,而提升汽缸在进气和排气时的效率。另一则是火星塞可以装置在汽缸盖中间的
区域,使混合气在汽缸内部可以获得更好更平均的燃烧。
DOHC 的迷思
早期强调高性能的引擎多会采 DOHC 设计,因为 DOHC 的设计在高速运转时仍有相当高的精确
性,使得引擎能在高转速输出较大的功率。近来各家车厂在车辆的性能数据上竞争,使一般家庭
房车的引擎也多采用 DOHC 的设计,甚至造成消费者认为 SOHC 引擎为过时设计,而非 DOHC
3
不买的迷思。其实引擎在一般使用下,不论 SOHC、DOHC、一缸两汽门的设计或是一缸多汽门
的设计,都足敷使用,甚至很多八汽门引擎(四缸) 在低速表现会优于多汽门引擎。再者,DOHC
引擎比 SOHC 引擎多出一支凸轮轴(V 型引擎多出两支),引擎就需要多克服一倍的摩擦力,及承
担多一支凸轮轴的重量。所以像 Mercedes-Benz 等欧洲车厂,仍有许多现役的 SOHC 引擎。
笔者在此并非贬低 DOHC 引擎的价值,而是要让读者了解,SOHC 并非过时的设计。一个适合自
己驾驶习惯、省油且耐用的引擎,就是好引擎;当然,如果您是性能派的热血份子,DOHC 的引
擎是您最佳的选择。

直压式与摇臂式
我们在「引擎概论」单元中,对凸轮与汽门之间的作动、何谓 DOHC 及 SOHC、可变汽门正时等
题目,其实已经有很详细的论述,在「引擎详论」中仅再作一些补充。对于凸轮如何带动汽门的
启闭,最常见的是「直压式」与「摇臂式」。直压式汽门通常见于 DOHC 引擎,此式汽门弹簧座
上会会有一圆形套筒,凸轮则直接置于套筒上,所以当凸轮尖端与套筒接触时,会透过套筒把汽
门往下压,使汽门开启;而摇臂式汽门通常使用在 SOHC 引擎上,因为 SOHC 引擎缸头内只有一
支凸轮轴,却要驱动多个汽门,所以会以摇臂方式,由一个凸轮带动两个汽门。摇臂是利用杠杆
原理,当凸轮尖端将摇臂一端挺起时,另一端会向下将汽门压下以使汽门开启。

凸轮直接压动汽门的直压式设计是现在常见的设计

摇臂式与直压式汽门驱动设计各有其优缺点,以力量传递效率来说,直压式比摇臂式来的直接、
精确;以维修保养来说摇