高角度凸輪軸改裝效果解析

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輪軸 改裝 解析 角度 效果    時間:2020-05-11 09:48:03
高角度凸輪軸改裝效果解析簡介
高角度凸輪軸改裝效果解析 何謂的高角度凸輪軸?需先讓大家認識何謂凸輪軸。其功能主要在於控制引擎上半座中的進排氣門,引擎要獲得更多的空氣,決定在引擎氣門啟閉時間的長短與時機,而氣門又受到凸輪軸控制,因此凸輪軸的設計便會直接決定一顆引擎的輸……
高角度凸輪軸改裝效果解析正文
高角度凸輪軸改裝效果解析


何謂的高角度凸輪軸?需先讓大家認識何謂凸輪軸。其功能主要在於控制引擎上半座中的進排氣門,引擎要獲得更多的空氣,決定在引擎氣門啟閉時間的長短與時機,而氣門又受到凸輪軸控制,因此凸輪軸的設計便會直接決定一顆引擎的輸出特性與出力大小,關於凸輪軸的設計我們可以從氣門開啟的「角度」及「揚程」兩方面來了解。


簡單來說,「角度」指的是氣門開啟的「時間長度」,角度愈大開起時間愈久;「揚程」指的氣門開啟時的「深度」,深度愈深,代表氣門開口愈大,單位時間內流經的空氣量愈多。若更一層的解釋凸輪軸「角度」的計算方法,是指曲軸在720度的過程中,氣門真正開啟的相對角度;而「揚程」的計算則是將凸輪最高點的數值,減去基圓的部分,其數值即為Lift之數據。所謂高角度的凸輪軸,乃是增加Cam的作用角,來增加氣門開啟時間,除了作用角的加大外,增加凸輪的揚程(Lift)也能增加氣門的伸程;氣門能開得久且開得深,自然讓能活塞吸入更多的空氣、提高容積效率。


 

圖中呈現雞蛋狀的剖面機構就是所謂的凸輪軸,且可清楚看出凸輪軸就是用來控制下方氣門的裝置,轉到凸頂處,氣門就會被頂開,轉到圓形處,氣門就會關閉。
 

此外,還有一個關於「汽門重疊時間」的概念需與大家分享,也就是進排氣門同時開啟的時間,多數工程師在設計凸輪開啟角度時,會盡量朝向早開晚關方式來設計,讓空氣有較多的時間進入汽缸內,也因此會有進/排氣門同時開啟的情形,此情景即學理上之「氣門重疊-Over Lap」,此設計可讓新鮮空氣在排氣門尚未關閉前,透過進氣門同時打開,來加速空氣流動速度以掃除汽缸內的廢氣,有效增加汽缸的肺活量,尤其在愈高轉速時效果愈明顯,這也是改造「高角度凸輪軸」的目的之一。



 

左邊是原廠凸輪軸、右邊是高角度凸輪軸,可以明顯看出右邊凸輪軸不只凸頂較高,可將汽門頂深點,連凸頂底部的寬度也較寬,代表氣門可較早開啟。

從凸輪軸上的形狀大約可辨別該凸輪軸是屬於何種動力輸出類型的產品,若是尖形凸輪軸,代表氣門重疊時間短、重視扭力,角度大的胖胖橢圓形凸輪軸,屬重疊時間長的馬力取向。一般街道改裝用的Cam角度都不會太大(272度以下),真正可算是大角度的凸輪軸,作用角至少都超過282度,揚程也往往增加了2mm以上,此種競技用途的Cam低轉速表現很差,但高轉速表現非常驚人,配合高壓縮、高轉速的設定后也有極佳的馬力提,可是怠速不穩定、輸出不線性等缺點仍非街車改裝的主流技術。


 

透過高角度凸輪軸來提升馬力的做法,在自然進氣引擎上較常見,但不代表渦輪引擎不適用,渦輪車改裝后所獲得的效果,是更加全面的加速延伸性,效果同樣明顯。

最後,改裝角度較大的凸輪軸之後,氣門間隙也要放大一些防止頂過深,以及進行氣門正時的調校,Hi-cam在原本的引擎上便等於延後了正時,才會有低轉無力、不穩的現象,所以要使用可調Cam Pulley將凸輪的中心角(最高點),從上死點調整若干度至關閉位置,好達到最佳的吸排氣狀態。再過來可調凸輪齒盤還有分配出力傾向、更改Gasket厚度的正時位置回復、錯開高壓縮狀態的活塞/氣門衝突、設定雙凸的進排氣重疊角 等用途,總之氣門正時的調校亦是發揮馬力的一大關鍵。

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