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高角度凸轮轴改装效果解析

    日期:2013-01-15

何谓的高角度凸轮轴?需先让大家认识何谓凸轮轴。其功能主要在于控制引擎上半座中的进排气门,引擎要获得更多的空气,决定在引擎气门启闭时间的长短与时机,而气门又受到凸轮轴控制,因此凸轮轴的设计便会直接决定一颗引擎的输出特性与出力大小,关于凸轮轴的设计我们可以从气门开启的「角度」及「扬程」两方面来了解。

高角度凸轮轴改装效果解析 


简单来说,「角度」指的是气门开启的「时间长度」,角度愈大开起时间愈久;「扬程」指的气门开启时的「深度」,深度愈深,代表气门开口愈大,单位时间内流经的空气量愈多。若更一层的解释凸轮轴「角度」的计算方法,是指曲轴在720度的过程中,气门真正开启的相对角度;而「扬程」的计算则是将凸轮最高点的数值,减去基圆的部分,其数值即为Lift之数据。所谓高角度的凸轮轴,乃是增加Cam的作用角,来增加气门开启时间,除了作用角的加大外,增加凸轮的扬程(Lift)也能增加气门的伸程;气门能开得久且开得深,自然让能活塞吸入更多的空气、提高容积效率。


高角度凸轮轴改装效果解析 

图中呈现鸡蛋状的剖面机构就是所谓的凸轮轴,且可清楚看出凸轮轴就是用来控制下方气门的装置,转到凸顶处,气门就会被顶开,转到圆形处,气门就会关闭。
 

此外,还有一个关于「汽门重叠时间」的概念需与大家分享,也就是进排气门同时开启的时间,多数工程师在设计凸轮开启角度时,会尽量朝向早开晚关方式来设计,让空气有较多的时间进入汽缸内,也因此会有进/排气门同时开启的情形,此情景即学理上之「气门重叠-Over Lap」,此设计可让新鲜空气在排气门尚未关闭前,透过进气门同时打开,来加速空气流动速度以扫除汽缸内的废气,有效增加汽缸的肺活量,尤其在愈高转速时效果愈明显,这也是改造「高角度凸轮轴」的目的之一。


高角度凸轮轴改装效果解析 

左边是原厂凸轮轴、右边是高角度凸轮轴,可以明显看出右边凸轮轴不只凸顶较高,可将汽门顶深点,连凸顶底部的宽度也较宽,代表气门可较早开启。

从凸轮轴上的形状大约可辨别该凸轮轴是属于何种动力输出类型的产品,若是尖形凸轮轴,代表气门重叠时间短、重视扭力,角度大的胖胖椭圆形凸轮轴,属重叠时间长的马力取向。一般街道改装用的Cam角度都不会太大(272度以下),真正可算是大角度的凸轮轴,作用角至少都超过282度,扬程也往往增加了2mm以上,此种竞技用途的Cam低转速表现很差,但高转速表现非常惊人,配合高压缩、高转速的设定后也有极佳的马力提昇,可是怠速不稳定、输出不线性等缺点仍非街车改装的主流技术。


高角度凸轮轴改装效果解析 

透过高角度凸轮轴来提升马力的做法,在自然进气引擎上较常见,但不代表涡轮引擎不适用,涡轮车改装后所获得的效果,是更加全面的加速延伸性,效果同样明显。

最后,改装角度较大的凸轮轴之后,气门间隙也要放大一些防止顶过深,以及进行气门正时的调校,Hi-cam在原本的引擎上便等于延后了正时,才会有低转无力、不稳的现象,所以要使用可调Cam Pulley将凸轮的中心角(最高点),从上死点调整若干度至关闭位置,好达到最佳的吸排气状态。再过来可调凸轮齿盘还有分配出力倾向、更改Gasket厚度的正时位置回复、错开高压缩状态的活塞/气门冲突、设定双凸的进排气重叠角(範围不大)等用途,总之气门正时的调校亦是发挥马力的一大关键。

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