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　自從內(nèi)燃機(jī)發(fā)明之后，一臺車最重要的動力心臟，其基本構(gòu)造及作動原理就鮮有變化，改變及進(jìn)化的，是加工的精密度及材料的機(jī)械特性，控制進(jìn)氣，油氣的精確度，使得發(fā)動機(jī)的動力輸出值、精致度及耐用度得以不斷提升。
 

　　基本構(gòu)造

　　一臺發(fā)動機(jī)由外而內(nèi)，由下而上包括了八個(gè)基本構(gòu)件：從外觀上，可以看到曲軸箱外殼，汽缸本體及其上方的汽缸頭。在發(fā)動機(jī)內(nèi)部由下而上則可看到飛輪、曲軸、連桿、活塞，若為四沖程發(fā)動機(jī)則還可以看到氣門機(jī)構(gòu)及凸輪軸。

　　曲軸箱

　　曲軸箱在外觀上十分容易辯視，基本上，只要看見發(fā)動機(jī)下方有圓型的蓋子，上面可能打印著廠名，如Yamaha、Honda，那就是曲軸箱了。四沖程發(fā)動機(jī)曲軸箱的最重要目的，就是裝了用來潤滑整臺發(fā)動機(jī)的機(jī)油，這里的機(jī)油除了負(fù)責(zé)潤滑轉(zhuǎn)動的曲軸，也必須潤滑活塞、凸輪軸及氣門。

　　汽缸體

　　汽缸體內(nèi)除了汽缸的缸套之外，還包含了潤滑油道，水冷車則包括冷卻水道以在設(shè)計(jì)上，除了左右冷卻效能之外，還會影響發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的震動大小。

　　曲軸和連桿
　
　　曲軸可說是發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的中心，曲軸可以將活塞的上下直線運(yùn)動改變?yōu)檗D(zhuǎn)動運(yùn)動。曲軸的外形設(shè)計(jì)決定了曲軸的配重，關(guān)系到發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的震動大小，也就是精致度。連桿在發(fā)動機(jī)內(nèi)扮演了傳遞力量的角色，其兩頭常被稱為大頭及小頭，大頭與曲軸相連，中間以軸瓦做為潤滑的媒介，當(dāng)軸瓦有磨損或是破裂時(shí)，潤滑作用將大打折扣，造成直接磨損，進(jìn)而可能使發(fā)動機(jī)失效。另一小頭則以活塞銷與活塞相連。整體而言連桿的作用是將活塞所承受的爆炸推力傳遞至曲軸。

　　汽缸頭

　　在二沖程發(fā)動機(jī)上，汽缸頭并不負(fù)責(zé)進(jìn)氣及排氣，只是單純地提供了油氣爆炸的空間。在四沖程發(fā)動機(jī)上，汽缸頭負(fù)責(zé)了進(jìn)氣及排氣，必須有汽門機(jī)構(gòu)及凸輪軸，常聽到的DOHC及SOHC（或稱OHC）即為雙凸輪軸及單凸輪軸之意。汽缸頭所占的比例非常大，內(nèi)部機(jī)械構(gòu)造也復(fù)雜了許多。尤其是目前主流大馬力車所使用的DOHC雙凸輪軸發(fā)動機(jī)，其汽缸頭更是雄壯威武。早期在二沖程發(fā)動機(jī)中，汽缸頭便沒有任何復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，只是單純一個(gè)蓋子而已，并讓火花塞可以鎖在上頭。若是再復(fù)雜一些，也僅是挖通水道，使冷卻水可以進(jìn)入汽缸頭中，降低爆炸帶來的高溫。若以較早期的四沖程發(fā)動機(jī)來說，汽缸頭也沒有繁瑣的機(jī)械結(jié)構(gòu)，氣門機(jī)構(gòu)是放在汽缸旁，稱為側(cè)氣門式發(fā)動機(jī)。在發(fā)展的過程中，氣門機(jī)構(gòu)開始移至汽缸頭上，許多往復(fù)作動的零件也陸續(xù)改為轉(zhuǎn)動運(yùn)作的零件，使氣門運(yùn)作的效率更好，動力得以提升。

　　以下就來看看幾種不同、結(jié)構(gòu)由簡單變至復(fù)雜的汽缸頭設(shè)計(jì)

　　OHV

　　Over Head Valve，翻譯成中文便是頂置氣門。和早些年側(cè)氣門式的發(fā)動機(jī)作比較，這類型的發(fā)動機(jī)是把氣門機(jī)構(gòu)放置到發(fā)動機(jī)頂上（汽缸頭）。在這個(gè)階段，雖然發(fā)動機(jī)的氣門已經(jīng)移至了汽缸頭上，但驅(qū)動氣門的凸輪仍放置于汽缸旁。

　　OHC

　　Over Head Cam，頂上凸輪。發(fā)動機(jī)進(jìn)化至此，除了氣門已經(jīng)被放置于汽缸頭上，凸輪也被移至汽缸的頭上了，也據(jù)此命名。將凸輪移至汽缸頭上之后，好處便是凸輪軸可以較直接地控制氣門的開啟動作，更為精準(zhǔn)的氣門控制也帶來動力的提升。一般而言，OHC指的是單凸輪軸，也常以SOHC來表示。

　　DOHC

　　Dual Over Head Cam，頂置雙凸輪軸。在SOHC發(fā)動機(jī)上，一根凸輪軸必須同時(shí)控制進(jìn)氣門及排氣門。若能以兩支凸輪軸分別控制兩種氣門，不需透過搖臂來直接開啟氣門，便能提升運(yùn)轉(zhuǎn)的精確度。除此之外，采用雙凸輪軸可以將火花塞放置于發(fā)動機(jī)燃燒室的正中央，增加燃燒效率。DOHC帶來更復(fù)雜的缸頭機(jī)械構(gòu)造，同時(shí)也大幅度增加了制造成本。

　　氣門的相關(guān)技術(shù)

　　相對于汽缸頭構(gòu)造的演變，氣門數(shù)目也日益增加。以目前來看，大部分的四汽缸車種采用了DOHC搭配十六氣門的設(shè)計(jì)，增大進(jìn)氣及排氣效率。氣門的基本配置至少需要一個(gè)進(jìn)氣門及一個(gè)排氣門，也就是常聽到的2V設(shè)計(jì)，其中V也就是Valve氣門。演變過程中，工程師發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣效率不夠好，于是在進(jìn)氣端加了第二個(gè)氣門，成為三氣門的發(fā)動機(jī)，也就是兩個(gè)進(jìn)氣門，一個(gè)排氣門的搭配。為了能有效地利用汽缸頭的面積，衍生出四氣門，兩進(jìn)兩排的設(shè)計(jì)。

　　氣門重疊

　　為了提升進(jìn)氣及排氣效率，進(jìn)氣門及排氣門并非關(guān)了一個(gè)才開另一個(gè)的順序在運(yùn)作，而是有互相重疊的情形。舉上例子，在排氣行程及進(jìn)氣行程交替時(shí)，在排氣門還沒完全關(guān)上時(shí)，進(jìn)氣門便會提早開啟，以獲利更多的進(jìn)氣量，提升容積率。

　　可變氣門技術(shù)

　　如果想要兼顧各轉(zhuǎn)速域的動力輸出，便需要可變機(jī)構(gòu)來對氣門作即時(shí)的調(diào)整。以氣門重迭角度來說，若想在高轉(zhuǎn)速域發(fā)揮馬力，則必須采用更多的氣門重疊角，想要在低轉(zhuǎn)發(fā)揮扭力，便需要采取較少的重疊角度。若一臺發(fā)動機(jī)需要能兼顧高、低轉(zhuǎn)速的動力輸出，凸輪軸便必須切換或是在轉(zhuǎn)速升高的過程略作改變。Honda的CB400便利用VTEC可變氣門技術(shù)，使凸輪軸會提供不同模式的氣門控制。進(jìn)而使400mL的發(fā)動機(jī)在高轉(zhuǎn)速能達(dá)到較大功率的輸出，中低轉(zhuǎn)速也不會流失應(yīng)有的扭力。