棉花糖牌宝马教程二十二：汽缸头开槽

mianhuatang · 发表于 2009-3-15 08:41:19

最近正在大力研习一项新的提高燃料效率，提高马力，减少积炭的技术，虽然不一定用得到宝马上，这里包含的工程学知识绝对是值得学习的。这项技术就是groove cylinder head（汽缸头开槽？）。首先要了解的是cylinder head。一般而言，cylinder head就是把新鲜的油气混合气导入燃烧室，并且把燃烧后的废气排出去的装置。具体看这个图片。这个是DOHC的head。简单的说valve越多，气体的volumetric efficiency就越好。但是一般来说，每个cylinder head都有它的优点和缺点。简单来说，宝马一般的是4 valves per cylinder也就是dual over head camshaft (DOHC)的结构，那么基本上cylinder head里面的空间就被全部利用了。可是，虽然volumetric efficiency达到非常好的境地，价钱却不便宜，因为制造这种结构需要很多复杂的车床工作，所以一般而言，DOHC的结构是非常昂贵的。另外DOHC只能作成类似三角形的结构，如果做成半圆形的结构的话，车床工作普通用户就更负担不起了。详细形状清参考第一张图片。接下来的一种结构是HEMI head。这貌似是dodge和jeep的专利技术，他克服了普通DOHC的三角形结构带来的燃烧不完全，热效率不高的问题（因为球体是热工质膨胀的最佳形状），并且减少了燃烧室内部产生局部热点的可能。可惜，这种技术在用户可承受的范围内，最多只能搞出来2个valves。所以可以看成是DOHC的一种变形。用简单的话说就是，HEMI是进气效率低，燃烧效率高，而DOHC正好相反。第三种也就是今天要说的主角，就是wedge head结构。这种结构是相对古老的一种结构，常见于pushrod的引擎中。虽然这种head结构是古老而且热效率相对较低的，但是因为使用了pushrod，就可以将沉重的camshaft安放在引擎的中部，而不想DOHC结构里，沉重的cam都要在引擎的顶部。这里面的机械和热动力学的东西不像展开太多了，多写了也没人看得懂。简单说说wedge head的缺点，因为是楔形的结构，所以当火花塞放电的时候，火焰锋面的传递必然不会非常顺利（要知道在10:1的压缩比下，火焰的传递速度已经不是普通大气压下一样的了，传递速度会指数形式的下降），这样燃烧室里的某些地方的油气混合气体就不能充分燃烧，造成动力下降。那么解决的方法就是，在汽缸头上开槽，将火焰锋面导向那些不容易燃烧的地方。这项技术是有一个阿三发明的，这里是阿三的website http://somender-singh.com/component/option,com_frontpage/Itemid,1/ 因为都是英语，所以估计这里有耐心看得完的人基本没有，所以就简单的介绍一下。当火花塞fire的时候，热力学里的基本原理说过，燃烧会向阻力最小的方向蔓延，那么因为汽缸头有了开槽，所以火焰锋面就会首先充满整个槽。接下来因为各向气体压力基本达到一致，气体就可以均匀的在活塞顶部膨胀。注意阅读，均匀的代名词就是燃烧充分，效率最好，洞里最强。这里有很多图片对比，我就不多废话了。唯一需要注意的事，均匀燃烧后的活塞和head基本上积炭比较平均，而且也相对比较薄。没有开槽的head就积炭非常不均匀了。看到这里可能就有同学会说了，既然wedge head + pushrod的结构有这种那种的缺点，即使有这些那些的技术可以提高动力，那还是不如DOHC的结构啊？的确，现在的专业赛车引擎基本上无一例外都是DOHC结构，但是，请看清楚，是专业赛车。也就是说，对车辆的排量有严格限制。例如F1就是2.4 v8的，没有讨论余地。但是业余车辆却没有这种限制。我钻研这项技术没有别的，就是想用一台chevy LS6的6.2L引擎，做到比E39 M5的V8引擎还要轻，中心还要低，油耗还要低。动力输出要比E60 M5 V10还要大，目标是550-580马力，自然吸气。至于这台妖怪引擎的最终目的嘛，现在还不是透露的时候，等到一切完工的时候。。。hoho [ 本帖最后由 mianhuatang 于 2009-3-15 09:05 编辑 ]