引擎上座-細部了解一具引擎的精華地帶

汽缸蓋 Cylinder Head

汽缸蓋裝置於汽缸本體的上方，是引擎本體中集結周邊系統最多的一環，同時也是為燃燒室的頂部，需承受壓縮點火的高溫高壓衝擊，其中包含:

功能性

• 汽門運行機構:包含凸輪軸承座、汽門彈簧座槽、汽門導管孔位、汽門座孔位，其中汽門導管孔位與汽門座孔位精確度，是確保氣密度的關鍵。
  
• 進排氣道:一汽缸通常使用二汽門(一進一出)，或四汽門(雙進雙出)的進排氣道，總數依據汽缸數而定。
  
• 火星塞孔位:通常位於燃燒室正上方，附螺牙供火星塞上鎖。
  
• 噴油嘴孔位:為缸內直噴車種獨有，歧管噴射車種則無。
  
• 機油油道:分為上油道與下油道，機油是透過泵浦從引擎底部打上至汽缸蓋，再自流回下方油底殼中。
  
• 冷卻水道-水道環繞於燃燒室周圍，為提供有效率的循環帶走熱量。

材質

汽缸蓋材質多為鋁合金鑄造成型，因此會發現其大部分的表面是較為粗糙且顆粒明顯的質感，這對於傳統自然進氣岐管噴射供油的車種來說，進排氣道粗糙的表面有助於氣流產生亂流，使得燃油與空氣能混合得更完全。

但更明顯的缺點則是對混合氣的流速與順暢度產生阻力，因此有坊間出現所謂的進排氣道研磨拋光等加工技術，來提高進排氣流速，讓燃燒室容積效率更好，油門反應變好。

進排氣道角度

不同的角度設定適合不同性能要求的車種而定，角度較大的進氣角度，有助於進氣時增加由上而下的氣流加速度。

如今再加上進步的高壓缸內直噴供油系統、活塞頂部形狀的設計，使得噴油霧化效率與進氣渦流已成為油氣能否完全混合的兩大關鍵。

冷卻散熱影響

由於汽缸蓋下方緊鄰著高溫高壓的燃燒室，如何確保冷卻系統能發揮該有的功效，順利帶走引擎作功不斷產生的高溫廢熱，絕對是引擎能長效穩定運作的關鍵。

你知道冷卻系統顧得好，可以大大延長汽缸蓋與燃燒室周圍機件的壽命嗎?

點擊進入 : 詳細了解冷卻散熱對於汽缸蓋的重要性。

凸輪軸 Camshaft

在引擎進排氣中扮演重要角色，負責開啟進排氣門的工作，依凸輪高低與角度範圍等性質的不同，能使得汽門開啟的深度與持續時間有所不同，而造就不一樣的性能。

依照凸輪軸的擺放位置，可分為以下幾種型式:

置底凸輪軸OHV

採用單支凸輪軸裝置於汽缸體旁側，透過長頂桿推動頂部的汽門搖臂驅動汽門，適用於雙汽門式(2V)低轉速大扭力的引擎。

置頂凸輪軸OHC

• 單凸引擎SOHC:採用單支凸輪軸裝置於汽缸蓋上側，透過搖臂式機構驅動汽門，適用於2V與4V汽門數的引擎。
  
• 雙凸引擎DOHC:採用兩支凸輪軸裝置於汽缸蓋上側，透過直壓式或搖臂式機構驅動汽門，通常用於4V汽門數的引擎。

點擊進入 : 詳細了解OHV、SOHC、DOHC之間的差異。

汽門頂筒&搖臂 Valve Arm

該部件則是凸輪軸與汽門桿之間的傳導機構，簡單說就是凸輪軸需要透過與頂筒或搖臂的接觸，才能將推動力傳遞給汽門桿，進而將汽門開啟。

直壓式

凸輪軸透過頂筒裝置推動進排汽門，僅適用於雙凸引擎DOHC。

搖臂式

凸輪軸透過搖臂裝置推動進排汽門，適用於雙凸DOHC引擎、單凸SOHC引擎與頂桿式OHV引擎。

點擊進入 : 詳細了解直壓式與搖臂式汽門傳導機構。

汽門 Valve

汽門在燃燒室中，為負責執行開放與關閉進排氣的元件，因工作內容與耐熱度不同，而分為進氣門與排氣門，細部結構分為汽門頭、汽門面、汽門桿以及用來固定汽門彈簧的鎖片環形槽。

進氣門

位於進氣端，相較於排氣門，進氣門的直徑較大，因為在同轉速之下為了提升進氣量，得盡量提升進氣門位於燃燒室中的面積，而進氣溫度通常較低，故可將汽門錐角做得小一些，以增加進氣流速的順暢度，因此進氣門通常厚度較薄。

排氣門

位於排氣端， 排氣行程因為活塞上行提供了足夠的排氣壓力 ，故相較於進氣門，排氣門的直徑可以做得較小，將燃燒室空間留給進汽門，以縮減進氣與排氣的效率差距。

而燃燒後的混合氣會產生較高的溫度，為了提升強度，對於排氣門的厚度與質量也就有所要求，故排氣門通常厚度較厚，材質也不同。

材質

大多由特殊的耐熱合金剛、鈷鉻鎢合金鋼等材質製成。

而改裝品則會進一步用上高價位的鈦合金剛，具有更好的強度與散熱效率，同時能達到輕量化，使得運轉慣性更小，讓進排氣門最講求的作動精確度能夠提高。

若需要專屬對應高溫，則有中空設計的鈉冷卻式汽門，會在其內部填充鈉元素，高溫時鈉元素會融化成液態流動，能更有效率的將汽門面熱量帶往汽門桿，接著傳遞至汽門導管與汽缸蓋，導向水路冷卻系統散熱。

汽門錐角

由汽門的側視圖可看出，汽門面相對於水平線的角度，大多設定為30度與45度。

汽門夾角

從側視圖來看，進氣門與排氣門之間所形成的夾角，是為汽門夾角，在活塞頂部造型不變的情況下，而汽門夾角做得越小，則燃燒室的體積就越小，壓縮比也就越大。

相反地汽門夾角越大，壓縮比也就越小了，由此可見，任何一點細微的變化都能影響引擎的屬性與體質。

而其實汽門夾角的大小，也與汽門運行機構所需要的設計有關，例如雙凸輪軸引擎應該如何規劃汽門運行機構，才能避免零件干涉，使得空間利用得宜，進而達到要求的輕量化、散熱性、壓縮比，則是各家車廠不同實力的展現。

汽門導管 Valve Guide

功用在於做為汽門桿伸縮的通道，汽門桿與汽門導管間留有微量間隙，使汽門桿能自由移動，並提供精確的導引方向，使得汽門面能與汽門座形成同心圓，讓汽門面精確的貼合在汽門座上，造就良好的氣密度。

汽門導管另一個重要的功能則是導熱，在燃燒室不斷運作之後，會使得汽門產生高熱，熱量會傳遞至汽門桿，再經由汽門導管傳遞給汽缸蓋，最後由水路冷卻系統帶走熱量。

汽門油封 Valve Seals

通常會套用於汽門桿上，並與汽門導管的頂部做固定，可以看到汽門油封頂部周圍有一環金屬彈簧圈，彈簧圈能提供一定程度的持續緊縮力，包覆住汽門桿，來防止機油從縫隙中過量竄入至內部。

在引擎吃機油術語中，所謂的下機油，指的就是汽門油封劣化損壞所導致的情況，機油可能因此沿著汽門桿向下流至汽門面，並於汽門開啟時進入燃燒室。

汽門彈簧 Valve Spring

汽門彈簧包含了汽門彈簧上座與下座金屬墊圈，上座金屬墊圈負責頂住汽門桿上的鎖片，將彈簧壓制於一定長度內而產生彈簧張力，可使汽門緊閉，而下座金屬墊圈則做為彈簧底部的支撐平面。

彈簧硬度

彈簧的硬度與鋼絲粗細和圈數有關，而汽門的關閉，靠的就是彈簧張力，所以汽門彈簧的強度設定必須拿捏得宜。

彈簧強度太高會使得凸輪軸運轉困難磨耗增加，彈簧強度太低在高轉速時，會使得汽門無法有效緊閉而造成缸壓不足降低性能，故兩者須同時兼顧。

材質與耐受度

由於長期處在高頻率壓縮與高溫的環境下工作，汽門彈簧大多由線材成型的耐熱合金鋼所打造，例如釩鉻合金鋼、矽鉻合金鋼，必須有足夠的剛性強度和耐熱度。

彈簧共振

每個設計好的彈簧都有自身的振動頻率，當引擎工作時的振動頻率與之接近時將產生共振，容易造成彈簧工作偏差甚至斷裂。

為解決此問題，通常會採用漸變線距的汽門彈簧，讓彈簧K值漸增，彈簧自身振動頻率也就有所變化而不易產生共振。

彈簧線距種類

在談到線距之前，先來了解彈簧K值的變化，在彈簧的總高、材質與鋼線粗細相同的情況下，線距越小K值就越大，反之則K值越小。

而裝置汽門彈簧時，通常會將K值較小的那端朝上，用以接收緩衝凸輪軸第一時間的衝擊力。

彈簧K值=負荷重量與變形量的比值，單位為kg/mm，故K值越大代表彈簧越硬。

汽門座 Valve Seat

汽門座為一金屬圓型環，做為汽門關閉時的第一接觸面，提供支撐強度、氣密性與引導散熱的功用。
通常因為鋁合金汽缸頭的材質強度不足，會另外鑲入鎢鉻鋼強化材質的汽門座。

同心度與氣密性

汽門座與汽門需確保有精確的同心度，卻會因長時間承受高溫與開閉行程的衝擊，而產生燒蝕、積碳與凹點，造成氣密性下降。

故通常在引擎整理時，會將汽門與汽門座一並更換，或通過加工研磨來清潔並增加密合度，以提升氣密性。

接觸面積

汽門面與汽門座接觸面積太大，容易夾雜灰塵或積碳，降低氣密性。
若接觸面積太小，會導致汽門散熱不易而燒毀，故兩者在設計時會有一定的貼合角度搭配。

貼合夾角

汽門面與汽門座貼合時是為一圈環狀貼合面，貼合面寬度約為1.2~1.8mm。

有的設計則會將汽門面與汽門座夾角分別設定為44度與45度，是為1度干涉角，目的在於使汽門與汽門座緊密配合，提高線氣密性。

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