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汽車檢修實務 一、前言 在汽油引擎中，氣門扮演了一個重要角色由於科技 的快速發展，為了達到良好的引擎燃燒效率，並達 到節能、環保，使的汽門機構不斷創新、改革，從 OHV到OHC、DOHC演變到如今的可變汽門正時， 下面為汽門機構種類OHV、SOHC、DOHC、VTEC i-VTEC 、 VVTI、VVTL-i 、VANOS 、 AVS等，並 為以下汽門機構作介紹。 ＯＨＶ OHV稱為頂上汽門( Over Head Valve) 為頂上氣門是因凸輪軸在汽缸本體，經過 挺桿後把凸輪軸的旋轉運動改為上下運動 來控制搖臂敲擊時間使汽門能在正確的時 間打開。 右圖為OHV型的圖，紅框為凸輪軸，綠 框為汽門總成，粉紅色箭頭為連桿，當 凸輪基圓推動連桿時，連桿間接推動搖 臂，而使汽門作動。 SOHC SOHC稱為單頂上凸輪(Single Over Head Camshaft) 凸輪軸裝置在汽缸蓋上，因凸輪軸在汽缸蓋上所以 沒有挺桿，SOHC引擎大部份使用鏈條傳動，由凸輪 軸直接控制汽門之開閉，以致SOHC型汽門機構反 應較敏銳。 下圖為示意圖。 DOHC DOHC稱為頂置雙凸輪軸(double overhead camshaft) 凸輪軸裝在汽缸蓋上，使用兩根凸輪軸，分別 控制進、排汽門。 下圖為示意圖。 左圖為DOHC的進氣與 排氣，左圖為進汽門開 啟，右圖為排氣門開啟。 對於凸輪如何帶動汽門的啟閉，最常見的是「直壓式」與「搖臂 式」。直壓式汽門通常見於DOHC引擎，此式汽門彈簧座上會有一 圓形套筒，凸輪則直接置於套筒上，所以當凸輪尖端與套筒接觸時， 會透過套筒把汽門往下壓，使汽門開啟；而搖臂式汽門通常使用在 SOHC引擎上，因為SOHC引擎缸頭內只有一支凸輪軸，卻要驅動多 個汽門，所以會以搖臂方式，由一個凸輪帶動兩個汽門。搖臂是利 用槓桿原理，當凸輪尖端將搖臂一端挺起時，另一端會向下將汽門 壓下以使汽門開啟。 優缺點 搖臂式與直壓式汽門驅動設計各有其優缺點，以力量傳遞 效率來說，直壓式比搖臂式來的直接、精確；以維修保養 來說搖臂式則容易的多，因為直壓式之凸輪與汽門上之套 筒的間隙，是靠不同厚度的填隙片來調整，所以當引擎使 用一定時數，汽門間隙增大時，要再調整較不易；而搖臂 式之汽門間隙通常都以一螺栓調整，只要一支扳手就能搞 定。然而目前直壓式汽門的填隙片材質皆有一定的耐磨度， 磨損的機率很低。 VTEC VTEC(Variable Valve Timing and Life Electrical Contral)，VTEC 引擎是調整汽門開啟角度與時間來因應駕駛者大油門時的加速感， 達成提升動力與燃油效率，因此VTEC可以將燃油效率提升，可以 在低轉時達成較為省油的效果，在高速行駛或高轉速運轉時能有較 多的油氣進入汽缸中燃燒，獲得較高的動力輸出，雖然是高動力的 輸出但是他的排氣量卻很少。 左圖是在低速凸輪，右圖在高速凸輪，VTEC的作用，在凸輪軸和 氣門之間加裝了一個機構如圖上，在Pin A的部份是低速凸輪，在 Pin B的部份是高速凸輪，在低速凸輪與高速凸輪的中央都各裝了一 個活塞，左圖紫色的就是低速凸輪的活塞，在中央白色部分是高速 凸輪的活塞，在低速時Pin A與Pin B的活塞不會作用，但是等到高 速運轉的時候如右圖，粉紅色的部份就會將油壓送至Pin A然後往右 推，就會變成右圖綠色箭頭所指的，往右推後就把高速凸輪合低速 凸輪卡在一起就由高速凸輪來帶動氣門，如要從高速凸輪變回低速 凸輪只要VTEC控制閥切斷油壓，在Pin B右側的回拉彈簧就會把Pin A跟Pin B推回原位，就會變成下方的立體圖。 i-VTEC 這套機構是一套具有智慧型可變汽門正時與揚程電子控制系統 它的i字就是intelligent的縮寫i-VTEC 引擎融合了VTEC(Variable Valve Timing and Lift Electronic Control)的科技及 新研製的 VTC(Variable Timing Control)技術，能針對引擎在不同負荷和轉速 下的需要，有效地控制進入引擎的汽油及空氣比例和份量，讓汽 油燃燒得更為徹底，增加動力之餘亦減低耗油量，且大大減少有 害物質的排放量，以致保護環境。 i-VTEC也是利用油壓的方式在改變汽門 的開啟時間與方式，氣門的開度一樣分 成三段低速、中速、高速，分別是下方 三張圖的作用。 VVTI VVTI是 (Variable Valve Timing-Intelligent)的縮寫，中文的譯名為 「智慧型可變汽門正時系統」，他是三段可變汽門正時機構，尤 其在凸輪軸上有兩組開啟角度不同的凸輪角度，怠速時沒有氣門 重疊角，當低數或一般行駛時，轉速增加而加大氣門重疊角，以 符合低轉速動力輸出的要求。而當高速行駛時，氣門重疊角度加 大外，汽門開啟時間延長，這樣就能改善高速時容積效率差的問 題了。 左圖就是的VVTL-i的作用圖， 他是利用電池是來推動使凸輪 軸作用。 VVTL-i上以搖臂中的"pin"來巧妙地決定 是否頂到那種角度的凸輪 VANOS 可變凸輪軸控制系統（Variable Camshaft Control），它能隨著引擎轉 速與負載情況,自動且連續式的移動凸輪軸位置達到變化，在引擎低 轉速時，進氣門開啟較慢，以增進怠速的轉速穩定及平滑，在引擎 中轉速時，進氣門比較早開啟，用以增加扭力及確保廢氣回收進入 燃燒室，減少燃油的消耗及排放的廢氣，最後，在引擎高轉速時， 進氣門再度地延遲開啟，所以能有全動力的產生，而且還兼顧到廢 氣排放標準。 左圖就是VANOS的機構，他主要是利用馬達的 運轉看改變門的開啟時間，在中轉速時可以使凸 輪提前至12.5度，有時駕駛者行駛時常會聽到一 種聲音，這可能就是杯齒輪移動進或出所產生的 鏈輪扭動的結果。 凸輪軸藉由搖臂去驅動 氣門的開與關(此搖臂是 正常地在圓心處來回轉動) AVS AVS可變汽門升程系統針對汽油引擎進氣汽門正時和升程加以控制。AVS在負責 控制進汽門的凸輪軸上具備兩種不同角度的凸輪 和負責改變升程的螺旋溝槽套筒。螺旋溝槽套筒由電磁驅動器加以控制，以切換 使兩組不同凸輪，改變進汽門的開啟升程。 AVS可變汽門升程系統可以在700-4000rpm之間工作，AVS系統最大優點在於可降 低7%的油耗。 特別是以中轉速域進行定速巡航時，AVS系統的節油效果最為明顯。 在AVS系統的輔助下，汽缸的進氣流量控制程度較以往更為精準。一般發動機僅 有節氣門來控制進氣流量，在低負荷的情況下，節氣門不完全開啟 高負載的情況下，AVS系統作動將凸輪向右推7mm，使角 度較大的凸輪得以推動汽門頂桿；在此情況下，汽門升程可 達11mm， 低負載的情況下，為了追求發動機節油性能，此時AVS系 統則將凸輪推至左側，以較小的凸輪推動汽門頂桿。此時汽 門升程可在2mm 參考資料 http://www.toyota.com.tw/index.asp http://www.honda.idv.tw/try/vtec.htm http://www.autoth.com/topic/vanos.htm http://www.crvfan.org/ref/ref18.asp http://www.7tour.com.tw/viewthread.php?tid=982&extra=page%3D2 http://www.cmvttc.gov.tw/可變汽門正時.pdf http://www.google.com.tw/