四行程引擎基本工作原理 - 機車討論

1.進氣行程：將空氣經由化油器成為混合氣，充滿汽缸。此時活塞由上死點向下移動，進氣閥門打開，排氣閥門關閉，稱為進氣行程。

2.壓縮行程：此時活塞經下死點往上移動，進、排氣門關閉，活塞上升將空氣壓縮到甚小之體積，成為高溫高壓之狀態，稱為壓縮行程。

3.動力行程：此時火星塞點火，引爆混合氣產生動力，活塞自上死點被向下推，動力經由活塞、連桿、曲軸而輸出，當活塞到達下死點時，稱為動力行程。

4.排氣行程：將燃燒後的廢氣排出汽缸。此時活塞自下死點向上移動，排氣門打開，活塞將廢氣從汽缸中擠出，為排氣行程。

由於活塞每上下來回四個行程才完成一個循環，亦即曲軸每旋轉兩圈才輸出一次動力，因此稱為四行程循環引擎。

　

引擎動力表現重點

1. 排氣量：

排氣量的大小是由汽缸、活塞直徑、行程長度及汽缸數所決定。理論上，排氣量愈大，動力愈大。

2. 壓縮比：

指活塞在下死點時汽缸的容積與活塞在上死點時汽缸容積的比值，在一定範圍內，壓縮比愈高，動力愈大，山葉YZ450F壓縮比高達12.5:1，馬力達60匹。

3. 氣體的流動：

空氣的進入、廢氣的排出，要經過各種管路及氣門，氣流的阻力愈小、動力愈大，一般改裝排氣管就是為了要達到這種目的，但是也有利用排氣管回壓脈衝來達到高扭力等輸出特性，不過因為太深入，在此就不多述。

4. 引擎轉速：

轉速愈高，動力愈大，2003年本田RC211V四行程Moto Gp賽車，990cc四行程V5引擎，可發揮每分鐘16000轉以上，馬力達220匹以上。

　

實際上，四行程的出力理應只有二行程的一半，但卻因為二行程燃燒不完全、進排氣不乾淨，導致四行程與二行程的距離日漸拉近，藉由正確的進排氣門正時，可達成精密良好的燃燒效率，這點是勝過於二行程的；也就是說，雖然二行程動力次數較多，但是一次動力效率卻沒有四行程高。

　

決定引擎個性的氣門

四行程引擎進排氣時間將會影響到引擎的特性，凸輪軸則專負責進、排氣門的作動，凸輪軸旋轉的速度是引擎回轉速的一半，現今主流氣門驅動機構大多為單頂上凸輪軸、雙頂上凸輪軸、以及頂桿式等。

單頂上凸輪軸：單頂上凸輪軸，簡稱SOHC（Single Over Head Camshaft），普遍用在現今街車、速克達等重視中、低速域機車引擎上，有構造簡單、性能佳的優點，缺點是高轉速的性能不佳，因使用一支凸輪軸控制進、排氣，負荷摩擦阻力稍大。

雙頂上凸輪軸：故名思義，簡稱DOHC（Dual Over Head Camshaft）採用了兩支凸輪軸，一支負責進氣、一支負責排氣，由於直接控制進排氣可降低引擎高轉速氣門正時不準確，因此高性能引擎通常採用此一系統，一般用於跑車、仿賽車引擎。

頂桿式：頂桿式，簡稱OHV（Over Head Valve），用兩支氣門頂桿驅動，狀如筷子般，在引擎高轉速時，由於頂桿易變形產生震動，因此這種方式多用於低轉速、高扭力的巡航車引擎。

　

氣門的開啟需要靠各種不同方式來完成，為了提高馬力，降低引擎摩擦阻力，各車廠無不致力研發最適合機車引擎的氣門驅動機構，以達到「短小精幹」高性能發動機的未來趨勢。

現今氣門驅動方式，常見的有以下三種：

內鏈驅動方式：

內鏈驅動氣門方式是目前市面上所販賣的四行程機車當中，所廣泛使用的一種氣門驅動方式，因為價格便宜，又不容易出錯，所以幾乎被廣泛的使用著，內鏈驅動方式的機件構成是由內鏈、氣門正時齒輪、緊鏈器以及導鏈器組成。

內鏈（俗稱倒齒鏈）是由特殊工法製成的，由多個細小的浸碳金屬片所組合，能與氣門正時齒輪匹配，兩者配合引擎愕圖循環而旋轉，驅動氣門，但由於鏈條容易鬆弛，所以需要導鏈器（俗稱排骨）及內鏈調整器調整張力，抑制令人不舒服的噪音以及防止脫鏈的可能。

　

齒輪驅動方式：

理論上，使用齒輪來驅動氣門不僅不會出差錯，而且又不需調整內鏈，似乎是一個不錯的方式，但是實際製造後卻發現齒輪驅動方式不但重量頗重，而且容易引起引擎逆轉也是一個缺點，另外齒輪之間的熱膨脹也是必須克服的問題，在內鏈驅動方式有了重大突破之後（不受引擎高轉速的限制），齒輪驅動方式就乏人問津。

Tips:

在OHC引擎氣門機構裡面，有個非常重要的零件，就是氣門擺臂（Rock Arm），氣門擺臂負責將凸輪軸所開啟的角度忠實傳達給氣門，使氣門開啟、關閉，而目前四行程引擎有些馬力都消耗在這個部分上，因此，如何將原本的面接觸，轉換成點接觸的課題，就值得一談了。YAMAHA在2003年東京車展發表的水冷四行程Vino50，便採用了「軸承式Rock Arm」意即將原來面與面的摩擦，用軸承的旋轉而抵銷掉，可減少引擎馬力的耗損，並能使引擎運轉更加輕快，也算是一個先進的設計，這種新式氣門驅動構造還應用在XT660上。

　

潤滑方式

引擎需要靠潤滑油來潤滑（以下簡稱機油）才能正常運轉，四行程引擎潤滑方式不似二行程引擎是將潤滑油以比例混在燃料當中潤滑引擎，四行程引擎採用循環式的潤滑，意即引擎內有固定容量的機油槽儲存潤滑油，由機油幫浦將潤滑油壓送至需要潤滑的地方。

目前常見之機油潤滑方式不外乎1.噴濺式2.壓送式3.噴濺壓送並用式。

而「噴濺式」是由連桿大端設計一勾油匙，當勾油匙經過曲軸箱時，就會勾起少許潤滑油，噴濺至汽缸壁、活塞、連桿等…。

因為「噴濺式」勾油匙會影響引擎性能，潤滑效果又差，因此現今四行程引擎幾乎沒有採用此種方式。

「壓送式」則是由引擎動力驅動機油幫浦，將機油從油底殼抽出，然後經過特殊設計的潤滑孔道，送至引擎內部各個機件，此種潤滑方式效果甚佳，不過仍有其致命缺點，如果機油幫浦故障，引擎將會嚴重磨損而立即罷工。

「噴濺壓送並用式」則是綜合以上功能，既用機油幫浦壓送機油，再用噴濺機油的方式潤滑曲軸（非油匙）不但潤滑效果好，故障率也低，機油流經壓力調整閥，可使引擎內部機油壓力保持恆定。同時，大排氣量的機車引擎還加裝了機油壓力警告燈，如果機油壓力低於標準值，機油壓力警告燈便會點亮，以防止因為潤滑不足產生損壞