從攪拌車的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)判斷換擋的時(shí)機(jī)

司機(jī)都知道進(jìn)排氣對(duì)于攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)工況和效率的重要性，許多先進(jìn)的攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)在這方面的設(shè)計(jì)也是絞盡腦汁，例如什么可變氣門(mén)正時(shí)、可變氣門(mén)行程、可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度等等，無(wú)不是在改善不同轉(zhuǎn)速范圍的進(jìn)排氣狀況，讓攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速范圍都盡可能的運(yùn)行在最佳狀態(tài)。

　　但是普通的經(jīng)濟(jì)型攪拌車，特別是檔次比較低的攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)，基本上都沒(méi)有采用上述三種“可變”技術(shù)，包括歐曼攪拌車的發(fā)動(dòng)機(jī)。下文就從攪拌車氣門(mén)正時(shí)、氣門(mén)行程和進(jìn)氣管長(zhǎng)度這三項(xiàng)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明為何在普通攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)上，換檔轉(zhuǎn)速應(yīng)該在最高扭矩附近的轉(zhuǎn)速。

　　氣門(mén)正時(shí)

　　氣門(mén)正時(shí)是指的進(jìn)排氣氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)機(jī)，是由凸輪軸的轉(zhuǎn)角所控制的。普通攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸轉(zhuǎn)角是固定的，所以其氣門(mén)的正時(shí)也是固定的。

　　我們知道，空氣是有慣性的，在進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟的瞬間，空氣并不能0時(shí)差的迅速進(jìn)入氣缸，他需要一個(gè)很短的反應(yīng)時(shí)間，所以，在設(shè)計(jì)攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候，就會(huì)在進(jìn)入吸氣沖程之前（也就是活塞向下運(yùn)行之前），提前打開(kāi)進(jìn)氣門(mén)，以抵消這個(gè)進(jìn)氣時(shí)差，以獲得更充分的進(jìn)氣。而在排氣階段，同樣原理，在活塞排氣上升到頂部時(shí)，廢氣并沒(méi)有排到最大程度，由于慣性和速度的原因，廢氣排放的最大量時(shí)刻出現(xiàn)在活塞上升到頂部后的一個(gè)很短的時(shí)間里。為了更充分的排氣，需要讓排氣門(mén)在活塞到達(dá)頂點(diǎn)以后延遲一瞬間再關(guān)閉。這一個(gè)提前，一個(gè)推遲，必然有一個(gè)時(shí)間內(nèi)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)是同時(shí)打開(kāi)的，這種現(xiàn)象被稱作“氣門(mén)疊加角”。

　　攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，對(duì)于疊加角的需求是不一樣的。低轉(zhuǎn)速時(shí)需要較大的疊加角，高轉(zhuǎn)速時(shí)需要較小的疊加角——沒(méi)有一種疊加角可以同時(shí)適合高低轉(zhuǎn)速。但是普通發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)正時(shí)是不變的，也就是說(shuō)，氣門(mén)疊加角是固定不變的。對(duì)于沒(méi)有特殊需求的攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)（如賽車發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)有意設(shè)計(jì)成適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的較小的疊加角），氣門(mén)疊加角的設(shè)計(jì)往往取一個(gè)折中的值，在這個(gè)折中的轉(zhuǎn)速區(qū)域，疊加角是最合適的。有最合適就有不合適，這種固定不變的氣門(mén)疊加角在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速時(shí)，攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)都不是最佳的。這也就不難理解，為何低轉(zhuǎn)換檔難受了——沒(méi)有獲得最佳的氣門(mén)疊加角，攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)不佳，扭矩小，副作用大。前文說(shuō)到的那位老司機(jī)也許不知道，他整天這樣開(kāi)車，不但動(dòng)力小，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的損害也是很嚴(yán)重的。帕薩特1.8的發(fā)動(dòng)機(jī)由于是德國(guó)人的設(shè)計(jì)，刻意將發(fā)動(dòng)機(jī)的疊加角設(shè)計(jì)成偏高轉(zhuǎn)速需求的——因?yàn)閹缀跛械牡聡?guó)人開(kāi)車都喜歡高轉(zhuǎn)速換檔。而這位老師傅正好相反，大多數(shù)時(shí)間讓這個(gè)可憐的高轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)在最不適合它的低轉(zhuǎn)運(yùn)行，這種滿足高轉(zhuǎn)需求的氣門(mén)疊加角設(shè)計(jì)讓它在低轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)行十分的不健康。這也就可以理解為何他的帕薩特老是出毛病了吧！

　　氣門(mén)行程

　　氣門(mén)的行程是由凸輪軸轉(zhuǎn)角的長(zhǎng)度決定的，目前大多數(shù)攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)行程都是不可變的。

　　氣門(mén)行程決定了每個(gè)氣門(mén)進(jìn)氣的截面積，這個(gè)數(shù)值在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速是需求也是不一樣的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速是，需要比較長(zhǎng)的氣門(mén)行程，以獲得較大的進(jìn)氣截面積，從而提高高轉(zhuǎn)速時(shí)的進(jìn)氣速度，提高功率的輸出；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)，需要較短的氣門(mén)行程，以產(chǎn)生更大的進(jìn)氣負(fù)壓和產(chǎn)生更多的進(jìn)氣渦流，讓空氣于燃油更快更充分的混和，以獲得更大的扭力輸出。與氣門(mén)正時(shí)一樣，沒(méi)有一種固定的氣門(mén)行程可以同時(shí)照顧到高轉(zhuǎn)和低轉(zhuǎn)的，普通民用車一般也采用折中的辦法。這種折中帶來(lái)的結(jié)果就是，低轉(zhuǎn)速的時(shí)候氣門(mén)行程不夠小，不能獲得足夠的進(jìn)氣負(fù)壓和渦流；高轉(zhuǎn)速的時(shí)候氣門(mén)行程又不夠大，不能充分的進(jìn)氣。而發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳工作狀態(tài)，就出現(xiàn)在這個(gè)折中的轉(zhuǎn)速區(qū)間。這樣，也就可以解釋為何要在最大扭力的轉(zhuǎn)速區(qū)域換檔了，道理與上文說(shuō)到的可變正時(shí)類似。

　　進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度

　　隨著進(jìn)氣氣門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉，空氣在進(jìn)氣歧管里面會(huì)有一個(gè)振蕩過(guò)程。在發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣的時(shí)候，進(jìn)氣歧管里的空氣是以一定速度向氣缸里流動(dòng)的，在進(jìn)氣氣門(mén)關(guān)閉瞬間，流動(dòng)的空氣被進(jìn)氣門(mén)阻擋了，由于空氣的運(yùn)動(dòng)特性，這部分空氣會(huì)向進(jìn)氣門(mén)方向堆積（即壓縮），然后向反方向回彈，如此往復(fù)，形成振蕩。

　　根據(jù)共振的原理，如果攪拌車進(jìn)氣歧管內(nèi)空氣的振蕩頻率能與進(jìn)氣門(mén)開(kāi)閉的頻率達(dá)到一致時(shí)，即可獲得最大的進(jìn)氣效率。進(jìn)氣門(mén)開(kāi)閉的頻率是隨著攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變而改變的，高轉(zhuǎn)速時(shí)氣門(mén)開(kāi)閉頻率高，低轉(zhuǎn)速時(shí)氣門(mén)開(kāi)閉頻率低。而進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣振蕩的頻率是由進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度所決定的，長(zhǎng)的進(jìn)氣歧管振蕩頻率低，短的進(jìn)氣歧管振蕩頻率高。對(duì)于不可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度的發(fā)動(dòng)機(jī)而且，又需要取一個(gè)折中的長(zhǎng)度，以兼顧高低轉(zhuǎn)速時(shí)候的需求。而在這個(gè)折中的轉(zhuǎn)速需求范圍內(nèi)，進(jìn)氣歧管的頻率剛好與進(jìn)氣門(mén)的開(kāi)關(guān)頻率一致，可以獲得最佳的進(jìn)氣效率。