從攪拌車的發(fā)動機來判斷換擋的時機

司機都知道進排氣對于攪拌車發(fā)動機工況和效率的重要性，許多先進的攪拌車發(fā)動機在這方面的設計也是絞盡腦汁，例如什么可變氣門正時、可變氣門行程、可變進氣歧管長度等等，無不是在改善不同轉速范圍的進排氣狀況，讓攪拌車發(fā)動機在不同的轉速范圍都盡可能的運行在最佳狀態(tài)。

　　但是普通的經濟型攪拌車，特別是檔次比較低的攪拌車發(fā)動機，基本上都沒有采用上述三種“可變”技術，包括歐曼攪拌車的發(fā)動機。下文就從攪拌車氣門正時、氣門行程和進氣管長度這三項結構來說明為何在普通攪拌車發(fā)動機上，換檔轉速應該在最高扭矩附近的轉速。

　　氣門正時

　　氣門正時是指的進排氣氣門的開啟時機，是由凸輪軸的轉角所控制的。普通攪拌車發(fā)動機的凸輪軸轉角是固定的，所以其氣門的正時也是固定的。

　　我們知道，空氣是有慣性的，在進氣門開啟的瞬間，空氣并不能0時差的迅速進入氣缸，他需要一個很短的反應時間，所以，在設計攪拌車發(fā)動機的時候，就會在進入吸氣沖程之前（也就是活塞向下運行之前），提前打開進氣門，以抵消這個進氣時差，以獲得更充分的進氣。而在排氣階段，同樣原理，在活塞排氣上升到頂部時，廢氣并沒有排到最大程度，由于慣性和速度的原因，廢氣排放的最大量時刻出現在活塞上升到頂部后的一個很短的時間里。為了更充分的排氣，需要讓排氣門在活塞到達頂點以后延遲一瞬間再關閉。這一個提前，一個推遲，必然有一個時間內進氣門和排氣門是同時打開的，這種現象被稱作“氣門疊加角”。

　　攪拌車發(fā)動機在高轉速和低轉速運轉的時候，對于疊加角的需求是不一樣的。低轉速時需要較大的疊加角，高轉速時需要較小的疊加角——沒有一種疊加角可以同時適合高低轉速。但是普通發(fā)動機的氣門正時是不變的，也就是說，氣門疊加角是固定不變的。對于沒有特殊需求的攪拌車發(fā)動機（如賽車發(fā)動機會有意設計成適應高轉速的較小的疊加角），氣門疊加角的設計往往取一個折中的值，在這個折中的轉速區(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疊加角在低轉速和高轉速時，攪拌車發(fā)動機的工作狀態(tài)都不是最佳的。這也就不難理解，為何低轉換檔難受了——沒有獲得最佳的氣門疊加角，攪拌車發(fā)動機工作狀態(tài)不佳，扭矩小，副作用大。前文說到的那位老司機也許不知道，他整天這樣開車，不但動力小，對發(fā)動機的損害也是很嚴重的。帕薩特1.8的發(fā)動機由于是德國人的設計，刻意將發(fā)動機的疊加角設計成偏高轉速需求的——因為幾乎所有的德國人開車都喜歡高轉速換檔。而這位老師傅正好相反，大多數時間讓這個可憐的高轉發(fā)動機在最不適合它的低轉運行，這種滿足高轉需求的氣門疊加角設計讓它在低轉時運行十分的不健康。這也就可以理解為何他的帕薩特老是出毛病了吧！

　　氣門行程

　　氣門的行程是由凸輪軸轉角的長度決定的，目前大多數攪拌車發(fā)動機的氣門行程都是不可變的。

　　氣門行程決定了每個氣門進氣的截面積，這個數值在發(fā)動機高轉速和低轉速是需求也是不一樣的。當發(fā)動機在高轉速是，需要比較長的氣門行程，以獲得較大的進氣截面積，從而提高高轉速時的進氣速度，提高功率的輸出；當發(fā)動機在低轉速時，需要較短的氣門行程，以產生更大的進氣負壓和產生更多的進氣渦流，讓空氣于燃油更快更充分的混和，以獲得更大的扭力輸出。與氣門正時一樣，沒有一種固定的氣門行程可以同時照顧到高轉和低轉的，普通民用車一般也采用折中的辦法。這種折中帶來的結果就是，低轉速的時候氣門行程不夠小，不能獲得足夠的進氣負壓和渦流；高轉速的時候氣門行程又不夠大，不能充分的進氣。而發(fā)動機的最佳工作狀態(tài)，就出現在這個折中的轉速區(qū)間。這樣，也就可以解釋為何要在最大扭力的轉速區(qū)域換檔了，道理與上文說到的可變正時類似。

　　進氣歧管的長度

　　隨著進氣氣門的打開和關閉，空氣在進氣歧管里面會有一個振蕩過程。在發(fā)動機吸氣的時候，進氣歧管里的空氣是以一定速度向氣缸里流動的，在進氣氣門關閉瞬間，流動的空氣被進氣門阻擋了，由于空氣的運動特性，這部分空氣會向進氣門方向堆積（即壓縮），然后向反方向回彈，如此往復，形成振蕩。

　　根據共振的原理，如果攪拌車進氣歧管內空氣的振蕩頻率能與進氣門開閉的頻率達到一致時，即可獲得最大的進氣效率。進氣門開閉的頻率是隨著攪拌車發(fā)動機的轉速改變而改變的，高轉速時氣門開閉頻率高，低轉速時氣門開閉頻率低。而進氣歧管內的空氣振蕩的頻率是由進氣歧管的長度所決定的，長的進氣歧管振蕩頻率低，短的進氣歧管振蕩頻率高。對于不可變進氣歧管長度的發(fā)動機而且，又需要取一個折中的長度，以兼顧高低轉速時候的需求。而在這個折中的轉速需求范圍內，進氣歧管的頻率剛好與進氣門的開關頻率一致，可以獲得最佳的進氣效率。