活塞銷用來連接活塞與連桿,從表面看,活塞銷恰好處在活塞的中心位置。在壓縮行程時,活塞在連桿的推動下上移,此時活塞的右側(cè)緊貼氣缸壁且受到的壓力最大,我們也將活塞的這一側(cè)稱為次推面。在做功行程時,活塞下移,此時活塞左側(cè)緊貼氣缸壁且受到的壓力最大。由于做功行程時氣缸內(nèi)的壓力相比壓縮行程更大,所以我們也將活塞的左側(cè)稱為主推面。
對于曲軸處在氣缸中心線位置的發(fā)動機來說,當(dāng)活塞到達(dá)上止點的位置并開始向下移動時,由于活塞與氣缸壁之間存在間隙,所以活塞會從右側(cè)向左側(cè)移動,并產(chǎn)生一定的沖擊聲,此種現(xiàn)象也被稱為敲缸。為了防止敲缸的產(chǎn)生,通常在設(shè)計活塞銷的位置時將其向活塞的主推面一側(cè)偏離最大2毫米左右,當(dāng)活塞換向時,活塞在缸筒內(nèi)則會發(fā)生傾斜,從而起到提前換向的作用,以此減輕敲缸聲,而這種活塞銷的偏置肉眼幾乎看不出來。
寶馬的很多發(fā)動機都采用了活塞銷正偏置的設(shè)計來減小敲缸聲,但N20發(fā)動機的活塞銷卻是負(fù)偏置的設(shè)計(負(fù)偏置0.3毫米),這是為了配合寶馬首次在發(fā)動機上所應(yīng)用的曲軸正偏置的設(shè)計。
所謂的曲軸偏置是指曲軸的軸線向氣缸中心面的一側(cè)偏置,與活塞銷偏置類似,曲軸偏置也分為向活塞主推面偏置的曲軸正偏和向活塞次推面偏置的曲軸負(fù)偏。通過上圖可以清楚地看到N20發(fā)動機的曲軸軸線偏離氣缸的中心面(正偏置14毫米)。
通常來說,如果活塞銷與曲軸都采用正偏置的設(shè)計,會對減小敲缸聲起到相反的作用,所以N20發(fā)動機采用了活塞銷負(fù)偏置和曲軸正偏置相結(jié)合的方式,這樣可以最大化地減小敲缸聲,而這樣做的缺點就是會增加活塞主推面的摩擦。
曲軸偏置的設(shè)計還有一個好處就是在做功行程時,連桿更接近于垂直狀態(tài),這樣可以更多地將燃燒產(chǎn)生的壓力作用于曲軸,同時也減小了活塞在氣缸壁上的壓緊力和摩擦,從而提高活塞運動時的效率。總的來說,N20發(fā)動機通過活塞銷負(fù)偏置和曲軸正偏置的設(shè)計,最終減小了敲缸聲,并且提高了發(fā)動機的工作效率。
● 活塞
N20發(fā)動機的高功率版和低功率版反應(yīng)在硬件上,主要是活塞頂部的形狀不同,從而導(dǎo)致兩種版本的壓縮比不同。高功率版通過更大的增壓值來獲取更高的動力輸出,為了減小爆震情況的發(fā)生,它的壓縮比為10:1;而低功率版剛好相反,因此可以相應(yīng)地提高壓縮比,低功版發(fā)動機的壓縮比為11:1。
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