现在电脑速度快,要模擬进气系统並不难,基本上就是解个 Navier-Stokes Equation,所以我可以提供一些理论数据........... 基本上引擎的最大输出功率就约略正比於「进气速率」,进气速率则决 定於「空气密度」和「平均进气速度」。 从低转速域看起,进气速度约略正比於平均活塞速度,而此时进气密度 变化不大,所以单位时间的平均进气量就约略正比於平均活塞速度,也 就是说引擎的输出功率也將约略正比於平均活塞速度。当转速逐渐提升,两个非线性作用开始出现,一个是平均进气速度不再 隨著平均活塞速度线性增加,平均进气速度增加趋缓,然后那个白努力 定律又要插一脚,进气密度也开始显著的变小,这两个主要的非线性关係,使得平均进气速率在平均活塞速度趋进一个定值之后快速偏离线性范围而趋近一个定值,理论上的引擎最大输出功率就应该出现在那个「快速偏离线性范围」所对应的平均活塞速度域。这个对应最大输出功率的平均活塞速度又是多大呢?这个对应最大输出功率的平均活塞速度又是多大呢? 有不少参数会影响这个数值,但是最大最关键的影响参数是进气口面积相对於汽缸缸径截面积的比值。理论上,双汽门设计,单汽门的进气面积最大值约是25%气缸之截面积,再考虑凸轮的几何举升曲线,很早以前福特车厂的研究人员就提出来49ft/s,约是16m/s,的最大功率平均活塞速度 ....... 16m/s?很小是不是? 当时的某些参数设定可能稍微保守,但是以现代的標准重估,我相信数据变化不会太大,所以双汽门引擎的马力限制不是活塞环,但是转速红线的限制的確是活塞环,那是个材料科学上希望突破的瓶颈 ......................... 再来看现在流行的每缸四汽门设计,进气口变两个,进气有效面积增加至约为汽缸截面积的34%,相对於双汽门设计,进气面积可以增加36%,所以「对应最大输出功率的平均活塞速度」也约略可以提升36%,结果是.........25m/s......................这就是理论极限了!目前活塞环强度的限制大约是可以承受23m/s的平均活塞速度,这是现在F1赛车引擎的极限,材料科学和流体力学的限制在此几乎是相同了...................... 上面的数据也是支持汽车引擎不需要三进气活门的理论依据,因为双进气活门就和材料科学的限制一致了,等材料科学上再有突破,三进汽门汽车引擎才有发挥空间