液压挺杆:发动机采用此技术的原因及如何让汽车更安静

如果您的发动机在怠速时发出了那种金属的“哒哒”声,而您心想“糟了,又要花大钱了”,那么您并不孤单。一个平稳安静的发动机和一个充满咔嗒声的嘈杂发动机之间的区别,往往在于一个巧妙的小部件:液压挺杆(Tucho Hidráulico)。

为什么有些发动机使用液压挺杆的技术以及它如何使汽车更安静

什么是液压挺杆?它们为何存在?

要理解为什么有些发动机使用液压挺杆,我们首先需要面对工程学中一个不可避免的问题:热量和磨损会改变尺寸。当发动机加热时,金属部件会膨胀。随着时间的推移,接触和摩擦也会产生磨损。而气门机构(凸轮轴、挺杆、推杆或摇臂以及气门)对微小变化尤其敏感。

在这种情况下,系统需要“游隙”(间隙)才能工作而不卡住。这种游隙被称为 lash(或气门间隙)。它必须是精确的

  • 间隙太小:气门可能无法完全与气门座接触,从而损害压缩、使组件过热并增加损坏风险(尤其是排气门)。
  • 间隙太大:气门机构会产生噪音,凸轮轴会“敲击”以消除间隙,增加磨损,导致发动机效率下降。

在旧式发动机和某些高性能应用中,调节是通过机械挺杆(实心)完成的。它们坚固且可预测,但需要定期调整。而液压挺杆的应用旨在减少维护和噪音,因为它们能够利用发动机自身的油压自动补偿间隙变化。

换句话说:液压挺杆是为那些希望在日常使用中获得舒适性、安静性和低维护,而无需依赖持续调整的人提供的解决方案。

液压挺杆并不能“提供马力”。它提供的是车主每天都能感受到的东西:更安静的发动机、更平稳的运行以及更少的间隙调整需求。

顺便说一句,如果您喜欢了解汽车工程是如何通过看似简单的决定发展起来的,那么在阅读完本文后,值得抽空阅读这篇文章:汽车发动机:铸铁与铝合金之战的残酷真相,它改变了你的汽车

液压挺杆的工作原理(没有神秘感,也没有玄学)

尽管名字里有“液压”二字,但液压挺杆并非一个小水泵。您可以将其视为一个智能、自调节的垫块,它利用加压的机油来确保在运行过程中组件“没有间隙”。

其工作原理,简化来说,遵循以下循环:

  • 当凸轮轴凸轮不推顶时(凸轮底圆),挺杆处于“静止”状态。此时,机油进入挺杆内部并充满一个内部腔室。
  • 挺杆内部有一个内部柱塞(plunger)。充满机油后,它会定位到可以消除气门机构间隙的位置。
  • 当凸轮开始抬起挺杆时,一个单向阀(check valve)会关闭通道,将机油“锁”在内部。这样,挺杆的行为就像是实心的,传递运动而不会“下沉”。
  • 当凸轮越过顶点并回落时,压力减小,挺杆回到原位并重新注油以进行下一个循环。

实际结果是重要的:该系统在大部分时间内保持零操作间隙,以补偿热膨胀和渐进式磨损。

为什么使用液压挺杆,发动机就更安静了?

在许多发动机中,气门的“咔嗒”声来自于间隙被瞬间消除时反复的冲击。这就好比一扇有松动的门被关上时的敲击声:每个周期都是一次微小的撞击。在气门机构中,这种情况每分钟会发生数千次。

有了液压挺杆,间隙几乎消失了。因此,不再是为消除“空隙”而产生的干脆的撞击,运动变得更加连续:冲击减少,振动减少,噪音减少。附带的好处是,像摇臂、气门杆端和凸轮表面等组件的磨损通常也会减少

但是有一个代价:这种魔力取决于正确的机油适当的油压内部清洁度。如果润滑不健康,挺杆可能会“失压”,噪音就会出现。

说到车主没有意识到的会毁掉汽车的习惯,这篇文章通常能让很多人警醒:那些正在让您的技师变富,并将您的安全置于危险之中的维修错误

优点、缺点和故障迹象(避免错误诊断的指南)

为什么有些发动机使用液压挺杆?”这个问题,当我们把实际的收益和局限性摆在一起时,就变得更加清晰了。

方面使用液压挺杆使用机械挺杆
噪音在大部分使用寿命内更安静噪音更大,尤其是在间隙不合适时
维护无需频繁的间隙调整需要定期调整(取决于设计)
对机油的敏感度高:错误的/脏的机油会损害挺杆性能较低:仍需要润滑,但“情绪化”程度较低
极端高转速使用在特定条件下可能会出现“泵油”/崩溃问题在许多赛道应用中因其可预测性而更受欢迎

发动机的“哒哒”声:何时液压挺杆成为嫌疑犯

如果装有液压挺杆的发动机开始发出敲击声,并不一定意味着“发动机要抱死了”。通常,噪音是暂时液压调整丢失或挺杆内部故障的症状。

最常见的迹象包括:

  • 冷启动时的噪音,在几秒钟或几分钟内消失(机油尚未完全加压,或停机期间挺杆排空了油液)。
  • 即使发动机热了,噪音仍然持续存在(可能表明挺杆塌陷、机油污染、油压低、油泥积聚或磨损)。
  • 工作异常、怠速不稳和性能下降(如果气门没有像应有的那样跟随凸轮)。

关键点:液压挺杆将机油作为其“结构”支撑。如果机油陈旧粘度不合适过度曝气(起泡)或有油泥,挺杆可能无法保持压力。在里程较高的发动机中,这一点会更加明显。

在急于更换昂贵部件之前,值得记住的是,有些“基本”原因看似微小,但会引起连锁反应的损害。其中之一是因廉价维护而做出的错误选择。一个非常有用的类比就在这里:停止空挡滑行:关于经济性的谎言可能会毁掉你的车发动机

真正导致液压挺杆失效的原因

在实践中,最常见的故障来自三个方面:

  • 污染:颗粒物和油泥可能会卡住内部柱塞或影响单向阀。
  • 油压低:油泵磨损、集滤器部分堵塞、油位低、发动机内部间隙过大或机油粘度太稀以适应当前状况。
  • 机油中有空气:泡沫会降低挺杆的“液压刚度”。您得到的不是坚实的油液填充,而是可压缩性,导致挺杆无法保持零间隙。

重要提示:当发动机的基础保养做得好时(正确的机油合格的机油滤清器合理的更换周期),液压挺杆可以长期耐用。问题在于,许多人只有在发动机开始发出噪音时才会想起机油。

如果您想提升您的预防性维护水平(并避免小问题变成大额账单),请将此主题与另一个会引起错误诊断(和隐形开支)的问题结合起来阅读:假冒火花塞:可能熔化您的发动机并清空您钱包的隐形诈骗

为什么不是所有发动机都使用液压挺杆(以及为什么这不是“落后”)

如果液压挺杆如此出色,为什么仍然有使用机械挺杆的发动机?因为工程学就是权衡取舍。在赛车应用和特定设计中,机械挺杆可能因以下原因而被首选:

  • 对间隙的绝对控制,用于调整高转速下的性能。
  • 在极端条件下更可预测的响应,不依赖于当时机油的“状态”。
  • 零件的内部结构更简单(尽管整个系统会根据设计而变化)。

而在家用车中,公众的首要任务是安静舒适低维护可靠性,同时将人为干预降到最低。加上排放法规和对精致度(NVH:噪音、振动和粗糙度)的要求,就不难理解为什么大多数现代发动机都采用了液压驱动气门正时的解决方案(无论是在挺杆中,还是在OHC架构中集成到摇臂中的液压补偿器)。

总而言之,关于“why do some engines use hydraulic lifters?”(为什么有些发动机使用液压挺杆?)这个问题的答案,车主可以在方向盘上传递中感受到:发动机变得更加文明了。而当出现问题时,噪音就是一个提醒,需要检查真正支撑这项技术的东西:润滑

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