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雙凸比單凸好?那可不一定!「4J10」三菱 Grand Lancer,引擎拆解、科技探究!

雙凸比單凸好?那可不一定!「4J10」三菱 Grand Lancer,引擎拆解、科技探究!

isCar!「雙凸」比「單凸」好?先天結構來看或許如此,若藉助後天的進排氣精進,輔以缸體內部的強化,依舊可有媲美甚至凌駕「雙凸」的性能水準!這個例子,在Grand Lancer搭載的4J10引擎,可說恰如其分的詮釋,為了更透徹瞭解這顆引擎,我們把它大卸八塊拆個精光,看它到底有什麼能贏雙凸引擎的特別之處!

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今年三月進行大改款並改名的「Grand Lancer」,是台灣三菱汽車與母廠脫鉤的第一部自主研發生產的車款,不僅外型內在的設計鋪陳,全為台灣一手操刀,最主要的引擎、變速箱、底盤等硬體架構,也都援引現行自家一線級的好料,像是比照日規Lancer Sportback搭載的4J10引擎,來自大改款Outlander、對應更大動力的CVT8變速箱,以及前代Fortis iO才有配置的MDSS懸吊,都是讓其產品更具競爭力的重點。

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比起前代Fortis配置的1.8升「4B10」、2.0升「4B11」引擎,Grand Lancer統一改換源自Lancer Sportback的1.8升「4J10」心臟,以引擎結構來看,以往的「4B」系統與現今「4J」主要差異在於「DOHC」的「雙凸」變成「SOHC」的「單凸」,簡單來說,就是原本二隻凸輪軸變成一隻,以出力效率來看,先前的143hp/18.2kgm變成140hp/17.9kgm,看似-3hp/0.3kgm的出力改變,但實際情形真是如此?

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雖然帳面數據看似降低,但Grand Lancer在原本MIVEC可變氣門正時,追加可變氣門揚程,扭力峰值提前、壓縮比提高、全新配置的CVT變速箱,根據我先前找來前後代進行測試,0~100km/h加速表現其實還略勝先前Fortis 1.8!俗話說眼見為憑,於是我們真的找來一顆4J10引擎,然後給它拆解開來,從實際的硬體結構,來檢視這顆新世代引擎的獨到之處!

下座缸體結構

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組成元素:波司、固定螺栓、連桿、活塞、曲軸、缸體

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4J10引擎本體為鋁合金材質打造而成,因此質地較輕也散熱效果佳,缸體部分則是採用開放式水道的設計,更有利於散逸引擎熱能,此外原廠也在汽缸內壁進行加工,利用肉眼難以察見的細密膛線,加強機油附著的能力,達到減少機件磨損以及強化散熱的功效。

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曲軸本體雖然沿自先前4B10引擎而來,負責運轉平衡性的大小端,則再進行小幅度的細部加工及處理,在全油門衝刺時的高轉速運作,可以提升平衡性、作動更順暢有質感,也能更穩定的輸出性能。

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比起4B10引擎,4J10壓縮比從原本10.5提升到10.7,主要是將活塞本體換成頂部較尖凸的型式,藉此提高壓縮比、強化油氣燃燒效能,進而達到強化動力的目地。

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從活塞裙的造型來看,左側造型及尺碼比右邊略大且長些,從內部檢視更可以發現,左側體積的確比右邊寬大!這樣設計是因為曲軸帶動連桿、推動活塞的時候,這個來自曲軸的推力,是從單邊方向而來,所以為了減少為了讓活塞作動時,能夠減少單向而來的運作慣性,而可以左右平衡而作的設計,進而達到穩定引擎運作、強化運轉精緻度,對於輸出穩定性也可提升。

 上座進排氣設計

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組成元素:可變氣門馬達、進排氣門、氣門彈簧、氣門帽、凸輪軸

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4J10引擎的最獨特地方,就是它的上座具備MIVEC可變氣門正時及揚程的系統,此外即便僅有單支凸輪軸,但每缸氣門數仍為四支的設計,所以並沒有以往單支凸輪軸、氣門數也對半,而給人「單凸=不會跑」或是「單凸比雙凸慢」的既定印象。

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這個就是驅動MIVEC可變氣門的作動馬達,透過偵測引擎轉速、車輛狀態等的多種訊號,電腦會利用這個馬達來改變凸輪軸的作動,進而驅動及改變進排氣的時間與進氣量,達到節能油耗、提升性能等的效果。

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透過馬達的旋轉,後面的棒狀齒輪就會帶動下面的驅動凸輪,讓它因此旋轉而連動凸輪軸。

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這是驅動凸輪連動作動搖臂的機構,圖中二組彈簧中央的暗銀色金屬,就是驅動搖臂,然後推動下方按壓氣門彈簧的氣門搖臂。

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這就是氣門搖臂按壓氣門彈簧的作動情形,當氣門搖臂向下擠壓時,會連動氣門彈簧給氣門頂開,這時就可讓空氣流入或排出。

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由於氣門彈簧與氣門是組合在一起,所以藉著氣門搖臂的驅動,當需要進氣量多一點的時候,就會持續按壓氣門彈簧久一點,好讓更多空氣從打開的氣門孔洞中流入,而若凸輪軸上的凸輪切換成較大凸輪的時候,就會以較多的幅度將氣門往下按壓更多,讓更大量的空氣可以導入引擎燃燒。

可變氣門揚程4b10 30

圖中的凸輪軸,二邊較尖為俗稱的「大凸輪」,中間較扁圓為「小凸輪」,平時在一般狀態行駛、不需要過多進氣量的時候,會用中央凸輪來驅動氣門彈簧,讓較少進氣量進入引擎,若在大腳油門或高負載狀態,就會改由二側較尖凸輪,來驅動氣門彈簧開啟氣門,因為凸輪造型較尖,可以將氣門彈簧壓得更「扁」,意思就是將氣門開的更大,讓更多的進氣量導入引擎燃燒,而這也是4J10獨有的「可變氣門揚程」科技!

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可變氣門正時的概念,在4B10、4B11引擎就已採用,這個利用與凸輪軸連結的盤狀普利盤,雖然本體是藉由曲軸而連動鍊條直接驅動,但因內部具有可調整的機構,可以控制凸輪軸驅動氣門彈簧的時間長短,由於4B及4J引擎的進排氣側均有該功能,需要較多空氣或加快廢氣排出的時候,就讓氣門開啟時間長一點,達到省油或強化高速性能的效果。

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進氣歧管本體為塑鋼材質製成,比起傳統的鑄鐵結構較輕,且內部管壁光滑有助於提升流速,此外歧管本體也設有類似儲氣盒的功能,好讓引擎吸氣時得以立刻有著飽滿的空氣量。

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由於活塞頂部的造型改變,與其近距離接觸的燃燒室,自然也需要進行修改,4J10也藉著燃燒室的修改,提高油氣燃燒的效能,自然也利於提高性能、減少油耗。

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排氣管頭段的規格為俗稱的「4-1」設計,本體則為鐵材所製成,「4-1」頭段設計可讓引擎排氣迅速導出,對於高轉速的廢氣排放效率較佳,搭配Lancer不錯的低速扭力,二者組合搭配相得益彰。

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從4J10引擎的本體結構,還有上座MIVEC可變氣門等設計,不難發現這顆新世代的三菱引擎,比起4B世代的表現,顯得下足不少功夫,即便像是眾所皆知的從「兩支凸輪軸」,變成「一支凸輪軸」,但真正攸關進排氣量的氣門數量依舊維持16V,加上又具備高壓縮比、活塞平衡、曲軸加工等的後續精密處理,看似動力稍微小幅縮水,但實際股催起來卻更有感且節能,運作順暢度也頗精緻,所以「單凸真的不比雙凸」嗎?我可不認為!

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如果你常在汽車網站搜尋新聞或新知,應該對這拆解引擎講解科技的單元不陌生!從現在開始,isCar的 「Dr.iF」 將持續進行這類的「硬知識」探討解說單元,如果有什麼想要研究或瞭解的引擎,歡迎留言與我們討論,我們會努力找來引擎,進行拆解、研究透徹,告訴你這顆引擎的科技奧秘!