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气门结构

 

      【搜狐汽车 名词解释】 气门是发动机的一种重要部件。气门的作用是专门负责向发动机内输入空气并排出燃烧后的废气。  

 

    从发动机结构上,分为进气门(inlet valve)和排气门(exhaust valve)。进气门的作用是将空气吸入发动机内,与燃料混合燃烧;排气门的作用是将燃烧后的废气排出并散热。

    凸轮轴

    凸轮轴是活塞发动机里的一个部件。它的作用是控制气门的开启和闭合动作。

 

    凸轮轴的主体是一根与汽缸组长度相同的圆柱形棒体。上面套有若干个凸轮,用于驱动气门。凸轮轴的一端是轴承支撑点,另一端与驱动轮相连接。 一般来说直列式发动机中,一个凸轮都对应一个气门,V型发动机或水平对置式发动机则是每两个气门共享一个凸轮。而转子发动机和无阀配气发动机由于其特殊的结构,并不需要凸轮。

    顶置凸轮轴(OHC)   

    发动机的凸轮轴安装位置有下置、中置、顶置三种形式。轿车发动机由于转速较快,每分钟转速可达5000转以上,为保证进排气效率,都采用进气门和排气门倒挂的形式,即顶置式气门装置。

    这种装置都适合用凸轮轴的三种安装形式。但是,如果采用下置式或者中置式的凸轮轴,由于气门与凸轮轴的距离较远,需要气门挺杆和挺柱等辅助零件,造成气门传动机件较多,结构复杂,发动机体积大,而且在高速运转下还容易产生噪声,而采用顶置式凸轮轴则可以改变这种现象。所以,现代轿车发动机一般都采用了顶置式凸轮轴,将凸轮轴配置在发动机的上方,缩短了凸轮轴与气门之间的距离,省略了气门的挺杆和挺柱,简化了凸轮轴到气门之间的传动机构,将发动机的结构变得更加紧凑。更重要的是,这种安装方式可以减少整个系统往复运动的质量,提高了传动效率。

    按凸轮轴数目的多少,可分为单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)两种,由于中高档轿车发动机一般是多气门及V型气缸排列,需采用双凸轮轴分别控制进排气门,因此双顶置凸轮轴被不少名牌发动机所采用。

    可变气门正时简介及工作原理

 

    发动机可变气门正时技术的英文缩写就是“VVT”(Variable Valve Timing),其实这种称谓是“可变气门正时”的通称,而在汽车领域被普遍应用的可变气门正时技术又因为各个厂商的自行创新或者叫法不同而多种多样。简单来说,可变气门正时的原理就是根据发动机的运行情况,调整进气、排气的量,控制气门开合的时间和角度,使进入的空气量达到最佳,从而提高燃烧效率。

    我们通俗点来说,四冲程汽油机分为吸气、压缩、做功、排气这四步流程,由于发动机工作时的转速很高,四冲程发动机的一个工作行程仅需千分之几秒,这么短促的时间往往会引起发动机进气不足,排气不净,造成功率下降。因此,就需要利用气流的进气惯性,气门要早开晚关,以满足进气充足,排气干净的要求。

    对于没有可变气门正时技术的普通发动机而言,进排气们开闭时间都是固定的,固定不变的气门正时却很难顾及到发动机在不同转速工况时的工作需要。所以,为了让发动机根据不同的负载情况能够自由调整“呼吸”,气门正时的可变性就发挥出了应有的作用,这样以来就会提升发动机的动力表现,使燃烧更有效率。

    各个厂商对VVT技术称谓不同

    虽然可变气门正时技术在各个厂商的称谓都各不相同,但是实现的方式大多大同小异,以丰田的VVT-i技术为例,其工作原理为:系统由ECU协调控制,来自发动机各部位的传感器随时向ECU报告运转工况。由于在ECU中储存有气门最佳正时参数,所以ECU会随时控制凸轮轴正时控制液压阀,根据发动机转速调整气门的开启时间,或提前,或滞后,或保持不变。

    市面上的大部分气门正时系统都可以实现进气门正时在一定范围内无级可调,而少数发动机还在排气门也配备了VVT系统,从而在进排气门都实现气门正时无级可调(就是D-VVT,双VVT技术),进一步优化了燃烧效率。

    可变气门升程技术与VVT相辅相承   

    简单来讲,如果气门开启大小(气门升程)也可以时间可变调节的话,那么就可以针对不同的转速使用合适的气门升程,从而提升发动机在各个转速内的动力性能,这就是和VVT技术相辅相承的可变气门升程技术。   

    我们最熟悉的可变气门升程系统无疑就是本田的i-VTEC技术了,本田也是最早将可变气门升程技术发扬光大的厂商。本田的可变气门升程系统结构和工作原理并不复杂,工程师利用第三根摇臂和第三个凸轮即实现了看似复杂的气门升程变化。   

    当发动机达到一定转速时,系统就会控制连杆将两个进气摇臂和那个特殊摇臂连接为一体,此时三个摇臂就会同时被高角度凸轮驱动,而气门升程也会随之加大,单位时间内的进气量更大,从而发动机动力更强。这种在一定转速后突然的动力爆发也能够增加驾驶乐趣,缺点则是动力输出不够线性。 而随后像奥迪三菱丰田等厂商也都研发出了自己的可变气门升程技术,它同样是通过增加凸轮轴上的凸轮来实现了气门升程的分段可调。

    连续可变气门升程技术

   近几年,日产宝马则以更为精巧的设计率先推出了自己的连续可变气门升程技术,实现了气门升程的无级可调。日产的VVEL技术为例,工程师在驱动气门运动的摇臂增加了一组螺杆(螺栓)和螺套(螺母),螺套由一根连杆与控制杆相连,连杆又和一个摇臂和控制杆相连带动气门顶端的凸轮。