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柴油機和汽油機的氣門傳動組布置有何差異

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-08-08

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配氣機構的功用是按照發(fā)動機每一氣缸內所進行的工作循環(huán)和著火次序的要求，定時開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，使新鮮可燃混合氣（汽油機）或空氣（柴油機）得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出。氣門式配氣機構由氣門組和氣門傳動組組成。配氣機構可以從不同角度分類。按氣門的布置型式，主要有氣門頂置式和氣門側置式；按凸輪軸的布置位置，可分為凸輪軸下置式，凸輪軸中置式和凸輪軸上置式；按曲軸和凸輪軸的傳動方式，可分為齒輪傳動式和鏈條傳動式及齒帶傳動式；按每氣缸氣門數(shù)目，有二氣門式、四氣門式等。一、氣門的布置型式 1.氣門頂置式配氣機構圖3-1所示為氣門頂置式配氣機構，其進、排氣門都倒掛在氣缸上。氣門組包括氣門3、氣門導管2、氣門彈簧4和5、彈簧座6、鎖片7等。氣門傳動組則由搖臂軸9、搖臂10、推桿13、挺柱14、凸輪軸15和正時齒輪組成。發(fā)動機工作時，曲軸通過正時齒輪驅動凸輪軸旋轉。當凸輪軸轉到凸輪凸起部分后頂起挺柱時，通過推桿和調整螺釘12使搖臂繞搖臂軸擺動，壓縮氣門彈簧，使氣門離座，即氣門開啟。當凸輪凸起部分離開挺柱后，氣門便在氣門彈簧力作用下上升而落座，即氣門關閉。四行程發(fā)動機每完成一個循環(huán)，曲軸旋轉兩周，各缸的進、排氣門各開啟一次，此時凸輪軸只旋轉一周，因此曲軸與凸輪軸轉速之比（即傳動比）應為2:1.對于二行程發(fā)動機，曲軸與凸軸的轉速比則為1:1. 2.氣門側置式配氣機構氣門側置式配氣機構，由于氣門布置在氣缸的一側，使燃燒室的結構不緊湊，限制了壓縮比的提高，此外還由于進氣道拐彎多，進氣流動阻力大。因而發(fā)動機的動力性和高速型均較差，目前這種型式的配氣機構已趨于淘汰。相比之下，頂置氣門的發(fā)動機由于具有較高的動力性，而在汽油機和柴油機上得到廣泛應用。氣門頂置式配氣機構的缺點主要是氣門和凸輪軸相距較遠，因而氣門的傳動零件多，結構比較復雜。這樣也使得發(fā)動機的高度有所增加。也有采用進氣門頂置而排氣門側置的配氣機構，如圖3-2所示。這種布置形式，進氣尺寸不受限制，可做得較大，進氣管可以做得較粗且具有較理想的形狀，以減小進氣阻力，因而充氣效率較高。側置排氣門可以得到良好的冷卻，這種配氣機構結構復雜，目前僅在某些高速發(fā)動機上采用。二、凸輪軸的布置型式凸輪軸的布置形式可分為下置、中置和上置3種。三者都可用于氣門頂置配氣機構；氣門側置式配氣機構的凸輪軸只能下置。 1.凸輪軸下置和中置的配氣機構凸輪軸位于曲軸箱中部。當發(fā)動機轉速較高時，為了減小氣門傳動機構的往復運動質量，可將凸輪軸位置移到氣缸體的上部，由凸輪軸經過挺柱直接驅動搖臂，而省去推桿，這種結構稱為凸輪軸中置式配氣機構，如圖3-3所示。當凸輪軸的中心線距離曲軸中心線較遠時，若仍用一對齒輪來傳動，齒輪的直徑就必然會過大，這不但會影響發(fā)動機的外形尺寸（主要是寬度），并且也會使齒輪的圓周速度過大。在這種情況下，一般要在中間加入一個中間齒輪（惰輪）。 2.凸輪軸上置式配氣機構凸輪軸布置在氣缸蓋上，如圖3-4所示。這種結構中，凸輪軸直接通過搖臂來驅動氣門。這種傳動機構沒有挺柱推桿，使往復運動質量大大減小，因此它適用于高速發(fā)動機。但由于凸輪軸曲軸中心線更遠，因為正時傳動機構更為復雜，而且拆裝氣缸蓋也比較困難，缸徑較小的柴油機的凸輪軸上置時給安裝噴油器也帶來困難。上置凸輪軸的另一種型式是凸輪軸直接驅動氣門。這種配氣機構的往復運動質量最小，對凸輪軸和氣門彈簧設計的要求也最低，因此特別適用于高速強化發(fā)動機。這在國外的高速汽車發(fā)動機上得到廣泛的應用。三、凸輪軸的傳動方式由曲軸到凸輪軸的傳動方式有齒輪傳動、鏈傳動和齒形帶傳動。凸輪軸下置、中置的配氣機構大多采用圓柱形正時齒輪傳動。一般從曲軸到凸輪軸的傳動只需一對正時齒輪，必要時可加裝中間齒輪，為了咬合平穩(wěn)，減小噪聲，正時齒輪多用斜齒。在中、小功率發(fā)動機上，曲軸正時齒輪用鋼來制造，而凸輪軸正時齒輪則用鑄鐵或夾布膠木制造，以減小噪聲。鏈條與鏈輪的傳動特別適用于凸輪軸上置的配氣機構上，如圖3-5所示。為使工作時鏈條具有一定的張力而不致脫鏈，裝有導鏈板14，張緊輪裝置2、11等。為了使鏈條調整方便，有的發(fā)動機使用一根鏈條傳動。鏈傳動的主要問題是其工作可靠性和耐久性不如齒輪傳動。其傳動性能在很大程度上取決于鏈條的制造質量。近年來在高速汽車發(fā)動機上還廣泛地采用皮帶來代替?zhèn)鲃渔?。圖3-6為一汽奧迪100轎車用的齒形帶傳動，這種齒形皮帶用氯丁橡膠制成，中間夾有玻璃纖維和尼龍織物，以增加強度。采用齒形皮帶傳動，對于減小噪聲，減少結構重量與降低成本都有很大的好處。四、每缸氣門數(shù)及其排列方式一般發(fā)動機都采用每缸兩個氣門，即一個進氣門和一個排氣門的結構。為了進一步改善氣缸的換氣，在可能的條件下，應盡量加大氣門的直徑，特別是進氣門的直徑。但是，由于燃燒室尺寸的限制，氣門直徑最大一般不能超過氣缸直徑的一半。當氣缸直徑較大，活塞平均速度較高時，每缸一進一排的氣門結構就不能保證良好的換氣質量。因此，在很多新型發(fā)動機上多采用每缸四氣門的結構，即兩個進氣門和兩個排氣門。如12V150Z、SA6D140-1、NT855型柴油機就是這種型式。如圖3-7所示為SA6D140-1型柴油機配氣機構。采用這種型式后，進氣門總的通過斷面較大，充氣效率較高，排氣門的直徑可適當減小，使其工作溫度相應降低，提高了工作可靠性。大功率高速柴油機，如果采用了直接噴射式燃燒室或預燃室式燃燒室，則采用每缸四氣門的結構特別有利。這時噴油器或預熱室可布置在氣缸的中央位置，不僅混合氣形成和燃燒較好，而且使氣缸蓋的結構布局也較合理。此外，采用氣門后還可適當減小氣門升程，改善配氣機構的動力性，四氣門的汽油機還有利于改善HC和CO的排放性能。當每缸用兩氣門時，為使結構簡化，大多數(shù)采用所有氣門沿機體縱向軸線排成一列的方式，這樣，相鄰兩缸的同名氣門就有可能合用一個氣道，以使氣道簡化并得到較大的氣道通過截面；另一種是將進、排氣門交替布置，每缸單獨用一個氣道，這樣有助于氣缸蓋冷卻均勻。柴油機的進、排氣門一般分置于機體的兩側，以免排氣對進氣加熱。汽油機的進、排氣道通常置于機體的同一側，以便進氣受到排氣的預熱。當每缸采用4個氣門時，氣門排列的方案有兩種：1）同名氣門排成兩列，圖3-8a），由一個凸輪通過T形驅動桿同時驅動，并且所有氣門都可以由一根凸輪軸驅動，兩同名氣門在氣道中的位置不同，可能會使二者的工作條件和工作效果不一致。2）同名氣門排在同一列，圖3-8b）則沒有上述缺點，但一般要用兩根凸輪軸。: 回答者：網(wǎng)友

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