在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),活塞只管上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),決定氣缸處于進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程中的哪個(gè)沖程是由配氣機(jī)構(gòu)決定的。在發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造理論中,配氣機(jī)構(gòu)常分為氣門(mén)組與氣門(mén)傳動(dòng)組兩部分?,F(xiàn)在我們就來(lái)了解一下它們。
氣門(mén)組
氣門(mén)組的核心是氣門(mén)與氣門(mén)彈簧,同時(shí)還包括氣門(mén)彈簧座、氣門(mén)鎖片、氣門(mén)油封、氣門(mén)座等相關(guān)附件。
氣門(mén)座、氣門(mén)鎖片、氣門(mén)油封
氣門(mén):氣門(mén)分進(jìn)氣門(mén)與排氣門(mén)兩種,顧名思義,進(jìn)氣門(mén)負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)進(jìn)氣通道,排氣門(mén)負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)排氣通道。氣門(mén)在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部承受高溫(特別是排氣門(mén)),常采用耐熱鋼制成,部分高性能氣門(mén)還采用中空設(shè)計(jì),以減輕重量,提高氣門(mén)響應(yīng)速度。
氣門(mén)彈簧:氣門(mén)彈簧用于驅(qū)動(dòng)氣門(mén)關(guān)閉(打開(kāi)則依靠凸輪軸上的凸輪),氣門(mén)彈簧的彈力決定了氣門(mén)的關(guān)閉速度,因此有些發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣門(mén)上安裝兩個(gè)氣門(mén)彈簧以確保彈力。
氣門(mén)傳動(dòng)組
氣門(mén)傳動(dòng)組利用曲軸的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)氣門(mén)打開(kāi),且保證氣門(mén)的開(kāi)閉動(dòng)作與曲柄連桿機(jī)構(gòu)同步。其主要零件包括正時(shí)鏈(帶)、正時(shí)鏈(帶)輪、凸輪軸、搖臂、挺柱等。
正時(shí)鏈(帶):目前乘用車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)基本都采用頂置凸輪軸(OHC)布置,凸輪軸位于
氣缸蓋上,曲軸通過(guò)正時(shí)鏈或正時(shí)帶驅(qū)動(dòng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)。在安裝正時(shí)鏈或正時(shí)帶時(shí),曲軸與凸輪軸必須先對(duì)好正時(shí)標(biāo)記,以確保正確的正時(shí)關(guān)系。也就是說(shuō),曲軸通過(guò)正時(shí)鏈(帶)牢牢控制凸輪軸的運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),曲軸轉(zhuǎn)兩圈、凸輪軸就轉(zhuǎn)一圈,永遠(yuǎn)如是。
凸輪軸:凸輪軸就是一條設(shè)有凸輪的軸,通常凸輪與軸制成一體,且各凸輪之間擁有特定的位置關(guān)系,這個(gè)位置關(guān)系就決定了發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的做功次序與氣門(mén)正時(shí)。同時(shí),凸輪的形狀則決定了氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間與升程(打開(kāi)幅度)。簡(jiǎn)單地說(shuō),凸輪軸已經(jīng)安排好了各個(gè)氣門(mén)的作息規(guī)律,氣門(mén)只能乖乖聽(tīng)話(huà)。
搖臂與挺柱:搖臂與挺柱是氣門(mén)傳動(dòng)組的末端傳動(dòng)構(gòu)件,通常直接推動(dòng)氣門(mén)。不同配氣機(jī)構(gòu)的搖臂與挺柱結(jié)構(gòu)相差較大,圖例中的搖臂采用了滾輪結(jié)構(gòu),有效減小機(jī)構(gòu)阻力;挺柱則具有氣門(mén)間隙自調(diào)節(jié)功能。
配氣機(jī)構(gòu)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分,其結(jié)構(gòu)特征通常也成為發(fā)動(dòng)機(jī)的重要特征。例如,我們經(jīng)常在車(chē)輛參數(shù)表或發(fā)動(dòng)機(jī)上看到16V、DOHC等字樣,它們到底是什么意思,又有什么意義呢?
氣門(mén)數(shù)
對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),每個(gè)
氣缸必須要有一個(gè)進(jìn)氣門(mén)和一個(gè)排氣門(mén)來(lái)負(fù)責(zé)打開(kāi)或關(guān)閉進(jìn)排氣通道。因此,每缸至少有兩個(gè)氣門(mén),對(duì)于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),就有“8V”(“V”即氣門(mén))。為提高進(jìn)氣效率,后來(lái)又出現(xiàn)了三氣門(mén)(兩進(jìn)一排)、四氣門(mén)(兩進(jìn)兩排)、五氣門(mén)(三進(jìn)兩排)等多氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)。但氣門(mén)數(shù)增加的同時(shí)也增加了配氣機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度,成本提高而可靠性下降。因此,目前應(yīng)用最廣泛的是四氣門(mén),對(duì)于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),也就是“16V”。在四氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)興起之時(shí),為強(qiáng)調(diào)其先進(jìn)性,很多廠家都在四缸發(fā)動(dòng)機(jī)上標(biāo)出“16V”字樣,同理,六缸就標(biāo)“24V”、八缸就標(biāo)“32V”。
為提高進(jìn)氣效率,后來(lái)又出現(xiàn)了三氣門(mén)(兩進(jìn)一排)、四氣門(mén)(兩進(jìn)兩排)、五氣門(mén)(三進(jìn)兩排)等多氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)。
凸輪軸布置形式
在前些年的許多發(fā)動(dòng)機(jī)上,除“16V”外,還經(jīng)常能看到 “DOHC”字樣。其實(shí),這是指凸輪軸的布置形式,即“雙頂置凸輪軸”,這里包含兩個(gè)信息,一是“頂置凸輪軸”(OHC),二是“雙凸輪軸”。其實(shí),早期發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸通常安裝在缸體下部;后來(lái)凸輪軸上移到氣缸體總部,稱(chēng)為“中置凸輪軸”;再后來(lái)凸輪軸才到現(xiàn)在這個(gè)位置:缸蓋上,于是有了“頂置凸輪軸”之說(shuō)。而在“頂置凸輪軸”出現(xiàn)之初,發(fā)動(dòng)機(jī)每列氣缸只有一根凸輪軸,即“單頂置凸輪軸”(SOHC)。四氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)后,一根凸輪軸控制一列
氣缸的所有氣門(mén)難度較大,于是又誕生了“DOHC”,兩根凸輪軸分別控制進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)。