气门可变驱动机构


发动机的进气门和排气门的开启开始与关闭终止的时刻,通常以曲轴转角来表示,称为配气相位。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,设计师为了解决这一个问题,一般发动机都采用延长进,排气门的开启时间,增大气体的进出容量以改善进,排气门的工作状态,藉以提高发动机的性能。

从配气相位图上可以看出活塞从上止点移到下正点的进气过程中(绿色),进气门会提前开启(α)和延迟关闭(β)。当发动机作功完毕,活塞从下止点移到上止点的排气过程中(桔色),排气门会提前开启(γ)和延迟关闭(δ)。

十分明显,这种延长气门开启时间的做法,必然会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻,配气相位上称为“重叠阶段”,可能会造成废气倒流。这种现象在发动机的转速仅1000转以下的怠速时候最明显(怠速工作下的“重叠阶段”时间是中等速度工作条件下的7倍)。这容易造成怠速工作不畅顺,振动过大,功率下降等现象。尤其是采用四气门的发动机,由于“帘区”值大,“重叠阶段”更容易造成怠速运转不畅顺的现象。设计师为了消除这一缺陷,就以“变”对“变”,采用了“可变式”的气门驱动机构。

配气相位

可变式气门驱动机构就是在发动机急速工作时减少气门行程,缩少“帘区值”,而在发动机高速工作时增大气门行程,扩大“帘区值”,改变“重叠阶段”的时间,使发动机在高转速时能提供强大的马力,在低转速时又能产生足够的扭力。从而改善了发动机的工作性能。现代轿车发动机上的气门可变驱动机构能根据轿车的运行状况,随时改变配气相位,改变气门升程和气门开启的持续时间,它们的凸轮轴,凸轮轴上的凸轮和气门挺杆等元件是可以变动的。

发动机上的气门可变驱动机构可以通过两种形式实现,一种是凸轮轴和凸轮可变系统,就是通过凸轮轴或者凸轮的变换来改变配气相位和气门升程;另一种是气门挺杆可变系统,工作时凸轮轴和凸轮不变动,气门挺杆,摇臂或拉杆靠机械力或者液压力的作用而改变,从而改变配气相位和气门升程。(2001.2.2)

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