高速发动机上的液力挺杆


在《技术漫谈》栏目“多气门式”和“可变气门驱动机构”等文章中,都简单介绍了发动机的气门机构。为了保证气门关闭严密,在气门杆端与气门驱动件(摇臂、挺杆或凸轮)之间留有适当的间隙,称为气门间隙。气门间隙在热车时比较小,在冷车时比较大,这是因为发动机运行时,气门杆因温度升高而膨胀伸长,导致间隙缩小。若气门间隙调整不当就会使发动机运行不正常,过大会影响气门的开启量,气门升程减少引起进气不足,排气不彻底;过小会引起气门关闭不严引起漏气,造成动力下降。为了避免气门间隙调整不当引起的麻烦,一般高速发动机上都使用可自行调整气门间隙的液力挺杆。

挺杆的一端与凸轮接触,另一端与气门接触,它的作用是将凸轮的推力传给气门。旧式发动机上的挺杆一端装有调整螺钉和锁紧螺母,用于调整气门间隙,而液力挺杆省略了调整螺钉和锁紧螺母,用液力调节代替了这些刚性零件的作用。

液力挺杆时刻与凸轮轴接触,无间隙运行。挺杆内部则运用液力来达到间隙调节的作用。液力挺杆主要由柱塞、单向阀和单向阀弹簧等组成,利用单向阀的作用储存或释放机油,通过改变挺杆体腔内的机油压力就可以改变液力挺杆的工作长度,从而起到自动调整气门间隙的作用。

发动机工作时,当气门关闭,机油经挺杆体(1)和柱塞(2)的孔道进入柱塞腔(a),推开单向阀(3)直入挺杆体腔(b),柱塞便在挺杆体腔的油压及弹簧(4)的作用下上升,压紧气门推杆(5)。此时柱塞的上升力不足以克服气门弹簧的张力,气门不会被打开而仅是消除了整个气门机构中的间隙。此时挺杆体腔已充满油,单向阀在油压及弹簧(6)的作用下关闭,切断了油路。当凸轮(7)转到工作面时挺杆上升,气门弹簧张力通过气门推杆作用在柱塞上,但此时单向阀巳关闭使油液无法溢出,而油液具有的不可压缩性使得挺杆象一个整体一样推动着气门开启。在此过程中,由于挺杆体腔油压很高,有少许油液通过挺杆体与柱塞的间隙处泄漏出去而使挺杆工作长度“缩短”。当凸轮转过工作面时挺杆下降,气门关闭,挺杆体腔内的油压也随之下降,于是主油道的机油又再次推开单向阀注入挺杆体腔内,补充油液,重复循环以上动作。

通过挺杆体腔内的油液泄漏及补充,不断自动调节挺杆的工作长度,从而保持气门工作正常而整个机构又没有间隙存在,减少了零件之间的冲击和噪声,消除了旧款发动机气门间隙的弊病。同时,采用液力挺杆可以将凸轮轴轮廓做得更徒一点,令气门开启与关闭得更快,更加符合现代高速发动机的要求。

2001年4月21日

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