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单凸轮轴与双凸轮轴发动机工作原理
来源:本站整理  作者:佚名  2010-02-25 16:33:32

当每缸采用两个以上气门时,气门排列形式一般有两种:一是进气门和排气门混合排列在一根凸轮轴上,即顶置单凸轮轴(SOHC),另一种是进气门与排气门分列在两根凸轮轴上。前者的所有气门由一根凸轮轴通过顶杆驱动,但因气门在进气道中所处位置不同,所以不能保持动作的精确性,效果要稍差一些,而后者则无此缺点,可以获得更好的性能,但需多配备一根凸轮轴,这就是顶置式双凸轮轴(DOHC),近年来推出的新型发动机多采用这种形式。一般来说,SOHC的运动性比较高,F1赛车应用较多,但是由于制造工艺复杂,成本较高;DOHC的相对配置较简易、使用耐久性较好,既可以适应一般客户的动力性要求,也可以适应其对经济性的要求。

    目前市面常见的国产轿车中采用SOHC发动机的轿车有:奥拓、羚羊、欧蓝德、派力奥、中华等;采用DOHC发动机的轿车有:吉利美日、捷达、宝来、富康、POLO、君威、奥迪A6等。

    汽车发动机是由曲柄连杆机构,配气机构,冷却系,燃油系,润滑系,电气系和机体等组成,大大小小零件有近千个,它们之中最具有代表性的就是凸轮轴了。在现代轿车的技术规格表上,经常可以看见“凸轮轴”这个名词出现在发动机性能栏里面。

    凸轮轴是属于发动机的配气机构,配气机构是保证发动机在工作中定时将新鲜的可燃混合气充入气缸,并及时将燃烧后的废气排出气缸的机构。它由进气门,排气门,气门挺杆,挺柱,摇臂,凸轮轴等组成,其中凸轮轴因其横截面形状近似桃子,又称桃子轴或偏心轴,是配气机构中的驱动件,专门驱动气门按时开启和关闭。各种车型发动机的凸轮轴的结构大同小异,主要差别在于安装的位置,凸轮的数目和形状尺寸不尽相同,特别是凸轮轴的安装位置,被列为区别发动机构造和性能的重要标志。目前发动机的凸轮安装位置分为下置,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。

    当然,任何事物都有其两面性,顶置凸轮轴一方面缩短了与气门的距离,另一方面却拉大了凸轮轴与曲轴之间的距离。由于凸轮轴是由曲轴带动的,因此两者之间一拉开距离就必须要用链条及链轮做转动,结构比下置式凸轮轴的齿轮啮合传动复杂得多。尽管如此,人们衡量利弊还是喜欢采用顶置式凸轮轴。

    现在,顶置式凸轮轴有多种驱动气门的形式,有用摇臂过渡驱动式,也有直接驱动式,其中直接驱动式对凸轮轴和气门弹簧的设计要求相对较低,往复运动的惯量最少,特别适用于高速运转的轿车发动机上。另外,近年在高速轿车发动机上还广泛采用齿形皮带来代替传动链,这种皮带是用氯丁橡胶制作,混有玻璃纤维和尼龙织物以增加强度。

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