翁德沃彭:
- 一般
- 顶置凸轮轴
- 底层凸轮轴
- 快速凸轮轴
- 气门重叠
- 可变气门正时和气门升程
- 润滑
顶置凸轮轴:
目前仅使用顶置凸轮轴。 然后将凸轮轴放置在气缸盖中。 具有顶置凸轮轴的发动机的优点是它们可以比具有底层凸轮轴的发动机处理更高的速度。
在左图中,您可以看到气门关闭,因为气门弹簧将气门压得关闭,并且凸轮轴顺时针旋转。 在右图中,凸轮轴扭曲,导致凸轮向下推动气门。 弹簧现在被压缩,将阀门向下推。 当凸轮轴进一步旋转时,气门弹簧将再次向上推动气门。 气门弹簧施加大约20公斤的反压力。
四冲程发动机的气门由 1 或 2 个凸轮轴打开。 在具有 1 个凸轮轴的版本中,它同时操作进气门和排气门。
在具有 2 个凸轮轴的版本中,一根凸轮轴操作进气门,另一根凸轮轴操作排气门。 2 个凸轮轴可以由 1 个正时皮带依次驱动,但也有一些系统,其中一个凸轮轴通过单独的皮带或链条驱动另一个凸轮轴(见下图)
下图仅是同步带结构的示例。 其原理与正时链条相同。
左上图是配备单凸轮轴的发动机。 这同时操作进气门和排气门。 例如,这通常适用于具有 8 或 12 个气门(即每个气缸有 2 或 3 个气门)的四缸发动机。
中间的图像是带有双凸轮轴的发动机,由两条正时皮带驱动。 凸轮轴链轮(1)由曲轴通过大皮带直接驱动。 齿轮 1 的滑轮背面有一个小齿轮,后皮带在其上运行。 该后(小)皮带驱动凸轮轴链轮 (2)。 小皮带需要单独的张紧器。 这通常适用于具有 16 个或更多气门的四缸发动机。 (因此每个气缸有 4 个或更多气门)
右图是带有两个凸轮轴的摩托车发动机。 凸轮轴由皮带和链条驱动。 凸轮轴 1 由正时皮带驱动,正时皮带由曲轴驱动。 凸轮轴 2 由凸轮轴 1 驱动的链条驱动。 该链条通过张紧器或调节机构安装在阀盖下方。 例如,这通常适用于具有 16 个或更多气门的四缸发动机。 (每个气缸四个或更多气门)
底层凸轮轴:
过去,发动机配备有底层凸轮轴。 如今,乘用车发动机仅配备顶置凸轮轴。 带有下方凸轮轴的结构正在消失。 这种结构的缺点是这些发动机无法处理高速,因为凸轮轴和气门之间有很大的质量。 在高速下,会发生太大的间隙,阀门将不再在正确的时间打开和关闭。
曲轴通过以下方式驱动连接到下方凸轮轴的小型正时链条或皮带(见下图)。凸轮轴将气门挺杆和推杆垂直向上推动。摇臂右侧被向上推。摇臂绕摇臂轴“翻滚”,将左侧向下推。这迫使阀门向下抵抗阀门弹簧的力。当凸轮轴进一步旋转时,气门弹簧将气门压紧关闭,摇臂返回到其起始位置。
快速凸轮轴:
如果凸轮更椭圆且更长,阀门将保持打开更长时间。 然后更多的空气可以流入气缸。 这会带来资本收益。 除其他外,该原理还用于发动机调整。 这称为“快速凸轮轴”。 如果末端更尖锐(更呈点状),阀门将关闭得更快。 它还必须稍微凸出,否则阀门将以过高的速度撞回到阀座上,导致阀座严重磨损。 在设计发动机时,也会经过仔细测试,以便安装最适合功率、油耗和排放值的凸轮轴。
气门重叠:
在阀门重叠期间,入口阀和出口阀同时短暂打开。 在排气冲程结束时,当活塞几乎处于上止点时,进气门在排气门关闭之前打开。 在这种情况下,离开燃烧室的废气的速度非常高,以至于进气已经通过真空效应被吸入。 排气门关闭且活塞移至ODP后,进气门完全打开。 因此,进气将充满燃烧空间。
阀门重叠的优点是入口阀门打开时进入空气的速度增加,从而导致更高的填充度。
图中为进气门(左)和排气门(右)同时打开的情况。
该图显示了排气门和进气门的打开和关闭。 当凸轮轴旋转时,排气门再次打开和关闭(蓝线)。 气门重叠发生在图表的中间。 这显示为红色。 此处入口阀(以绿线显示)已稍微打开。
气门重叠是通过凸轮形状实现的。 在下图中,您可以看到上部凸轮轴上最高的凸轮相距 114 度。 在图中的中心,由于进气凸轮的末端和排气凸轮的起点高于凸轮轴的圆形部分,因此发生气门重叠。 这是进气门和排气门同时打开的部分。
凸耳彼此放置得越近,重叠就越多。 这可以从上下凸轮轴之间的差异看出,下凸轮轴中的凸轮相距 108 度。
因此,由于凸轮轴上的凸轮形状固定,气门重叠总是发生并且无法改变。 气门重叠量由发动机制造商确定。
可变气门正时和气门升程:
发动机的功率很大程度上取决于凸轮轴。 如果它有长的椭圆形凸轮,阀门将保持打开更长时间。 这意味着更多的空气可以进入和离开发动机,从而产生更多的动力。 如果凸轮更短更尖,阀门将打开得更少并且关闭得更快,从而允许更少的空气进出,因此它产生的功率也更少。 这样做的好处是可以减少油耗。
低负载下的低发动机转速需要:
- 进气门晚开早关。
- 排气阀晚开早关。
高负载下的高发动机转速需要:
- 进气门早开晚关。
- 排气门早开晚关。
汽车制造商总是寻找中间立场。 可变气门正时将凸轮轴以发动机运行的速度调整到所需的位置。 可变气门升程也是一种通过改变气门打开距离来获得各种优势的技术。
在 可变气门正时 相对于可调节凸轮轴链轮转动凸轮轴(见图)。 利用该系统,可以安排阀门提前或推迟打开,但不能安排阀门保持打开更长时间。 如果阀门打开得更快,它也会关闭得更快,因为凸轮轴的形状保持不变。 在页面上 可变气门正时 对此将给出更多解释。
润滑:
凸轮轴需要润滑,发动机中的所有其他运动部件也需要润滑。 通过带孔或喷嘴的管道在正确的位置向凸轮轴供油。 页上描述了整个润滑系统的操作 润滑系统.