2頂置凸輪軸技術(shù)

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1、2?多氣門和頂置凸輪軸技術(shù)頂置凸輪軸是將配氣機(jī)構(gòu)的凸輪軸布置在發(fā)動機(jī)的頂部而得名，其目的是簡化配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、減少零件。因為這樣可以用凸輪軸直接驅(qū)動氣門，從而省去頂桿、氣門搖臂和氣門搖臂軸。不但可以降低成木、減少故障率，還減輕了配氣機(jī)構(gòu)的運(yùn)動慣量，使發(fā)動機(jī)更適合高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。頂置凸輪軸一般由曲軸前端通過鏈條或同步齒形皮帶來驅(qū)動。頂置凸輪軸分頂置單凸輪軸(SOHC,即SingleOverheadCamshaft)和頂置雙凸輪軸(DOHC,即DoubleOverheadCamshaft),頂置單凸輪軸(SOHC)是依靠一根凸輪軸驅(qū)動所有的氣門工作；而頂置雙凸輪軸(DOHC)則是在

2、缸蓋上安裝兩根凸輪軸，一根驅(qū)動全部進(jìn)氣門，另一根驅(qū)動所有的排氣門。頂置單凸輪軸常常應(yīng)用于每缸2氣門的發(fā)動機(jī)，而頂置雙凸輪軸常常應(yīng)用于每缸4氣門的發(fā)動機(jī)氣門的作用：氣門(Value)是專門負(fù)責(zé)向發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)輸入可燃混合氣并排出廢氣用的，傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)每個汽缸只有一個進(jìn)氣門和一個排氣門，這種設(shè)計結(jié)構(gòu)相對簡單，成本較低，維修方便，低速性能較好，缺點是功率很難提高，尤其是高轉(zhuǎn)速時充氣效率低、性能較差，扭矩和功率下降較快。為了提高進(jìn)排氣效率，現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)從上世紀(jì)90年代開始采用多氣門技術(shù)，常見的是每個汽缸布置有4個氣門(也有每缸3或5個氣門的設(shè)計，如東風(fēng)起亞悅達(dá)千里馬每缸3個氣門，兩進(jìn)

3、氣一排氣；一汽大眾捷達(dá)王每缸5個氣門，三進(jìn)兩排），如果每缸4氣門，4汽缸一共就是16個氣門，我們在汽車資料上經(jīng)常看到的“16V”就表示發(fā)動機(jī)共16個氣門。這種頂置多氣門結(jié)構(gòu)容易形成緊湊型燃燒室，可以使混合氣燃燒得更迅速、更均勻，各氣門的尺寸重量和開度也可適當(dāng)?shù)販p小，使氣門開啟或閉合的速度更快。凸輪軸是發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的重要零件，專門負(fù)責(zé)驅(qū)動氣門準(zhǔn)時開啟和關(guān)閉，作用是保證發(fā)動機(jī)在工作中，定時吸入新鮮的可燃混合氣,及時將燃燒后的廢氣排出汽缸。側(cè)置式凸輪軸一般通過挺桿、推桿、氣門搖臂等零件來驅(qū)動氣門，由于現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較高，為保證進(jìn)排氣和傳動效率、簡化傳動機(jī)構(gòu)、減輕重量和成本、

4、降低高轉(zhuǎn)速的振動和噪?yún)穑嗖捎庙斨檬綒忾T（目的是形成緊湊的燃燒室以提高熱效率）和頂置式凸輪軸（可省去推桿、氣門搖臂及搖臂軸）。轎車發(fā)動機(jī)按照頂置凸輪軸的數(shù)冃，分為頂置單凸輪軸和頂置雙凸輪軸。若用一根凸輪軸驅(qū)動，即頂置單凸輪軸（SOHC）,因氣門在進(jìn)氣道中所處位置不同，所以無法省去全部搖臂，同時不能保持動作的精確性，效果要稍差一些，使用兩根凸輪軸驅(qū)動的雙凸則無此缺點，可以獲得更好的性能，但需多配備一根凸輪軸，這就是頂置式雙凸輪軸（DOHC）,近年來推出的新型發(fā)動機(jī)多采用這種形式。一般來說，SOHC的運(yùn)動性比較高，F(xiàn)1賽車應(yīng)用較多，但是由于制造工藝復(fù)雜，成本較高；DOHC的相對

5、配置較簡易、使用耐久性較好，既可以適應(yīng)一般客戶的動力性要求，也可以適應(yīng)其對經(jīng)濟(jì)性的要求。目前市面常見的國產(chǎn)轎車中采用SOHC發(fā)動機(jī)的轎車有：奧拓、羚羊、歐藍(lán)德、派力奧、中華等；采用DOHC發(fā)動機(jī)的轎車有：吉利美日、捷達(dá)、寶來、新富康、POLO、君威、奧迪A6等。單凸輪軸機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，故障比較少，低轉(zhuǎn)速扭力較大。單凸輪軸的進(jìn)排氣門開啟時間是固定的。結(jié)構(gòu)簡單，維修容易，低速和較省油都是單凸的優(yōu)勢，尤其是每缸2氣門的汽車，無一例外的采用單凸輪軸機(jī)構(gòu)。雙凸輪軸因為可以改變汽門重迭角（即VVT技術(shù)），所以高速時可以發(fā)揮出更大的馬力，但是低轉(zhuǎn)速的扭力略顯不足而且也因為機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)

6、雜會造成維修上的困難（圖10雙頂置凸輪軸發(fā)動機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)）。以上可以看出SOHC在低速時扭力和油耗上有優(yōu)勢（指每缸2氣門發(fā)動機(jī)），所以比較適合市區(qū)行車，DOHC（指每缸4氣門發(fā)動機(jī)）在最大馬力上有優(yōu)勢所以比較適合高速行駛。在16氣門的發(fā)動機(jī)中,DOHC的每一個凸輪軸只要驅(qū)動8個氣門,而SOHC的凸輪軸卻要驅(qū)動16個氣門，因此，DOHC省功的能力就更被凸現(xiàn)，同樣的多氣門發(fā)動機(jī)DOHC比SOHC馬力就更大了。例如三菱的4G92發(fā)動機(jī)，SOHC的功率是100PS,而DOHC的則有125PSoDOHC的缺點是:DOHC的噪音要比SOHC人，維修也比SOHC復(fù)雜，發(fā)動機(jī)的體積也比SO

7、HC大。每缸的氣門是不是越多越好呢？不是！因為發(fā)動機(jī)從8氣門進(jìn)化到16氣門，由于進(jìn)氣和排氣的呼吸面積提升了15%以上，所以動力性會有飛躍的進(jìn)步。但是從16氣門進(jìn)化到20氣門雖然每缸又增加了一個進(jìn)氣門，但必須使得每缸三個進(jìn)氣門的呼吸面積不得大于另兩個排氣門呼吸面積的總和（如果進(jìn)氣總面積超過排氣總面積會造成排氣不順產(chǎn)生燃燒不完全現(xiàn)象），在這種限制下總進(jìn)氣面積只能增加5%,對馬力的增加是相當(dāng)有限的，但卻使機(jī)械結(jié)構(gòu)更加復(fù)朵，驅(qū)動凸輪軸的同步齒形皮帶的壽命也越短（每缸2氣門的壽命10萬公里,4氣門的8萬公里，5氣門的7萬公里