【文章內容簡介】 化傳動機構、降低高轉速的振動和噪音，多采用頂置式氣門和頂置式凸輪軸，這樣，發(fā)動機的結構也比較緊湊。但任何事物都有兩面性，頂置式凸輪軸的缺點是由于部件的布置設計比較復雜，維修起來也比較麻煩。但衡量利弊，它還是比較適合于汽車。 第二節(jié) 凸輪軸分類汽車發(fā)動機按照頂置凸輪軸的數目，分為頂置單凸輪軸和頂置雙凸輪軸。當每缸采用兩個以上氣門時，氣門排列形式一般有兩種：一是進氣門和排氣門混合排列在一根凸輪軸上，即頂置單凸輪軸（SOHC），另一種是進氣門與排氣門分列在兩根凸輪軸上。前者的所有氣門由一根凸輪軸通過頂桿驅動，但因氣門在進氣道中所處位置不同，所以不能保持動作的精確性，效果要稍差一些，而后者則無此缺點，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)動機多采用這種形式。一般來說，DOHC的運動性比較高，F1賽車應用較多，但是由于制造工藝復雜，成本較高；SOHC的相對配置較簡易、使用耐久性較好，既可以適應一般客戶的動力性要求，也可以適應其對經濟性的要求。15第二章 發(fā)動機凸輪軸的配置第一節(jié) 凸輪軸成為發(fā)動機的重要標志汽車發(fā)動機是由曲柄連桿機構，配氣機構，冷卻系，燃油系，潤滑系，電氣系和機體等組成，大大小小零件有近千個，它們之中最具有代表性的就是凸輪軸了。在現代轎車的技術規(guī)格表上，經?？梢钥匆姟巴馆嗇S”這個名詞出現在發(fā)動機性能欄里面。 凸輪軸是屬于發(fā)動機的配氣機構，配氣機構是保證發(fā)動機在工作中定時將新鮮的可燃混合氣充入氣缸，并及時將燃燒后的廢氣排出氣缸的機構。它由進氣門，排氣門，氣門挺桿，挺柱，搖臂，凸輪軸等組成，其中凸輪軸因其橫截面形狀近似桃子，又稱桃子軸或偏心軸，是配氣機構中的驅動件，專門驅動氣門按時開啟和關閉。各種車型發(fā)動機的凸輪軸的結構大同小異，主要差別在于安裝的位置，凸輪的數目和形狀尺寸不盡相同，特別是凸輪軸的安裝位置，被列為區(qū)別發(fā)動機構造和性能的重要標志。目前發(fā)動機的凸輪安裝位置分為下置，中置，頂置三種形式。 第二節(jié) 凸輪軸配置發(fā)動機上凸輪軸的有幾個不同配置。我們來談談幾個通用部件。你可能聽到過這些術語：頂置凸輪軸(SOHC)、雙頂置式凸輪軸(DOHC)、推桿。 一、頂置凸輪軸的配置這一配置相當于一個發(fā)動機每頭有一個凸輪。如果是一個單列式四氣缸或單列式六氣缸發(fā)動機，這里會有一個凸輪。如果是V6或V8發(fā)動機，這里會有二個凸輪。凸輪開動搖臂按到閥門上，打開它們。彈簧使閥門回到它們閉合的位置。這些彈簧必須相當堅固因為發(fā)動機速度很快，閥門被按下很快，彈簧必須使搖臂與這些閥門接觸。如果彈簧不是很堅固，閥門可能會脫離搖臂同時迅速跳回。這將導致凸輪和搖臂額外的磨損。 在頂置凸輪軸和雙頂置式凸輪軸發(fā)動機上，凸輪由凸輪軸驅動，通過一根到皮帶或鏈條，稱為正時皮帶或正時鏈。這些皮帶和鏈子在固定間隔必須被更換或調整。如果正時皮帶斷了，凸輪會停止旋轉，活塞會撞到排氣閥上。 二、雙頂置式凸輪軸的配置一個雙頂置式凸輪軸發(fā)動機每頭有兩個凸輪。所以單列式發(fā)動機有兩個凸輪，V發(fā)動機有四個凸輪。通常雙頂置式凸輪軸用于每個氣缸有四個或更多閥門的發(fā)動機上一個凸輪軸不能驅動所有的閥門。采用雙頂置式凸輪軸的主要原因是可以使用更多的進氣和排氣閥。更多的閥門意味著進氣和排氣流動更自由，因為它有更多可以流通的升程。這就增加了發(fā)動機的功率。就像頂置式凸輪軸發(fā)動機和雙頂置式凸輪軸發(fā)動機，在推桿發(fā)動機閥門位于頂部，在氣缸的上面。在推桿發(fā)動機的關鍵區(qū)別是凸輪位于發(fā)動機氣缸體內部而不是在氣缸的頂部。凸輪驅動推桿經過氣缸箱體并進入氣缸頂部移動搖臂。這些推桿又增加了系統(tǒng)的質量，從而增加了閥門彈簧的載荷。這能限制推桿發(fā)動機速度；頂置式凸輪軸發(fā)動機在系統(tǒng)取消了推桿，從而使更快速度的發(fā)動機成為可能。推桿發(fā)動機中的凸輪通常由齒輪或短鏈驅動。齒輪驅動通常與皮帶驅動相比不易斷裂，所以在頂置式凸輪軸發(fā)動機經?？吹?。 三、可變式氣門正時 這里有幾種凸輪制造商改變氣門正時的辦法。用在本田發(fā)動機上的一個系統(tǒng)稱為可變氣門正時和升程電子控制系統(tǒng)（VTEC） 可變氣門正時和升程電子控制系統(tǒng)（VTEC）是本田發(fā)動機上一個電子機械系統(tǒng)，它能允許發(fā)動機有多個凸輪軸。VTEC發(fā)動機有一個額外的進氣凸輪并有一個與之相連的搖臂。凸輪的形狀能使進氣閥升程比其它凸輪形狀大。在發(fā)動機速度較低時，這個搖臂不與任何閥門相連。在高速時，活塞鎖住額外搖臂，讓兩個搖臂控制兩個進氣閥。 一些汽車采用先進的氣門正時裝置。這不會使閥門升程更大，它打開和閉合它們更遲。它通過旋轉凸輪幾度來實現。 如果進氣閥通常在活塞到達上止點(TDC)旋轉10度，并在到達上止點(TDC)后旋轉90度關上，總的持續(xù)時間為200度。打開和關閉的時間可以通過在凸輪旋轉時旋轉到前面一點的機構轉移。所以可以在活塞到達上止點(TDC)旋轉10度，并在到達上止點(TDC)后旋轉210度關上。在隨后20度時關閉閥門是好的，但如果它能在進氣閥打開時增加持續(xù)時間會更好。但已經有一個做到一點的好方法。凸輪在發(fā)動機上有一個三維形狀可以隨凸輪的長度而變化。在凸輪的一端是一個較不靈巧的凸輪形狀，而在另一端是一個靈巧的凸輪形狀。凸輪平穩(wěn)地把這兩種形狀結合在一起。一個機構能側面地滑動整個凸輪從而使閥門能采用凸輪的不同的部分。軸仍然像普通凸輪一樣旋轉——但隨著發(fā)動機速度和載荷增加逐漸側面地滑動凸輪，從而氣門正時被優(yōu)化。一些發(fā)動機制造商正在試驗氣門正時無限可變系統(tǒng)。比如，想象每個閥門有一個電磁開關，它能過計算機而不是凸輪控制打開和關閉閥門。有了這類系統(tǒng)，你就能在發(fā)動機每個轉速時達到最大的發(fā)動機性能。盼望將來能實現的東西。第三章 設計論述第一節(jié) 優(yōu)化設計內燃機凸輪軸凸輪優(yōu)化設計的優(yōu)劣直接影響到其動力性，經濟性，可靠性，振動，噪聲與排放特性的好壞。凸輪的豐滿系數越大，則進氣量越多，內燃機的動力性能與經濟性能越好，排氣煙度與熱負荷越底；凸輪形線的圓滑性越好，內燃機的振動與噪聲越?。煌馆喤c挺柱間的接觸應力越小；潤滑特性越好，內燃機配氣機構的沖擊載荷及摩擦磨損越小。隨著內燃機不斷地向輕巧化，高速化，高性能與高壽命方向發(fā)展，對配氣凸輪設計與制造的要求越來越高。然而，現代內燃機的配氣機構，大都采用多項動力凸輪，n次諧波凸輪或復合擺線凸輪。但這些凸輪形線方程不僅計算復雜，而且與內燃機結構參數無關，有的n階導數不連續(xù)。盡管不少研究者對上述幾種形線凸輪進行了各種優(yōu)化設計，還不能適應內燃機高速化與高性能的要求。顯然，研究出具有n階導數連續(xù)，自變量為內燃機主要結構參數，充氣性能好，振動小，噪聲低，設計簡單的新型配氣凸輪形線方程，是一