四冲程发动机每完成一个工作循环,每个气缸进、排气一次。这时曲轴转两周,而凸轮轴只旋转一周,所以曲轴与凸轮轴的转速比或传动比为2∶1。
现代轿车汽车发动机均采用顶置气门,凸轮轴上置式配气机构。其主要优点是运动件少,传动链短,整个机构的刚度大,适合于高速发动机。
气门驱动形式有摇臂驱动、摆臂驱动和直接驱动三种类型。直接驱动式配气机构的刚度最大,驱动气门的能量损失最小。因此,在高度强化的轿车发动机上得到广泛的应用。现在的大部分轿车发动机都采用这种形式。
一般发动机每个气缸有两个气门,即一个进气门和一个排气门。现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门,其中尤以四气门发动机为数最多。
四气门发动机每缸两个进气门,两个排气门。其突出的优点是气门通过断面积大,进、排气充分,进气量增加,发动机的转矩和功率提高。其次是每缸四个气门,每个气门的头部直径较小,每个气门的质量减轻,运动惯性力减小,有利于提高发动机转速。最后,四气门发动机多采用篷形燃烧室,火花塞布置在燃烧室中央,有利于燃烧。有些车辆的配置表上写的四缸16气门,就是这个意思。
四气门发动机
很多发动机在早晨冷车启动时会发出“哒哒哒”的响声,即很多人说的“气门响”,这是因为发动机的气门间隙变大引起的,那么什么是气门间隙呢?
发动机在冷态下,当气门处于关闭状态时,气门与传动件之间的间隙称为气门间隙。发动机工作时,各零部件因为受热膨胀而伸长。如果气门与其传动件之间,在冷态时不预留间隙,则在热态下由于气门及其传动件膨胀伸长而顶开气门,破坏气门与气门座之间的密封,造成气缸漏气,从而使发动机功率下降,起动困难,甚至不能正常工作。为此,在装配发动机时,在气门与其传动件之间需预留适当的间隙,即气门间隙。气门间隙既不能过大,也不能过小。现在的发动机为了消除气门间隙,普遍使用了液压挺柱,气门及其传动件因温度升高而膨胀,或因磨损而缩短,都会由液力作用来自行调整或补偿。
液压顶式
影响发动机性能最重要的一个因素就是发动机的配气定时,那么什么是配气定时呢?
以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间称作配气定时。
配气定时一般有如下五个角度决定:
进气提前角,
进气迟后角,
排气提前角,
排气迟后角,
气门重叠角,
当发动机配气机构结构固定以后,配气定时也固定了。但这时的配气定时只能满足发动机某一个转速区域的要求,即在在这个转速区域时发动机效率最高,动力性最好,在其他转速区域时效率及动力都不高。所以为了满足发动机全工作区域的要求,可变配气定时应运而生了。