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            汽車凸輪軸是什么

            發布者: admin 發布時間:2021-07-06 10:07 閱讀:

              凸輪軸的關鍵部分是凸輪。在凸輪軸旋轉時,凸輪在活塞運動時打開進氣閥和閉合排氣閥。這里顯示了凸輪軸的凸輪的形狀與發動機在不同速度下的工作狀況有直接關系。
              為了理解為什么是這樣,想象一下我們的發動機運轉極慢。——每分鐘僅10或20轉(RPM)——這樣活塞需幾秒種完成一個循環?,F實中一個發動如此之慢是不可能的,但讓我們想象一下它是這么慢。在這種的慢速度下,我們希望凸輪的形狀如下:
              在進氣行程中活塞向下移動到(稱為上止點,或TDC)時,進氣閥能打開。在活塞移到上面時進氣閥能關閉。在壓縮行程快結束時在活塞移到(稱為下止點,或BDC),排氣閥能打開,并在活塞完成壓縮行程時關上。這一建構使發動機運轉很好,只要發動機運轉速度很慢。但如果轉速提高了呢?讓我們來解決這個問題。
              降低發動機轉速
              當你增加發動機轉速時,10到20轉配置使凸輪軸工作不是很好。如果發動機的轉速是4,000轉每分鐘,閥門就要每分鐘打開和關閉2000次,即33次每秒。在這種的速度下,活塞運動很快,從而空氣/燃料混合物進入氣缸的速度也很快。
              當進氣閥打開,活塞開始它的進氣行程時,空氣/燃料混合物在進氣渦輪開始加速到氣缸?;钊谶M氣行程中運動到氣缸底部時,,空氣/燃料混合物的運動速度達到很快。如果我們一下子關掉進氣閥,所有的空氣/燃料混合物將速度停止,不能進入氣缸。
              通過使進氣閥打開時間延長,使空氣/燃料混合物進入氣缸,與此同時活塞進行壓縮行程。所以發動機轉速越快,空氣/燃料混合物運動速度也越快,我們希望進氣閥打開的時間越長。我們也希望閥門在較快速度下打開地大一些——這一參數,稱為氣門升程,是由凸輪的形狀所決定的。
              任何所給的凸輪只有在某一發動機速度時是完美的。在其它速度時,發動機就不能運行得很好。凸輪軸裝置因此通常是一個權宜的配置。這就是為什么凸輪制造商在發動機速度改變時設計出不同的凸輪。
              凸輪軸配置
              發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
              讓我們先來看看頂置凸輪軸。
              這一配置相當于一個發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動機,這里會有一個凸輪。如果是V-6 或 V-8發動機,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。
              雙頂置式凸輪軸
              一個雙頂置式凸輪軸發動機每頭有兩個凸輪。所以單列式發動機有兩個凸輪,V發動機有四個凸輪。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。這就增加了發動機的功率。
              就像頂置式凸輪軸發動機和雙頂置式凸輪軸發動機,在推桿發動機閥門位于頂部,在氣缸的上面。在推桿發動機的關鍵區別是凸輪位于發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的質量,從而增加了閥門彈簧的載荷。這能限制推桿發動機速度;頂置式凸輪軸發動機在系統取消了推桿,從而使更快速度的發動機成為可能。
              推桿發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動機經??吹?。
              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。用在本田發動機上的一個系統稱為可變氣門正時和升程電子控制系統(VTEC)
              可變氣門正時和升程電子控制系統(VTEC)是本田發動機上一個電子機械系統,它能允許發動機有多個凸輪軸。VTEC發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時間會更好。
              Ferrari已經有一個做到一點的好方法。凸輪在Ferrari 發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,從而氣門正時被優化。
              一些發動機制造商正在試驗氣門正時無限可變系統。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,你就能在發動機每個轉速時達到最大的發動機性能。盼望將來能實現的東西。

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