发动机气门正时机构组成作用和工作原理（图解）

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发动机气门正时机构介绍气门机构的作用是根据发动机各缸工作循环的要求，定时开启和关闭进气门和排气门，使混合气或新鲜空气在进气冲程进入气缸，在排气冲程将废气排出气缸。气门开启和关闭的正时和顺序由凸轮轴决定。正时链条驱动的气门机构如图5-1所示。气门机构的组成气门机构通常由两部分组成:气门组和气门驱动组。1)气门组:由进气门、排气门、气门导管、气门座、气门弹簧等零件组成。2)气门驱动组:由凸轮轴、摇臂轴、摇臂、推杆、挺杆和正时齿轮等组成。工作原理:发动机工作时，气门由凸轮轴通过挺杆和推杆驱动。当凸轮的凸起部分向上推动挺杆时，挺杆一起向上推动推杆。作用在摇臂上的推力使摇臂绕轴转动，摇臂的另一端压缩气门弹簧使气门下降，即开启。随着凸轮轴的不断转动，当凸轮轴的凸起部分离开挺杆时，气门在气门弹簧弹力的作用下向上移动，即关闭。图5-2显示了带气门摇臂的发动机。可以通过转动安装在摇臂上的调节螺钉来调节气门间隙。带液压挺杆的凸轮轴底阀机构如图5-3所示。在滚子摇臂发动机中，气门由带有液压支撑元件(液压挺杆)的凸轮轴随动装置驱动，可以减少摩擦，减少驱动凸轮轴的功率损失。液压支撑元件是滚子凸轮从动件的支点，而摇臂相当于一个杠杆。当凸轮接触凸轮滚轮并向下压摇臂时，气门打开。滚子摇臂气门机构如图5-4所示。双顶置凸轮轴(DOHC)的气门机构如图5-5所示。发动机的进气门和排气门分别布置在两侧，各由一个凸轮轴驱动，易于实现可变气门正时功能。由于凸轮轴通过挺杆直接驱动气门，且气门数量多，发动机的进气阻力降低，进气量增加，更容易实现高转速和高功率输出。正时链条传动正时链条传动机构(图5-6)位于发动机曲轴的前端。正时链条由曲轴驱动，并由液压张紧器张紧。正时链条也由导轨引导，以减少振动和噪音。它通过链轮驱动凸轮轴、机油泵和平衡轴模块。正时链条由金属材料制成，无需维护。正时链条运行噪音低，可长时间使用。如图5-7所示，曲轴链轮、凸轮轴链轮、平衡轴链轮和正时链条上通常有正时标记。调整链条传动装置时，驱动轮上的标记必须与两条链条上的三个深色链节对齐。首先把暗链放在链条的一边，这样就只有一个唯一的安装位置。正时齿带传动正时齿带传动机构(图5-8)也位于发动机的前端，拆下正时室盖后可以看到。冷却液泵(水泵)和凸轮轴由曲轴通过正时皮带驱动。在正时皮带传动系统中，有一个自动张紧器和1~2个导向轮(惰轮)来张紧正时皮带，以减少正时皮带的振动。正时齿带具有结构简单、成本低、噪音小、更换方便的特点，一般在4 ~ 6万公里后需要更换。可变气门正时系统(VVT)可变气门正时系统(图5-9)的作用是通过调整凸轮轴的位置，提前或延迟进气门的开启，从而提供适合发动机工况的最佳气门正时。该系统可以提高发动机的燃油经济性并减少废气排放。如图5-10所示，正时调节器由正时链条驱动的外壳和连接到进气或排气凸轮轴的叶片组成。凸轮轴由两个叶片调节器调节。可以在气门的“提前开启”和“延迟开启”方向上连续调整两个凸轮轴。丰田VVT-i系统的工作原理如图5-11所示。系统根据发动机工况控制进气凸轮轴。机油控制阀使用来自发动机电子控制模块(ECM)的占空比信号来控制滑阀，该滑阀可以向正时调节器的提前侧或延迟侧施加液压压力。达到目标正时后，机油控制阀将保持在中间位置，以保持气门正时。来自进气和排气凸轮轴提前或延迟侧油道的油压使VVT-i控制器的叶片沿圆周方向旋转，以连续改变进气门和排气门的正时。发动机停机时，锁销将进气凸轮轴锁在最大延迟端，排气凸轮轴锁在最大提前端，以保证发动机的正常启动。大众1.8L TFSI发动机凸轮轴调整机构如图5-12所示。调节机构的调节阀(机油控制阀)安装在调节器前端的发动机壳体上。通过调整进气凸轮，可以调整到相对于曲轴30 ~ 60°的角度。发动机控制单元(ECU)根据空气流量传感器和发动机转速传感器的信号计算要调整的主信号。此外，冷却液温度传感器信号被评估为校正信号，霍尔传感器信号用于检测进气凸轮的实际位置。调节器的位置由用于调节凸轮轴的电磁阀决定，并由电子控制单元通过脉宽调制信号控制。停车后，调节器被锁定在延迟位置，这是通过弹簧锁销实现的。当油压达到0.5巴(50千帕)时，系统解锁。当发动机转速超过1800转/分，有负荷要求时，ECU会改变进气凸轮轴的位置，提前打开气门，优化喷油正时。