每缸气门数是指发动机每个气缸所拥有的气门数,有两气门、三气门、四气门和五气门几种。气门是指气缸的进气门和排气门。进气门直接连接进气歧管,是发动机用来吸入混合气(或新鲜空气)的入口;排气门则连接着排气歧管,是发动机排出燃烧废气的出口。进排气的效率是决定发动机性能好坏的重要因素,当发动机正常运转时活塞的往复运动速度是非常快的,发动机在3000r/min的转速下完成每一个进气或排气行程的时间只有0.01s,要想在这么短的时间内吸入或排出更多的气体就要增大进、排气的有效面积。于是有的发动机采用了多气门技术。目前人们对发动机性能指标要求越来越高,尾气排放法规日益严格,每缸2气门(即1个进气门,1个排气门,如图2-52a所示)这种结构已经显得有些落伍了,越来越多的发动机采用每缸3气门结构(2个进气门,1个排气门,如图2-52c所示),或者每缸4气门结构(即2个进气门,2个排气门,如图2-52b所示);有的公司已经开始采用每缸5气门结构(即3个进气门,2个排气门)。气门数量并不是越多越好,5气门确实可以提高进气效率,但是这种结构极其复杂,加工困难,故采用较少。气门由凸轮负责压开,气门弹簧负责关闭。当需要吸混合气进入气缸时,进气门便会打开;当需要排出燃烧后的废气时,排气门便会打开。由于进气是被“吸”进去的,而排气是“推”出去的,因此进气比排气更困难,而且进气越多,燃烧得更好,发动机的性能也更好。因此,一般都将进气门设计得比排气门大,以降低进气难度,提高进气量。有的干脆多设计一个进气门,这才有了3气门(2进1排)和5气门(3进2排)设计。
图2-52 各类每缸气门数及排列结构
2.5.2.1 配气相位
所谓配气相位是指进、排气门实际开启或关闭的时刻和开启持续时间,用曲轴转角表示。
1.进气门配气相位(图2-53a)
图2-53 进、排气门开启时的配气相位图
1)进气门提前开启角α:从进气门开始开启到活塞运行到上止点曲轴转过的角度,一般为10°~30°。
2)进气门的迟后关闭角度β:从进气行程下止点到进气门完全关闭曲轴转过的角度,一般为40°~80°。
3)进气门开启持续角:从进气门开始开启到完全关闭曲轴转过的角度,即α+180°+β。
2.排气门配气相位(图2-53b)
1)排气门提前开启角γ:从排气门开始开启到活塞运行到下止点曲轴转过的角度,一般为40°~80°。
2)排气门的迟后关闭角度δ:从排气行程上止点到排气门完全关闭曲轴转过的角度,一般为10°~30°。(www.xing528.com)
3)排气门开启持续角:从排气门开始开启到完全关闭曲轴转过的角度,即γ+180°+δ。
3.气门叠开角(图2-53c)
1)气门叠开:排气上止点附近,当进气门早开和排气门晚关时,出现的进排气门同时开启的现象。
2)气门叠开角:气门叠开过程中曲轴转过的角度,即α+δ。
4.对配气相位的要求
要求:随转速提高,气门提前开启角和迟后关闭角应增大,反之则应减小。
目的:减小进、排气阻力,充分利用气流惯性。
2.5.2.2 气门间隙
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。气门间隙的功用是补偿气门受热后的膨胀量,保证良好的配气相位,如图2-54a、b所示。
装有液力挺柱的配气机构无气门间隙,如图2-54c所示。
图2-54 配气机构的气门间隙
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