但是,如果采用下置式或者中置式的凸轮轴,由于气门与凸轮轴的距离较远需要气门挺杆和挺柱等辅助零件,造成气门传动机件较多,结构复杂,发动机体积大,而且在高速运转下还容易产生噪声,而采用顶置式凸轮轴则可以改变这种现象 。所以,现代轿车发动机一般都采用了顶置式凸轮轴,将凸轮轴配置在发动机的上方,缩短了凸轮轴与气门之间的距离,省略了气门的挺杆和挺柱,简化了凸轮轴到气门之间的传动机构,将发动机的结构变得更加紧凑 。更重要的是,这种安装方式可以减少整个系统往复运动的质量,提高了传动效率 。
当然,任何事物都有其两面性,顶置凸轮轴一方面缩短了与气门的距离,另一方面却拉大了凸轮轴与曲轴之间的距离 。由于凸轮轴是由曲轴带动的,因此两者之间一拉开距离就必须要用链条及链轮做转动,结构比下置式凸轮轴的齿轮啮合传动复杂得多 。尽管如此,人们衡量利弊还是喜欢采用顶置式凸轮轴 。
现在,顶置式凸轮轴有多种驱动气门的形式,有用摇臂过渡驱动式,也有直接驱动式,其中直接驱动式对凸轮轴和气门弹簧的设计要求相对较低,往复运动的惯量最少,特别适用于高速运转的轿车发动机上 。另外,近年在高速轿车发动机上还广泛采用齿形皮带来代替传动链,这种皮带是用氯丁橡胶制作,混有玻璃纤维和尼龙织物以增加强度 。采用齿形皮带代替传动链,可以减少噪声,减轻结构质量的降低成本 。
轿车发动机按照顶置凸轮轴的数目,分为单顶置凸轮轴SOHC和双顶置凸轮轴DOHC,由于中高档轿车发动机一般是多气门及V型气缸排列,需采用双凸轮轴分别控制进排气门,因此双顶置凸轮轴被不少名牌发动机所采用 。由于凸轮轴的安装方式直接涉及到整台发动机的构造和性能,因此,顶置凸轮轴也和多气门一样,被视为衡量轿车发动机的一项重要的标志,列入了轿车技术规格表中 。
汽车发动机的VVT、VVT-i、VVT-W、DVVT、CVVT等都是什么意思?大家看很多 汽车 发动机的罩盖上,都标有VVT、VVT-i、DVVT、CVVT等标识,还有些车型在尾部标有i-VTEC的标识,它们都表示什么意思呢?这些字符,它们都有一个共同的名字:发动机可变气门正时与升程系统 。凡是带有这样标识的车型,都表示该车型搭载的发动机具有可变气门正时与升程技术 。
那么这个发动机可变气门正时与升程系统到底是个什么鬼呢?为什么越来越多的发动机使用这样的技术呢?下面我们来详细的分析一下这个问题 。大家知道,配气机构是发动机上的一个装置,但是它的重要性很多人可能认识不到 。很多人都会以为,空气是取之不尽、用之不竭的,而汽油是有限的,所以让发动机吸入更多的空气是一件轻而易举的事,喷更多的汽油应该是困难的 。但事实正好与此相反,让更多的燃油进入发动机也是比较容易的,把燃油供给系统稍作调整就可以实现;但是想要让更多的空气进入发动机却是非常困难的 。没有空气,喷再多的油也没用,所以配气机构对发动机性能的影响是非常大的 。
发动机配气机构的作用是按照发动机的工作顺序和工作循环的要求,定时开启和关闭各缸的进、排气门,使新鲜空气进入气缸参与燃烧,并将燃烧后的废气排出气缸 。进入发动机气缸内的新鲜空气的数量对发动机性能的影响非常大,进气量越多,发动机的有效功率和有效扭矩就越大 。所以,要想提高发动机的动力性和经济性,配气机构必须让尽可能多的空气进入发动机 。
为此,汽车 工程师想尽了各种办法改进配气系统,比如使用单缸多气门技术,一个气缸有两进两排四个气门很多发动机上标注有16V,就表示这款发动机共有16个气门,除以四个气缸,就是每个气缸有四个气门,让进气通道尽可能的大;采用双顶置凸轮轴技术,提高配气机构的效率单顶置凸轮轴SOHC和双顶置凸轮轴DOHC;采用涡轮增压技术,将更多的空气“压”进发动机,等等,目的就是让更多的空气进入发动机参与燃烧 。可以说,现在发动机的每一次技术进步,几乎都是配气机构的改进 。还有就是发动机的配气相位对配气机构的影响非常大 。
所谓的配气相位是以曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻以及开启的持续时间 。它包含五个参数,分别是进气提前角、进气滞后角、排气提前角、排气滞后角、气门重叠角,其中的气门重叠角对发动机的性能影响是最大的 。设计配气相位的目的就是让进气门和排气门都早开晚关,从而让进气更充分,排气更彻底 。