每天进步一点点。
分类：
2007-02-09 21:36:13
汽车气门的机械结构简介
车用发动机有多种不同的气门和缸盖布置型式。气门顶置式和气门侧置式就是其中的两种，还有刚体内置式，顶置式和双凸轮轴式。另外，还有层状充气式发动机，气门在汽缸盖内
1. 气门顶置式
气门顶置式是最常见的一种气门布置形式，如图13所示。
图13气门顶置式结构原理图
它将气门直接放在活塞的上面，气门在汽缸盖内。这种设计使发动机吸气更加容易，空气和燃油进入和排除汽缸的阻力很小。这样就提高了发动机容积效率。气门顶置式发动机也便于维护，气门的更换和调整都比较方便。
使用顶置式气门时，机械系统比较复杂，主要的零件包括：挺杆，推杆，摇臂和气门。这些零件会逐渐磨损，系统维护的工作会不断增多。这种缸盖被称作“平顶缸盖”。
2. 气门侧置式
这种形式的气门在汽缸体内，进气和排气管道比较短，缸盖内没有任何气门的机械结构。
图1 1气门侧置式结构
3. 缸体内置式凸轮轴
一些发动机将凸轮轴直接放在缸体内。这种形式的凸轮轴可以用在气门侧置式和顶置式发动机上。如图所示。
图12 气门侧置式传动形式
凸轮轴内置时，可以有曲轴直接驱动或者有链条驱动
它的一个优点是凸轮轴可以由曲轴直接驱动，可以采用标准的齿轮副或者链条结构。缺点是需要联动机构来打开和关闭气门，这些零件容易磨损，导致零件的鼓掌率比较高。另外，由于在较高的转速下气门容易浮起，它限制了发动机的最高转速。
4. 顶置凸轮轴
该类型的发动机将凸轮轴直接放在缸盖内的气门顶部，这种结构用在顶置气门式设计中。它的优点之一是凸轮直接驱动气门，产生磨损和导致鼓掌的零件比较少。气门机构零件的减少使发动机的转速范围更高，而且，用于补偿发动机热膨胀的气门间隙可以更小。气门打开和关闭也会更主动。如图13所示
图13顶置凸轮轴
5. 双凸轮轴
双凸轮轴发动机的设计是一根凸轮轴驱动进气门，而第二根凸轮轴驱动排气门。此外，还有许多公司生产双顶置凸轮轴（DOHC）发动机。如图所示
图14 双顶置凸轮轴
6. 四气门发动机
当涡轮增压器被引入汽车发动机的设计中时，四气门发动机开始普及。四气门缸盖允许更多的空气和燃油进入汽缸，以达到给发动机增加压力的目的，从而增大了发动机的功率。这样的发动机的气门可以小一些，因此发动机就可以在比较高的转速范围内工作。
图15节气门电器结构及驱动原理
汽车节气门电器结构实例讲解
下面以BOSCH公司生产的DV-E5来说明电控节气门的工作原理。
图16 DV-E5节气门电器连接图
节气门体一般分3部分：:执行器、节气门片和节气门位置传感器，它们一般被封装为一体。DV-E5的执行器由一个直流电机和相关的传动部件组成。图1为该节气门体的电器连接图，通过Motor+(+)和Motor-(一)驱动直流电机，TPS1和TPS2分别是正向和反向的节气门开度反馈信号，它通过节气门体内部的一对高精度电位器获取当前开度下相应的电压反馈值。该反馈值与节气门打开角度成线性变化，TPS1上分得0--100%电压，对应节气门打开角度0- 105，斜率为0. 9524%。
执行器可以使用直流电机，也可以使用步进电机。目前大多数执行都使用直流电机。主要是因为直流电机比步进电机移动快，随动性能好。符合电控节气门的要求。但是，直流电机的控制需要两路反馈信号，构建闭环控制系统，其控制难度比步进电机的控制难度大。
节气门驱动原理
直流电机的扭矩与直流电机线圈中的电流成正比，通过控制直流电机的电流就可以改变直流电机的扭矩输出，达到了控制节气门的开度的目的。
有两种方式可以用来调节电机线圈中电流:
一种是在电机的电源上串一个可变电阻，调节可变电阻的阻值就可以达到调节线圈中电流的作用，这种控制原理简单，但分压电阻会发热导致温度过高，另外能量效率也很低;
另一种方式就是通过不停地打开和关闭电源，使电机线圈保持一个固定的电流值，这要求其打开和关闭的频率较高。实际控制中，可以采用CCS中央处理单元产生PWM信号，然后通过功率MOS来实现对直流电机电源的高频开闭。由于节气门片需要正反两个方向转动，所以需要搭建一个H桥电路来满足对直流电机双向控制的需求。其结构如图 2。
图17节气门驱动电路原理图
PWM1为高，PWM2为低时，MOS管①和④闭合，②和③断开，电机线圈中正向电流通过，电机正转;PWM 1为低，PWM2为高时，MOS管①和④断开，②和③闭合，电机线圈中反向电流通过，电机反转;两路PWM都为低的时候，电机线圈中无电流通过，电机处于自由状态;要注意不能将两路PWM同时置高，否则将会短路。常用的H桥驱动芯片有摩托罗拉的MC33186。同时，在我们选用巡航控制系统的电子控制器（CCS ECU）时，最好选用集成了PWM输出的微控制器，这样就不需要额外的电路，简化了硬件电路的设计和结构。
