二沖程汽油機(jī)與四沖程汽油機(jī)最大的區(qū)別就在于配氣機(jī)構(gòu)的不同。二沖程汽油機(jī)所有的掃氣口與排氣口都在汽缸體的壁上,排氣口與掃氣口開(kāi)啟的時(shí)間很短暫,并且有一段時(shí)間是同時(shí)開(kāi)啟的,因此造成兩大問(wèn)題:一是掃氣不充分,燃燒室內(nèi)殘余的廢氣較多,因燃燒不充分形成的污染氣體 HC 和 CO 較多;二是進(jìn)入缸體的新鮮燃?xì)獠豢杀苊獾挠幸簧俨糠謴呐艢饪谂懦觯黾恿巳加偷南。四沖程汽油機(jī)有凸輪軸控制的進(jìn)、排氣門(mén),進(jìn)氣與排氣都是分別在曲軸轉(zhuǎn)動(dòng) 180° 以上的角度內(nèi)完成的,進(jìn)氣、排氣的時(shí)間都很充分,重疊開(kāi)啟的時(shí)間很短,因此燃燒室的殘留廢氣很少,形成的污染氣體 HC 和 CO 也很少,新鮮燃?xì)獠粫?huì)從排氣門(mén)排出,可能排出的都是單純的空氣,因此燃油消耗量較小,從而克服了二沖程汽油機(jī)所存在的一些較大的缺點(diǎn)。但是四沖程汽油機(jī)的氣門(mén)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜,造成制造成本較高。隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷進(jìn)步,加工水平有了較大的提高,制造復(fù)雜的氣門(mén)機(jī)構(gòu)已變得較為容易,成本也逐漸下降,所以目前國(guó)外和國(guó)內(nèi)使用四沖程汽油機(jī)的摩托車(chē)大量增多,使用二沖程汽油機(jī)的摩托車(chē)只有在小排量的范圍內(nèi)還有一些。四沖程配氣機(jī)構(gòu)的好壞對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各方面的性能有很大的影響,氣門(mén)的數(shù)量與大小,進(jìn)、排氣道的形狀與溫度狀態(tài)影響著發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣是否充分,因此也就影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率的大小。氣門(mén)的密封質(zhì)量影響著發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量的大小,從曲軸到凸輪傳送鏈的噪聲和氣門(mén)落座的沖擊噪聲的大小都影響著摩托車(chē)的噪聲的大小。氣門(mén)與氣門(mén)導(dǎo)管的配合間隙與氣門(mén)導(dǎo)管油封的質(zhì)量在很大程度上決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油消耗量,也同時(shí)影響著發(fā)動(dòng)機(jī)排出污染物的多少。為此對(duì)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)提出了很多的要求。
1. 進(jìn)排氣要充分。為此現(xiàn)代的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)已從每缸兩氣門(mén)增加到四個(gè)氣門(mén)。
2. 氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間要準(zhǔn)確。曲軸經(jīng)過(guò)齒輪或鏈條、正時(shí)齒帶帶動(dòng)凸輪軸控制氣門(mén)的開(kāi)啟,所以它們之間的相互位置要求十分準(zhǔn)確,在汽缸體缸蓋上,曲軸正時(shí)齒輪、凸輪軸正時(shí)齒輪和正時(shí)齒帶或鏈條上都有安裝的標(biāo)記,裝配時(shí)一定要對(duì)正。
3. 配氣機(jī)構(gòu)的質(zhì)量愈小愈好。由于氣門(mén)落座時(shí)的沖擊力與氣門(mén)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量和加速度有關(guān),而沖擊力的大小影響著氣門(mén)磨損的速度與噪聲的大小,所以現(xiàn)代的摩托車(chē)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸已由下置式改為上置式,由此減少了挺桿和桿的質(zhì)量,將凸輪軸經(jīng)過(guò)氣門(mén)搖臂操縱氣門(mén)改為凸輪軸直接操縱氣門(mén),從而減少了氣門(mén)搖臂的質(zhì)量。
4. 氣門(mén)的布置要使燃燒室的形狀趨于合理。最合理的燃燒室形狀應(yīng)是半球形,火花塞到各點(diǎn)的距離最短,燃燒比較充分。而下置式氣門(mén)(如圖 1-126 所示),其燃燒室是一扁長(zhǎng)形的,布置不合理,上置式氣門(mén)可以將氣門(mén)布置得比較合理。為了使燃燒室形成一個(gè)半球形,可使進(jìn)氣門(mén)與排氣門(mén)之間形成一個(gè)合理的夾角,如圖 1-127 所示。其燃燒室形狀最為合理,但同時(shí)要求在活塞頂部留有凹坑,以免與開(kāi)啟的氣門(mén)相碰。
5. 要避免氣門(mén)的共振。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)是在高頻率下運(yùn)動(dòng)的,當(dāng)彈簧的頻率與氣門(mén)開(kāi)關(guān)的頻率相一致時(shí),便會(huì)產(chǎn)生共振。共振時(shí)會(huì)使氣門(mén)很快損壞,為此現(xiàn)代四沖程氣門(mén)彈簧都由一個(gè)彈簧改為內(nèi)外兩個(gè)彈簧,因兩個(gè)彈簧頻率不一樣,從而避免了產(chǎn)生共振。有些摩托車(chē)為了防止共振,采用了變距彈簧,如幸福 XF125 型摩托車(chē)。
6. 氣門(mén)間隙要適當(dāng)。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的溫度,氣門(mén)也會(huì)因溫度上升而伸長(zhǎng)。如果氣門(mén)與其傳送機(jī)構(gòu)的間隙不足,便會(huì)引起氣門(mén)關(guān)閉不嚴(yán),產(chǎn)生漏氣。若氣門(mén)與其傳送機(jī)構(gòu)的間隙過(guò)大,便會(huì)產(chǎn)生沖擊,引起敲擊噪聲,并加速氣門(mén)的磨損,同時(shí)也減少了氣門(mén)開(kāi)啟持續(xù)的時(shí)間,使進(jìn)排氣性能變差。
7. 氣門(mén)與氣門(mén)座的密封要嚴(yán)。發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮與燃燒過(guò)程中有很高的壓力和溫度,氣門(mén)與氣門(mén)座不僅要耐高溫和耐磨,還要密封得很?chē)?yán)。氣門(mén)與氣門(mén)的接觸帶愈窄愈容易密封,接觸帶一般為 0.9 ~ 1.1mm 。氣門(mén)與氣門(mén)座要進(jìn)行配研,成對(duì)使用,確保密封的可靠性。
8. 進(jìn)入汽缸體的潤(rùn)滑油愈少愈好。氣門(mén)機(jī)構(gòu)是高速運(yùn)動(dòng)的部件要有足夠的潤(rùn)滑,以減少其磨損。但要避免潤(rùn)滑油經(jīng)氣門(mén)進(jìn)入汽缸體,一方面要求氣門(mén)導(dǎo)管上的油封要可靠,另一方面要求氣門(mén)與氣門(mén)導(dǎo)管之間的徑向間隙在保證正常工作的條件下,愈小愈好。摩托車(chē)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上使用的配氣機(jī)構(gòu)有下列幾種類(lèi)型:
1. 下置凸輪與下置氣門(mén),如長(zhǎng)江 750 型摩托車(chē)的配氣機(jī)構(gòu),如圖 1-127 所示。
2. 下置凸輪與頂置氣門(mén),如幸福 XF125 型摩托車(chē)的配氣機(jī)構(gòu),如圖 1-128 所示。
3. 頂置凸輪與頂置氣門(mén),鏈條傳動(dòng),如本田 CB125S 型摩托車(chē)的配氣機(jī)構(gòu)。
4. 頂置凸輪與頂置氣門(mén),正時(shí)齒帶傳動(dòng)。
5. 頂置凸輪與頂置氣門(mén),凸輪軸直接操縱氣門(mén)。 6. 頂置凸輪與頂置氣門(mén),每缸為四氣門(mén),如本田 CT250S 型摩托車(chē)的配氣機(jī)構(gòu),如圖 1-129 所示。