挺柱

氣門式配氣機構由氣門組和氣門傳動組兩部分組成。而挺柱是氣門傳動組除凸輪軸外的的一個主要構件。

挺柱是凸輪的從動件，其功用是將來自凸輪的運動和作用力傳給推桿或氣門，同時還承受凸輪所施加的側向力並將其傳給機體或氣缸蓋。挺柱工作時，其底面與凸輪接觸。由於接觸面積小，接觸應力較大，因此摩擦和磨損都相當嚴重。此外，在凸輪不變方向的側向力作用下，還加重了起導向作用的挺柱側表面與挺柱口的偏磨。因此，挺柱工作面應該耐摩擦並應得到良好的潤滑。製造挺住的材料有碳鋼，合金鋼，鎳鉻合金鑄鐵和冷激合金鑄鐵等。挺柱可分為機械挺柱和液力挺柱兩大類，每一類中又有平面挺柱和液子挺柱等多種結構形式。

菌式挺柱多用於側置式氣門的配氣機構，大多數發動機採用球面或滾輪式挺柱，可顯著減少摩擦力和側向力。某些凸輪軸上置的轎車發動機，其挺柱體上部裝有調整墊片，用於調整氣門間隙。

凸輪在旋轉中對挺柱推力的方向是固定不變的，為使挺柱底面與凸輪接觸面的磨損均勻，避免挺柱外圓表面與導向孔之間形成單面磨損，在設計上採取了如圖1所示的結構措施。將挺柱底面做成一定的錐度形狀，使凸輪與挺柱的接觸點偏離挺柱中心軸線，如圖1（a）所示；或挺柱中心軸線偏離凸輪對稱軸線布置，如圖1（b）所示。這樣，挺柱在凸輪的推力作用下，沿導向孔上升的同時，挺柱還繞其中心軸線旋轉，使挺柱底面與凸輪表面、挺柱外圓表面與導向孔內表面磨損均勻。採用滾輪式挺柱，如圖1（a）所示，則將凸輪與挺柱的滑動摩擦變為滾動摩擦，進一步降低了凸輪、挺柱的摩擦磨損。

如圖2桑塔納轎車液力挺柱的外形，其結構如圖2所示。挺柱體由圓桶和上端蓋焊接而成。油缸外圓柱面與挺柱體的油缸導向孔配合，油缸內圓柱面與柱塞配合。球閥被補償彈簧壓靠在柱塞下端面的閥座上。挺柱體內部的低壓油腔通過挺柱頂背面的鍵形槽與柱塞上方的低壓油腔相通。挺柱工作中，挺柱體上的環形槽與缸蓋上的斜油孔對齊時，缸蓋主油道內的潤滑油經量油孔、斜油孔和環形油槽進入低壓油腔。柱塞下端油缸內部的空腔，稱為高壓油腔，當球閥打開時，高壓油腔與低壓油腔相通。

無論是高壓油腔還是低壓油腔，都充滿了油液。補償彈簧還可以使油缸與柱塞作相對運動，保持挺柱體頂面與凸輪緊密接觸。油缸下端面與氣門桿端面緊密接觸，整個配氣機構無間隙。在氣門打開的過程中，凸輪推動挺柱體和柱塞下移，油缸受到氣門彈簧的阻力而不能馬上下移，導致油壓升高，球閥將閥門關閉。由於油液的不可壓縮性，整個挺柱如同一個剛體一樣下移，將氣門打開。在此期間，挺柱和油缸之間的間隙會有部分油液泄漏，但不影響氣門的正常打開。

在氣門關閉的過程中，挺柱上移，由於仍受到凸輪和氣門彈簧兩方面的頂壓，高壓油腔仍保持高壓，球閥仍處於關閉狀態，液力挺柱仍是一個剛性體，直至氣門完全關閉為止。氣門關閉以後。補償彈簧將柱塞和挺柱體繼續向上推動一個微小的衝程（補償由於油液泄漏而造成的柱塞與挺柱體的下降），同時高壓油腔油壓下降，球閥打開，低壓油腔的油液進入高壓油腔內補充油液的泄漏。氣門關閉時，挺柱體上的環形油槽與缸蓋上的斜油孔對齊，潤滑劑的油液進入挺柱低壓油腔內。

氣門受熱膨脹伸長時，通過柱塞與油缸之間的間隙，高壓油腔內的油向低壓油腔泄漏，柱塞與油缸產生相對運動，挺柱自動“縮短”，保證氣門關閉緊密。氣門冷卻收縮時，補償彈簧將柱塞與挺柱體向上推動，球閥打開，低壓油腔油液進入高壓油腔，挺柱自動“伸長”，可保證“零氣門間隙”。

1、為了保證氣門關閉嚴密，在氣門桿端與氣門驅動件（搖臂、挺桿或凸輪）之間留有適當的間隙，稱為氣門間隙。氣門間隙在熱車時比較小，在冷車時比較大，這是因為發動機運行時，氣門桿因溫度升高而膨脹伸長，導致間隙縮小。若氣門間隙調整不當就會使發動機運行不正常，過大會影響氣門的開啟量，氣門升程減少引起進氣不足，排氣不徹底；過小會引起氣門關閉不嚴引起漏氣，造成動力下降。為了避免氣門間隙調整不當引起的麻煩，一般高速發動機上都使用可自行調整氣門間隙的液力挺桿。

2、挺桿的一端與凸輪接觸，另一端與氣門接觸，它的作用是將凸輪的推力傳給氣門。舊式發動機上的挺桿一端裝有調整螺釘和鎖緊螺母，用於調整氣門間隙，而液力挺桿省略了調整螺釘和鎖緊螺母，用液力調節代替了這些剛性零件的作用。

3、液力挺桿時刻與凸輪軸接觸，無間隙運行。挺桿內部則運用液力來達到間隙調節的作用。液力挺桿主要由柱塞、單向閥和單向閥彈簧等組成，利用單向閥的作用儲存或釋放機油，通過改變挺桿體腔內的機油壓力就可以改變液力挺桿的工作長度，從而起到自動調整氣門間隙的作用。

4、發動機工作時，當氣門關閉，機油經挺桿體(1)和柱塞(2)的孔道進入柱塞腔(a)，推開單向閥(3)直入挺桿體腔(b)，柱塞便在挺桿體腔的油壓及彈簧(4)的作用下上升，壓緊氣門推桿(5)。此時柱塞的上升力不足以克服氣門彈簧的張力，氣門不會被打開而僅是消除了整個氣門機構中的間隙。此時挺桿體腔已充滿油，單向閥在油壓及彈簧(6)的作用下關閉，切斷了油路。當凸輪(7)轉到工作面時挺桿上升，氣門彈簧張力通過氣門推桿作用在柱塞上，但此時單向閥巳關閉使油液無法溢出，而油液具有的不可壓縮性使得挺桿象一個整體一樣推動著氣門開啟。在此過程中，由於挺桿體腔油壓很高，有少許油液通過挺桿體與柱塞的間隙處泄漏出去而使挺桿工作長度“縮短”。當凸輪轉過工作面時挺桿下降，氣門關閉，挺桿體腔內的油壓也隨之下降，於是主油道的機油又再次推開單向閥注入挺桿體腔內，補充油液，重複循環以上動作。

5、通過挺桿體腔內的油液泄漏及補充，不斷自動調節挺桿的工作長度，從而保持氣門工作正常而整個機構又沒有間隙存在，減少了零件之間的衝擊和雜訊，消除了舊款發動機氣門間隙的弊病。同時，採用液力挺桿可以將凸輪軸輪廓做得更徒一點，令氣門開啟與關閉得更快，更加符合現代高速發動機的要求。