摘要：柴油發電機的二氣門與四氣門的區別主要是氣門數不同和動力不同。氣門數多有利于發動機在高轉速時的進排氣效率，但影響低轉速的扭矩；兩氣門有結構簡單故障點少的優點：低速扭矩大，但高轉時進排氣效率低，影響功率輸出。

 

一、不同數量的氣門類型

 

1、單缸多氣門

 

過去，在大多數發動機上，每個汽缸只有一個進氣門和一個排氣門。但是現在，許多發動機都采用每缸兩個進氣門和兩個排氣門。這種設計使發動機具有較大的功率。另外，為了提高催化轉換器的廢氣溫度，還使用了三氣門發動機。

最近，很多發動機廠家還試驗了五氣門發動機。這種結構的發動機每個汽缸有三個進氣門和兩個排氣門。每缸五氣門比每缸兩氣門、三氣門和四氣門都要好，因為可以為空氣和燃油混合氣提供最佳的流動路徑。這種流動路徑在工程術語上被稱為簾布面積（Curtain area）。簾布面積向工程師們提示空氣和燃油流入汽缸的均勻程度，簾布面積越大，燃燒效率就越高。一些工程報告提出：與使用兩氣門、三氣門或四氣門相比，使用五氣門提高簾布面積效率大約30％。

 

圖1 氣門工作原理圖

 

 

2、四氣門發動機

 

現在使用的很多發動機中，每個汽缸都有兩個以上的氣門。當渦輪增壓器（也叫增壓器）被開始引入柴油發電機的設計中時，四氣門發動機開始普及。給發動機增壓就是強迫更多的空氣或燃油進入汽缸，以獲得更大的功率。后面的章節將會介紹增壓。四氣門缸蓋允許更多的空氣或燃油進入汽缸，從而增大了發動機的功率。因為每個汽缸上有兩個進氣門和兩個排氣門，更多的空氣或燃油以及更多的廢氣可以通過發動機。這就使得四氣門發動機具有更高的容積效率。

四氣門發動機還具有一些其他的特性。氣門可以更小，這樣發動機就可以在更高的轉速范圍內工作。因為四氣門發動機的成功，現在的大多數發動機，無論是否有增壓，都使用四氣門結構。圖3-38顯示了一個典型的四氣門汽缸蓋。

 

圖2 四氣門發動機示意圖

 

 

3、三氣門發動機

 

發電機組工程師們在持續不斷地努力改進發動機的燃燒效率，同時還要降低排放。提高效率而又降低排放的一種方法是使用三氣門發動機。圖3-39給出了一個三氣門發動機的例子。在這個例子中，每個汽缸有兩個進氣門和一個排氣門。試驗表明：催化轉換器需要很高的廢氣溫度才能正常工作。通常，當發動機在正常工作溫度時，得到較高的廢氣溫度沒有問題。但是，在預熱期，在一段時間內廢氣依然很涼，不能夠讓催化轉換器正常工作。這樣，催化轉換器凈化廢氣就會有一段時間延遲。研究者發現，這段延時是由于采用兩個排氣門引起的。當采用兩個排氣門時，有更多的廢氣熱量在發動機和催化轉換器之間損失掉了。如果只采用一個排氣門，發動機和催化轉換器之間的熱量損失就會減小。實際上，如果只使用一個排氣門，廢氣溫度要高出140～170E（1E＝1.8℃＋22）。這使得催化轉換器升溫更快，從而減少了起動和預熱期間的排放。

使用每汽缸三個氣門的另一個原因是：在設計汽缸蓋時可以有更多的空間用于布置火花塞和噴油器。通過在最好的位置布置噴油器和火花塞，可以實現更高的燃燒效率。

 

圖3 三氣門發動機示意圖

 

 

二、兩氣門和四氣門的區別

 

兩氣門：

1、優點：

（1）機械結構簡單，節省維修和制造成本，故障率比較低。

（2）低轉速時扭矩傳遞快，應對通勤使用時可靠性更好，油耗低。

2、缺點：

氣門開啟/閉合節奏固定，隨著速度提升越感無力。

四氣門：

1、優點：

（1）能提高發動機的功率和降低噪音。進氣門總的通過面積較大，沖量系數較高，排氣門的直徑可以適當減小，使其工作溫度適當降低，提高了工作可靠性。

（2）四氣門的進排氣截面積更大：與兩氣門相比，四氣門的進氣面積可增加30%左右，排氣面積可增加50%左右。

此外，四氣門充氣效率提高：兩個進氣門引起適當的空氣運動，改善了混合氣的形成，減少了CO和HC的排放，由于燃燒持續時間縮短，減少了NOx的生成。減少每個氣門的質量可以提高發動機轉速。采用多氣門后，充氣效率和燃燒速度提高。由于提高了充氣效率并增加了發動機轉速，發動機功率輸出最多增加了45%，發動機功率也增加了。

2、缺點：結構復雜，成本較高，維修復雜。

 

圖4 兩氣門和四氣門發動機的區別

 

 

 

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