挺柱简介

气门式配气机构由气门组和气门传动组两部分组成。而挺柱是气门传动组除凸轮轴外的的一个主要构件。

挺柱的功用，材料及分类

挺柱是凸轮的从动件，其功用是将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门，同时还承受凸轮所施加的侧向力并将其传给机体或气缸盖。挺柱工作时，其底面与凸轮接触。由于接触面积小，接触应力较大，因此摩擦和磨损都相当严重。此外，在凸轮不变方向的侧向力作用下，还加重了起导向作用的挺柱侧表面与挺柱口的偏磨。因此，挺柱工作面应该耐摩擦并应得到良好的润滑。制造挺住的材料有碳钢,合金钢，镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁等。挺柱可分为机械挺柱和液力挺柱两大类，每一类中又有平面挺柱和液子挺柱等多种结构形式。

机械式挺柱

菌式挺柱多用于侧置式气门的配气机构，大多数发动机采用球面或滚轮式挺柱，可显著减少摩擦力和侧向力。某些凸轮轴上置的轿车发动机，其挺柱体上部装有调整垫片，用于调整气门间隙。

凸轮在旋转中对挺柱推力的方向是固定不变的，为使挺柱底面与凸轮接触面的磨损均匀，避免挺柱外圆表面与导向孔之间形成单面磨损，在设计上采取了如图1所示的结构措施。将挺柱底面做成一定的锥度形状，使凸轮与挺柱的接触点偏离挺柱中心轴线，如图1（a）所示；或挺柱中心轴线偏离凸轮对称轴线布置，如图1（b）所示。这样，挺柱在凸轮的推力作用下，沿导向孔上升的同时，挺柱还绕其中心轴线旋转，使挺柱底面与凸轮表面、挺柱外圆表面与导向孔内表面磨损均匀。采用滚轮式挺柱，如图1（a）所示，则将凸轮与挺柱的滑动摩擦变为滚动摩擦，进一步降低了凸轮、挺柱的摩擦磨损。

液力挺柱

如图2桑塔纳轿车液力挺柱的外形，其结构如图2所示。挺柱体由圆桶和上端盖焊接而成。油缸外圆柱面与挺柱体的油缸导向孔配合，油缸内圆柱面与柱塞配合。球阀被补偿弹簧压靠在柱塞下端面的阀座上。挺柱体内部的低压油腔通过挺柱顶背面的键形槽与柱塞上方的低压油腔相通。挺柱工作中，挺柱体上的环形槽与缸盖上的斜油孔对齐时，缸盖主油道内的润滑油经量油孔、斜油孔和环形油槽进入低压油腔。柱塞下端油缸内部的空腔，称为高压油腔，当球阀打开时，高压油腔与低压油腔相通。

无论是高压油腔还是低压油腔，都充满了油液。补偿弹簧还可以使油缸与柱塞作相对运动，保持挺柱体顶面与凸轮紧密接触。油缸下端面与气门杆端面紧密接触，整个配气机构无间隙。在气门打开的过程中，凸轮推动挺柱体和柱塞下移，油缸受到气门弹簧的阻力而不能马上下移，导致油压升高，球阀将阀门关闭。由于油液的不可压缩性，整个挺柱如同一个刚体一样下移，将气门打开。在此期间，挺柱和油缸之间的间隙会有部分油液泄漏，但不影响气门的正常打开。

在气门关闭的过程中，挺柱上移，由于仍受到凸轮和气门弹簧两方面的顶压，高压油腔仍保持高压，球阀仍处于关闭状态，液力挺柱仍是一个刚性体，直至气门完全关闭为止。气门关闭以后。补偿弹簧将柱塞和挺柱体继续向上推动一个微小的冲程（补偿由于油液泄漏而造成的柱塞与挺柱体的下降），同时高压油腔油压下降，球阀打开，低压油腔的油液进入高压油腔内补充油液的泄漏。气门关闭时，挺柱体上的环形油槽与缸盖上的斜油孔对齐，润滑系的油液进入挺柱低压油腔内。

气门受热膨胀伸长时，通过柱塞与油缸之间的间隙，高压油腔内的油向低压油腔泄漏，柱塞与油缸产生相对运动，挺柱自动“缩短”，保证气门关闭紧密。气门冷却收缩时，补偿弹簧将柱塞与挺柱体向上推动，球阀打开，低压油腔油液进入高压油腔，挺柱自动“伸长”，可保证“零气门间隙”。

1、为了保证气门关闭严密，在气门杆端与气门驱动件（摇臂、挺杆或凸轮）之间留有适当的间隙，称为气门间隙。气门间隙在热车时比较小，在冷车时比较大，这是因为发动机运行时，气门杆因温度升高而膨胀伸长，导致间隙缩小。若气门间隙调整不当就会使发动机运行不正常，过大会影响气门的开启量，气门升程减少引起进气不足，排气不彻底；过小会引起气门关闭不严引起漏气，造成动力下降。为了避免气门间隙调整不当引起的麻烦，一般高速发动机上都使用可自行调整气门间隙的液力挺杆。

2、挺杆的一端与凸轮接触，另一端与气门接触，它的作用是将凸轮的推力传给气门。旧式发动机上的挺杆一端装有调整螺钉和锁紧螺母，用于调整气门间隙，而液力挺杆省略了调整螺钉和锁紧螺母，用液力调节代替了这些刚性零件的作用。

3、液力挺杆时刻与凸轮轴接触，无间隙运行。挺杆内部则运用液力来达到间隙调节的作用。液力挺杆主要由柱塞、单向阀和单向阀弹簧等组成，利用单向阀的作用储存或释放机油，通过改变挺杆体腔内的机油压力就可以改变液力挺杆的工作长度，从而起到自动调整气门间隙的作用。

4、发动机工作时，当气门关闭，机油经挺杆体(1)和柱塞(2)的孔道进入柱塞腔(a)，推开单向阀(3)直入挺杆体腔(b)，柱塞便在挺杆体腔的油压及弹簧(4)的作用下上升，压紧气门推杆(5)。此时柱塞的上升力不足以克服气门弹簧的张力，气门不会被打开而仅是消除了整个气门机构中的间隙。此时挺杆体腔已充满油，单向阀在油压及弹簧(6)的作用下关闭，切断了油路。当凸轮(7)转到工作面时挺杆上升，气门弹簧张力通过气门推杆作用在柱塞上，但此时单向阀巳关闭使油液无法溢出，而油液具有的不可压缩性使得挺杆象一个整体一样推动着气门开启。在此过程中，由于挺杆体腔油压很高，有少许油液通过挺杆体与柱塞的间隙处泄漏出去而使挺杆工作长度“缩短”。当凸轮转过工作面时挺杆下降，气门关闭，挺杆体腔内的油压也随之下降，于是主油道的机油又再次推开单向阀注入挺杆体腔内，补充油液，重复循环以上动作。

5、通过挺杆体腔内的油液泄漏及补充，不断自动调节挺杆的工作长度，从而保持气门工作正常而整个机构又没有间隙存在，减少了零件之间的冲击和噪声，消除了旧款发动机气门间隙的弊病。同时，采用液力挺杆可以将凸轮轴轮廓做得更徒一点，令气门开启与关闭得更快，更加符合现代高速发动机的要求。

液力挺柱由挺柱体、柱塞、球座、柱塞弹簧、单向阀和单向阀弹簧等组成。挺柱体和柱塞上有油孔与发动机机体上相应的油孔相通。球座为推杆的支承座。单向阀有片式和球式两种。