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摘要：柴油发电机的二气门与四气门的区别主要是气门数不同和动力不同。气门数多有利于发动机在高转速时的进排气效率，但影响低转速的扭矩；两气门有结构简单故障点少的优点：低速扭矩大，但高转时进排气效率低，影响功率输出。

 

一、不同数量的气门类型

 

1、单缸多气门

 

过去，在大多数发动机上，每个汽缸只有一个进气门和一个排气门。但是现在，许多发动机都采用每缸两个进气门和两个排气门。这种设计使发动机具有较大的功率。另外，为了提高催化转换器的废气温度，还使用了三气门发动机。

最近，很多发动机厂家还试验了五气门发动机。这种结构的发动机每个汽缸有三个进气门和两个排气门。每缸五气门比每缸两气门、三气门和四气门都要好，因为可以为空气和燃油混合气提供最佳的流动路径。这种流动路径在工程术语上被称为帘布面积（Curtain area）。帘布面积向工程师们提示空气和燃油流入汽缸的均匀程度，帘布面积越大，燃烧效率就越高。一些工程报告提出：与使用两气门、三气门或四气门相比，使用五气门提高帘布面积效率大约30％。

 

图1 气门工作原理图

 

 

2、四气门发动机

 

现在使用的很多发动机中，每个汽缸都有两个以上的气门。当涡轮增压器（也叫增压器）被开始引入柴油发电机的设计中时，四气门发动机开始普及。给发动机增压就是强迫更多的空气或燃油进入汽缸，以获得更大的功率。后面的章节将会介绍增压。四气门缸盖允许更多的空气或燃油进入汽缸，从而增大了发动机的功率。因为每个汽缸上有两个进气门和两个排气门，更多的空气或燃油以及更多的废气可以通过发动机。这就使得四气门发动机具有更高的容积效率。

四气门发动机还具有一些其他的特性。气门可以更小，这样发动机就可以在更高的转速范围内工作。因为四气门发动机的成功，现在的大多数发动机，无论是否有增压，都使用四气门结构。图3-38显示了一个典型的四气门汽缸盖。

 

图2 四气门发动机示意图

 

 

3、三气门发动机

 

发电机组工程师们在持续不断地努力改进发动机的燃烧效率，同时还要降低排放。提高效率而又降低排放的一种方法是使用三气门发动机。图3-39给出了一个三气门发动机的例子。在这个例子中，每个汽缸有两个进气门和一个排气门。试验表明：催化转换器需要很高的废气温度才能正常工作。通常，当发动机在正常工作温度时，得到较高的废气温度没有问题。但是，在预热期，在一段时间内废气依然很凉，不能够让催化转换器正常工作。这样，催化转换器净化废气就会有一段时间延迟。研究者发现，这段延时是由于采用两个排气门引起的。当采用两个排气门时，有更多的废气热量在发动机和催化转换器之间损失掉了。如果只采用一个排气门，发动机和催化转换器之间的热量损失就会减小。实际上，如果只使用一个排气门，废气温度要高出140～170E（1E＝1.8℃＋22）。这使得催化转换器升温更快，从而减少了起动和预热期间的排放。

使用每汽缸三个气门的另一个原因是：在设计汽缸盖时可以有更多的空间用于布置火花塞和喷油器。通过在最好的位置布置喷油器和火花塞，可以实现更高的燃烧效率。

 

图3 三气门发动机示意图

 

 

二、两气门和四气门的区别

 

两气门：

1、优点：

（1）机械结构简单，节省维修和制造成本，故障率比较低。

（2）低转速时扭矩传递快，应对通勤使用时可靠性更好，油耗低。

2、缺点：

气门开启/闭合节奏固定，随着速度提升越感无力。

四气门：

1、优点：

（1）能提高发动机的功率和降低噪音。进气门总的通过面积较大，冲量系数较高，排气门的直径可以适当减小，使其工作温度适当降低，提高了工作可靠性。

（2）四气门的进排气截面积更大：与两气门相比，四气门的进气面积可增加30%左右，排气面积可增加50%左右。

此外，四气门充气效率提高：两个进气门引起适当的空气运动，改善了混合气的形成，减少了CO和HC的排放，由于燃烧持续时间缩短，减少了NOx的生成。减少每个气门的质量可以提高发动机转速。采用多气门后，充气效率和燃烧速度提高。由于提高了充气效率并增加了发动机转速，发动机功率输出最多增加了45%，发动机功率也增加了。

2、缺点：结构复杂，成本较高，维修复杂。

 

图4 两气门和四气门发动机的区别

 

 

 

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