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机械制造及其自动化
Mechanical Manufacturing and Its Automation

3.气门和气阀式压缩机对比

图3-1为压缩机改进前气阀式传统压缩机的PV图，图3-2为改进后气门式压缩
机的PV图，两图中的虚线为理想压缩机的PV图。通过比较明显可以看出气门式
压缩机的PV图更接近理想的PV图曲线。通过对改进前与改进后压缩机的PV图曲

线进行对比。发现改进前压缩机曲线比改进后多出2点和4点附近的突起部分。经
过分析得出，这两处凸起曲线不仅会引起进排的脉动，而且会消耗一部分的功。

这部分功正是在压缩机在吸气压缩过程中，气体流动产生的压力克服气阀弹簧弹
力所做的功。而改进后气门式压缩机由于结构的原因则不存在这部分问题。
下面介绍气门代替气阀的一些优点：

一是用气门代替气阀省去了气阀开启过程中克服阀片的惯性力所需的压力以
及在换气过程中克服自身弹簧力所需要的压力；

二是气门的准时开启减少了气阀开启时所产生的气流脉动冲击；
三是气门准时的关闭成功避免了由于气阀早关闭所带来的气阀二次开启所带
来的压力损失或者由于气阀关闭延迟所造成的气阀回流现象；

四是进气门在适当的时刻开启，相比进气阀更有效利用余隙内气体膨胀的惯
性来吸入更多气体；
五是进气门在活塞到下止点后的适当时刻关闭，相比进气阀有更好的充气

效率；
六是用气门代替气阀使实际的示功图曲线更加接近理想示功图曲线；

七是用气门代替气阀，使压缩机在转速上有更大的提升空间。

二、压缩机模型建立分析

（一）气门组单质量模型
如图3-3所示为单质量模型的简易示意图。它把气门的运动用一个集中质量

M描述（这里M包含有气门质量以及其他传动零件换算到气门处的质量），一段
通过刚度为c′的气门弹簧联结M与气缸盖，M的另一端联结一假想的刚度为c的
“弹簧”，此弹簧的上端由“当量凸轮”直接控制。其中气门的运动为：

x（a）=k×h（a）-X o （3-1）

其中，k为摇臂比；X 0 为气门间隙；h（a）为凸轮升程函数。

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