d第三章-配气机构解析

1、一、充气效率一、充气效率 定义：表征新鲜充量充满气缸的程度，指每循环实际进入气缸的定义：表征新鲜充量充满气缸的程度，指每循环实际进入气缸的充量与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值。充量与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值。 影响因素：进气终了时气缸压力；进气终了时气缸内温度；上一影响因素：进气终了时气缸压力；进气终了时气缸内温度；上一循环残留在气缸内的高温废气。循环残留在气缸内的高温废气。 提高措施：减小进气门处的流动损失；减小整个进气管道的流通提高措施：减小进气门处的流动损失；减小整个进气管道的流通阻力；减少对混合气的热传导；减小排气系统对气流的阻力；合理选阻力；减少对混合气

2、的热传导；减小排气系统对气流的阻力；合理选择配气相位。择配气相位。 第三章第三章 配气机构配气机构 第一节第一节 配气机构的功用及组成配气机构的功用及组成二、功用二、功用 按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启各缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气或空气及时进入气缸，废气及时启各缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气或空气及时进入气缸，废气及时从气缸排出。从气缸排出。三、组成三、组成 配气机构常见有两种方式：气门式配气机构和气孔式配气机构。配气机构常见有两种方式：气门式配气机构和气孔式配气机构。 气门式配气机构包括侧置气

3、门式和顶置气门式两种。气门式配气机构包括侧置气门式和顶置气门式两种。 气门式配气机构通常由气门组和气门传动组组成。气门式配气机构通常由气门组和气门传动组组成。 侧置气门式侧置气门式 顶置气门式顶置气门式对顶置气门式配气机构按凸轮轴位置分：对顶置气门式配气机构按凸轮轴位置分：1、 凸轮轴下置式凸轮轴下置式 优点：凸轮轴离曲轴近，可用齿轮传动；优点：凸轮轴离曲轴近，可用齿轮传动； 缺点：传动链长，整个机构刚性差，速度高时，可能破坏气门的运缺点：传动链长，整个机构刚性差，速度高时，可能破坏气门的运动规律。动规律。 2 、凸轮轴中置式、凸轮轴中置式 优点：传动机构刚度有所增加；优点：传动机构刚度有所增

4、加； 缺点：凸轮轴驱动变复杂。缺点：凸轮轴驱动变复杂。3 、凸轮轴上置式、凸轮轴上置式 优点：运动件少，机构刚度最好；优点：运动件少，机构刚度最好； 缺点：凸轮轴驱动复杂。缺点：凸轮轴驱动复杂。 第二节第二节 配气定时及气门间隙配气定时及气门间隙一、配气定时一、配气定时 指以曲轴转角所表示的进、排气门实际开闭时刻及其所持续的时间。指以曲轴转角所表示的进、排气门实际开闭时刻及其所持续的时间。用相对于上、下止点的曲轴转角的环形图（配气相位图）表示。用相对于上、下止点的曲轴转角的环形图（配气相位图）表示。 1 、进气门、进气门 进气提前角：进气提前角：=030； 进气迟后角：进气迟后角：=3080

5、进气持续角：进气持续角：180+ 2 、排气门、排气门 排气提前角：排气提前角：=4080； 排气迟后角：排气迟后角：=030 排气持续角：排气持续角：180+ 3 、气门重叠角、气门重叠角 活塞位于上止点时，进排气门同时开启。活塞位于上止点时，进排气门同时开启。 气门重叠角：气门重叠角：+二、气门间隙二、气门间隙 发动机冷态时，在气门及其传动机构中，留有适当间隙以补偿气门受发动机冷态时，在气门及其传动机构中，留有适当间隙以补偿气门受热后的膨胀量，此间隙即为气门间隙。热后的膨胀量，此间隙即为气门间隙。 气门间隙一般由发动机制造厂根据试验确定。气门间隙一般由发动机制造厂根据试验确定。第三节第三节

6、 气门组气门组 气门组包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧等。气门组包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧等。 气门组应保证气门能够实现气缸的密封。气门组应保证气门能够实现气缸的密封。 一、气门一、气门 1、 工作条件及要求工作条件及要求 工作条件：高温、高压、惯性力和差的冷却和润滑条件。工作条件：高温、高压、惯性力和差的冷却和润滑条件。 要求气门有足够强度、刚度、耐热性和耐磨性。要求气门有足够强度、刚度、耐热性和耐磨性。 进气门一般用合金钢制造；排气门用耐热合金钢制造。进气门一般用合金钢制造；排气门用耐热合金钢制造。2 、气门头顶面、气门头顶面 平顶：结构简单，吸热面积小，进排气门都可使用。应

7、用最多。平顶：结构简单，吸热面积小，进排气门都可使用。应用最多。 凹顶：适于作进气门，加工复杂，受热面积大，不宜作排气门。凹顶：适于作进气门，加工复杂，受热面积大，不宜作排气门。 凸顶：排气阻力小，强度高，适于作排气门，但质量大，受热面积大，凸顶：排气阻力小，强度高，适于作排气门，但质量大，受热面积大，加工复杂。加工复杂。3 、气门密封、气门密封 气门密封锥面的锥角为气门锥角，一般为气门密封锥面的锥角为气门锥角，一般为45 ，也有的为，也有的为30 。4 、气门散热、气门散热 气门头部的热量直接通气门头部的热量直接通过气门座以及通过气门杆、过气门座以及通过气门杆、经气门导管而传到气缸盖上，经气

8、门导管而传到气缸盖上，最终被冷却液带走。最终被冷却液带走。 为提高散热性能：为提高散热性能： 气门头与气门座密封气门头与气门座密封良好；良好； 气门头与气门杆过渡气门头与气门杆过渡部分应圆滑；部分应圆滑； 气门杆与气门导管间气门杆与气门导管间隙尽可能小。隙尽可能小。 5、 每缸气门数每缸气门数 一般发动机为一进一般发动机为一进一排两气门，且进气门一排两气门，且进气门比排气门大。比排气门大。 多气门发动机使用最多气门发动机使用最多的是四气门发动机，多的是四气门发动机，其优点包括：其优点包括：1）气门通过断面积大，）气门通过断面积大，进气量增加；进气量增加；2）运动惯性力减小，有）运动惯性力减小，

9、有利于提高转速；利于提高转速；3）多采用蓬型燃烧室，）多采用蓬型燃烧室，有利于燃烧。有利于燃烧。6 6、气门杆、气门杆 用来为气门运动时导向、承受侧压力并传走一部分热量。气门杆应具有用来为气门运动时导向、承受侧压力并传走一部分热量。气门杆应具有一定耐磨性，其杆端形状决定于气门弹簧座的固定方式。一定耐磨性，其杆端形状决定于气门弹簧座的固定方式。二、气门座与气门座圈二、气门座与气门座圈 气门座是气缸盖上与气门锥面相贴合的部位。气门座可在气缸盖上直接镗气门座是气缸盖上与气门锥面相贴合的部位。气门座可在气缸盖上直接镗出，也可用较好的材料单独制作，然后镶嵌到气缸盖上。出，也可用较好的材料单独制作，然后镶

10、嵌到气缸盖上。三、气门导管三、气门导管 主要起导向作用，保证气门作直线往复运动，同时，气门导管还起主要起导向作用，保证气门作直线往复运动，同时，气门导管还起导热作用。气门杆和气门导管之间一般留导热作用。气门杆和气门导管之间一般留0.05-0.12mm间隙，保证气门间隙，保证气门杆运动。杆运动。四、气门弹簧四、气门弹簧 保证气门及时落座并紧紧贴合，同时防止发动机振动时气门跳动。保证气门及时落座并紧紧贴合，同时防止发动机振动时气门跳动。 为防止共振，可采取以下措施：为防止共振，可采取以下措施： 双气门弹簧；双气门弹簧； 变螺距弹簧；变螺距弹簧； 锥形弹簧锥形弹簧五、气门旋转机构五、气门旋转机构 可

11、使气门头沿圆周温度分布均匀，同时，摩擦锥面上的摩擦力能阻可使气门头沿圆周温度分布均匀，同时，摩擦锥面上的摩擦力能阻止沉积物形成。止沉积物形成。 通过变厚度凹槽的设计，使得气门旋转。通过变厚度凹槽的设计，使得气门旋转。第三节第三节 气门传动组气门传动组 气门传动组主要包括凸轮轴、气门传动组主要包括凸轮轴、正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂、正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等。摇臂轴等。 作用是使进、排气门能按配作用是使进、排气门能按配气相位规定的时刻开闭，且保证气相位规定的时刻开闭，且保证有足够的开度。有足够的开度。一、凸轮轴一、凸轮轴 1 、工作条件：承受周期性载荷，要求有足够的刚度和耐磨性。、工作

12、条件：承受周期性载荷，要求有足够的刚度和耐磨性。 一般用优质钢模锻。一般用优质钢模锻。 2 、构造、构造 （1）组成：主要有进、排气凸轮、驱动分电器的齿轮和驱动油泵的偏心轮等。）组成：主要有进、排气凸轮、驱动分电器的齿轮和驱动油泵的偏心轮等。 （2）支承：）支承： 有全支承有全支承和非全支承。和非全支承。（3）同异名凸轮）同异名凸轮 同名凸轮：相对角位置符合各缸发火次序和发火间隙时间的要求。同名凸轮：相对角位置符合各缸发火次序和发火间隙时间的要求。 异名凸轮：同一气缸进排气凸轮的相对角位置与既定的配气相位相适应。异名凸轮：同一气缸进排气凸轮的相对角位置与既定的配气相位相适应。（4）凸轮形状）凸

13、轮形状 凸轮的轮廓形状决定着气门的开启持续时间和气门升程及运动规律。凸轮的轮廓形状决定着气门的开启持续时间和气门升程及运动规律。（5）凸轮轴的传动）凸轮轴的传动 齿轮传动：多用于凸轮轴下置、中置发动机。齿轮传动：多用于凸轮轴下置、中置发动机。 链传动：适于凸轮轴上置发动机，不如齿轮传动可靠。链传动：适于凸轮轴上置发动机，不如齿轮传动可靠。 齿形带传动：适于凸轮轴上置式发动机，噪声小，工作可靠。齿形带传动：适于凸轮轴上置式发动机，噪声小，工作可靠。（6）凸轮轴定位）凸轮轴定位 上置式凸轮轴，利用凸轮轴承盖的两个端面和凸轮轴轴颈两侧的凸肩进上置式凸轮轴，利用凸轮轴承盖的两个端面和凸轮轴轴颈两侧的凸

14、肩进行轴向定位。行轴向定位。 中、下置式凸轮轴，多采用止推板形式。中、下置式凸轮轴，多采用止推板形式。二、挺柱二、挺柱 将凸轮的推力传给推杆，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。将凸轮的推力传给推杆，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。 1、 工作条件工作条件 由于与凸轮间高速运动，要求必须耐磨。一般用镍铬合金铸铁制造。结构由于与凸轮间高速运动，要求必须耐磨。一般用镍铬合金铸铁制造。结构形式上包括机械挺柱和液力挺柱。形式上包括机械挺柱和液力挺柱。2、 机械挺柱机械挺柱 机械挺柱会存在偏磨损。机械挺柱会存在偏磨损。 为减小挺柱的磨损，采取以下措施：为减小挺柱的磨损，采取以下措施： （1）在挺柱底面镶

15、嵌耐磨合金属；）在挺柱底面镶嵌耐磨合金属； （2）使用滚子挺柱；）使用滚子挺柱； （3）挺柱表面做成球面，凸轮工作面制成锥面；）挺柱表面做成球面，凸轮工作面制成锥面； （4）挺柱中心线与凸轮中心线不相重合挺柱中心线与凸轮中心线不相重合 。3、 液力挺柱液力挺柱 使用液力挺柱，使用液力挺柱，实现了零气门间隙。实现了零气门间隙。三、推杆三、推杆 将从挺柱传来的力传给摇臂。要求其抗将从挺柱传来的力传给摇臂。要求其抗弯曲刚度高，质量小，两端焊球头和球座。弯曲刚度高，质量小，两端焊球头和球座。四、摇臂四、摇臂 将推杆或凸轮传来的运动和作用力改变方向传给气门。将推杆或凸轮传来的运动和作用力改变方向传给气门。 已知某微型轿车发动机为三缸四冲程汽油机，其配气相已知某微型轿车发动机为三缸四冲程汽油机，其配气相位为进气：位为进气：=22CA；=62CA；排气；排气=52CA；=20CA。试求：试求：1）画出该发动机的配气相位图；）画出该发动机的配气相位图； 2）当该发动机转速为）当该发动机转速为3000r/min时，计算每循环的时，计算每循环的进、排气持续时间各是多少秒？进、排气持续时间各是多少秒？ 3）该机作功间隔角是多少）该机作功间隔角是多少CA; 4