第四章换气系统及换气过程1

1、主要内容和学时安排（4学时）第四章第四章换气系统与换气过程概述配气正时和气门间隙气门组气门传动组可变气门驱动换气系统与换气过程压缩作功进气排气配气正时和气门间隙（2）气门重叠进气门早开为了在进气开始时进气门能有较大的开度，减小进气阻力，使进气顺畅。=030CA进气门晚关充分利用气流的惯性，以增加进气量。= 3080 CA进气行程延续角180 压缩作功进气排气配气正时和气门间隙（3）气门重叠排气门早开增加排气压力，提高排气速度。= 4080 CA排气门晚关充分利用排气惯性，减少缸内残余废气。= 030CA排气行程延续角180 压缩作功进气排气配气正时和气门间隙（4）气门重叠气门重叠角进气门早开和

2、排气门晚关，使活塞在上止点附近时，进排气门同时开启。 气门间隙配气正时和气门间隙（5）气门间隙发动机在冷态下，气门完全关闭时，气门杆未端与传动件（或直动式凸轮与挺柱）之间的间隙。给热膨胀留有余地，保证气门密封。气门间隙不能过大、过小，要适当。进气门：0.250.30mm排气门：0.300.35mm需定期调整，或采用液压间隙调节器。配气正时和气门间隙（6）气门间隙气门气门结构气门锥角顶面形状气门组（3）头部尺寸充钠气门气门顶面锁夹气门锥面气门杆端面气门杆气门锥角气门头部气门组（5）气门气门结构气门锥角顶面形状平顶：结构简单，制造容易，吸热面积小，质量小，进排气门均有采用。凹顶：质量小；喇叭型顶头

3、部与杆部流线过渡，进气阻力小，适用于进气门。但顶部受热面积大，不适合于排气门。头部尺寸充钠气门气门组（6）气门气门结构气门锥角顶面形状头部尺寸进、排气门数目相等时，进气门头部尺寸大（每缸二气门、四气门）。进气门数多的，排气门大。（每缸三气门，二进一排；每缸五气门，三进二排）。充钠气门气门组（7）气门座圈气门组（10）直接加工出气门座气门座圈气门组（11）气门导管导向，保证气门作直线往复运动。导热,气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。气门杆与导管孔之间的润滑靠气门机构工作时飞溅的机油，但油不能过多，要加气门油封。气门导管用灰铁、球铁或粉末冶金制造，过盈压入缸盖导管孔。气门油封气门组（12）

4、气门组（14）等螺距，单弹簧等螺距，双弹簧锥形弹簧气门组（15）弹簧座和锁夹弹簧座：承受弹簧力并将通过锁夹传给气门杆。锁夹：连接气门杆和气门座，有多种型式。气门杆锁夹弹簧座气门弹簧弹簧下座气门组（16）气门传动组（2）顶置凸轮轴气门机构气门传动组摇臂摇臂轴凸轮轴摇臂轴气门间隙调整螺钉凸轮轴摇臂气门间隙调整螺钉挺柱凸轮轴气门传动组（3）带滚轮的摇臂指状支点液压间隙调节器凸轮轴指状支点机械式凸轮轴摇臂气门传动组（5）凸轮轴单凸轮轴上有进、排气凸轮；双顶置凸轮轴（DOHC）分为进气凸轮轴（只有进气凸轮）和排气凸轮轴（只有排气凸轮）挺柱摇臂气门间隙调整液压间隙调节器顶置单凸轮轴气门传动组（6）双顶置凸

5、轮轴凸轮轴凸轮形状（基圆、上升段、下降段），决定气门运动规律和最大升程。同名凸轮排列（相对角位置）取决于发火顺序、凸轮轴旋向、缸数。进、排气凸轮的相对角位置取决于气门正时和凸轮轴旋向。挺柱摇臂气门间隙调整液压间隙调节器气门传动组（7）气门传动组（8）凸轮轴整体式：锻造（优质碳钢或合金钢）或铸造（球铁或合金铸铁），凸轮表面和轴颈热处理、磨光。组合式：凸轮、轴颈单独加工。挺柱摇臂气门间隙调整液压间隙调节器气门传动组（9）气门传动组（10）凸轮轴一般顶置凸轮轴采用剖分式轴颈座孔，有些用轴瓦，很多不用轴瓦（无轴承）。下置凸轮轴轴颈采用衬套压入整体座孔。挺柱摇臂气门间隙调整液压间隙调节器气门传动组（11

6、）凸轮轴凸轮轴上的正时齿轮、齿型皮带轮或链轮上都有正时记号，以便装配时按要求对正记号。凸轮轴需要轴向定位。顶置凸轮轴一般用凸轮轴承盖和凸轮轴轴颈两侧凸肩定位，下置凸轮轴多用止推板（参见教材）。挺柱摇臂气门间隙调整液压间隙调节器气门传动组（12）凸轮轴挺柱将凸轮的运动和作用力传给推杆或气门，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。多种型式带滚轮的挺柱可减小摩擦。摇臂气门间隙调整液压间隙调节器挺柱，下置凸轮轴用挺柱，顶置凸轮轴用气门传动组（13）气门传动组（14）凸轮轴挺柱摇臂将推杆或凸轮的运动和力改变方向，并传给气门。多种型式。铸造、冲压或锻造。气门间隙调整液压间隙调节器摇臂，下置凸轮轴用气门传动组（

7、15）摇臂，顶置凸轮轴用液压间隙调节器滚轮气门传动组（16）摇臂，顶置凸轮轴用气门传动组（17）凸轮轴挺柱调整螺钉摇臂气门间隙调整气门机构传动链磨损，导致气门间隙变化，需定期调整（液压间隙调节器可自动弥补间隙变化）。机械方法：调整螺钉、垫片液压间隙调节器气门间隙调整，下置凸轮轴调整螺钉调整螺钉气门间隙调整，顶置凸轮轴气门传动组（18）气门传动组（19）调整螺钉气门间隙调整，顶置凸轮轴气门传动组（20）凸轮轴挺柱摇臂气门间隙调整液压间隙调节器通过液力（机油作为工作介质）传递力和运动，自动补偿气门间隙的变化。有多种型式：液力挺柱、指状支点式、直动式、嵌入摇臂式。工作原理相同：机油经单向阀流入高压腔

8、，从高压腔经泄漏间隙泄出。气门传动组（21）直动式机油经单向阀流入高压腔高压腔机油泄漏气门传动组（22）指状支点式气门传动组（23）嵌入摇臂式气门传动组（24）液压挺柱可变进气控制技术 可变进气管 可变气门正时与升程 （为什么采用这些技术？）可变气门正时和升程技术可以使发动机的可变气门正时和升程技术可以使发动机的“呼吸呼吸”更为顺畅自然？更为顺畅自然？可变气门正时和升程技术就是为了让发动机在各种负荷和转速下自由调整“呼吸”，从而提升动力表现，提高燃烧效率。可变进气歧管可变进气歧管通过改变进气管的长度和截面积，提高燃烧效率，使发动机在低转速时更平稳、扭矩更充足，高转速时更顺畅、功率更强大。变长度

9、（宝马）变长度（宝马）通过改变进气歧管长度，改进气流的流动。进气歧管被设计成蜗牛一般的螺旋状，分布在发动机缸体中间，气流从中部进入。当发动机在2000prm低转速运转时，黑色控制阀关闭，气流被迫从长歧管流入汽缸，此时，进气歧管的固有频率得以降低，以适应气流的低转速。当发动机转速上升到5000rpm，进气频率上升，此时控制阀开启，气流绕开下部导管直接注入汽缸，这降低了进气歧管的共振频率，利于高速进气。变截面流体力学的原理-管道的截面积越大，流体压力越小；管道截面积越小，流体压力越大。举个例子：小时候我们都玩过自来水，将水管前端捏扁，自来水的压力会变得非常大。根据这一原理，发动机需要一套机构：在高

10、转速时使用较大的进气歧管截面积，提高进气流量；在低转速时使用较小的进气歧管截面面积，提高气缸的进气负压，也能在气缸内充分形成涡流，让空气与汽油更好的混合。可变气门正时技术类型VVT-可变气门正时VTEC-可变气门正时和升程电子控制系统i-VTEC-可连续性变化的气门正时与气门重叠时间VVT-i-智能型可变气门正时系统（intellingence）CVVT-Continue Variable Valve TimingMIVEC-智能可变气门正时与升程控制系统可变气门驱动（1）理想情况下，气门升程、气门正时随发动机工况变化，可发挥发动机最大潜力，使性能在全部工况范围内都达到最好。固定不变的气门正时

11、和正时只能使发动机性能在某一工况最佳。气门升程、气门正时多个参数中有一个或几个参数随发动机工况变化可变气门驱动（Variable Valve Actuation, VVA;Variable Valve Timing, VVT）.产品发动机的VVA一般只改变进气门的正时、升程参数。VVT丰田可变气门正时VVTVVT（Variable Valve Timing）可变气门正时系统。该系统通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的相位进行调节，从而使得气门开启、关闭的时间随发动机转速的变化而变化，以提高充气效率，增加发动机功率。可变气门驱动（2）斜齿机油压力回位弹簧进气凸轮轴调相VTEC 当发动机在中、

12、低转速时，三根摇臂处于分离状态，普通凸轮推动主摇臂和副摇臂来控制两个进气门的开闭，气门升量较小。此时虽然中间凸轮也推动中间摇臂，但由于摇臂之间是分离的，所以两边的摇臂不受它控制，也不会影响气门的开闭状态。 发动机达到某一个设定的转速时，电脑即会指令电磁阀启动液压系统，推动摇臂内的小活塞，使三根摇臂锁成一体，一起由高角度凸轮驱动，这时气门的升程和开启时间都相应的增大了，使得单位时间内的进气量更大，发动机动力也更强。这种在一定转速后突然的动力爆发极大的提升了驾驶乐趣。当发动机转速降到某一转速时，摇臂内的液压也随之降低，活塞在回位弹簧作用下退回原位，三根摇臂分开。cvvt （Continue Var

13、iable Valve Timing） 通过电子液压控制系统改变凸轮轴打开进气门时间早晚，从而控制所需的气门重叠角的技术。MIVECMIVEC全称为“Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system” 如在低速行驶时，MIVEC系统发出指令此时两个进气门中的其中一个升程很小，这时基本就相当于一台两气门发动机。由于只有一个进气门工作，吸入的空气不会通过汽缸中心，所以能产生较强的进气涡流，对于低速行驶，尤其是冷车怠速条件下能增大燃烧速率，使燃烧更充分从而也大大提高了经济性。在我们日常行车中，经常会遇到这种情况，比如堵车时，这时装备了MIVEC系统的发动机比普通发动机能节省不少的燃料。 而另一种情况就是当我们需要加速或高转速行驶时，这时MIVEC系统会让两个进气门同时以