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配气机构

时间:2012-04-12 16:10来源:嘉彝 作者:賽爾呺_幫 点击:
功用: 配气机构是进、排气管道的控制机构,它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求,准时地开闭进、排气门、向气缸供给可燃混合气(汽油机)或新鲜空气(柴油机)并及时排出废气。另外,当进、排气门关闭时,保证气缸密封。进饱排净,四行程发动机都采用气门

功用:

配气机构是进、排气管道的控制机构,它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求,准时地开闭进、排气门、向气缸供给可燃混合气(汽油机)或新鲜空气(柴油机)并及时排出废气。另外,当进、排气门关闭时,保证气缸密封。进饱排净,四行程发动机都采用气门式配气机构。

2.充气效率

新鲜空气或可燃混合气被吸入气缸愈多,则发动机可能发出的功率愈大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度,用充气效率 表示。 越高,表明进入气缸的新气越多,可燃混合气燃烧时可能放出的热量也就越大,发动机的功率越大。

3.型式

①气门位于气缸盖上称为气门顶置式配气机构,由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。其特点,进气阻力小,燃烧室结构紧凑,气流搅动大,能达到较高的压缩比,目前国产的汽车发动机都采用气门顶置式配气机构。

气门位于气缸体侧面称为气门侧置式配气机构,由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组成。省去了推杆、摇臂等另件,简化了结构。因为它的进、排气门在气缸的一侧,压缩比受到限制,进排气门阻力较大,发动机的动力性和高速性均较差。逐渐被淘汰。

② 凸轮轴下置式,主要缺点是气门和凸轮轴相距较远,因而气门传动另件较多,结构较复杂,发动机高度也有所增加。

③ 凸轮轴下置,中置的配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动,一般从曲轴到凸轮轴只需一对正时齿轮传动,若齿轮直径过大,可增加一个中间齿轮。为了啮合平稳,减小噪声,正时齿轮多用斜齿。

④ 一般发动机都采用每缸两个气门,即一个进气门和一个排气门的结构。为了改善换气,对于适合大学生创业项目。在可能的条件下,应尽量加大气门的直径,特别是进气门的直径。但是由于燃烧室尺寸的限制,气门直径最大一般不能超过气缸直径的一半。当气缸直径较大,活塞平均速度较高时,每缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量。因此,在很多新型汽车发动机上多采用每缸四个气门结构。即两个进气门和两个排气门。

二、配气机构的主要部件

1.气门组 包括:气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片、卡簧。

(1)气门功用:控制进、排气管的开闭

工作条件:承受高温、高压、冲击、润滑困难。

要求:足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。杆身→杆身与头部制成一体,装在气门导管内起导向作用,杆身与头部采用圆滑过渡连接。尾部→制有凹槽(锥形槽或环形槽)用来安装锁紧件。

(2)气门导管

功用:①起导向作用,保证气门作直线往复运动。

②起导热作用,将气门头部传给杆身的热量,通过气缸盖传出去。

(3)气门座

气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸,气门头部的热量亦经过气门座外传。气门座可 以在缸盖或缸体上直接镗出,也可以采用镶嵌式结构。镶嵌式结构气门座都采用较好的材料(合金铸铁、奥氏体钢等)单独制作。

(4)气门弹簧

功用:保证气门回位

(5)锁片、卡簧

锁片、卡簧的功用是在气门弹簧力的作用下把弹簧座和气门杆锁住,使弹簧力作用到气门杆上。

2.气门传动组

功用:传递凸轮轴→气门之间的运动

气门传动组包括,凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂气门间隙调整螺钉等。你知道安徽加气块

(1)凸轮轴

功用:控制气门的开启和关闭,每一个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。

凸轮的形状影响气门的开闭时刻及高度,凸轮的排列影响气门的开闭时刻和工作顺序。(根据凸轮轴可以判断工作顺序)工作中,凸轮轴受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷,因此对凸轮表面要求耐磨,凸轮轴要有足够的韧性和刚度。

(2)挺柱

挺柱的功用是将凸轮的推力传给推杆(或气门杆),并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力,近年来,液压挺柱被广泛地采用。

(3)推杆

推杆的作用是将从凸轮轴传来的推力传给摇臂,它是配气机构中最容易弯曲的零件。要求有很高的刚度,在动载荷大的发动机中,推杆应尽量地做得短些。

(4)摇臂

摇臂实际上是一个双臂杠杆,将推杆传来的力改变方向,作用到气门杆端打开气门。

三、配气相位与气门间隙

1.配气相位

(1)定义:配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间,通常用环形图表示—配气相位图。

(2)理论上的配气相位分析

理论上讲进、压、功、排各占180°,也就是说进、排气门都是在上、下止点开闭,延续时间都是曲轴转角180°

但实际表明,简单配气相位对实际工作是很不适应的,它不能满足发动机对进、排气门的要求。

原因:① 气门的开、闭有个过程

开启 总是 由小→大

关闭 总是 由大→小

② 气体惯性的影响

随着活塞的运动, 同样造成进气不足、排气不净

③ 发动机速度的要求

实际发动机曲轴转速很高,活塞每一行程历时都很短,当转速为5600r/min时一个行程只有60/(5600×2)=0.0054s,就是转速为1500r/min,一个行程也只有0.02s,这样短的进气或排气过程,使发动机进气不足,排气不净。

(3)实际的配气相位分析

为了便进气充足,排气干净,除了从结构上进行改进外(如增大进、排气管道),还可以从配气相位上想点办法,气门能否早开晚闭,延长进、排气时间呢?

① 气门早开晚闭的可能

从示功图中可以看出,活塞到达进气下止点时,由于进气吸力的存在,气缸内气体压力仍然低于大气压,在大气压的作用下仍能进气;另外,此时进气流还有较大的惯性。由此可见,进气门晚关可以增加进气量。

进气门早开,可使进气一开始就有一个较大的通道面积,可增加进气量。

在作功行程快要结束时,排气门打开,可以利用作功的余压使废气高速冲出气缸,排气量约占50%。排气门早开,势必造成功率损失,但因气压低,损失并不大,而早开可以减少排气所消耗的功,听听云南加气块 。又有利于废气的排出,所以总功率仍是提高的。

从示功图上还可以看出,活塞到达上止点时,气缸内废气压力仍然高于外界大气压,加之排气气流的惯性,排气门晚关可使废气排得更净一些。由此可见,气门具有早开晚关的可能。

*思考:那么气门早开晚关对发动机实际工作又有什么好处呢?

进气门早开:增大了进气行程开始时气门的开启高度,减小进气阻力,增加进气量。

进气门晚关:延长了进气时间,在大气压和气体惯性力的作用下,增加进气量。

排气门早开:借助气缸内的高压自行排气,大大减小了排气阻力,使排气干净。

排气门晚关:延长了排气时间,在废气压力和废气惯性力的作用下,使排气干净。

② 气门重叠

由于进气门早开,排气门晚关,势必造成在同一时间内两个气门同时开启。把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫作气门重叠角。在这段时间内,可燃混合气和废气是否会乱串呢?不会的,这是因为:a. 进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性,而重叠时间又很短,不至于混乱,即吸入的可燃混合气不会随同废气排出,废气也不会经进气门倒流入进气管,而只能从排气门排出;b. 进气门附近有降压作用,有利于进气。

2.气门间隙

(1)定义:气门间隙是指气门完全关闭(凸轮的凸起部分不顶挺柱)时,气门杆尾端与摇臂或挺柱之间的间隙。

(2) 作用:给热膨胀留有余地

保证气门密封

不同机型,气门间隙的大小不同,根据实验确定,一般冷态时,排气门间隙大于进气门间隙,进气门间隙约为0.25~0.3mm,排气门间隙约为0.3~0.35mm。

间隙过大:进、排气门开启迟后,缩短了进排气时间,降低了气门的开启高度,改变了正常的配气相位,使发动机因进气不足,排气不净而功率下降,此外,还使配气机构零件的撞击增加,磨损加快。

间隙过小:发动机工作后,零件受热膨胀,将气门推开,使气门关闭不严,造成漏气,功率下降,并使气门的密封表面严重积碳或烧坏,甚至气门撞击活塞。

采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙。


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