汽车原理与结构 发动机总体构造配气机构.ppt

第三章配气机构
2011年11月22日
第一节概述
功用:
配气机构是进、排气的控制机构,它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求,定时地开闭进、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。
充气效率:
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Φc表示。Φc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。
充气效率表示燃气或空气充满气缸的程度,即进气行程中,实际进入气缸内的新气质量与进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新气质量之比。
分析:(1)Φc↑,M↑,燃烧热量↑,发动机功↑;

(2)Φc总是小于1。
(注:根据公式PV=mRT,一方面由于进气系统对气流阻力造成进气终了时气缸内压力降低,即P↓;另一方面上一循环残余废气又使进入的新鲜气体温度上升,即T↑;对于容积一定的气缸来说, V一定、 P↓、T↑、m↓
一般Φc=~,应该想办法提高充气效率。)
Φc=M/M0

新气:可燃混合气或新鲜空气

进口状态:指大气温度和大气压力下
配气机构的型式
1、根据气门的安装位置的不同,分为
(1)气门顶置式:
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)气门侧置式
2、按照凸轮轴的布置位置,分为:
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。
1) 凸轮轴下置式
(2) 凸轮轴中置
凸轮轴位于气缸体的中部由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂,省去推杆,这种结构称为凸轮轴中置配气机构。凸轮轴上置,凸轮轴布置在气缸盖上。
凸轮轴上置有两种结构,一是凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门,这样既无挺柱,又无推杆,往复运动质量大大减小,此结构适于高速发动机。另一种是凸轮轴直接驱动气门或带液力挺柱的气门,此种配气机构的往复运动质量更小,特别适应于高速发动机。
(3) 凸轮轴上置
3、按照曲轴和凸轮轴的传动方式,分为
(1)齿轮传动(2) 链条传动(3)齿形带传动
传动方式
传动路线
特点
应用
齿轮传动
曲轴正时齿轮(钢)→凸轮轴正时齿轮(铸铁或胶木)
工作可靠,啮合平稳、噪声小
凸轮轴下置、中置式配气机构
链条传动
曲轴→链条→凸轮轴正时齿轮
可靠性、耐久性略差,噪声大,造价高
凸轮轴上置式配气机构
齿形带传动
曲轴→齿形皮带→凸轮轴正时齿轮
成本低,但工作性能好
凸轮轴上置式配气机构
4、按照每缸气门数目分
二气门、四气门、五气门、八气门等等。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,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。