内燃机构造与设计1215气门机构

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1、内燃机构造与设计15气门机构15.1有关气门机构总布置的一些问题15.1.1气门机构的主要设计要求发动机中控制其进气、排气的起止时刻及气流通路面积的方式有：气口控制（回流扫气二冲程机）气门控制（四冲程发动机）混合控制（有排气门的直流扫气二冲程机）四冲程发动机全都采用气门控制进气和排气。其优点是气门口的密封比较可靠而且便于修复密封面，冷却和润滑比较方便，寿命也相对较长。气门机构的设计质量对于四冲程发动机的性能有着多方面的重要影响。15.1有关气门机构总布置的一些问题对升功率的影响：发动机的最大功率转速nmax正比于进气门通路面积Av除以活塞排量Vh，而升功率Nl则正比于peNnmax。当最大

2、功率工况的peN一样大时，升功率Nl正比于nmax也正比于Av/Vh;所以进气门的相对通路面积Av/Vh越大，升功率Nl越大。进排气定时的影响：进排气定时影响充气系数随转速变化的情况（进气晚关角），影响泵气损失（排气早开角和进气晚关角），影响换气质量（进排气重叠角），因此对发动机的动力性、燃料经济性和有害排放有影响。此外，气门机构的磨擦损失对发动机在低转速负荷工况下的机械效率和耗油率影响较大。气门机构的工作可靠性和噪声的影响：直接影响发动机整体可靠性和噪声。排气门的热裂、凸轮一从动件的接触疲劳、气门弹簧的疲劳失效等都是重要的可靠性问题，气门机构的传动链脱节或气门提前落座、反跳等异常现象，使

3、发动机的噪声以及各接触面的磨损都会加剧。15.1有关气门机构总布置的一些问题对气门机构设计的主要要求可归纳为：气门口有足够大的气流通路面积（也叫做气门通过能力），保证充气量大;气门机构的动力学特性好，在发动机最高转速工况也不出现机构飞脱和气门反跳;重要零件的热应力和机械应力水平不过高，选材及表面处理恰当，能耐久工作;气门机构的磨擦损失和噪声较低;进排气定时恰当，能兼顾高速和低速工况性能;便于制造和维修，成本较低。15.1有关气门机构总布置的一些问题15.1.2气门的布置及气门机构的类型15.1.2.1气门的布置现代汽车发动机的气门都布置在气缸盖上。按照每缸的气门数目和在发动机纵向上的排列情

4、况看来，有三种主要的布置方式：每缸两个气门（1进1排），在发动机纵向上成一列布置。绝大多数柴油机和楔形、盆形燃烧室的汽油机是这样布置的。气门的中心线一般相互平行，只有风冷机为了扩大进、排气门间的冷却空气通道要把两气门分开成一小角度。各缸进、排气门的纵向布置顺序有三种：交替排列，同气门相邻排列和混合排列。采用哪一种顺序要考虑柴油机进气道的型式、汽油机的供油方式以及缸盖的热负荷等情况。15.1有关气门机构总布置的一些问题进、排气道的进口和出口有的安排在发动机的同一侧，有的分别安排在左、右两侧，还有的进气道进口安排在气缸盖的顶面。采用哪一种要考虑到汽油机进气需要加热而柴油机不宜加热，考虑风冷机合

5、理安排冷却气流通道的需要等等。15.1有关气门机构总布置的一些问题每缸两个气门，在发动机纵向上成两列布置。这样布置气门就得用两根凸轮轴来驱动或者用一根凸轮轴和两个摇轴来驱动。因此气门驱动机构复杂化，只用于不得不这样布置气门的半球形燃烧室或帐蓬形燃烧室的汽油机。15.1有关气门机构总布置的一些问题每缸四个气门，纵向成两列布置。每缸用四个气门的好处，一是加大进气通路相对面积，从而提高发动机的最大功率转速和升功率；二是每一排气门的受热面积缩小而经过气门座散热的距离缩短，可以降低排气门的热负荷；三是可把喷油器布置在气缸中心线上，对直接喷射燃烧室柴油机的性能有利。缺点则是气门驱动机构复杂化。要用两根

6、凸轮轴或两根摇臂轴，甚至有的要用叉形摇臂等驱动机构。除上述三种气门布置方式外，还有每缸三气门和五气门的汽车发动机。15.1有关气门机构总布置的一些问题15.1.2.2气门机构的类型凸轮轴装在气缸体（或风冷机曲轴箱）中的气门机构简称下置凸轮轴式气门机构，其凸轮经挺柱、推杆、摇臂驱动气门。15.1有关气门机构总布置的一些问题凸轮轴装在缸盖上的气门机构简称顶置凸轮轴式气门机构，其凸轮或经过摇臂驱动气门，或经过挺柱和摇臂驱动气门，或直接经导套、T形导杆驱动气门。15.1有关气门机构总布置的一些问题在最后这两种直接驱动的气门机构中气门运动规律同凸轮型线一致，而在其它各种气门机构中都有摇臂比放大的作用

7、。下置凸轮轴式气门机构的特点：主要优点是凸轮轴距曲轴较近，可以采用便宜、可靠、磨擦损失也较小的齿轮传动，而且凸轮轴可以同其它附件共用一个齿轮传动系;还可使发动机的高度较小和便于V型发动机布置。主要缺点是构件多，运动质量较大而机构刚度较小，因此固有频率较低，出现机构脱节、气门反跳等不正常现象的转速界限低于顶置轮轴式气门机构。上述优缺点决定了下置凸轮轴式气门机构广泛用于柴油机以及部分汽油机中。15.1有关气门机构总布置的一些