内燃机设计--配气机构

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1、目录第1章绪论21.1汽油机的发展21.2配气机构发展及现状31.3原型机的选择5第2章配气机构的设计72.1配气机构的总体布置72.1.1顶置气门凸轮轴的布置72.1.2配气机构传动形式82.2气门组的结构设计92.2.1气门的设计92.2.2气门座的设计122.2.3气门导管的结构设计122.2.4气门弹簧的设计132.3气门传动组的结构设计142.3.1凸轮轴的设计152.3.2挺住设计162.3.3推杆162.3.4摇臂的设计162.4凸轮设计172.4.1凸轮设计的任务和要求172.4.2凸轮缓冲段设计18

2、2.4.3凸轮工作段设计192.4.4凸轮型线的确定23第3章总结25参考文献26第1章绪论1.1汽油机的发展1886年1月29H,徳国人奥姆勒和卡尔•本茨在里诺卧式气压煤气发动机以及四冲程理论的基础上制造出了第一台汽油发动机，使汽车正式进入汽油动力时代。1886年卡尔•本茨制造出世界上第一辆以汽油为动力的三轮汽车。该车装有卧置单缸二冲程汽油发动机,785CC容积,0.89匹马力，每小吋行走15公里。1892年，美国人杜里埃发明了化油器后，化油器就成了发动机燃料供给系统的重要部件。随着技术的演进，化油器功能愈加完备，

3、直到上个世纪中后期,化油器已经分为五部分：主供油系统、起动系统、怠速系统、大负荷加浓系统和加速系统。1一空P漁覇器；2—针阀：3—浮了：4一喷管;5_喉管:6—节气门；7—进气管；8—盈孔:9一浮子室：10—近期预热套管:11-进气门图1T化油器简图由于化油器存在许多弱点如，在冷车启动、怠速运转、急加速或低气压环境等运行时，供油方式无法全面满足引擎的运转需求，甚至可能因而产生黑烟、燃烧不全与马力不足等状况。所以逐渐被电喷式发动机代替。2002年起，中国已经明令禁止销售化油器轿车。电喷技术最早出现于1967年，由德国保

4、时捷公司研制的D型电子喷射装置,随后被用在大众等德系轿车上。这种装置是通过喷油器把燃油直接喷射到进气道或气缸内。它与化油器相比，具有流动阻力小、充气性能好，混合气分配均匀性较好，加速性能好，能适应各种工况并保证经济性和动力性，燃油供给控制十分精确，让引擎在任何状态下都能有正确的空燃比，不仅让引擎保持运转顺畅，其废气也能合乎环保法规的规范。电喷技术从早期的单点喷射，演化至多点喷射，气门数量从两个増加至五个。图1-2进气道喷射示意图图1-3缸内直喷示意图进气道喷射由于内燃机构造的先天限制，电喷喷嘴安装在气门旁，只有在气门

5、打开时才能完成油气喷射，因此喷射会受到开合周期的影响，产生延迟，因而影响电脑对喷射时间的控制。因此出现了缸内喷射，喷油嘴被移到了汽缸内部，因此缸内油气的量不会受气门开合的影响，而是直接由电脑自动决定喷油时机与份量，至于气门则仅掌管空气的进入时程，两者则是在进入到汽缸内才进行混合的动作。与多点气道喷射的汽油机相比，缸内喷射能有效降低发动机的未燃碳氢化合物的排放，使汽油在燃烧室内雾化、蒸发，降低了燃烧室内空气的温度，从而增加了燃烧室内空气的质量，使发动机能很容易实现分层燃烧，提高发动机的热效率。一般而言，应用了缸内直喷技

6、术的发动机要比同排量的多点喷射发动机的峰值功率提升10%-15%,而峰值扭矩能提升5%-10%。1.2配气机构发展及现状配气机构的作用是按照发动机每一气缸内进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜空气及时进入气缸，废气及时从气缸排出。传统的凸轮配气机构由气门组和传动组构成，气门组包括气门、气门座、气门导管、油封、气门弹簧、气门锁夹等零件，传动组由凸轮轴、凸轮、挺柱、推杆、摇臂组等组成。凸轮轴的驱动机构，有齿轮传动、链传动和同步齿形带传动。现在凸轮轴一般都是顶置式，即顶置凸轮轴技术，分为单顶置凸

7、轮轴和双顶置凸轮轴。传统的发动机多是每缸一个进气门和一个排气门，这种二气门配气机构相对比较简单，制造成本也低，但不能满足高速大功率发动机的性能要求，多气门就能很好的解决这个问题。多气门发动机是指每一个气缸的气门数目超过两个，即两个进气门和一个排气门的三气门式；两个进气门和两个排气门的四气门式；三个进气门和两个排气门的五气门式。多气门的目的是在一个循环中增大进气量从而使发动机输出功率增加，目前汽车一般为四气门。改变内燃机气门开启持续时间、气门升程和气门正时等，使其随着内燃机工况变化而变化，改善怠速的稳定性、增加低速下外

8、特性转矩、改善内燃机部分负荷时的燃油经济性和减少有害排放。发动机转速不同时，对配气定时要求不同。高转速下可以充分利用进气惯性而提高进气量和扫气效率，所以气门早开晚闭，低转速反之。为了使高速和低速都能得到最佳的配气定时，20世纪80年代后，出现了可变配气定时的控制机构，通过改变配气定时和气门运动规律实现不同速度的配气要求。1989年本［□首次发布