《配氣機構(gòu)》課件

配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)是內(nèi)燃機中重要的組成部分，它控制著氣門的開啟和關(guān)閉，從而實現(xiàn)氣體的進出，確保發(fā)動機正常工作。課程介紹11.概述本課程將深入探討配氣機構(gòu)的作用、結(jié)構(gòu)和工作原理，并介紹其在內(nèi)燃機中的重要性。22.目標(biāo)幫助學(xué)生掌握配氣機構(gòu)的基礎(chǔ)知識，理解其工作原理，并了解其在現(xiàn)代汽車發(fā)動機中的應(yīng)用。33.內(nèi)容課程內(nèi)容涵蓋單氣門和雙氣門結(jié)構(gòu)、氣門配合間隙、凸輪機構(gòu)、配氣參數(shù)優(yōu)化以及可變氣門技術(shù)等。44.應(yīng)用本課程的知識將在汽車發(fā)動機維修、保養(yǎng)和設(shè)計等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。配氣機構(gòu)作用控制氣門開閉氣門開閉時間，進排氣時間，保證發(fā)動機吸入新鮮空氣，排出廢氣，提高發(fā)動機效率?？刂茪忾T開閉角度控制氣門打開時間，決定氣門行程，影響氣缸進排氣效率，決定發(fā)動機輸出功率。控制氣門開閉時機控制氣門打開時間，影響發(fā)動機進排氣流量，決定發(fā)動機工作性能，例如扭矩和燃油經(jīng)濟性。配氣機構(gòu)分類按氣門數(shù)量分類單氣門機構(gòu)只使用一個氣門，而雙氣門機構(gòu)使用兩個氣門，用于進氣和排氣。按氣門位置分類頂置式氣門機構(gòu)將氣門放置在氣缸蓋上，而側(cè)置式氣門機構(gòu)將氣門放置在氣缸體上。按氣門驅(qū)動方式分類凸輪軸驅(qū)動氣門機構(gòu)使用凸輪軸來驅(qū)動氣門，而搖臂驅(qū)動氣門機構(gòu)使用搖臂來驅(qū)動氣門。單氣門結(jié)構(gòu)單氣門結(jié)構(gòu)是最簡單的配氣機構(gòu)形式，只有一個氣門來控制進氣和排氣。這種結(jié)構(gòu)簡單、成本低，適用于低速、低功率的發(fā)動機，例如小型汽油發(fā)動機。它具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維修方便等優(yōu)點。但是，由于只有一個氣門，氣門流量受限，發(fā)動機功率和效率較低。單氣門工作原理進氣行程活塞向下運動，氣缸容積增大，形成負(fù)壓，將新鮮空氣吸入氣缸。壓縮行程活塞向上運動，壓縮氣缸內(nèi)的空氣，氣缸壓力和溫度升高。做功行程燃料在高溫高壓下燃燒，產(chǎn)生膨脹的燃?xì)?，推動活塞向下運動。排氣行程活塞向上運動，將燃燒后的廢氣排出氣缸，完成一個工作循環(huán)。單氣門性能評價指標(biāo)指標(biāo)描述氣門升程氣門最大開啟高度氣門開啟時間氣門打開持續(xù)時間氣門關(guān)閉時間氣門關(guān)閉持續(xù)時間氣門重疊角進排氣門同時開啟角度雙氣門結(jié)構(gòu)雙氣門結(jié)構(gòu)是指發(fā)動機氣缸中設(shè)置兩個氣門，一個進氣門，一個排氣門。與單氣門結(jié)構(gòu)相比，雙氣門結(jié)構(gòu)能夠提高進排氣效率，增加發(fā)動機的功率和扭矩。雙氣門結(jié)構(gòu)可以有效地提高氣缸的充氣效率，并降低氣流阻力，從而提升發(fā)動機的動力性能。同時，雙氣門結(jié)構(gòu)還可以改善燃燒室的形狀，提高燃燒效率，降低油耗。雙氣門工作原理1進氣行程氣門打開，混合氣進入氣缸2壓縮行程氣門關(guān)閉，活塞壓縮混合氣3做功行程混合氣燃燒，推動活塞做功4排氣行程氣門打開，廢氣排出氣缸雙氣門的工作原理基于四個行程的循環(huán)，每個行程都由特定的氣門動作來控制。每個氣門在每個行程中扮演著重要的角色，確保氣缸內(nèi)混合氣的進出以及燃燒過程的順利進行。雙氣門性能評價指標(biāo)雙氣門性能評價指標(biāo)主要包括氣門開啟角度、氣門關(guān)閉角度、氣門升程、氣門重疊角和氣門間隙等。這些指標(biāo)直接影響發(fā)動機的性能和可靠性。氣門配合間隙的重要性保證氣門密封氣門配合間隙過小，會導(dǎo)致氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成漏氣，影響發(fā)動機性能。防止氣門撞擊氣門配合間隙過大，會導(dǎo)致氣門打開延遲，造成氣門撞擊活塞，損壞發(fā)動機。確保氣門正常工作適當(dāng)?shù)臍忾T配合間隙，可以保證氣門正常工作，提高發(fā)動機效率，延長發(fā)動機壽命。氣門配合間隙調(diào)整1檢查間隙使用塞尺測量氣門間隙。塞尺應(yīng)平穩(wěn)插入氣門桿與搖臂之間。間隙不符合要求需要調(diào)整。2調(diào)整螺母通過松緊氣門間隙調(diào)整螺母來改變間隙。如果間隙過大，則需擰緊螺母；如果間隙過小，則需松開螺母。3再次測量調(diào)整后再次測量間隙，確保其符合規(guī)范。重復(fù)上述步驟直到間隙調(diào)整到合適范圍。氣門搖臂機構(gòu)搖臂結(jié)構(gòu)搖臂機構(gòu)是將凸輪軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為氣門的升降運動的關(guān)鍵部件。運動規(guī)律搖臂機構(gòu)利用凸輪的形狀變化，控制氣門的開啟和關(guān)閉時間。類型多樣常見的搖臂機構(gòu)類型包括側(cè)置式、頂置式、以及滾針式搖臂。氣門彈簧氣門彈簧是配氣機構(gòu)中不可或缺的部件，其作用是使氣門在閉合時始終保持緊閉，防止氣門在發(fā)動機工作時因氣體壓力而打開。氣門彈簧的性能對發(fā)動機的性能有很大影響，彈簧的彈力過大或過小都會影響發(fā)動機的正常工作，因此彈簧的彈力必須符合發(fā)動機的要求。凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)是配氣機構(gòu)的重要組成部分。它通過凸輪的旋轉(zhuǎn)運動，帶動氣門開閉，控制氣門開啟和關(guān)閉的時間和角度。凸輪機構(gòu)的形狀和尺寸決定了氣門開啟和關(guān)閉的時機和幅度，影響發(fā)動機的性能。凸輪機構(gòu)的設(shè)計和制造對發(fā)動機性能至關(guān)重要。不同的凸輪機構(gòu)形狀和尺寸對應(yīng)不同的氣門開啟和關(guān)閉時機，進而影響發(fā)動機的動力、燃油經(jīng)濟性和排放等性能。凸輪工作原理1凸輪轉(zhuǎn)動凸輪軸轉(zhuǎn)動2凸輪廓線推動氣門3氣門升程氣門開閉4氣門時程控制氣門動作凸輪軸轉(zhuǎn)動時，凸輪廓線推動氣門搖臂，使氣門升程，從而實現(xiàn)氣門的開閉。凸輪廓線形狀決定了氣門升程和氣門開啟、關(guān)閉的時間，即氣門時程。氣門時程控制了氣門動作，影響發(fā)動機的進氣和排氣過程。凸輪參數(shù)設(shè)計升程升程是凸輪輪廓最大高度，決定氣門開啟高度，影響進排氣量。升程過大，會導(dǎo)致氣門與活塞碰撞，影響發(fā)動機性能。基圓半徑基圓半徑?jīng)Q定凸輪輪廓的尺寸，影響氣門開啟時間和關(guān)閉時間?；鶊A半徑過小，會導(dǎo)致凸輪軸強度不足，影響發(fā)動機壽命。凸輪廓角凸輪廓角決定氣門開啟和關(guān)閉的速度，影響進排氣效率。凸輪廓角過小，會導(dǎo)致氣門開啟和關(guān)閉速度過快，影響發(fā)動機性能。凸輪軸偏心距凸輪軸偏心距決定氣門開啟和關(guān)閉的位置，影響發(fā)動機性能。凸輪軸偏心距過大，會導(dǎo)致氣門開啟和關(guān)閉位置不準(zhǔn)確，影響發(fā)動機性能。凸輪擺角與氣門時程凸輪擺角凸輪擺角是指凸輪軸旋轉(zhuǎn)一周時，凸輪廓線所掃過的角度。氣門升程氣門升程是指氣門從關(guān)閉狀態(tài)到完全打開時的最大高度。氣門開啟時間氣門開啟時間是指從凸輪開始推動氣門到氣門完全打開的時間。氣門關(guān)閉時間氣門關(guān)閉時間是指從氣門開始關(guān)閉到完全關(guān)閉的時間。配氣參數(shù)優(yōu)化提高發(fā)動機性能通過調(diào)整氣門升程、開啟和關(guān)閉時間，提高發(fā)動機的功率、扭矩和燃油經(jīng)濟性。減少排放優(yōu)化配氣參數(shù)可以降低有害排放，例如氮氧化物和顆粒物。數(shù)值模擬使用計算機模擬軟件對不同的配氣參數(shù)進行仿真，預(yù)測其影響。實驗驗證通過實際試驗驗證模擬結(jié)果，并對參數(shù)進行微調(diào)，獲得最佳配置。動態(tài)配氣技術(shù)11.可變氣門升程調(diào)節(jié)氣門打開高度，控制進氣量和排氣量。22.可變氣門正時改變氣門開啟和關(guān)閉時間，優(yōu)化燃燒過程。33.可變進氣歧管根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷調(diào)整進氣歧管長度，提高進氣效率。44.電子控制系統(tǒng)精確控制動態(tài)配氣參數(shù)，優(yōu)化發(fā)動機性能。可變氣門行程技術(shù)氣門行程調(diào)節(jié)改變進氣和排氣氣門的開度，控制氣門行程變化，實現(xiàn)發(fā)動機性能優(yōu)化。機械式調(diào)節(jié)通過機械機構(gòu)改變氣門行程，例如凸輪輪廓可變技術(shù)，實現(xiàn)不同工況下氣門行程的改變。電子控制通過電子控制單元（ECU）控制執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)氣門行程的動態(tài)調(diào)節(jié)。優(yōu)勢提高發(fā)動機效率，降低油耗，增強發(fā)動機動力，改善排放性能?？勺儦忾T正時技術(shù)改善發(fā)動機性能可變氣門正時技術(shù)可通過改變氣門開閉時間，優(yōu)化進排氣過程，提高發(fā)動機功率和扭矩，改善燃油經(jīng)濟性和排放性能。提升燃油效率可變氣門正時技術(shù)可以根據(jù)發(fā)動機工況，調(diào)整氣門開閉時間，在不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下，優(yōu)化氣門正時，提高燃油利用效率?？勺儦忾T正時機構(gòu)機械式機構(gòu)利用凸輪軸的旋轉(zhuǎn)來改變氣門的開啟和關(guān)閉時間，實現(xiàn)可變氣門正時。電子控制機構(gòu)通過電子控制單元控制電磁閥，改變油壓，從而控制氣門正時。混合式機構(gòu)將機械式和電子控制式機構(gòu)相結(jié)合，可以實現(xiàn)更精確和靈活的控制?？勺儦忾T機構(gòu)性能分析可變氣門機構(gòu)通過調(diào)節(jié)氣門升程、正時或兩者結(jié)合，優(yōu)化發(fā)動機性能，提高燃油經(jīng)濟性和排放。10-15%燃油效率提升可變氣門機構(gòu)可以根據(jù)發(fā)動機工況調(diào)整氣門升程和正時，優(yōu)化氣缸充氣效率，降低油耗。5-10%動力提升在高負(fù)荷工況下，可變氣門機構(gòu)可以提高氣缸充氣效率，提升發(fā)動機功率。5-10%排放降低可變氣門機構(gòu)可以優(yōu)化燃燒過程，降低有害氣體排放。1-2%噪聲降低可變氣門機構(gòu)可以減少發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的噪聲?？勺儦忾T機構(gòu)故障診斷運行噪音可變氣門機構(gòu)故障會導(dǎo)致發(fā)動機運行噪音明顯增加。動力下降可變氣門機構(gòu)故障會導(dǎo)致發(fā)動機動力下降，加速無力。故障碼汽車電子控制系統(tǒng)會記錄可變氣門機構(gòu)故障碼，可通過OBD讀取。指示燈儀表盤上的發(fā)動機故障指示燈可能會亮起，提醒駕駛員注意。柴油機配氣機構(gòu)特點柴油機配氣機構(gòu)比汽油機配氣機構(gòu)簡單，通常采用單氣門結(jié)構(gòu)，排氣門在進氣門之后開啟。柴油機燃燒室壓縮比高，燃油利用率高，排氣壓力高，對排氣管道的密封性要求更高。氣門結(jié)構(gòu)柴油機氣門通常采用直線形氣門，氣門桿較粗，氣門頭較大，以增強強度和耐熱性。氣門彈簧的彈簧剛度較大，以確保氣門能夠在高壓力下正常工作。汽油機配氣機構(gòu)11.吸氣行程進氣門打開，新鮮空氣進入汽缸。22.壓縮行程進氣門關(guān)閉，活塞壓縮混合氣。33.爆炸行程混合氣被點燃爆炸，推動活塞向下運動。44.排氣行程排氣門打開，廢氣被排出汽缸。配氣機構(gòu)電子控制電子控制單元(ECU)ECU控制配氣相位和氣門升程，優(yōu)化發(fā)動機性能，提高燃油效率和排放。傳感器傳感器收集發(fā)動機運行數(shù)據(jù)，例如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、進氣壓力和溫度。執(zhí)行器執(zhí)行器根據(jù)ECU指令調(diào)節(jié)氣門正時和升程，實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。配氣機構(gòu)維護保養(yǎng)定期檢查定期檢查氣門間隙、氣門彈簧、凸輪軸等部件，確保其完好無損，避免因磨損或故障導(dǎo)致發(fā)動機性能下降或損壞。清潔保養(yǎng)定期清潔配氣機構(gòu)，清除積碳和油泥，保持氣門和氣門座的清潔，確保氣門的正常工作。更換零件根據(jù)使用時間和磨損程度