发动机配气机构工作原理.docx

1 .配气机构的主要功能发动机配气机构的主要功能，是按照气缸的工作顺序和工作过程，准时地开启或关闭气门，通过进气门向气缸内充入新鲜空气（汽油机是进入可燃混合气），并且适时地将燃烧做功后形成的废气从排气门排出，实现气缸换气的全过程。另外，当进气门、排气门关闭时，保证气缸的密封，以便压缩气体并且提高压力。对于柴油机来说，配气机构负责向气缸提供燃油燃烧做功所必需的新鲜空气，并且将燃烧后的废气排出去，这一整套动作可以看做是人体呼吸器官的吸气和呼气。2 .配气机构的型式分类根据气门和凸轮轴安装位置的不同，分为顶置式配气机构和侧置式配气机构。气门位于气缸盖上的称为气门顶置式配气机构，它由凸轮轴、挺柱、推杆（与气门数相同）、摇臂、气门和气门弹簧等组成。气门顶置式配气机构的特点是：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，目前汽车拖拉机发动机都采用气门顶置式配气机构。在气门顶置式配气机构中，凸轮轴的安装位置有侧置和顶置等两种型式。“顶置凸轮轴”就是将凸轮轴安装在气缸盖上，直接驱动摇臂和气门，不通过较长的推杆。在顶置凸轮轴结构中，需要往复运动的部件比较少，因此大大简化了结构，显著地减轻了发动机的重量，同时提高了传动效率，降低了工作噪音。目前轿车发动机大多数采取这种型式。凸轮轴位于气缸体侧面的称为侧置式配气机构，由凸轮轴、挺柱、气门和气门弹簧等组成。这种配气机构虽然省去了推杆、摇臂等零件，但是由于它的进气门、排气门在气缸的一侧，使气缸的压缩比受到限制，进、排气门的阻力较大，发动机的动力性比较差，因此逐渐被淘汰。农机人员所熟悉的495型柴油机属于凸轮轴侧置、气门顶置式发动机。3 .气门的开启与关闭配气机构的工作原理应该怎样理解呢？我们可以将发动机的气门比作一扇门，门开启的大小和时间长短，决定了进出的人流量。门开启的角度越大，开启的时间越长，进出的人流量越多；门开启的角度越小，开启的时间越短，进出的人流量越少。例如观众进入电影院时，需要验票，因此电影院员工会控制验票口的开启角度，有些匝道还设置了栏杆（像地铁站的出入口一样）。而在电影散场时，需要尽快疏散观众，就要撤除匝道和栏杆，将大门完全打开。上述道理可以应用在发动机的配气机构上，气门的升程就好像电影院大门开启的角度，配气正时就好像大门开启的时刻和延续时间，而气门头就是电影院的门、匝道或者栏杆。以立体的思维方式看，角度乘以时间就是一个空间容积的大小,这一大小决定了气缸的排量。在发动机上，气门的升程是由凸轮轴凸轮的高度决定的，而气门开闭的时刻则是由凸轮在凸轮轴上的方位所决定。对于没有装备可变气门正时机构的传统发动机，进气门、排气门的升程和开闭时间是固定的，这种固定不变的气门开闭方式很难满足发动机在不同工况时的需要。4 .气门的驱动过程配气机构的正常工作离不开驱动力的传递，气门是由曲轴通过正时带和凸轮轴驱动的。气门顶置式配气机构的驱动组由正时带、正时带轮、凸轮轴、挺柱及其导管、推杆、摇臂和摇臂轴等零件组成。气门驱动组的作用是将凸轮轴的旋转运动转变为气门的上下运动，使进气门、排气门按照配气相位规定的时刻开闭，并保证有足够的开启行程。开启气门的驱动路线如下：曲轴一曲轴正时带轮一正时带一凸轮轴带轮凸轮轴一挺柱一推杆一气门摇臂一气门；而关闭气门是由气门弹簧的弹力驱动的，此时凸轮轴的凸轮并不压迫挺柱。5 .配气相位的解读进气门、排气门从开始开启到最后关闭的曲轴转角称为“配气相位”。配气相位一般采用曲轴转角的环形图来表示，这种图形称为配气相位图。配气相位图是研究配气机构工作原理的有效工具。从配气相位图中可以看出，进气门和排气门都有一个提前开启和延迟关闭的过程。进气门早开、迟关的目的是为了利用气流的惯性吸入更多的新鲜空气，提高充气效率，从而提高发动机的输出功率；排气门早开、迟关的目的是利用废气流的惯性，使废气排除得更干净些。虽然进气门和排气门有一个重叠开启的角度，但是在配气相位正确的情况下，新鲜空气与废气是不会相混的，这是因为重叠的时间非常短暂，再加上当时气门的开度很小，进气流和排气流都具有一定的惯性。