汽车发动机配气机构设计思路分析

汽车发动机配气机构设计思路分析
摘要:随着我国汽车工业的不断发展,汽车在使用过程中可能遇到的问题种类也在不断增加。本文重点描述了汽车发动机配气机构的故障,并简要列举了处理和分析方法。
关键词:发动机;配气机构;故障;处理分析;积炭;气门间隙
0 引言
随着汽车数量的不断增加,人们对汽车的质量提出了更高的要求。配气机构在汽车零部件中非常重要。配气机构主要通过控制进气量来影响发动机功率。随着汽车自身油路、温度环境和压力环境的日益复杂,配气机构的安全系数面临着巨大的挑战。配气机构主要是按照一定的时限自动开启和关闭各缸的进排气门。空气通过进气阀提供可燃气体混合物,燃烧做功后形成的废气从排气阀排出,实现气缸通风。在实际使用中,由于多种因素的影响,汽车的配气机构变得脆弱,精密的配气机构受到影响后非常容易发生故障,其故障将直接影响发动机的性能。
1单顶置凸轮轴 汽车发动机配气机构对发动机性能的影响
为了让发动机获得更好的性能,就需要发动机有更高的充电效率。为了提高发动机的充气效率,有必要降低进气通道的阻力。通过扩大空气过滤器,加厚化油器,拉直进气管,并将其增加到进气阀的直径。增大进气阀的直径,使进气口平直,可以大大提高充气效率。
随着汽车工业的发展,近年来双顶置凸轮轴四气门配气机构受到广泛关注,大大提高了汽车发动机的性能。这种气门机构可以大大增加进气的有效流通面积,从而提高充气效率。阀门的流通面积与进气口的直径成正比,而与阀头的面积不成正比。对于每个气缸都有进气门和排气门的双气门发动机,当直径增加时,上限是进气门和排气门的直径之和低于气缸直径,因此不可能在尺寸上安装更大的气门。在四气门发动机中,两个进气门直径之和可能大于两个气门的一个进气门直径。
当采用每缸4个气门的结构时,每个排气门的直径越小,气门受热面积就会越小,其机械负荷和热负荷也会相应降低,从而改善配气机构的动态性能,提高转速。采用DOHC四气门机构可以有效提高发动机的充气效率、压缩比和功率。
2汽车配气机构的创新与发展
2.1 汽车配气机构顶置凸轮轴技术
由于汽车配气机构的顶置凸轮轴技术主要是以凸轮轴的运动为基础,因此凸轮轴的运动有三种结构模式:凸轮直接驱动气门、摆臂式和单顶置式。凸轮驱动的气门结构模式让人们可以直接看到它的运动。与其他两种结构模式相比,其结构和操作相对简单,即简单的圆周运动模式。凸轮摆臂和摇臂的结构方式更灵活,其结构比凸轮直驱阀式更复杂,但其应用效果更高,可以灵活调节凸轮轮廓升程的包角,达到最佳工作状态。但由于同时使用了凸轮的摆臂和摇臂结构模式,当凸轮的动作传递给气门工作时,无法很好地实现凸轮升程,导致凸轮升程低于气门升程,凸轮的运动无法达到很好的效果。由此产生了单顶置和双顶置凸轮运动结构模式。根据凸轮轴的数量来划分凸轮轴,单顶置凸轮轴就是气缸盖上的凸轮轴;双顶置凸轮轴是气缸盖上的两个凸轮轴,气缸两侧各有一个,该技术可以弥补凸轮摆臂和摇臂结构方式的不足,促进汽车配气机构的发展。
2.2 汽车配气机构的多气门技术
汽车配气机构的多气门技术是在汽车发动机的每个气缸上设置两个以上的气门。多气门发动机分为三气门、四气门和三五气门。随着增压技术的发展,汽车上使用的多气门发动机大多为四气门发动机,进气门直径大于排气门直径。这样可以更好地扩大阀头直径,扩大
气体流动的面积,合理改善通风性能,从而促进汽车混合气的快速燃烧,提高汽车的发动机性能。
3发动机配气机构的优化改进设计
3.1 发动机技术改进
现代汽车发动机是多气门技术的综合体,多采用双顶置凸轮轴技术。在气门开关的技术设计上,可根据发动机运行需要采用连续可变气门和多气门技术。
汽车发动机的设计采用了连续可变气门技术,可以增强发动机的动力。虽然气门开启时间因空气量的变化而调整,但发动机气缸内的进气量没有变化。进气量决定了发动机的功率,所以进气量并没有发生变化,显然汽车发动机的性能并没有得到有效的提升。因此,在采用连续可变气门技术时,应在原有基础上增加可变气门升程来调节发动机气门的开启角度。随着单位时间发动机气缸进气量的增加,发动机功率增加,运行速度加快。
3.2 发动机配气机构的优化设计
在设计发动机配气机构的气门时,有必要对配气机构凸轮的轮廓设计进行优化,并提出优化方案。
(1)发动机配气机构进气门性能的优化。一般汽车发动机进气门升程系数为0.4964,难以提高发动机配气机构的充气效率,更谈不上发动机运转时的动力。根据进气凸轮和平面挺杆的润滑系数可知,油膜的最小润滑系数为0.118。当靠近凸轮顶端的润滑系数在0.15 ~ 0.30之间时,润滑效果最好。进气凸轮不仅润滑效果差,平面挺杆也需要更好的润滑。如果进气凸轮工作段和缓冲段之间的润滑效果不好,发动机配气机构的气门值就会超标。此时,如果进气凸轮仍保持良好的运行状态,挺杆的接触应力相对稳定,弹簧余量限制在规定范围内不飞脱,则说明发动机配气机构的动态性能良好。经过分析可以得出,优化发动机配气机构是为了提高配气机构进气门的充气性能,增加升程系数,改善润滑条件,从而保证凸轮型线的有效连接,将气门跳动控制在规定范围内。
(2)发动机配气机构排气阀性能的优化。发动机配气机构的排气门性能采用运动学分析方法,以更好地确定优化方向。汽车发动机配气机构排气阀的升程系数为0.5299。排气凸轮的油膜润滑系数为0.126,与平面挺杆的润滑系数相比较。通常排气凸轮进入缓冲段,在与
基圆连接的位置,气门会超过跳动值。此时,如果配气机构的气门能够顺利落座,没有飞脱现象,弹簧没有打结,说明汽车发动机的配气机构处于良好的运转状态。如果气门弹簧弹回,则是弹簧颤动的结果。优化配气机构的排气门,需要提高排气门的升程系数,改善排气凸轮的润滑条件,保证排气门的凸轮轮廓平滑,跳动值能够控制在规定范围内。
4结束语
汽车发动机配气机构的设计直接影响汽车的使用质量和汽车发动机的性能。因此,优化汽车发动机配气机构的设计非常重要。随着科技和经济的发展,人们对汽车的要求越来越高。为了满足人们对汽车的需求,要求汽车行业重视汽车发动机配气机构的设计,利用现代高科技技术改进汽车发动机配气机构的设计工艺,提高汽车发动机配气机构的设计质量。同时,汽车行业也需要加大对汽车发动机配气机构设计的资金投入,引进相关的高科技、高素质人才,从凸轮型线的设计思路、缓冲段和工作段的设计方案三个方面对汽车发动机配气机构进行优化设计,实现汽车发动机配气机构设计的优质化。满足人们对汽车发动机性能的要求,实现汽车发动机性能、质量和燃油经济性的飞跃。
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