第四章?lián)Q氣系統(tǒng)及換氣過程1

1、主要內(nèi)容和學(xué)時(shí)安排（4學(xué)時(shí)）第四章第四章?lián)Q氣系統(tǒng)與換氣過程概述配氣正時(shí)和氣門間隙氣門組氣門傳動(dòng)組可變氣門驅(qū)動(dòng)換氣系統(tǒng)與換氣過程壓縮作功進(jìn)氣排氣配氣正時(shí)和氣門間隙（2）氣門重疊進(jìn)氣門早開為了在進(jìn)氣開始時(shí)進(jìn)氣門能有較大的開度，減小進(jìn)氣阻力，使進(jìn)氣順暢。=030CA進(jìn)氣門晚關(guān)充分利用氣流的慣性，以增加進(jìn)氣量。= 3080 CA進(jìn)氣行程延續(xù)角180 壓縮作功進(jìn)氣排氣配氣正時(shí)和氣門間隙（3）氣門重疊排氣門早開增加排氣壓力，提高排氣速度。= 4080 CA排氣門晚關(guān)充分利用排氣慣性，減少缸內(nèi)殘余廢氣。= 030CA排氣行程延續(xù)角180 壓縮作功進(jìn)氣排氣配氣正時(shí)和氣門間隙（4）氣門重疊氣門重疊角進(jìn)氣門早開和

2、排氣門晚關(guān)，使活塞在上止點(diǎn)附近時(shí)，進(jìn)排氣門同時(shí)開啟。 氣門間隙配氣正時(shí)和氣門間隙（5）氣門間隙發(fā)動(dòng)機(jī)在冷態(tài)下，氣門完全關(guān)閉時(shí)，氣門桿未端與傳動(dòng)件（或直動(dòng)式凸輪與挺柱）之間的間隙。給熱膨脹留有余地，保證氣門密封。氣門間隙不能過大、過小，要適當(dāng)。進(jìn)氣門：0.250.30mm排氣門：0.300.35mm需定期調(diào)整，或采用液壓間隙調(diào)節(jié)器。配氣正時(shí)和氣門間隙（6）氣門間隙氣門氣門結(jié)構(gòu)氣門錐角頂面形狀氣門組（3）頭部尺寸充鈉氣門氣門頂面鎖夾氣門錐面氣門桿端面氣門桿氣門錐角氣門頭部氣門組（5）氣門氣門結(jié)構(gòu)氣門錐角頂面形狀平頂：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，吸熱面積小，質(zhì)量小，進(jìn)排氣門均有采用。凹頂：質(zhì)量小；喇叭型頂頭

3、部與桿部流線過渡，進(jìn)氣阻力小，適用于進(jìn)氣門。但頂部受熱面積大，不適合于排氣門。頭部尺寸充鈉氣門氣門組（6）氣門氣門結(jié)構(gòu)氣門錐角頂面形狀頭部尺寸進(jìn)、排氣門數(shù)目相等時(shí)，進(jìn)氣門頭部尺寸大（每缸二氣門、四氣門）。進(jìn)氣門數(shù)多的，排氣門大。（每缸三氣門，二進(jìn)一排；每缸五氣門，三進(jìn)二排）。充鈉氣門氣門組（7）氣門座圈氣門組（10）直接加工出氣門座氣門座圈氣門組（11）氣門導(dǎo)管導(dǎo)向，保證氣門作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)熱,氣門頭部傳給桿身的熱量，通過氣缸蓋傳出去。氣門桿與導(dǎo)管孔之間的潤滑靠氣門機(jī)構(gòu)工作時(shí)飛濺的機(jī)油，但油不能過多，要加氣門油封。氣門導(dǎo)管用灰鐵、球鐵或粉末冶金制造，過盈壓入缸蓋導(dǎo)管孔。氣門油封氣門組（12）

4、氣門組（14）等螺距，單彈簧等螺距，雙彈簧錐形彈簧氣門組（15）彈簧座和鎖夾彈簧座：承受彈簧力并將通過鎖夾傳給氣門桿。鎖夾：連接氣門桿和氣門座，有多種型式。氣門桿鎖夾彈簧座氣門彈簧彈簧下座氣門組（16）氣門傳動(dòng)組（2）頂置凸輪軸氣門機(jī)構(gòu)氣門傳動(dòng)組搖臂搖臂軸凸輪軸搖臂軸氣門間隙調(diào)整螺釘凸輪軸搖臂氣門間隙調(diào)整螺釘挺柱凸輪軸氣門傳動(dòng)組（3）帶滾輪的搖臂指狀支點(diǎn)液壓間隙調(diào)節(jié)器凸輪軸指狀支點(diǎn)機(jī)械式凸輪軸搖臂氣門傳動(dòng)組（5）凸輪軸單凸輪軸上有進(jìn)、排氣凸輪；雙頂置凸輪軸（DOHC）分為進(jìn)氣凸輪軸（只有進(jìn)氣凸輪）和排氣凸輪軸（只有排氣凸輪）挺柱搖臂氣門間隙調(diào)整液壓間隙調(diào)節(jié)器頂置單凸輪軸氣門傳動(dòng)組（6）雙頂置凸

5、輪軸凸輪軸凸輪形狀（基圓、上升段、下降段），決定氣門運(yùn)動(dòng)規(guī)律和最大升程。同名凸輪排列（相對角位置）取決于發(fā)火順序、凸輪軸旋向、缸數(shù)。進(jìn)、排氣凸輪的相對角位置取決于氣門正時(shí)和凸輪軸旋向。挺柱搖臂氣門間隙調(diào)整液壓間隙調(diào)節(jié)器氣門傳動(dòng)組（7）氣門傳動(dòng)組（8）凸輪軸整體式：鍛造（優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼）或鑄造（球鐵或合金鑄鐵），凸輪表面和軸頸熱處理、磨光。組合式：凸輪、軸頸單獨(dú)加工。挺柱搖臂氣門間隙調(diào)整液壓間隙調(diào)節(jié)器氣門傳動(dòng)組（9）氣門傳動(dòng)組（10）凸輪軸一般頂置凸輪軸采用剖分式軸頸座孔，有些用軸瓦，很多不用軸瓦（無軸承）。下置凸輪軸軸頸采用襯套壓入整體座孔。挺柱搖臂氣門間隙調(diào)整液壓間隙調(diào)節(jié)器氣門傳動(dòng)組（11

6、）凸輪軸凸輪軸上的正時(shí)齒輪、齒型皮帶輪或鏈輪上都有正時(shí)記號，以便裝配時(shí)按要求對正記號。凸輪軸需要軸向定位。頂置凸輪軸一般用凸輪軸承蓋和凸輪軸軸頸兩側(cè)凸肩定位，下置凸輪軸多用止推板（參見教材）。挺柱搖臂氣門間隙調(diào)整液壓間隙調(diào)節(jié)器氣門傳動(dòng)組（12）凸輪軸挺柱將凸輪的運(yùn)動(dòng)和作用力傳給推桿或氣門，并承受凸輪軸旋轉(zhuǎn)時(shí)所施加的側(cè)向力。多種型式帶滾輪的挺柱可減小摩擦。搖臂氣門間隙調(diào)整液壓間隙調(diào)節(jié)器挺柱，下置凸輪軸用挺柱，頂置凸輪軸用氣門傳動(dòng)組（13）氣門傳動(dòng)組（14）凸輪軸挺柱搖臂將推桿或凸輪的運(yùn)動(dòng)和力改變方向，并傳給氣門。多種型式。鑄造、沖壓或鍛造。氣門間隙調(diào)整液壓間隙調(diào)節(jié)器搖臂，下置凸輪軸用氣門傳動(dòng)組（

7、15）搖臂，頂置凸輪軸用液壓間隙調(diào)節(jié)器滾輪氣門傳動(dòng)組（16）搖臂，頂置凸輪軸用氣門傳動(dòng)組（17）凸輪軸挺柱調(diào)整螺釘搖臂氣門間隙調(diào)整氣門機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈磨損，導(dǎo)致氣門間隙變化，需定期調(diào)整（液壓間隙調(diào)節(jié)器可自動(dòng)彌補(bǔ)間隙變化）。機(jī)械方法：調(diào)整螺釘、墊片液壓間隙調(diào)節(jié)器氣門間隙調(diào)整，下置凸輪軸調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘氣門間隙調(diào)整，頂置凸輪軸氣門傳動(dòng)組（18）氣門傳動(dòng)組（19）調(diào)整螺釘氣門間隙調(diào)整，頂置凸輪軸氣門傳動(dòng)組（20）凸輪軸挺柱搖臂氣門間隙調(diào)整液壓間隙調(diào)節(jié)器通過液力（機(jī)油作為工作介質(zhì)）傳遞力和運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)補(bǔ)償氣門間隙的變化。有多種型式：液力挺柱、指狀支點(diǎn)式、直動(dòng)式、嵌入搖臂式。工作原理相同：機(jī)油經(jīng)單向閥流入高壓腔

8、，從高壓腔經(jīng)泄漏間隙泄出。氣門傳動(dòng)組（21）直動(dòng)式機(jī)油經(jīng)單向閥流入高壓腔高壓腔機(jī)油泄漏氣門傳動(dòng)組（22）指狀支點(diǎn)式氣門傳動(dòng)組（23）嵌入搖臂式氣門傳動(dòng)組（24）液壓挺柱可變進(jìn)氣控制技術(shù) 可變進(jìn)氣管 可變氣門正時(shí)與升程 （為什么采用這些技術(shù)？）可變氣門正時(shí)和升程技術(shù)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的可變氣門正時(shí)和升程技術(shù)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的“呼吸呼吸”更為順暢自然？更為順暢自然？可變氣門正時(shí)和升程技術(shù)就是為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)在各種負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下自由調(diào)整“呼吸”，從而提升動(dòng)力表現(xiàn)，提高燃燒效率?？勺冞M(jìn)氣歧管可變進(jìn)氣歧管通過改變進(jìn)氣管的長度和截面積，提高燃燒效率，使發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)更平穩(wěn)、扭矩更充足，高轉(zhuǎn)速時(shí)更順暢、功率更強(qiáng)大。變長度

9、（寶馬）變長度（寶馬）通過改變進(jìn)氣歧管長度，改進(jìn)氣流的流動(dòng)。進(jìn)氣歧管被設(shè)計(jì)成蝸牛一般的螺旋狀，分布在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中間，氣流從中部進(jìn)入。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在2000prm低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，黑色控制閥關(guān)閉，氣流被迫從長歧管流入汽缸，此時(shí)，進(jìn)氣歧管的固有頻率得以降低，以適應(yīng)氣流的低轉(zhuǎn)速。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到5000rpm，進(jìn)氣頻率上升，此時(shí)控制閥開啟，氣流繞開下部導(dǎo)管直接注入汽缸，這降低了進(jìn)氣歧管的共振頻率，利于高速進(jìn)氣。變截面流體力學(xué)的原理-管道的截面積越大，流體壓力越小；管道截面積越小，流體壓力越大。舉個(gè)例子：小時(shí)候我們都玩過自來水，將水管前端捏扁，自來水的壓力會(huì)變得非常大。根據(jù)這一原理，發(fā)動(dòng)機(jī)需要一套機(jī)構(gòu)：在高

10、轉(zhuǎn)速時(shí)使用較大的進(jìn)氣歧管截面積，提高進(jìn)氣流量；在低轉(zhuǎn)速時(shí)使用較小的進(jìn)氣歧管截面面積，提高氣缸的進(jìn)氣負(fù)壓，也能在氣缸內(nèi)充分形成渦流，讓空氣與汽油更好的混合?？勺儦忾T正時(shí)技術(shù)類型VVT-可變氣門正時(shí)VTEC-可變氣門正時(shí)和升程電子控制系統(tǒng)i-VTEC-可連續(xù)性變化的氣門正時(shí)與氣門重疊時(shí)間VVT-i-智能型可變氣門正時(shí)系統(tǒng)（intellingence）CVVT-Continue Variable Valve TimingMIVEC-智能可變氣門正時(shí)與升程控制系統(tǒng)可變氣門驅(qū)動(dòng)（1）理想情況下，氣門升程、氣門正時(shí)隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化，可發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)最大潛力，使性能在全部工況范圍內(nèi)都達(dá)到最好。固定不變的氣門正時(shí)

11、和正時(shí)只能使發(fā)動(dòng)機(jī)性能在某一工況最佳。氣門升程、氣門正時(shí)多個(gè)參數(shù)中有一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化可變氣門驅(qū)動(dòng)（Variable Valve Actuation, VVA;Variable Valve Timing, VVT）.產(chǎn)品發(fā)動(dòng)機(jī)的VVA一般只改變進(jìn)氣門的正時(shí)、升程參數(shù)。VVT豐田可變氣門正時(shí)VVTVVT（Variable Valve Timing）可變氣門正時(shí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過配備的控制及執(zhí)行系統(tǒng)，對發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使得氣門開啟、關(guān)閉的時(shí)間隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化，以提高充氣效率，增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率?？勺儦忾T驅(qū)動(dòng)（2）斜齒機(jī)油壓力回位彈簧進(jìn)氣凸輪軸調(diào)相VTEC 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在中、

12、低轉(zhuǎn)速時(shí)，三根搖臂處于分離狀態(tài)，普通凸輪推動(dòng)主搖臂和副搖臂來控制兩個(gè)進(jìn)氣門的開閉，氣門升量較小。此時(shí)雖然中間凸輪也推動(dòng)中間搖臂，但由于搖臂之間是分離的，所以兩邊的搖臂不受它控制，也不會(huì)影響氣門的開閉狀態(tài)。 發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到某一個(gè)設(shè)定的轉(zhuǎn)速時(shí)，電腦即會(huì)指令電磁閥啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，推動(dòng)搖臂內(nèi)的小活塞，使三根搖臂鎖成一體，一起由高角度凸輪驅(qū)動(dòng)，這時(shí)氣門的升程和開啟時(shí)間都相應(yīng)的增大了，使得單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)氣量更大，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力也更強(qiáng)。這種在一定轉(zhuǎn)速后突然的動(dòng)力爆發(fā)極大的提升了駕駛樂趣。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降到某一轉(zhuǎn)速時(shí)，搖臂內(nèi)的液壓也隨之降低，活塞在回位彈簧作用下退回原位，三根搖臂分開。cvvt （Continue Var

13、iable Valve Timing） 通過電子液壓控制系統(tǒng)改變凸輪軸打開進(jìn)氣門時(shí)間早晚，從而控制所需的氣門重疊角的技術(shù)。MIVECMIVEC全稱為“Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system” 如在低速行駛時(shí)，MIVEC系統(tǒng)發(fā)出指令此時(shí)兩個(gè)進(jìn)氣門中的其中一個(gè)升程很小，這時(shí)基本就相當(dāng)于一臺(tái)兩氣門發(fā)動(dòng)機(jī)。由于只有一個(gè)進(jìn)氣門工作，吸入的空氣不會(huì)通過汽缸中心，所以能產(chǎn)生較強(qiáng)的進(jìn)氣渦流，對于低速行駛，尤其是冷車怠速條件下能增大燃燒速率，使燃燒更充分從而也大大提高了經(jīng)濟(jì)性。在我們?nèi)粘Ｐ熊囍?，?jīng)常會(huì)遇到這種情況，比如堵車時(shí)，這時(shí)裝備了MIVEC系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)比普通發(fā)動(dòng)機(jī)能節(jié)省不少的燃料。 而另一種情況就是當(dāng)我們需要加速或高轉(zhuǎn)速行駛時(shí)，這時(shí)MIVEC系統(tǒng)會(huì)讓兩個(gè)進(jìn)氣門同時(shí)以