配气机构设计

配气机构设计（共8篇）

配气机构设计 篇1

1汽车发动机配气机构的主要作用

在汽车发动机的组成部分中,配气机构是组成发动机的两个重要机构之一。在汽车的打火过程中,能够根据汽车发动机气缸内的具体工作循环和发火次序来决定发动机的发动。可以定时开启和关闭汽车发动机各气缸的进排气门,以让汽车发动机及时吸入空气,将废气充分排除。还可以在发动机的压缩与做功过程中提供重要保障, 为汽车发动机中的气体燃烧提供一个密闭空间。所以,汽车发动机的配气机构是发动机各缸燃料燃烧做功的重要保证。

2汽车发动机配气机构的分类

汽车发动机的配气机构有三种类型。第一,凸轮轴下置式。在这种类型的配气机构中,只用两个齿轮就可以进行传动,因为汽车发动机的配气机构的凸轮轴与曲轴距离非常近。但是,因为进行传动时两者之间的距离过长, 所以传动时涉及的机构零件非常多,容易导致汽车发动机的配气机构刚度较差、运行时会产生较大的噪音。第二,凸轮轴中置式。在这种类型的配气机构中,配气机构没有设计推杆,所以在运转的时候有非常大的刚度,能够承受较大的压力,这种形式的配气机构常常用在转速较高的汽车发动机上。第三,凸轮轴上置式。在这种类型的配气机构中,配气机构的传动链整体较短,所以在进行传送的时候也有较大的刚度,非常适合高速运转的汽车发动机。

3汽车发动机配气机构的组成部分设计

3 . 1气门组的设计

气门组主要由气门、气门弹簧等几个部分组成。汽车的发动机中,气门在比较恶劣的环境下进行运转,进行周期性开放和闭合,所以非常容易受到冲击。因此,在进行气门设计和材料选择的时候,一定要充分考虑环境的因素影响。此外,因为气门在工作的时候会接触腐蚀性气体,所以需要高度的润滑。气门头部在进行热量传递的时候也需要进行充分的散热,防止漏气现象的发生。气门和气门座圈必须要进行磨合,一定要非常紧密的贴合才能保障运转正常。气门头部和气门杆的链接要顺畅,不能突兀。现代高性能的汽车大部分都会使用多气门发动机,每一个汽缸的发动机气门数有五个。虽然这种气门组合能够有效减轻气体阻力,但是生产成本较高。气门弹簧在进行生产的时候一般会使用优质的冷拔弹簧钢丝,弹簧表面也要进行专业的热处理。在选用弹簧时,可以选用双气门弹簧,能够充分减震。气门弹簧一定要进行设计,才能保障气门组的正常工作。

3 . 2气门传动组的设计

气门传动组由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂或摆臂等部分组成。因为气门传动组中的凸轮轴会周期性承受重力,所以会有比较大的磨损。因此,在进行设计的时候,必须要保证有良好的磨损能力,一定要保障粗糙度小、刚度大、 润滑好、耐磨性能好。一般在设计的时候,会选择合金钢或优质碳钢。因为曲轴驱动凸轮轴在运动的时候,传动比是一定的,所以常常使用的结构是齿轮式、链条式或齿形带式。齿轮式在进行转动的时候传动距离比较短。链条式和齿形带式在进行运转的时候的传动距离比较长。所以, 现在大部分汽车都会选择链条式或者齿型带式的传统方式,因为工作的时候产生的噪声较小,且生产成本不高, 质量比较轻。

3 . 3配气定时

汽车发动机在工作的时候,描述发动机进排气门开闭时刻和持续时间的机构就是配气定时。在配气定时机构中,进气门打开后曲轴转过的角度,被称为进气提前角。 进气下止点到进气门关闭中曲轴转过的角度,被称作进气迟后角。所以,在进行配气定时机构设计的时候,一定要考虑进气阻力,尽量在设计中减少阻力,增大进气量。 气体可以大量进出配气门,排气门如果能够提前打开,就能够让汽车发动机中的大量废气以非常快的速度排出汽车外。排气门关闭的时间晚一点,就能让废气在排气的时候更加充分。在发动机的配气定时机构设计中,需要针对汽车发动机的性能进行匹配,设计的时候也一定要调节配气定时的性能,才能让配气定时机构的设计符合汽车发动机的要求标准。

3 . 4气门间隙

发动机的配气机构结构非常复杂,各种组成部分在工作的时候环境比较恶劣,因此对于热处理的要求非常高。 所以,在进行发动机配气机构设计的时候,需要精确控制各种零件的大小。对于气门间隙来说, 在冷却状态下,进气门间隙通常是0.25~0 . 30mm ; 在运行状态下, 排气门间隙同行是0 . 30 ~ 0 . 35mm ;且根据汽车发动机的种类不同,气门间隙也是不同的。如果汽车发动机的气门间隙较小,就容易发生漏气现象,进而导致汽车发动机的运行效率下降;如果汽车发动机的气门间隙过大,配气机构的平稳性就会下降,运行时就会产生较大噪音,影响配气机构的使用寿命。因此, 气门间隙需要符合一定的标准。

4结束语

总而言之,发动机的配气机构设计对发动机的效率有非常重要的影响,是促进发动机高效运转的重要因素。因此,在进行汽车发动机配气机构设计的时候,一定要保障配气机构的安全。同时,为了生态安全和环境保护,发动机的排放标准也越来越高。所以,在进行配气机构设计时,一定要充分考虑对环境的影响。因此,要充分理解发动机配气机构的工作原理,才能更好地设计发动机配气机构。

参考文献

[1]凌红芳,罗文水,许莹莹.发动机配气机构环境适应性及可靠性新技术:凸轮型线DoE优化设计[J].环境技术,2012,(3):39-44.

[2]龚文资.一种新型发动机可变配气相位与气门升程机构的设计[J].中国农机化,2012,(5):74-76.

[3]陈晨,王自勤,田丰果,陈家兑,徐玉梁.基于MATLAB汽车发动机配气凸轮的型线设计与接触应力分析[J].现代机械,2016,(1):23-26.

[4]张德明.汽车发动机的配气机构[J].科技创新与应用,2015,(18):142.

[5]蒋丽仙.浅谈发动机配气机构优化改进设计[J].装备制造技术,2014,(7):274-275.

配气机构设计 篇2

【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会遇到的问题种类不断增多。本文重点对汽车发动机的配气机构的故障进行描述，并就处理分析方法进行简单罗列。

【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

随着汽车保有量不断增加，人们对汽车的质量提出了更高的要求。汽车的组成部件中，配气机构非常重要。配气机构主要是通过控制空气的进入，对发动机的发功功率产生影响。随着汽车本身的油路、温度环境、压力环境的不断复杂化，配气机构的安全系数存在着巨大的挑战。配气机构主要是按照一定的时限进行自动开启与关闭每一个缸的进、排气门，空气通过进气门提供可燃性混合气，并将燃烧做功后形成废气，从排气门排出，实现气缸换气。在实际使用过程中，由于受到多种因素的影响，汽车的配气机构变得比较脆弱，精密的配气机构受到影响后非常容易发生故障，而它的故障将会直接导致发动机性能产生影响。

1.汽车发动机配气机构对发动机性能的影响

为了让发动机获得比较优良的性能，发动机就需要有较高的充气效率，要提高发动机的充气效率，就必然需要降低进气通道的阻力。采用加大空气滤清器、加粗化油器以及将进气道线路变直、加在进气门的直径的手段。加大进气阀直径，使进气道直线化，可以大大提高充气效率。[1]

随着汽车工业的发展，近年来出现的双顶置凸轮轴四气门配气机构受到广泛的关注，让汽车的发动机性能有了明显的提升。采用这种配气机构可以大大增加进气有效流通面积，从而提高充气效率。气门处的流通面积 与进气口的直径成正比，而不是气门头部的面积。对于一个气缸各有一个进排气门的二气门发动机而言，加大直径时，上限为进排气门直径之和低于气缸直径，从尺寸上无法装入更大的气门。而四气门发动机，两个进气门直径的和可以大于二气门的一个进气门直径。

使用每缸四气门的结构时，每一个排气门的直径较小，气门的受热面积会变小，它的机械负荷与热负荷会相应降低，使配气机构的动力性得到改善，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，提高压缩比，提高发动机的功率。

2.汽车发动机配气机构早期损坏的主要原因

汽车发动机配气机构提前损坏的主要原因是维修数据应用不当，维修中不能合理地选择数据。简单来讲，气门与气门座的接触宽度，规定进气门为1至2.2毫米，排气门为1.5至2.5毫米，但是在实际维修过程中，人们往往会认为宽一点好，所以习惯使用上限；一般的汽车规定气门脚间隙为0.2至0.25毫米，但在调整过程中往往间隙被调的很大，超过上限时，会降低发动机的功率，甚至出现敲击声响。[2]

另外就是配气机构中气门与气门座的工作面在加工时质量就没有达到要求，这种原始错误造成了工作面容易发生烧蚀与凹陷；凸轮轴轴承在刮削过程中的间隙、接触面积与同心度都达不到要求，磨损加剧到一定程度，就会造成异响损坏；当气门导管在更换新产品时，铰削质量不符合要求，同样会影响到气门与座的使用寿命。

3.汽车发动机配气机构故障案例

汽车发动机配气机构发生故障的可能性较低，但几乎每一个车辆维修中心都会接到此类案例。丰田皇冠2.8轿车曾经发生过此类故障，该车采用V6发动机、顶置凸轮轴、可调气门间隙式配气机构，它的行驶里程为十万公里。在行驶过程中，突然发现汽车无力，车身抖动，并有发动机不易启动的特点，在后排气管中会有火星冒出。在发动机进行低速运转时，会有异响，有节奏的“嗒嗒”声音，发动机的转速提高，声音也会越来越大，中速以上声音无规律、嘈杂。[3]

造成汽车这种现象的案例一般是进排气门在开启的时刻不准确造成的，同时也存在着凸轮、推杆磨损造成气门间隙过大的可能，如果气门太小，密封不严也会造成这种情况的出现。最终经过确认为故障原因为气门间隙过大，造成气门在开启时传动组的零件和气门间产生的冲击造成的声音异响。

4.汽车发动机配气机构故障与排除

4.1气缸体密封不严

由于发动机的缸体是由上、下两个主要部分组成，再加上缸盖、油底壳，整个的缸体共有三道密封衬垫，而气缸衬垫与上、下缸体间衬垫非常重要，如果存在密封不严，将会容易引起发动机不启动、排气冒白烟、发动机不正常运转、功率不足、发动机过热、油耗高等问题。[4]

对于密封不严的问题，首先应该对气缸盖与气缸体螺栓的拧紧力进行设备检查，按照顺序进行坚固到位，故障无法根除时，需要拆卸缸体，检查气缸的衬垫，甚至更换。

4.2进气系统不严

进气系统的密封不严，会造成气压不够，从而影响到充气效率，会引起发动机功率下降、加速性能不佳以及运转不正常等问题，此时要对进气系统的密封性进行检查，重新密封。

4.3哺哺异响

在发动机正常运转工作时，发动机的上端发出清脆的“哺、哺”响声。

产生这种故障的主要原因是气门间隙过大，碰撞引起。当凸轮磨损严重时，凸轮顶格臂时会发出碰撞声。检修时需要把发动机开到低、中、高速时进行声音测听，如果都存在问题同时在速度变化时响声频率也发生变化时，则可以认定为气门异响，需要拆下气门室罩，检查并调节气门间隙。[5]

气门间隙的调整需要在气门完全关闭时进行。对于单个的气门间隙调整，首先要松开气门调整螺钉的锁紧螺母，把塞尺插入间隙，同时调整螺钉，直到塞尺稍微受力为止。对于多缸发动机，可以采用逐缸调整法与两次调整法两种调节方式。

4.4气门积炭

气门积炭与气门结构设计与燃烧过程有关，同时也与所使用燃油的品质有关，它是配气机构常见故障之一，气门积炭有可能会引起发动机难以启动，或者自然熄火、排气冒黑烟等瓿。[6]

对于气门积炭的检查方法是，要在发动机例行维护中检查气门是否有积炭的产生，有积炭的存在时，要及时进行清洗，甚至更换气门。

4.5排气门烧蚀

在汽车使用不合理的情况下，非常容易出现排气门烧蚀，它会造成汽车发动机自然熄火。它造成的原因是要是发动机长时间超负荷运转，气门磨损严重，同时伴有气缸盖、气门座的变形，气门密封性降低；另外还有可能是汽车的冷却系统不良，发动机长时间处于高温状态，引起燃油发生化学变化；最后是因为气让弹簧弹力过小，或气门间隙调整不当造成了气门烧蚀。在使用过程中应该注意保养检查，避免长时间超负荷运转，及时清理积炭。

5.汽车发动机配气机构设计

6.结语

当汽车发动机配气机构出现故障时，一定要采取科学的手段，对故障进行准确判断，并进行维修。在使用时要注意例行检查与保养。只有通过合理的方式方法，才能更好地为使用者服务。 [科]

【参考文献】

[1]李帅.发动机配气机构振动噪声研究[D].湖南大学，2012（03）.

[2]魏宇明.汽车发动机配气机构的分析设计研究[D].重庆大学，2012（04）.

[3]李世瑛.LC250摩托车发动机配气机构的开发设计研究[D].天津大学，2011（09）.

[4]吴玉民.汽车发动机配气机构的故障现象及排除[J].黑龙江科技信息，2013（16）.

[5]刘梁.发动机电磁驱动配气机构的研究[D].南京理工大学，2012（03）.

配气机构设计 篇3

虚拟样机技术是当前设计制造领域的一项新技术。它利用软件机械系统的三维实体模型和力学模型, 分析和评估系统的性能, 从而为物理样机的设计和制造提供依据。

1 配气机构动力学模型的建立及计算结果

1.1 模型部件及参数

建立的计算模型左图所示。除了以上基本部件外, 在建模过程中好要加入润滑控制单元、凸轮型线输入单元、相位控制单元、当量凸轮轴单元、轴承模拟单元及转速激励单元。计算分时从800rpm开始每隔400转计算一个工况。

1.2 计算的主要结果

由图2在各个转速下的气门运动速度曲线及图1典型转速下的凸轮与挺柱的接触应力曲线可知, 原凸轮型线在缓冲段与上升段的过度段以及下降段的后半程, 速度曲线波动较大, 从而造成凸轮与挺柱的基础应力过大以及配气机构的振动加剧, 使用寿命下降。所以要找出引起此波动的主要原因。

2 配气机构运动特性的主要影响因素

2.1 气门间隙的影响

图3中表示的是在最高转速和最大接触应力对应的转速下的接触应力及气门落座力随气门间隙 (横坐标表示气门间隙) 变化的关系, 从图中可看出, 在两个转速下的气门上升段的最小接触应力都为零 (即基础应力波动较大) , 说明从改变气门间隙方向来降低运动过程中的波动并不能达到很好的效果。

2.2 推杆刚度变化的影响

推杆作为配气机构中刚度最小的部件之一, 有必要讨论其刚度变化对配气机构运动特性的影响, 从图4中可以看出, 推杆刚度控制在现有刚度的0.9-1.05倍时, 最大接触应力及气门落座力都可以控制在一个合理的范围之内, 但是我们也看待, 此时的最小接触应力也为零, 所以还是没能解决运动波动过大这一问题。

2.3 气门弹簧刚度及预紧力变化的影响

2.3.1 气门弹簧刚度的变化

气门弹簧作为配气机构中最重要的部件之一, 它的特性参数直接影响着配气机构的运动特性。从图5中, 我们气门落座力及接触应力的极限值可初步判断弹簧刚度控制在原来刚度的0.7-1.05倍。同样, 此时在上升段的最小接触应力也为零, 同样没有解决运动过程中波动较大的问题。

2.3.2 弹簧预紧力的变化

可以说, 在解决配气机构运动过程中的问题时, 改变弹簧的预紧力是最直接的一个方法 (保证气门不会反跳) , 气门预紧力在最大转速下对气门落座力的影响特别大, 总结最大接触应力和气门落座力等条件, 可以看到, 弹簧预紧力在272-344N的范围内较合理。我们也看到接触应力在上升段波动较大, 所以改变预紧力也不能从本质上解决凸轮与挺柱的飞脱问题。

3 凸轮型线的优化设计

从以上的分析可以看出, 改变机构中各个部件的特性并不能从根本上解决凸轮与挺柱飞脱的现象, 从而造成接触应力过大的问题。所以要从凸轮型线方面入手来探讨。

如图7所示, 凸轮型线设计主要是选择合适的型线方程, 我们这里采用两种方法来优化设计凸轮型线, 优化后我们观察最高转速下的接触应力及气门落座力, 如图8和图9, 及气门升程曲线如图10和气门运动速度曲线如图11。

从凸轮与挺柱的基础应力可以看出, 两种方法优化后的凸轮型线很好的解决了凸轮与挺柱之间的飞脱问题, 而且气门的落座力也比原来的要小很多。由图10可以看到, 优化后的凸轮型线在上升段更加丰满, 从图14我们看到, 优化后的凸轮型线使气门的运动速度在下降段处也更平顺。

4 结语

在对配气机构进行分析及优化时, 首先我们要在现有模型的基础上建立阀系的动力学模型, 然后分析其运动特性。要优化其运动特性时, 我们一般先从现有可调参数方面入手, 然后改变各个零部件的参数, 分析其对阀系各个部件的运动特性的影响。当以上操作不能有效优化阀系零部件的运动特性, 我们就要从优化凸轮型线方面入手。如果我们从设计新机型角度出发时, 我们就要从凸轮型线的设计出发开始, 然后分析在此凸轮型线下, 各个零部件的运动特性, 如果符合要求就完成设计, 不符合就再次设计凸轮型线。

现总结如下:

原模型在凸轮型线的振动较大, 需要对其进行优化设计。现模型中的弹簧还有一定的优化空间, 弹簧预紧力在272-344N的范围内较合理, 弹簧刚度控制在29960-44940N/m比较合适。对于高速柴油机中凸轮型线的设计, 选择合适的控制函数很重要, 建议用非对称凸轮型线。

参考文献

[1]刘彪, 翟爽.高速车用发动机非对称配气凸轮型线设计方法研究[J].湖南大学学报, 2003, 48 (1) :50-53.

[2]吕林, 王勇波.车用发动机配气机构运动学和动力学分析[J].武汉理工大学学报, 2006, 48 (6) :1011-1014.

[3]余志敏, 罗马吉, 于佳, 等.配气机构动力学仿真与凸轮型线优化设计[J].北京汽车, 2008, 31 (5) :24-27.

[4]苏圣, 胡景彦, 李慧军, 等.凸轮型线的优化设计及分析[J].拖拉机与农用运输车, 2011, 38 (2) :79-82.

配气机构设计 篇4

1. 1 气门间隙调整前的准备工作

从所周知,在对气门间隙调整前,修理技师必须首先判断一缸活塞精确压缩上止点位置,然后根据各缸气门的排列顺序判断可调气门,工序麻烦,特别是在对结构不熟悉且缺少维修资料的情况下,给维修调整工作带来较大的麻烦,同时,还会造成可调气门预判错误,造成机件损坏的事故。

1. 2 闭合气门快速预判器及配气机构设计改进可行性

闭合气门快速预判器,可以省略在调整气门间隙前的所有的准备工作,不论发动机的活塞在任何位置 ( 不需判断一缸活塞压缩上止点位置) ,都能快速、准确预判所有气缸的闭合气门。

配气机构的设计改进,可以在调整气门间隙时,省去记忆可调气门的序号,达到进、排气门一目了然,准确、快速。

2四 冲 程 多 缸 发 动 机 气 门 闭 合 角计算

2. 1 四冲程多缸发动机气门闭合角 ( θ) 计算

由于气门早开迟闭,为适应不同型号发动机的要求,其进排提前开启角、延迟关闭角及消隙角( ρ1) 和开隙角 ( ρ2) 的角度选最大值 ( 曲轴转角,以下同) 。

α ( 进气门提前开启角)= δ ( 排气门延迟闭关角)= 30°; β ( 进气门延迟关闭角)= 70°; γ( 排气门提前开启角) = 60°; ρ1 = ρ2 = 60°;

设定当将1缸活塞压缩上止点时曲轴转角为0°,以完成一个工作循环 ( 进气、压缩、作功、排气四个行程,每一行程为180°曲轴转角) 结束定为720°,各缸气门闭合时相对于1缸压缩上止点时曲轴转角如表1所示 ( 作功顺序: 1 - 3 - 4 -2,以下同) 。

分析: 当一缸活塞压缩上上点时,曲轴转角为0°,此后该缸活塞从上止点开始向下止点运行作功,由于排气门提前开启和延迟关闭。所以1缸排气门在作功 行程时的 闭合角范 围为: 0°≤θ≤180°— ( γ + ρ1 ) 。此后,当作功行程结束至排气行程结束时 ( 曲轴转了360°) ,排气门还没关闭( 迟闭) ,当进气行程开始曲轴转角大于 ( δ + ρ2)时,排气门才关闭。所以排气门在一个工作循环内第二次关闭时的曲轴转角范围为: 360° + ( δ +ρ2) ≤θ≤720°。

同理,根据四冲程发动机的作功顺序、作功间隔角,推算出其它各缸进排气相对于一缸压缩上止点时闭合角范围 ( 如表1所示) 。

2. 2 气门闭合预判器设计机理

将四冲程发动机压缩、作功、排气、进气四个冲程 ( 行程) 曲轴转动720°用一直线表示 ( 每一行程为180°,图3所示) 。实线部分表示气门闭合区域范围,虚线表示气门打开范围。

( 1) 一缸压缩上止点时 ( 0°) ,一缸进、排气门的闭合角对应的位置分析 ( 如图1所示)

1排气门: 0°≤θ < 180° - ( γ + ρ1 ) 和360°+ ( δ + ρ2) ≤θ < 720°

2进气门: 0°≤θ < 360°— ( α + ρ1 ) 和540°+ ( β + ρ2) ≤θ < 720°

( 2) 一缸压缩上止点时,其它各缸进、排气门相对于1缸位置闭合角范围

根据以上分析,当一缸活塞压缩上止点时,其它各缸进、排气门对应的闭合角范围 ( 如图2所示) ,图中1、2、3、4表示1缸、2缸、3缸、4缸的进、排气门开闭状态,实线区域表示当一缸压缩上止点时,其它各缸进、排气门闭合区域,虚线区域表示进、排气门打开区域。

3闭 合 气 门 快 速 预 判 器 的 设 计 及应用

3. 1 闭合气门快速预判器的设计

将图2的闭合角范围设计成一个与凸轮轴前端的正时齿轮 ( 或调节器) 等周长的矩形板上; 可以在凸轮轴上和调节器直接车出不同的线形等。

装配和设计时,使一缸活塞压缩上止点位置,将此闭合角范围线一缸压缩上止点0°位置对正凸轮轴上的上止点记号的延长线上 ( 如图2所示) ,包裹在正时齿轮或调节器外圆上以及凸轮轴某一位置 ( 如图3所示,其中最外侧线为一缸进、排气闭合角范围线,最内测为4缸进排气门闭合角范围线) 。

3. 2 应用案例

图4为发动机熄火时,一缸活塞停在任何状态的情况下,气门闭合情况的预判。从图4可知,此时2、4缸的排气门; 3、4的进气门实线部分与上止点位置的延长相交,从而可以预判2缸和4缸的排气门间隙及3缸和4缸的进气门间隙可以调整( 验证如图5所示) 。从图5可以看出,2、4缸排气凸轮和3、4缸的进气凸轮的基圆与气门的挺柱接触,此时气门处于完全闭合状态,气门间隙可以调整。

待上述气门间隙调整完毕后,转动曲轴360°,可调余下的气门。

4 配气机构设计改进

调整多缸四冲程发动机气门间隙 ( 结构复杂,一缸多气门的新机型、或进口汽车和轿车) 时,由于一时资料缺乏,特别是在单纯性调整气门间隙时,要求时间短,由于一时很难预判气门的排列顺序,给保修的准确性、快速性和可靠性带来了很大的困难。为提高发动机保修的简便性和可靠性,建议做好配气机构以下改进:

配气机构异常响声故障诊断排除 篇5

1. 现象

怠速时, 在气门室处发出连续不断的有节奏的“嗒、嗒”声, 响声清脆有节奏, 易区分。若有多只气门敲击, 则声音杂乱, 且断火试验响声无变化。

2. 原因

由于气门间隙调整不当或是推杆弯曲、摇臂撞头、摇臂衬套磨损、挺柱与凸轮偏磨, 致使气门间隙过大。

3. 诊断排除方法

(1) 转速增高响声增大, 节奏加快。怠速、低速时响声明显, 中速以上变得模糊杂乱。

(2) 负荷、温度、缸位对气门响无影响, 断火试验异响无变化。

(3) 怠速下在气门室或气门罩处听诊, 异响非常明显, 气门响清脆有节奏, 在发动机周围就能听到较为清晰的响声。

(4) 将气门室盖拆下, 在怠速时用适当厚度的厚薄规插入气门间隙处, 若响声消失或减弱即可确诊为该气门间隙过大。也可用厚薄规检查或用手晃试气门间隙, 间隙最大的往往是最响的气门。为进一步确诊是气门脚响还是气门落座响, 可在气门间隙处滴入少许机油, 如瞬间响声减弱或消失, 说明是气门脚响;如响声无变化, 说明是气门落座响。

二、气门烧损声响

1. 现象

气门烧损后会发出“呛、呛”响声, 并随柴油机转速变化而变化。

2. 原因

当气门间隙过大或过小, 接触环带窄或封闭不严时, 会造成气门烧损。

3. 诊断排除方法

进气门烧损可在机油加注口听到窜气似的“呛、呛”声。气门烧损后要更换新气门。

三、活塞顶气门撞击声响

1. 现象

此故障表现为有节奏的“当、当”的金属撞击响声。发动机高速时较明显, 有类似活塞撞击气缸盖的振动感觉。

2. 原因

由于气门间隙过小、减压机构调整不当、正时齿轮装错、活塞连杆组装配不正确等, 致使活塞上行到上止点时与气门相撞。

3. 诊断排除方法

可用长柄螺钉旋具 (螺丝刀) 抵触在缸盖与缸体结合处, 就能听到有节奏的撞击声, 转速越高, 响声越大, 气缸盖明显振动。

当出现活塞碰气门响时, 应立即熄火发动机, 以防气门锁片松脱而将气门掉入气缸内。对于因气门间隙过小或气门间隙调整螺钉松动者, 重新调整或锁紧牢固即可, 对于因气门座圈或气门头部不合格者, 应重新镶、换座圈或气门。

四、气门座松脱响声

1. 现象

工作时会发出“嚓、嚓”的裂碎声音。伴随这种声音还有一股气流声, 发动机中低速运转时, 响声较清脆, 高速时响声增大且变得杂乱。

2. 原因

气门座圈与气门座圈座孔配合过盈量不足。因材质选用不当和受热变形, 致使气门座圈松动, 甚至破裂。

3. 诊断排除方法

将气门室盖卸下观察, 气门间隙不大和弹簧也没折断, 可断定是气门座圈松动产生敲击声。分解配气机构后进一步检查, 必要时铰削气门座圈座孔, 更换松动的气门座圈, 并保证其压入后有足够的过盈量。

五、正时齿轮响声

1. 现象

在正时齿轮室处和凸轮轴一侧听到无节奏的响声, 怠速时有“嘎啦、嘎啦”声;中速时响声突出;高速时响声杂乱有破碎音, 用金属棒抵在正时齿轮盖上响声更清楚。此外, 新齿轮未经磨合, 或啮合间隙过小, 会发出刺耳的尖锐声。

2. 原因

正时齿轮啮合间隙过大, 或是曲轴、凸轮轴、平衡轴承磨损严重, 曲轴与凸轮轴不平行, 使齿轮啮合失常。

3. 诊断排除方法

在正时齿轮盖上用长柄螺钉旋具听诊, 变化发动机转速, 若有“咳啦、咳啦”的辗击声, 则为齿轮间隙过大;若是金属摩擦声, 则为润滑不良、零部件配合过紧而产生的异常摩擦。怠速时有均匀间断的响声, 高速时声音杂乱, 即为正时齿轮偏摆;怠速和高速时, 均有不同咆哮响声, 则为齿隙配合过小。

如果正时齿轮齿隙过大, 在稳定的转速下有敲击声, 应更换正时齿轮。

如果凸轮轴轴向间隙过大, 应按规定的数值调整。检查润滑油嘴 (即喷孔) , 如有堵塞, 可用大头针疏通 (但不可捅大) 。喷孔孔径为0.80 mm, 不得超过1 mm。如果此孔捅大后, 会降低其机油压力。

正时齿轮最好成对更换, 并用红漆检视其接触面, 齿隙应均匀。正时齿轮副的精度要求高, 啮合间隙适宜, 接触印迹分布不少于1/3的齿全长。接触痕迹在高度方向须位于分度圆附近的区域内, 其高度不少于1/4齿高, 齿面接触痕迹距边缘不得少于25 mm。

六、凸轮轴瓦响声

1. 现象

凸轮轴瓦响是一种发闷的响声, 但比曲轴瓦松旷敲击声稍尖锐。

2. 原因

凸轮轴瓦与轴颈配合间隙过大松旷, 凸轮轴瓦合金烧蚀、剥落或磨损过甚, 凸轮轴轴向间隙调整不当, 凸轮轴弯曲变形。

3. 诊断排除方法

配气机构动力学仿真分析 篇6

本文利用TYCON分析软件建立了某配气机构动力学分析模型, 对其动态特性进行了数值仿真。

1 动力学建模

1.1 仿真模型的主要参数

如下表1

1.2 T ycon模型

发动机配气机构是四气门机构, 由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门桥、气阀、气门弹簧及弹簧锁夹、气门座等部分组成。根据发动机配气机构实体结构及零部件布置情况, 在TYCON中建立该发动机单个气缸的配气机构计算模型, 包括进、排气部分动力学模型, 动力学模型如图1所示。进、排气部分动力学所建模型相同, 只是在参数的输入上有所不同。

1.3 参数设置

配气机构计算模型需要设置的参数包括结构参数, 边界条件 (初始条件及边界条件) , 还有单元的刚度、质量及阻尼等参数。结构参数由图纸即可查到。边界条件由发动机的特性获得。刚度、质量等参数需要通过三维模型及有限元软件分析获得, 也可以通过实测方法获得。阻尼参数一般根据TYCON软件参数推荐值选取。这里相关单元质量及刚度参数通过三维模型及有限元软件分析获得的。

2 动力学仿真分析

2.1 评价准则

对于配气机构动力学所反映的动态性能, 凸轮接触应力和气门落座是两个重要的评价指标:

1) 凸轮接触应力。对于配气机构来说, 在额定转速以内不应使配气机构发生飞脱, 在发动机超速范围内, 适度的飞脱是允许的, 但飞脱的持续期应比较小, 并且不能造成很大的冲击。

2) 气门反跳和气门落座速度。对气门的动态升程来说, 在额定转速范围内不应发生气门反跳, 在发动机超速范围内, 仅允许适度的气门反跳。气门的落座力及落座速度值应该在可以接受的范围内, 由于落座力受气门座圈刚度和气门头部刚度的影响很大, 而这两个数值又不容易精确确定, 因此, 气门落座速度是比较可靠的评价指标。

2.2 进、排气部分动力学仿真结果分析

2.2.1 进气部分动力学分析

由图2可以看出, 气门落座力曲线可以看出, 气门落座力最大为665.482 N, 而气门弹簧预紧力为297.3 N, 气门落座力小于6倍弹簧预紧力。从曲线上可以看出气门没有发生飞脱和反跳现象。

由图3可以看出, 气门弹簧力曲线可以发现弹簧无并圈现象。

由图4可以看出, 凸轮与挺柱间接触应力曲线看出, 接触应力处于较高值工作区间较宽, 这样加剧凸轮与挺柱间磨损, 应该针对降低凸轮与挺柱接触应力进行进气凸轮型线优化设计。

2.2.2 排气部分动力学分析

由图5可以看出, 气门落座力曲线可以看出, 排气门落座力略有偏大, 但还是在允许的范围之内。

由图6可以看出, 气门弹簧力曲线可以发现弹簧无并圈现象。

由图7可以看出, 在整个凸轮型线工作范围内凸轮和挺柱间接触应力变化趋势, 最大接触应力没有超过允许的接触应力范围, 但接触应力大部分工作区间处于较高的范围, 这样会加剧凸轮与挺柱的磨损, 需要改进凸轮型线设计来解决。

3 结论

通过建立进、排气部分动力学模型, 进行动力学仿真计算和分析, 可以明确进气机构工作状况, 针对这些问题, 将通过改进进、排气凸轮型线设计来优化。

摘要：以某柴油机配气机构为例, 利用AVLTycon软件建立了该配气机构的动力学模型, 采用理论计算和仿真分析的方法确定了配气机构动力学模型的主要参数, 并对其动态特性进行了仿真分析, 得到了该配气机构存在的问题, 为配气机构动态性能的评价和下一步优化提供了依据。

关键词：AVLTycon,动力学,仿真分析

参考文献

[1]尚汉冀.内燃机配气凸轮机构———设计与计算.上海:复旦大学山版社, 1988.

[2]吕林, 王勇波.车用发动机配气机构运动学与动力学分析[J], 武汉理工大学学报.交通科学与工程版, 2006.

[3]张晓蓉, 朱才朝, 吴佳芸.内燃机配气机构系统动力学分析[J].重庆大学学报, 2008.

配气机构主要零部件的检修 篇7

1. 气门的检修

气门在开启和关闭运动中, 由于气门与座的相互撞击, 使其工作面起槽、变宽。尤其是排气门常受到高温气体的冲刷, 还会使工作面氧化烧蚀出现斑点和凹槽, 造成气门和座关闭不严, 影响发动机的正常工作。因此, 在使用中发现气门关闭不严时, 必须及时进行修复。

(1) 气门的拆装。拆装气门时, 必须先使用专用气门拆装钳压缩气门弹簧, 然后拆下或装上气门锁片或锁销, 并慢慢放松气门弹簧即可。拆下的气门, 必须做好标记并按顺序摆放, 以免破坏气门与气门座及气门导管的配合。气门锁片与锁销很小, 应注意不要丢失。

(2) 气门杆弯曲的检查与修理。若检查气门杆弯曲变形超过允许极限, 应校正或更换气门。气门杆弯曲校正应在压床上进行冷压校正, 方法是:使弯曲拱面向上, 用压床使其产生反变形, 校压量一般为实际弯曲变形量的10倍, 保持2 min。气门杆的弯曲变形量用直线度误差表示, 一般应不大于0.03 mm。

(3) 气门磨损与烧蚀的检查与修理。气门磨损情况可通过测量气门头部厚度、气门头部直径、气门总长度和气门杆直径等的相关尺寸进行检查, 若测得尺寸不符合规定, 应更换气门。气门密封锥面有轻微斑痕、沟槽或烧蚀, 可在专用气门光磨机上进行光磨修理。修理后的气门尺寸应符合规定要求, 修理气门后还应铰削气门座, 并进行气门研磨。气门密封锥面斑痕、沟槽或烧蚀严重时, 应更换气门。

2. 气门座的检修

发动机在工作时, 气门座承受高温和气门落座时的冲击, 经常出现工作锥面烧蚀、变宽或与气门接触环带断线等故障, 一般可通过铰削和研磨进行修理。气门座的铰削通常用气门座铰刀进行手工加工。气门座铰刀是由多只不同直径、不同锥角的铰刀组成。

气门座铰削完成后, 应对其进行研磨。先将相关部位清洁干净;然后在气门工作面上涂一层粗气门研磨砂, 将气门杆上涂些机油后, 将其插入导管内;用手捻转气门捻子进行研磨, 当气门与气门座的工作面出现一条较整齐且无斑痕、无麻点的接触环带时, 将粗研磨砂洗去, 换用细气门研磨砂继续研磨。当气门工作面出现一条整齐、灰色无光的环带时, 洗去细砂, 涂上机油再研磨几分钟即可。

3. 气门导管的检修

气门导管损伤形式一般为导管孔的磨损扩大, 使之与气门杆的配合间隙增大, 导向作用下降, 使气门出现偏磨;气门导管密封胶圈直径与管孔的配合过盈量若过小, 高温时会出现松动和漏机油现象。

(1) 检查气门杆与气门导管孔的配合间隙。将百分表固定在气缸盖侧壁上, 同时将气门开高约15 mm左右, 使百分表侧杆触头与气门头部边缘靠紧, 然后往复摆动气门, 百分表指针读数一半即为间隙, 如该值超过使用极限时, 应更换新件。

(2) 气门导管的修理。气门导管的更换在铰削、磨削气门座之前进行, 更换导管工艺过程如下:

(1) 用阶梯形芯棒压出旧导管; (2) 检查新导管的内外径, 内孔留有0.3~0.5 mm的铰削量, 外径应略大于缸盖上孔径, 以保证过盈量; (3) 检查导管内孔的磨损情况, 必要时铰削修理; (4) 压入新气门导管; (5) 用专用铰刀铰削气门导管。

(3) 检查间隙。在气门杆上涂一层机油, 放入导管内, 上、下拉动数次, 然后提起气门, 使气门借自身重量徐徐下降, 即可确认间隙合适。

4. 气门弹簧的检修

气门弹簧经长期使用后, 弹性下降或折断, 将影响发动机的正常工作。在检修时, 应检查气门弹簧是否超出规定的使用极限。可用千分尺对气门弹簧自由长度进行测量。也可用一只新弹簧与旧弹簧放在一块平板上, 观察其长度的差异, 如果使用的弹簧比原新弹簧的自由长度缩短了10%, 就应予以更换。如果气门弹簧折断, 在气缸头处可听到活塞碰撞气门而发出“当、当”的敲击声。发现此现象应立即停机, 待发动机冷却后, 卸下气门弹簧, 更换新弹簧。在更换时, 应注意将涂有颜色标记的一端 (即螺距较大的一端) 朝向气缸盖一方。

5. 凸轮的修理

谈配气机构主要零部件的检修 篇8

柴油机工作一定时间后, 由于气门和气门座密封锥面磨损、烧蚀、积碳, 气门杆身、杆端磨损, 杆部弯曲等原因, 使气门密封不良, 出现漏气现象。当密封锥面磨损轻微时, 可用手工互研。气门与气门座密封锥面损坏严重, 应先铰削气门座或用气门磨床磨削气门锥面后, 再进行互研。

1.气门技术状态检查

观察气门工作面有无斑点、沟槽等损伤, 若有应光磨。观察气门头部锥面、顶面摆差和气门杆的直线度。

2.气门的修理

(1) 气门杆弯曲:

用冷压校正法校直。气门杆头部歪曲:用冷校法校正。

(2) 气门杆端部和杆部磨损:

用重磨和镀铬法修复。

(3) 气门裂纹的检修:

可用磁力探伤或粉渍法检验裂纹。

(4) 气门锥面的磨损:

用研磨法修复。

手工研磨气门的方法:手工研磨气门时, 可使用气门捻子或螺丝刀作为工具。操作时, 要先将气门、气门座、气门导管上的污物清洗干净;在气门杆上涂一些润滑油, 气门锥面涂少量粗气门砂, 将气门杆插入气门导管内;用气门捻子上的橡皮碗吸住气门头, 使气门与气门座进行互研。研磨开始时, 使用粗气门砂。当气门头与气门座锥面上出现一条比较整齐的接触带以后, 将粗气门砂擦净, 换用细气门砂研磨, 直到气门头锥面上出现一条十分整齐的暗灰色环带为止。然后将细气门砂擦去, 在密封锥面上涂少许清洁机油, 继续研磨1～2 min, 使气门和气门座之间更好地贴合, 最后把气门和气门座清洗干净。

二、气门座的检修

气门座圈的损伤有:因磨料磨损和由于冲击负荷造成的硬化层疲劳脱落以及排气门座圈受高温燃烧气体的腐蚀和烧蚀。气门座圈磨损后, 工作面加宽, 气门关闭不严。气门座如磨损较大, 接触环带明显变宽, 或烧蚀较严重, 用直接研磨的方法, 已不能恢复气门与气门座密封性时, 通常就要对气门座进行铣削。铣削气门座时, 首先根据气门头的直径和工作斜面的角度, 选择一组合式的铣刀, 并根据导管内径选择合适的导杆。拖拉机上柴油机气门头斜面角度一般都是45°, 每组气门铣刀有45°、15°和75°三种不同的角度。铣刀又分为精铣刀和粗铣刀两种。

1.气门座的铣削注意事项

(1) 在保证消除气门座磨损与蚀痕的前提下, 应尽量减小铣削量, 否则将造成气门下陷量增大, 降低了气门座的使用寿命。

(2) 铣削时在整个圆周上用力要均匀, 否则将会铣偏气门座口。铣削时, 铣刀不许后退。

(3) 气门导管是气门座锥形斜面的加工基准, 因此在铣削前, 要更换磨损过大的气门导管。

(4) 经铣削后的气门座要与待配的气门进行互研, 也可以对气门座采用高速砂轮磨削或滚压加工。

若气门座经过几次铣削修理, 即使换上新气门后, 其下陷量也超过允许值, 或当气门座损坏严重时, 就要更换气门座圈。对那些直接在缸盖上加工出气门座的机型, 则采用镶圈法。

2.气门座的更换

(1) 加工座圈孔:

拉出旧座圈, 用平面铰刀铰出座圈孔。

(2) 选配座圈:

测量座圈孔直径, 按直径大小选择新座圈, 新座圈与座圈孔过盈量0.073～0.125 mm。新座圈材料与基体材料性能接近。

(3) 镶配座圈:

可采用冷缩座圈法或热胀座孔法将气门座圈镶入座圈孔内, 并检查高度是否符合要求。

三、气门导管的检修

气门导管损伤形式一般为导管孔的磨损扩大, 使之与气门杆的配合间隙增大, 导向作用下降, 使气门出现偏磨;气门导管密封胶圈的工作可靠性下降, 此外, 导管外径与管孔的配合过盈量若过小, 高温时会出现松动和漏机油现象。

1.检查气门杆与气门导管孔的配合间隙

将百分表固定在气缸盖侧壁上, 同时将气门升高约15 mm左右, 使百分表侧杆触头与气门头部边缘靠紧, 然后往复摆动气门, 百分表指针读数一半即为间隙, 如该值超过使用极限时应更换新件。

2.气门导管的修理

气门导管的更换在铰削、磨削气门座之前进行, 更换导管工艺过程如下:

(l) 压出旧导管用阶梯形芯棒压出。

(2) 检查新导管的内外径, 内孔留有0.3～0.5 mm的铰削量, 外径应略大于缸盖上孔径, 以保证过盈量。

(3) 检查导管内孔的磨损情况, 必要时铰削修理。

(4) 压入新气门导管。

(5) 用专用铰刀铰削气门导管。

3.检查间隙

在气门杆上涂一层机油, 放入导管内, 上、下拉动数次, 然后提起气门, 使气门借自身重量徐徐下降, 即可确认间隙合适。

四、气门弹簧的检修

气门弹簧的损伤形式有:自由长度缩短、弹性减弱、弯曲、扭转、裂纹、折断等。气门弹簧产生上述损伤后, 将逐渐减弱气门对气门座的接触压力, 降低密封性能, 并可能产生异响。

(1) 外观检验。

气门弹簧清洗后, 首先应用肉眼观察有无裂纹、锈蚀、歪斜变形等。对有以上缺陷的气门弹簧, 均应进行更换。

(2) 自由长度检验。

长度一般可用直尺、卡尺和深度尺等检查, 也可以用新旧弹簧长度对比进行检查。当发现气门弹簧的长度小于标准尺寸3 mm时, 一般应进行更换。

(3) 弹力检验。