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第十一章_内燃机的概念设计.ppt

第十一章_内燃机的概念设计

华茗小V
2011-11-04 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第十一章_内燃机的概念设计ppt》,可适用于工程科技领域

第十一章 内燃机的概念设计第十一章 内燃机的概念设计第一节 内燃机的设计要求第二节 内燃机类型的选择第三节 内燃机基本参数的选择第四节 内燃机开发的程序与方法第五节 内燃机主要零件设计要点第六节 配气机构设计要点第七节 润滑系、冷却系与起动系第一节 内燃机的设计要求第一节 内燃机的设计要求一、动力性能要求二、环境性能要求三、燃料经济性要求四、工作可靠性和使用耐久性要求五、结构紧凑性要求六、制造工艺性要求七、使用性能要求一、动力性能要求内燃机功率、转速、使用转速范围、最大转矩及转矩特性应满足汽车或其他工作机械动力性的要求。对载货汽车发动机来说功率要求取决于汽车总质量。汽车总质量越大吨功率越小。总质量在t以上的中、重型载货汽车吨功率一般在~kWt总质量在t以下的轻型货车吨功率可达~kWt。这是因为轻型货车主要用于市内要求加速性好并尽量少换挡而重型车多作长途运输工况较稳定。轿车发动机的功率主要取决于自身质量以及最高车速和加速性其吨功率高达~kWt此外应有优异的瞬态响应性。二、环境性能要求内燃机的环境性能必须满足法规要求。人们希望使用对环境尽可能友好的动力机械。对内燃机来说主要是指有害污染物的排放和运转噪声等。车用内燃机由于量大面广集中在人口稠密的城市环境法规要求越来越严格面临着越来越尖锐的技术挑战。其他用途的内燃机也有类似的要求。三、燃料经济性要求内燃机生命周期内所消耗燃料的价值约比内燃机本身价值高两个数量级因此节约内燃机的燃料消耗极为重要。燃料经济性的评价指标为燃料消耗率be常用的有额定功率燃料消耗率ben、外特性最低燃料消耗率benmin和万有特性最低或全工况最低燃料消耗率bemin。对于发电等固定动力以及工程、农业用动力来说内燃机的ben、benmin以及接近全负荷的燃料消耗率比较重要。对于车用内燃机来说bemin以及负荷、转速更低工况下的燃料消耗率更加重要。为使汽车单位行驶里程油耗最低不仅要求发动机bemin值低还要求低油耗的工况范围大其特性与汽车的要求匹配良好。所以车用内燃机要特别注意部分负荷下和低转速下的燃料经济性以及在瞬态工况下的经济性。用功率较大的发动机可以使汽车有较好的加速性和较高的最高车速但在大部分使用工况下发动机的负荷率较低加上大功率发动机自身质量较大使汽车的实际使用油耗高于配小发动机的汽车。四、工作可靠性和使用耐久性要求内燃机应有尽可能高的工作可靠性和足够的使用耐久性。可靠性是指在规定的使用条件下能持续正常工作的能力它是以保证期内的停机和不停机故障数、更换主要和非主要零件数作为考核指标的。一般要求在保证期内主要零件不损坏不发生影响主要附件功能的事故。内燃机的耐久性或使用寿命是指到首次大修或完全报废为止累计运转小时数。通常用大修期表征内燃机的耐久性。目前车用内燃机的大修里程一般为~万km中、小型高速柴油机的大修寿命为~h。五、结构紧凑性要求车用内燃机尤其轿车发动机结构紧凑、自身质量轻十分重要。发动机高度决定轿车发动机罩的高度因而影响车身外形的流线性和驾车者的视野。发动机的长度影响汽车的有效长度利用率。当发动机在汽车前部横置时其长度还受轮距的限制。内燃机本身的质量关系到原材料的消耗对制造成本影响很大。减轻发动机、汽车底盘和车身质量能增大汽车的有效负荷改善整车的动力性和经济性。同时轻巧的动力装置为优化汽车轴间负荷分配提供方便有利于汽车的通过性和操纵性。六、制造工艺性要求内燃机要求好的制造工艺性制造成本低。中小功率内燃机由于用途广泛多为大量生产。在大量生产的条件下同种零件数的增加除了材料成本外其他费用增加不多。因此必须努力追求内燃机产品的系列化和零部件的通用化。七、使用性能要求由于中、小功率内燃机被广泛使用使用者的技术水平高低相差悬殊使用方便性显得非常重要。尤其是轿车发动机使用者大多是外行更应做成“傻瓜型”。具体来说车用内燃机应有良好的起动性能轿车发动机还要求瞬态响应快速运转平顺。需要在车上进行保养的机件(如各种滤清器、调整件、机油尺、加机油口、加水口、放水开关等)都应布置在易于接近的地方。对于电控内燃机应有车载诊断系统帮助使用者找到故障的原因和排除方法。第二节 内燃机类型的选择第二节 内燃机类型的选择一、使用燃料的选择二、冲程数的选择三、冷却方式的选择四、气缸数和气缸布置的选择五、进气状态的选择一、使用燃料的选择鉴于汽油机和柴油机各自的优缺点考虑到石油产品汽油和柴油的生产和使用平衡通常轻型移动机具、摩托车、摩托艇、小轿车用汽油机作为动力是合理的。轻型货车和客车经常用与轿车发动机类似的发动机所以也大多用汽油机作为动力。重型货车、大型客车则应用柴油机。农用运输车、工程机械、农业机械、铁路内燃机车、内燃电站、除摩托艇外的内燃机船舶都用柴油机驱动。值得注意的是全世界的汽车受节能要求的推动日益向柴油化发展。尤其在石油稀缺的西欧在小轿车上也越来越多地应用柴油机努力向着百公里L油耗的目标前进。但是除非石油加工工艺发生重大变革(提高柴油产出率)轻型轿车领域汽油机占优势的地位近期尚不会改变。二、冲程数的选择在量大面广的中、小功率高速内燃机中占优势的是四冲程内燃机因为它与二冲程内燃机相比燃料经济性好功率强化潜力大。二冲程内燃机的燃料和润滑油消耗较大HC排放严重怠速和小负荷工况运转不够稳定活塞组和气缸热负荷较大气缸上的气口影响工作可靠性和耐久性。二冲程机如用扫气泵导致结构复杂噪声较大如用回流扫气则很难保证良好的扫气效率。但是二冲程机在同样转速下的做功频率比四冲程机高一倍摩擦损失又小升功率可高出~而且输出转矩变化较平顺。实际上用曲轴箱作为扫气泵通过气缸上的气口进行回流扫气的二冲程汽油机是结构最为简单的内燃机因此在摩托车、摩托艇、喷雾机、割草机、锯木机等小型移动式装置上广泛应用。但近年来为降低燃油和润滑油消耗尤其为减少HC排放小型二冲程汽油机有逐渐被四冲程机淘汰的趋势。目前车用汽油机几乎全是四冲程的。对于中、小功率高速柴油机宁可通过增压提高比功率也几乎没有二冲程机的立足之地。三、冷却方式的选择液体冷却式内燃机冷却有效、均匀、稳定、强化潜力比空气冷却(简称风冷)式内燃机大因此绝大多数内燃机都是液冷式的。在条件相同时主要由于充量系数的差别液冷机的功率比风冷机高~。风冷机气缸盖局部高热负荷区不易得到充分的冷却影响了可靠性和耐久性。对汽油机来说过热易引发爆燃限制了压缩比的提高。所以汽油机与风冷的相容性不如柴油机。大缸径或增压内燃机热负荷大更不宜采用风冷。四、气缸数和气缸布置的选择内燃机的气缸数和气缸布置方式对其结构紧凑性、外形尺寸比例、平衡性(表)、单机功率、制造和使用成本等都有很大影响。在平均有效压力pme和活塞平均速度vm不变的前提下气缸数越多(气缸尺寸越小)升功率就越高。也就是说多缸内燃机比较紧凑轻巧。同时多缸机平衡性好输出转矩均匀飞轮尺寸较小运转平顺起动容易瞬态响应快速。目前除了摩托车类型的小排量汽油机和小功率农用柴油机采用单缸机外绝大多数内燃机都用多缸结构。小轿车和轻型车除最小排量的车型用缸或缸外绝大多数用缸机少数高级轿车用缸机极少数豪华轿车用缸机。五、进气状态的选择柴油机增压是提高p的最有效手段。涡轮增压结构简单不仅可提高功率而且由于利用了部分排气能量提高了机械效率燃油消耗也有一定改善因而几乎成了唯一实用的增压方式。增压现已成为降低柴油机排放的重要技术措施所以现代车用柴油机几乎都是涡轮增压型的。与自然吸气式柴油机相比增压机的机械负荷和热负荷较高但在现代技术背景下可靠性与耐久性问题可设法解决。优化设计和优质材料已使P=MPa、pmax=MPa的柴油机能可靠运转。空空中冷器的应用有效冷却的活塞组设计再加上较大的空燃比使热负荷问题得以较好解决。第三节 内燃机基本参数的选择第三节 内燃机基本参数的选择一、平均有效压力pme二、活塞平均速度vm三、气缸直径D和气缸数i四、行程缸径比SD和活塞行程S五、综合评价参数一、平均有效压力pmepme是标志内燃机热力循环进行的有效性、结构合理性和制造完善性的综合指标。pme与内燃机的重要动力性指标转矩成正比。pme值的不断提高是内燃机技术发展的重要标志二、活塞平均速度vmv是表征活塞式内燃机工作强度的重要参数。内燃机一般按v高低分为高速、中速与低速三类。习惯上指v>ms的为高速内燃机v=~ms的为中速内燃机v<ms的为低速内燃机。v对内燃机性能、工作可靠性和使用寿命有很大关系三、气缸直径D和气缸数iD是活塞式内燃机最重要的尺寸参数。从式()可以看出内燃机的功率Pe是与D成正比的。不难证明在pme、v等参数不变条件下D的大小不影响机械应力、变形和热负荷。但内燃机单位功率的质量(比质量)与D成正比而相对磨损与D成反比。因此当D增大时内燃机结构变得笨重而寿命可能延长。四、行程缸径比SD和活塞行程SSD对升功率PL的影响SD对燃烧室形状的影响SD对散热的影响SD对外形尺寸的影响SD对升功率PL的影响当vm不变时SD减小意味着n上升因而与n成正比的PL跟着增大使内燃机更加紧凑轻巧。但当n不是受限于vm而受限于其他因素不能随SD的下降而升高时上述结论便不能成立。例如柴油机的燃烧过程往往受n制约而与vm无关所以柴油机往往不利用减小SD进行强化。SD对燃烧室形状的影响SD小的短行程内燃机气缸余隙比较扁平对压缩比高的柴油机尤其如此使燃烧室有效容积比减小燃烧过程较难组织。对汽油机来说短行程机的燃烧室也显得不紧凑燃烧较慢且HC排放较高。SD对散热的影响在其他相同的条件下SD下降使D增大使得传到气缸冷却水套的热量减少活塞组零件的温度上升。风冷柴油机的研究表明当SD=时总散热量的由气缸盖传出由气缸筒传出而当SD=时恰恰相反。在气缸筒上布置足够的散热片不难但在气缸盖上则要困难得多所以风冷内燃机尤其不宜采用短行程结构。SD对外形尺寸的影响单列式内燃机的总长度主要取决于i和D所以SD小的短行程内燃机总长度较大。虽然它高度较小但这一优点不太明显。因此单列式内燃机应该用较大的SD。对双列式内燃机来说总长度一般取决于曲轴的轴向尺寸气缸布置比较宽松所以用短行程结构可以减小内燃机的高度和宽度而不牺牲总长度获得总体上更好的紧凑性。五、综合评价参数内燃机的外形尺寸表征其紧凑性。对车用内燃机来说外形尺寸和形状应与车辆的总布置相配合才能进行确切的评价单用外形尺寸(长×宽×高)表征紧凑性并不全面。初步评价内燃机的体积紧凑性可用V和VL这两个指标。第四节 内燃机开发的程序与方法第四节 内燃机开发的程序与方法一、方案设计阶段二、技术设计阶段三、样机试制和调试阶段四、鉴定和投产阶段第四节 内燃机开发的程序与方法第四节 内燃机开发的程序与方法图 大批量生产的新型内燃机开发过程的典型流程一、方案设计阶段首先要进行仔细的调研和论证明确新产品开发的必要性、可能性及其开发目标、主要技术经济指标、结构形式、进度计划等。二、技术设计阶段在技术设计阶段对选定的方案设计进行细化以最终确定内燃机的总布置设计完成所有零部件的结构设计和施工设计选配好所有附件完成全套图样和设计说明书、计算书等技术文件。内燃机的总布置设计要绘制一系列总图即纵、横剖视图各向视图和重要的局部剖视图局部视图。在这些图中应能显示内燃机的主要零部件(如活塞连杆组、曲轴飞轮组、机体和气缸盖等)的结构显示所有辅助系统和附件(如供油、润滑、冷却、起动系部件进排气管、增压器等)以及由内燃机驱动的液压泵、真空泵、空压机、发电机等。总图的最终绘制和主要零部件的细化设计往往需要平行地交互地进行各自经过多次反复后才能完成。三、样机试制和调试阶段在此阶段要进行的工作有:试制出一批样机进行整机性能调试以达到预期的性能指标进行机械方面的研究与改进以达到要求的可靠性和工作寿命。试制完成的样机的性能调试是通过系统改变与内燃机的工作过程有关的参数和零部件全面考察每一种变动对内燃机各种性能的影响然后确定综合效果最好的一套参数和零部件。对于车用汽油机来说与性能密切相关的零部件为气缸盖、活塞、进气系统、电控汽油喷油系统等。要通过标定试验确定空燃比和点火正时最优化脉谱并存入电控器中。对车用柴油机来说要调试的有喷油系、进气道与燃烧室的匹配涡轮增压器的涡轮喷嘴环与排气管、放气阀的匹配喷油正时调节特性、电控汽油喷射系统的油量标定等。四、鉴定和投产阶段新的内燃机样机通过各项试验并达到技术任务书的要求后应按规定进行新产品定型鉴定。通过鉴定后先进行小批量试生产考察工艺装备的稳定性及在批量生产后是否会出现质量问题发现问题及时解决。在正式大批量生产后还要定期抽取产品进行规定时间的全速全负荷试验以监督产品品质的稳定性。第五节 内燃机主要零件设计要点第五节 内燃机主要零件设计要点一、活塞组二、连杆、曲轴及其轴承三、机体与气缸盖一、活塞组(一)功用与工作条件(二)基本结构和材料(三)活塞的耐热设计(四)活塞与活塞销的传力设计(五)活塞的导向设计(六)活塞与活塞环的密封设计(一)功用与工作条件活塞顶部与气缸盖共同形成内燃机燃烧室要承受气缸内气体压力、温度的作用。缸内的最高燃烧压力在现代汽油机中达~MPa自然吸气柴油机为~MPa而高增压的柴油机可达MPa甚至MPa使活塞组承受很高的机械负荷所以活塞应有足够的机械强度。与活塞顶面直接接触的燃气最高温度可达℃左右循环平均温度也在℃左右使活塞组承受很大的热负荷活塞的最高温度可达℃以上。(二)基本结构和材料图 整体式铝合金活塞a)柴油机活塞 b)汽油机活塞(三)活塞的耐热设计活塞顶活塞头部断面火力岸高度强制冷却活塞顶要尽可能减小活塞顶的受热表面积因此平顶活塞是最佳选择(图b)。但直喷柴油机的活塞顶都有形状复杂的燃烧室(图a)使热负荷加重。一般铝合金活塞顶最高温度不应超过℃。活塞头部断面汽油机的活塞头部断面一般都在满足强度条件下尽量薄以求轻量化。柴油机铝合金活塞头部一般很厚实以便热的导出。从顶部到环带有很大的过渡圆角R(图a)可降低活塞顶的温度和活塞头部的热应力。火力岸高度活塞环对活塞头部的散热起很大作用(活塞环散热对无强制冷却的活塞来说占总散热量的一半以上)尤其第一道环的热流量最大。所以应选择适当的火力岸高度h(图a)。h增大可降低第一道活塞环温度但使活塞顶温度提高同时活塞高度增大。第一活塞环槽的温度不应超过℃否则润滑油可能结胶甚至碳化使活塞环在环槽中失去活动性从而丧失其密封和传热功能。强制冷却图 活塞环带钻孔对喷油冷却活塞温度场的影响a)有个ϕmm的钻孔(D=mm) b)无钻孔强制冷却图 带盐芯铸出油腔(左)与带中空环槽镶圈(右)时活塞温度场的比较(四)活塞与活塞销的传力设计图 活塞销座边缘负荷的减轻(四)活塞与活塞销的传力设计图 用斜切的(左)或阶梯形的(右)销座减小承压面上的比压(五)活塞的导向设计图 车用汽油机的自动调节活塞(六)活塞与活塞环的密封设计活塞环的密封机理气环的设计油环的设计要点活塞环的密封机理图 作用在活塞环上的力及其密封面气环的设计()气环的断面形状 根据活塞环的密封机理(图)形状简单、加工方便的矩形(断面)环(图a)完全可以满足要求。()气环的尺寸参数 在保证密封的前提下活塞环的数目应尽可能少因为减少环数可缩小活塞高度减轻活塞质量减小发动机总高度降低发动机摩擦损失。()活塞环的材料 活塞环是内燃机中磨损最快的零件因此适当选择材料和表面处理工艺十分重要。()典型的活塞环配套 组合活塞环已经成为目前选择活塞环的一种趋势。图 常用的活塞环断面形状a)矩形环 b)桶面环 c)锥面环 d)梯形环 e)内切正扭曲环 f)锥面内倒角反扭曲环图 汽油机组合活塞环图 柴油机组合活塞环油环的设计要点图 典型的油环结构a)单体铸铁油环 b)带螺旋衬簧油环 c)钢片组合油环二、连杆、曲轴及其轴承(一)连杆组设计(二)曲轴设计(三)轴承设计(一)连杆组设计图 高速内燃机连杆结构a)平切口连杆 b)~d)斜切口连杆大头及其各种定位结构(二)曲轴设计图 铸造的整体四拐曲轴及其主要尺寸(三)轴承设计滑动轴承材料轴承的结构设计滑动轴承材料)巴氏合金(又称白合金)分为锡基和铅基两种前者除Sn外含Sb、Cu等后者除Pb外含Sb、Sn等。)铜基合金有含少量Pb的铅青铜和Pb的质量分数为~的铜铅合金两类。)铝基轴承合金有锡的质量分数为~的高锡铝合金和锡的质量分数为左右的低锡铝合金两类。轴承的结构设计曲轴滑动轴承由于曲轴的复杂形状不得不做成半圆的轴瓦形状这使它结构设计复杂化。轴瓦主要尺寸有直径、宽度、厚度等前两者主要取决于曲轴轴颈尺寸只有轴瓦厚度是轴瓦设计中要考虑的主要尺寸。对中小功率高速柴油机轴颈直径为~mm的轴瓦来说轻系列(指汽油机连杆轴承)厚度为~mm重系列(柴油机连杆轴承和所有主轴承)为~mm。轴瓦中减摩合金厚度为~mm。三、机体与气缸盖机体气缸盖气缸盖衬垫机体图 机体的主要尺寸长度 宽度 高度 缸径缸间距 行程 缸盖螺栓的距离曲轴轴心与油底壳上表面的距离机体图 高速内燃机典型铸铁机体结构a)轿车汽油机平分式机体用整体式气缸 b)轻型车用柴油机平分式机体用干式缸套c)中型车用柴油机龙门式机体用湿式缸套菌形平底挺柱 干式缸套 杯形平底挺柱 湿式缸套机体图 提高机体刚度的措施a)用横向螺栓联接的龙门式机体 b)用下机座加强的机体c)用梯子形加强板加强龙门式机体下端的刚度横向螺栓 机体 下机座 油底壳主轴承螺栓 气缸盖螺栓 梯子形加强板机体图 轿车汽油机的铝合金压铸机体气缸盖图 气门汽油机气缸盖气缸盖图 内燃机气缸盖的结构a)顶置凸轮轴汽油机的铝合金气缸盖 b)顶置气门直喷式柴油机的铸铁气缸盖冲压摆臂 液压支座 铸造摇臂气缸盖衬垫气缸盖与机体之间的密封主要是对高压气体的密封同时还有对润滑油和冷却液通道的密封。这里不仅要求具有良好密封性能的气缸盖衬垫而且要求机体与气缸盖有足够的刚度压紧衬垫的气缸盖螺栓数量足够位置合理压紧力分布均匀。这样就可能以最低限度的预紧力保证可靠的密封。第六节 配气机构设计要点第六节 配气机构设计要点一、配气机构总布置二、气门机构主要零件设计要点三、可变气门机构一、配气机构总布置典型的气门凸轮机构每缸气门数的选择凸轮轴的布置和传动典型的气门凸轮机构图 典型的气门凸轮式配气机构a)侧置气门机构 b)下置凸轮轴驱动列顶置气门机构 c)下置凸轮轴驱动列顶置气门机构d)顶置凸轮轴通过摆臂驱动气门机构 e)顶置凸轮轴通过摇臂驱动气门机构f)顶置凸轮轴直接驱动气门机构每缸气门数的选择)气门质量轻、升程小惯性力小。)总流动面积较大充量系数高。)气门直径小温度较低(这对排气门很重要尤其是缸径较大的发动机)。)每缸或气门时火花塞或喷油器可布置在中央带来缩短汽油机燃烧持续期或改善柴油机混合气形成的优点。凸轮轴的布置和传动过去内燃机多用下置凸轮轴方案因为这时凸轮轴布置在机体内与曲轴距离较近传动简单可靠。近二三十年来为了追求气门机构的高速性顶置凸轮轴方案应用越来越多。凸轮轴应相对曲轴保持严格的相位关系以保证气门适时开闭这种传动机构称为正时传动机构。中小型内燃机的正时传动机构大多布置在曲轴前端因这里接近性好装拆方便而且因曲轴前端较细主动轮可以做得较小使整个正时传动系尺寸紧凑。但因曲轴前端扭振振幅较大会使传动机构受扭振附加负荷且产生较大噪声。所以有些扭振较大的柴油机把正时传动机构布置在曲轴后端。二、气门机构主要零件设计要点(一)凸轮(二)进排气门(三)凸轮轴、挺柱、推杆和摇(摆)臂(四)气门弹簧(一)凸轮配气凸轮外形与气门升程(通过能力)、构件加速度变化规律(动负荷)等有直接关系。由于直接测量凸轮的几何形状很难而测量从动件升程容易所以实际上不直接设计凸轮几何外形而是设计从动件运动规律。因为从动件加速度直接影响机构动力学同时对凸轮形状的变化最敏感所以往往直接从加速度规律出发设计凸轮外形。在实际生产中无论是凸轮的加工或检验都只需要足够精确的挺柱升程表(或函数表达式)而不需要关于凸轮外形的具体几何尺寸。限于本书篇幅对凸轮计算方法不进行详细的介绍有关这方面的问题可以参见有关参考文献[]。(二)进排气门气门设计要考虑气流通过能力、与气门座的密封、材料、冷却、润滑与磨损等方面。进气门的尺寸和头部形状对内燃机的进气能力影响很大。头部直径应尽可能大但要考虑气门与气缸及气门与气门之间的距离不能过小。排气门的通过能力对内燃机换气效果的影响较小所以一般头部直径比进气门小使进气门有足够的布置空间。气门头部应有足够的刚度以免变形过大增大座面磨损。密封锥角一般都是°用研磨方法保证气门与气门座之间的密封实际密封带宽~mm。(三)凸轮轴、挺柱、推杆和摇(摆)臂凸轮轴挺柱推杆摇臂或摆臂凸轮轴凸轮轴是气门凸轮式配气机构的驱动元件。它的轴向尺寸取决于内燃机的总布置。支承轴颈数对气门机构刚度有很大影响多数内燃机用全支承凸轮轴(每缸之间都有支承轴颈)以提高刚度。凸轮轴上各凸轮的周向角位置取决于各缸发火次序和配气正时。挺柱图 凸轮直接驱动气门时用的薄壁杯形挺柱a)无液压除隙器 b)有液压除隙器杯形挺柱 调隙垫片 外体 内体 阀罩 回位弹簧 柱塞球阀 阀簧 油腔罩A换片槽 B油腔 C泄油间隙 D进油孔 E过油道 F进油环形槽推杆推杆是连接挺柱与摇臂的细长杆件(图b、c)。推杆过长则刚度降低增大断面积又导致质量加大。最有效的改进办法是缩短推杆长度例如把下置凸轮轴安排到机体上部(图c)(也称中置凸轮轴)就可使推杆大为缩短。采用顶置凸轮轴(图d~f可取消推杆)。摇臂或摆臂它们作为配气凸轮机构中的弯曲构件应在最小质量下保证必要的强度和尽可能高的刚度。常用钢材锻造或高强度铸铁铸造(图b)有些轿车汽油机用钢板冲压(图a)。摇臂或摆臂与凸轮的接触面可以是滑动摩擦(图d、e)也可用滚轮(图a)滚轮轴用滚针轴承以降低摩擦。(四)气门弹簧气门弹簧的功用是保证气门凸轮机构在高速运转时的力闭合。最大弹簧力要根据机构振动时最大减速度造成的惯性力确定。因结构布置限制气门弹簧的直径和高度不能很大故其应力状态极其严重要用弹性极限和疲劳强度很高的优质合金弹簧钢丝制造。三、可变气门机构有凸轮轴的可变气门机构无凸轮轴的可变气门机构有凸轮轴的可变气门机构()VTEC气门驱动机构 VTEC系统已有多代多种型号的产品目前三段式凸轮VTEC已经应用。()VTC气门正时控制机构 VTC系统由执行器、油压控制阀、各种传感器以及ECU等组成。()VTEC气门驱动机构 图 VTEC三段式凸轮摇臂机构工作原理中速控制活塞 中速控制油道 高速控制油道高速控制活塞 主摇臂 中间摇臂 次摇臂()VTC气门正时控制机构 图 VTC系统配气相位的调节链轮 叶轮无凸轮轴的可变气门机构()电磁气门驱动机构(ElectromagneticValveActuation) 电磁机构驱动气门是利用电磁铁产生的电磁力驱动气门。()电液驱动气门机构(ElectrohydrodynamicValveActuation) 这种机构典型代表是福特公司的电液驱动无弹簧可变配气相位机构工作原理如图b所示。图 电磁和电液驱动可变配气系统a)电磁驱动可变配气机构 b)电液驱动无弹簧可变配气系统线圈 衔铁 线圈 高压电磁阀 单向阀 低压电磁阀 (双作用)活塞第七节 润滑系、冷却系与起动系第七节 润滑系、冷却系与起动系一、内燃机润滑系二、内燃机冷却系三、内燃机起动系一、内燃机润滑系润滑系的主要任务是供应足够数量的具有适当温度的洁净机油到各摩擦表面使之获得液体润滑减少摩擦损失减小零件的磨损以保证内燃机的动力性、经济性、可靠性和耐久性。为使内燃机润滑良好必须使用品质和数量合适的机油必须用一个紧凑、高效的机油泵保证循环机油流量必须用高效率的滤清器不断对机油进行净化必要时用强制冷却装置使机油温度保持在适当的范围内。二、内燃机冷却系内燃机运转时与高温燃气相接触的零件强烈受热不加以适当的冷却会使其过热导致充量系数下降、点燃式发动机燃烧不正常(爆燃、早燃等)、机油变质、零件的强度刚度下降、摩擦损失增加、磨损加剧、甚至热变形和损坏结果造成内燃机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。但是内燃机过冷时对汽油机来说导致混合气形成不良对柴油机来说导致燃烧粗暴、CO和HC排放量增加、热损失和摩擦损失加大尤其是气缸的磨损会成倍增加。三、内燃机起动系起动系的任务是在任何条件下迅速而可靠地起动内燃机。起动系的工作性能对内燃机的机动性、可靠性和耐久性有很大影响。一般要求内燃机在℃温度下能在s内顺利起动。起动后要能很快过渡到正常运转以减小起动磨损。

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