發動機配氣機構優化改進設計探析

孫勝軍

摘 要：發動機的配氣機構所發揮的功能是按照各個氣缸的工作要求對進氣門和排氣門以規定的實踐啟動或者關閉。發動機的配氣機構是否合理，與配氣機構的性能密切相關，不僅可以確保發動機運行的安全可靠性，而且還能夠有效地控制噪聲。要使發動機配氣機構發揮良好的效能，就要對其進行改進設計。本論文針對發動機配氣機構優化改進設計展開研究。

關鍵詞：發動機；配氣機構；優化設計；改進措施

面對能源不斷消耗，不僅使得一些不可再生能源趨于枯竭，而且還造成了環境污染。從生態環境的角度出發，為了節約能源，并更好地保護環境，就需要著力探討汽車能源消耗以及給環境帶來的污染問題。發動機是汽車的重要設備。作為動力裝備，發動機的燃料消耗量是非常大的，也是導致環境污染的重要根源。要響應生態環境保護，就需要發動機輸出大功率的同時，還要降低所消耗的燃料量，以避免大量地排放的污染氣體。汽車發動機中，配氣機構是重要的組成部分。發動機的動力性能如何，配氣機構發揮著重要的作用。

1 發動機配氣機構的現行技術

發動機配氣機構性能如何直接關乎到發動機的運行指標。只有當配氣機構的充氣性能符合規定要求的時候，才能夠確保發動機正常工作，且具有一定的可靠性。對于高速運轉且功率很大的發動機尤其如此。如果對發動機的性能指標要求很高，就要在確保動力學性能良好的情況下提高發動機運行的可靠性。由于發動機運行中，零件之間還會存在著摩擦性，因此，一些零件要提高質量，特別要確保零件具有耐摩擦性。這些問題的存在，都會增加配氣機構的設計難度。（圖1為發動機配氣機構）

配氣機構的設計中，要考慮到結構的型式以及凸輪型線的設計。根據發動機的工作需要，在配氣機構的設計上，要使充氣系數盡量高一些，以使各氣缸在發動機運行的過程中都能夠保持良好的換氣狀態。在進氣門的開啟和關閉以及排氣門的開啟和關閉過程中，嚴格遵循科學規律來完成。配氣機構的設計要與所使用的發動機配套。如果發動機為四沖程的，配套的配氣機構為氣門—凸輪式的即可。氣門—凸輪式的配氣機構運行可靠，可以確保燃燒室的密封具有持久性。中國的汽車工業發展迅速，發動機技術也不斷創新并獲得了長足發展。那么，配氣機構的設計上也要多方面考慮，由此而使得配氣機構的發展空間擴大。

2 發動機配氣機構的優化改進設計

2.1 發動機技術改進

現代的汽車發動機為多門技術綜合，多采用雙頂置凸輪軸技術，在氣門開關的技術設計上，根據發動機運行需要可以采用連續可變氣門和多氣門技術。

汽車發動機的設計采用連續可變氣門技術，可以使得發動機的動力性有所增強，雖然氣量的改變，氣門開啟的時間得到了調整，但是發動機的氣缸內的進氣量并沒有改變。進氣量的多少決定了發動機的動力性，因此，進氣量沒有改變，很顯然汽車發動機的性能也沒有得到有效完善。這就需要在采用連續可變氣門技術的時候，要在原有的基礎上將可變氣門升程加入其中，以調節發動機氣門開啟的角度，隨著發動機氣缸單位時間內的進氣量增加，發動機動力加大，運轉速度加快。

2.2 發動機配氣機構的優化設計

發動機配氣機構的氣門進行設計，就需要優化配氣凸輪的型線設計，并提出優化方案。

2.2.1 發動機配氣機構的進氣門性能優化。通常汽車發動機的進氣門升程系數為0.4964，這個系數很難提高發動機配氣機構的充氣效率，更不會使發動機運行過程中的功率有所提高。根據進氣凸輪的潤滑系數和平面挺柱的潤滑系數可以明確，油膜的潤滑系數中，最小值為0.118。在凸輪桃尖附近所在位置的潤滑系數介于0.15至0.30之間的潤滑效果是最好的。進氣凸輪不僅潤滑效果不良，而且平面挺柱也需要更好地潤滑。如果在進氣凸輪的工作段與緩沖段之間潤滑效果不佳，就會使發動機配氣機構的氣門值超標。此時，如果進氣凸輪依然保持良好的運行狀態，挺柱接觸的應力相對平穩，彈簧裕度限定在規定范圍內而沒有產生飛脫的現象，就說明發動機配氣機構的動力性能良好。經過分析可以得出結論，對發動機的配氣機構以優化，就是要改善配氣機構進氣門的充氣性能，提高升程系數，使潤滑條件得以改善，以確保凸輪型線有效連接，氣門的躍度值被控制在規定的范圍內。

2.2.2 發動機配氣機構的排氣門性能優化。發動機配氣機構的排氣門性能所采用的是運動學分析方法，以更好地確定優化方向。汽車發動機配氣機構的排氣門升程系數為0.5299。排氣凸輪的油膜潤滑系數為 0.126，將其與平面挺柱潤滑的系數進行比較，往往排氣凸輪進入到緩沖段，在與基圓所連接的位置，就會使氣門超出躍度值。此時，如果配氣機構的氣門能夠平穩地落座，沒有出現飛脫的現象，彈簧也沒有并圈，就說明汽車發動機的配氣機構處于良好的運行狀態。如果出現氣門彈簧反跳的現象，則是彈簧顫振的結果。

要對配氣機構的排氣門進行優化，就要提高排氣門的升程系數，很好地改善排氣凸輪的潤滑條件，確保排氣門凸輪型線光滑，躍度值能夠控制在規定的范圍內。

3 總結

綜上所述，隨著近年來發動機技術的不斷創新發展，對配氣機構的質量要求也相應地有所提高。雖然配氣機構根據發動機的運轉需要而有所改善，但是，要改善其廢氣的排放量，就要確保配氣機構具有良好的充氣性能，以提高發動機運行的安全可靠性。針對發動機配氣機構設計進行改進，并根據發動機工作需要優化技術，有助于該改善發動機運行質量，提高汽車發動機的運行效率。

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