(3)摩托车配气系统.ppt

1 第三章发动机配气机构与进排气系统 2 3 1配气机构作用 定时开启和关闭气门 进入新气 排出废气 工作条件 换气时间短暂 高速运动 惯性大 冲击载荷 热负荷 废气腐蚀 润滑困难 磨损严重 要求 足够的气体流通面积 适当的配气定时 振动和噪声小 一 四冲程发动机配气机构分为顶置凸轮轴式和下置凸轮轴式两种 3 1 顶置凸轮轴式配气机构普通发动机 多采用两气门式 高性能发动机 采用三 四或五气门的多气门结构 目的 单个气门重量 在高速时的反跳与振动 气门流通总面积 换气质量 雅马哈XTZ600型摩托车 五气门 三个进气门 两排气门 雅马哈XTZ600五气门配气机构 两气门配气机构 4 组成 凸轮轴 摇臂 气门 气门弹簧 凸轮轴驱动件 链轮 链条 等 特点 凸轮轴靠近气门 使机构简化 有利于高速性能 但凸轮轴离曲轴较远 需要精密高速链条传动 气门及凸轮轴部分时规链及张紧装置部分JH70型摩托车配气机构 5 1 正时链轮和链条 四冲程机曲轴转速是凸轮轴的2倍 从动链轮的齿数是主动链轮的2倍 链条的松紧度靠链条张紧装置来调整 2 凸轮轴其上设置有进 排气凸轮和支撑轴颈 凸轮轴的中心油道与支撑轴颈和凸轮上的油道孔相通 滑油通过油道孔润滑摩擦表面 6 3 摇臂和摇臂轴摇臂 双臂杠杆 断面呈 T 字形 用摇臂轴支承在缸盖上 两端不等长 摇臂比为1 2 1 8 摇臂轴 有油道孔润滑摩擦表面 易磨损部位堆焊耐磨合金 圆弧面 气门间隙调节螺钉 调节螺母 摇臂轴套 长臂 短臂 CG125摩托车摇臂轴油孔 7 4 气门工作条件 工作温度高 润滑困难 频繁冲击气门座 受力大 易变形 接触面磨损大 要求 热强度 机械强度 合理的外形尺寸 良好的耐磨性和抗腐蚀性 杆部 圆柱形 上端有环状凹槽 与弹簧座结合 与头部之间用大圆弧过渡 头部 形状有凸顶 凹顶和平顶三种 气门锥角有30 和45 两种 一些摩托车 JH70 XF125 进排气门均采用45 锥角 头部与气门座的接触面经研磨配合 同一气缸 进气门头部直径 排气门 8 5 气门座和气门导管气门座 多采用耐热合金钢或合金铸铁制成的镶嵌式 以提高寿命 便于修理更换 也有在气缸盖上直接镗出气门座 气门导管 对气门导向和散热 用含石墨较多的粉末冶金或铸铁制成 压入缸盖后再精铰内孔 外壁制有定位凸缘 上部装有油封 以防止气门室的机油在进气行程时被吸入气缸 9 6 气门弹簧作用 提高密封性 使气门准确地随凸轮运动 材料 用碳素弹簧钢或合金弹簧钢绕制 表面抛光和发蓝处理 为避免因共振而破坏 应采用一大一小反旋向的双弹簧 JH70 XF125摩托车 或变螺距弹簧 JY150摩托车 反旋向双弹簧的特点 弹簧高度 两根弹簧的自振频率不同 抑制了共振现象 当一根弹簧折断时 另一根弹簧仍可撑住气门 可靠性 两弹簧旋向相反 可避免因振动错位而互相咬死 变螺距弹簧的特点 弹簧每一圈的自振频率不同 抑制了共振 工作时弹簧每一圈依次受力 总的惯性力 安装时 螺距小的一端应与缸盖接触 等螺距弹簧 不等距弹簧 反旋向双弹簧 10 2 下置凸轮轴式配气机构特点 凸轮轴离曲轴近 只需一对正时齿轮传动 凸轮轴离燃烧室远 改善了工作温度环境 但 凸轮轴离气门较远 增加了下摇臂 或挺柱 推杆等传动件 本田CX500摩托车下置凸轮轴式配气机构 11 1 正时齿轮副采用斜齿啮合 可使传动平稳 减少啮合噪声 2 下摇臂将凸轮作用在下摇臂的力 通过推杆 上摇臂传递给气门 断面呈 T 字形 3 推杆将下置凸轮的运动传至气门 细长杆件 易弯曲 两端呈球面 分别与上 下摇臂的凹形球面接触 齿轮传动 下摇臂 12 13 二 二冲程发动机配气机构特点 由活塞控制扫 排气口的开闭 结构简单 进气口设置在气缸体或曲轴箱上 由不同方式控制开闭时刻 分类 活塞阀进气 旋转阀进气 簧片阀进气 活塞簧片阀进气 1 活塞阀进气进 扫 排气口都在气缸壁下部 由活塞裙部控制进气口开闭 结构简单 进气流直接流向连杆大端 冷却和润滑 在活塞下行而进气口未完全关闭时 曲柄室的新气会从进气口反喷出去 新气充量 低速更严重 低速性能 启动性能 进气相位只有TDC前后的50 70 A 功率 在一些欠发达国家仍有使用 活塞阀进气式气缸体 进气口 扫气口 排气口 14 2 旋转阀进气进气口开在曲轴箱上 用带缺口的旋转阀片来控制进气口的开闭 有轴向进气和径向进气两类 进气相位角 扇形进气缺口的圆心角 进气口弧长的圆心角一般为160 175 A 可根据需要设计得较大 进气口靠近曲柄室 气道短且直 流阻小 曲轴箱结构紧凑 预压缩比大 高速性能好 中低速时易出现新气反喷 零部件制造成本较高 低速机较少使用 轴向进气 进气口 曲轴 旋转阀盘 径向进气 15 16 4 活塞簧片阀进气将活塞阀进气和簧片阀进气两种结构组合而成 簧片阀安装在气缸体最下方增开的进气道入口处 活塞阀和簧片阀各控制一个进气道口 集中了活塞阀进气和簧片阀进气两种方式的优点 既可克服活塞阀进气的进气时间短和低速时新气反喷的缺点 又可克服簧片阀进气的高速阻力大 进气量少的不足 是改善发动机性能的有效措施之一 虽结构较复杂 但在所有转速范围内能保持良好性能 发展迅速 应用很广 活塞簧片阀配气图 17 三 配气相位与气门间隙1 配气相位配气相位 进 排气门开始开启和完全关闭的时刻 用相对于上 下止点时的曲轴转角来表示 进气持续时间 180 排气持续时间 180 气门重叠 同一个气缸的进 排气门同时开启的现象 气门重叠角 气门重叠时所占的曲轴转角 其值为 要求 转速 气门重叠角 18 进 排气门为什么要早开晚关 进气门早开 在活塞下行的初期 使进气门有一定开度 进气阻力 进气门晚关 利用缸内外压力差继续进气 利用气流惯性继续进气 排气门早开 利用缸内废气的较大压力自由排气 排气时所耗的推挤功 将高温废气早排 可防止发动机过热 排气门晚关 利用缸内外压力差继续排气 利用气流惯性额外排气 19 2 气门间隙气门间隙 气门杆与摇臂长臂端之间的间隙 间隙过小 气门受热后被传动件顶住 关闭不严 漏气 烧坏气门 间隙过大 气门开度 气门开启时间 进气量 冲击 磨损 有冷间隙和热间隙两种 不同型号摩托车的气门间隙不一样 如 JH70摩托车为0 05mm XF125摩托车为0 08mm 同一台发动机 排气门间隙应 进气门 测量气门间隙 拧松锁紧螺母 调正调节螺钉 20 21 2 排气系排出废气并降低排气噪声 由动态效应段和消声器两部分组成 动态效应段 由排气管 渐扩管 等截面管 渐缩管等组成 其结构影响着排气压力波的形状 强度和到达排气口的时间 消声器 由节流孔 膨胀腔 吸声材料及尾管等组成 用节流孔和膨胀腔降低废气流速 用吸声材料消音 摩托车排气系的构成 排气管 渐扩管 等截面管 渐缩管 节流孔 尾管 吸声材料 22 23 2 纸质干式滤芯为纸质 不能浸润液体 滤纸折叠成星形 用胶粘接成环状 NF125 JH70等摩托车采用 3 滤网式滤芯为多层金属丝滤网 结构简单 空滤器盖上装有可转动风门 关小时可减少进气量 加浓混合气 有利于冷启动 XF250摩托车采用 4 惯性油浴式滤芯用细钢丝絮压制而成 用钢丝网盖住 浸过机油后装入壳体内 壳体中的油池装有一定高度的机油 长江750等大排量摩托车采用 NF125纸质干式 XF250滤网式 CJ750惯性油浴式 24 2 排气消声器作用 排气噪声 消除火星 装上消声器后 排气背压 动力性和经济性 应兼顾环保与性能两方面的因素 分类 阻性消声器 抗性消声器 阻抗复合消声器 1 阻性消声器利用吸声材料衰减噪声 吸声材料 如玻璃纤维 石棉垫等 被固定在气流管壁 或以一定方式在管道中排列组合 对中高频噪声有良好的消声效果 但对低频噪声效果较差 2 抗性消声器根据声学滤波原理 采用使气流收缩 扩张 干涉或共振等措施来达到消声目的 没有吸声材料 低频消声效果良好 但消声频带窄 中高频消声效果差 25 3 阻抗复合消声器兼有阻性与抗性消声器的优点 在所有频率都能获得良好消声效果 分类 按外形 分为筒式和盒式 筒式消声器 与整车造型相协调 车辆美观 使用最多 盒式消声器 体积小 成本低 易安装 但难以清除内部的积灰和油污 只用于轻型摩托车 一些高性能摩托车在排气消声器中还装有三元催化转化器 阻抗复合筒式消声器 吸声材料 消声器 隔板 尾管 多孔管 阻抗复合盒式消声器 排气管 外壳 吸声填料 第二扩张室 隔板 消声管 第一扩张室 排气尾管 26 三 可变技术的应用以往在设计摩托车发动机时 主要把重点放在如何 高速动力性方面 配气定时 气门数 气门升程及流通面积 进排气管直径 化油器等都选得较大 结果是 在 了高速性能的同时 却又 了低速 特别中小负荷 的动力性 经济性和稳定性 可变技术 可以随发动机使用工况的变化而使进 排气等系统产生相应变化的一种技术 即由固定控制改为可以自动调整的可变控制 可变技术可在宽广的使用范围内同时 动力性和经济性 明显改善中低速的经济性和稳定性 改善高速扭矩特性 27 28 2 双进气系统 YDIS 用于四冲程四气门发动机 两个进气门各自有独立的进气道 其中一个气道可形成进气涡流 每个气道各用一个化油器 中低速时 关闭一个节气门以形成强烈的涡流 混合与燃烧 经济性和稳定性 高速时 两个节气门都开启 充量 动力性 双进气系统 29 3 转速调节气门系统 REV 用于四冲程四气门发动机 用传感器检测发动机转速 由电磁阀控制液压油在油压阀中的流向 使油压活塞在两个分开的摇臂间移动 中低速时 油压活塞向上方移动 停止一个进气门和一个排气门的工作 以改善中低速性能 高速运转时 油压活塞向下移动 四个气门同时工作 以保证高速动力性 转速调节气门系统 30 4 可变气门定时机构 VVT 采用两种凸轮 高速大功率时用大凸轮 升程距离大 开启时间长 功率 中低速小功率时用小凸轮 升程小 开启时间短 扭矩 油耗 每对进气门或排气门有三个同轴凸轮 由计算机控制电磁阀 驱使齿条6向外 或向内 移动 齿条再控制偏心摇臂轴5转动 可 动力性和经济性 但存在工作突变 功率与扭矩曲线不平滑的现象 需向无极式方向改进 可变气门定时机构 31 2 可变技术在二冲程机的应用 1 复合进气系统 PRV 采用活塞簧片阀进气 但活塞阀与簧片阀不是串联 而是并联 即活塞阀和簧片阀各控制一个进气道口 单独用活塞阀进气时 为了适应高速 只好选用大的进气相位角 却又造成在低速时进气的反喷 低速性能 油耗 单独用簧片阀进气时 进气相位角随转速 而 进气量 高速性能 动力性 把活塞阀与簧片阀并联使用 高 低速性能都 复合进气系统 32 2 雅马哈储能进气系统 YEIS 进气门关闭时 混合气按正常的空燃比混合并流入储能室内储存起来 进气门开启时 储能室内的混合气与来自化油器的混合气一起被吸入曲轴箱 进气效率 由于混合气流一直在连续流动 可防止因受簧片阀开闭时的压力波动而引起的燃油反馈 混合气过浓的现象 YEIS能 部分