配气机构

1、基本概念。

从传统意义上讲，6缸发动机是为了满足更大排量和更大功率需求的一种设计，所以一般6缸发动机的排量要大于4缸发动机，但是由于6缸直列会使发动机长度难以安置，于是便生了汽缸呈“V”字形布置的发动机，这就是V型6缸发动机。

V型6缸发动机与直列4缸发动机相比，虽然在长度上大大缩短了，但与直列4缸发动机相比重量上依然是个弱势，因为V6发动机必须有两套进气系统及两个缸盖，部件多，所以发动机较重，而四缸机的重量甚至可以减少30%。然而，重量直接影响的是车辆的动力性和经济性，特别是燃油经济性受到很大的影响，这也是在轿车进一步轻量化的今天直列4缸发动机仍能成为主力发动机的重要因素之一。

2、技术特征。

外形：V6发动机较为宽大，但一般比直列4缸发动机短，在大部分轿车采用前置前驱发动机横置的情况下，发动机舱空间显得非常局促，在安装和维修时的便利性上明显不如直列4缸发动机，同时V6缸发动机的悬置固定的技术要求也更高。

结构：直列4缸发动机的结构简单，加上在发动机舱安放时周围空间较为疏朗，所以缸体的风冷散热性较好。在相同或接近的排量下，四缸机的缸径要大些，所对应的燃烧室的面积也会大些，V6缸发动机缸径小，各缸所对应的燃烧室的面积要小，直列4缸发动机配气机构布置简单，同时缸体、缸盖和曲轴的结构较简单，而V6发动机相比要复杂得多。

特性：相比，在升功率相近的情况下，直列4缸发动机转速稍低，作功频次少于V6发动机，所以V6发动机作功稳定性好，而直列4缸发动机作功稳定性差一些，在高速路上发动机高转速运转时，相对V6发动机的平稳性和噪声稍欠，所以常见直列4缸发动机多利用平衡轴改善其运转平稳性，而加了平衡轴的直列4缸发动机的运转平稳性可以达到与V型6缸发动机非常接近的效果。另外，直列4缸发动机在低速运转时的扭矩特性相对较好，更适合城区环境。

使用：一般说来，直列4缸发动机可以采用较低压缩比，因此一般直列4缸发动机都可以使用低标号的汽油，经济性好。直列4缸发动机通用性强，基本可以涵盖2.5排量以下的所有产品，而V6缸发动机只适用于大排量的高档车，使用范围小。直列4缸发动机技术成熟，结构简单，容易保证且性能稳定，而V6缸发动机加工工艺上复杂，相对存在质量不稳定因素略多。

维修：由于直列4缸发动机结构简单，质量稳定，维修便利，具有优势，而V6缸发动机结构复杂，维修技术要求更高，质量相对难于保证，且维修价格较高。在日常的保养费用

上，直列4缸发动机维修成本低的优势明显。目前，宝马轿车的发动机依然采用直列汽缸技术。

3、市场预测。

由于近年来节能环保的普遍呼声，以及发动机技术的不断进步，特别是随着发动机新的电控技术的迅速发展，汽车发动机排量也日趋下降。小排量、涡轮增压、多气门、可变气门、可变进气歧管、缸内燃油直喷等技术已经成为了未来发动机发展的典型技术特征。就目前而言，不少直列4缸发动机已经达到了甚至超过了V6缸发动机的性能。此外，从目前国际汽车制造业的发展来看，汽车制造业已进入微利时代，这就必然会制约其发展投入，高性能的新型直列4缸发动机将具有更广的应用价值。

4、一点建议。

正像我们前面说过的那样，不同的发动机拥有不同的优缺点，很难说谁具有绝对优势。所要特别强调的是，我们在选择发动机的时候，不一定要选择排量最大的，但一定要选择最合适的；不一定选择功率最大的，但一定要选择性价比最高的；不一定要选择技术最先进的，但一定要选择性能最可靠的。我特别赞成马自达睿翼发动机所倡导的理念，实用性=实际使用时的价值。总之，动力、性能、节能、环保、可靠性、是一个也不能少的。

基于Pro/ENGINEER的发动机运动模拟

发表时间：2010-7-27 来源: 互联网

关键字: Pro/ENGINEER曲柄连杆运动学发动机

本文详细阐述了发动机曲柄连杆机构、配气机构运动模拟模型的构建，对发动机运动学模拟、通用的动力学模拟方法提出了切实可行的工作方法和流程，最后对基于Pro/ENGINEER的发动机运动模拟应用范围进行了分析。

6

12

3

4

6

1

1

图1 发动机模型图2 曲柄连杆机构和配套机构模型

图3 基体主要零件 图4 曲柄连杆机构

三、配气机构运动模型构建

配气机构包括气门组和气门传动组。气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片和卡簧;气门传动 组包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂和气 门间隙调整螺钉等，如图5所示。

图5 配气机构

配气机构运动关系的创建：先安装凸轮轴，再分别安装6个配气总成。具体运动链接方式如下：

1)凸轮轴与箱体之间仅旋转自由度，凸轮轴与曲轴之间建立齿轮连接;

2)配气组件的内部元件链接：根据装配需要对配气组件内的元件进行虚拟装配重新划分，包括缸盖基体、摇臂总成、2个进气门组、2个排气门组和2个挺柱推杆组，如图6所示。

图6 单个配气组件

机构装配步骤如下：

1)安装缸盖，创建基体;

2)创建摇臂总成：依次安装2个摇臂座、摇臂轴、进气摇臂和排气摇臂，调整2个螺钉(连接推杆用)、螺母、球头销与球座各4个(连接气门用)，如图7所示;

4)分别创建进气门组、排气门组小总成，如图8所示，使用常用约束(插入、匹配和对齐等)，气门弹簧可以使用挠性装配，但是不对该元件弹性运动模拟，动力学模拟直接使用弹簧图元(参数设置)要素;

图8 进、排气门组

9

图10 装配挺柱推杆小总成

图11 单个配气组件与箱体的链接图12 配气组件挺柱与凸轮轴链接

5)将进气门组、排气门组各2个和缸盖、球座零件连接，保证接触和平移运动，如图9所示;

6)创建挺柱推杆小总成，先装挺柱，再装推杆，如图10所示;

7)将挺柱推杆小总成的挺柱窝与调整螺钉的球面进行连接，至此完成单个配气组件的元件安装。

将6个单个配气组件依次装配到基体上。要对缸盖与箱体结合面之间、挺柱与箱体导向孔之间、挺柱与凸轮轴之间分别创建连接。前两个连接在标准环境进行，如图11所示;后一个连接为凸轮连接，需要转到机构环境创建，如图12所示。

配气机构主要元件之间的连接关系如表2所示。