1.3配气机构的研究历程和现状

随着柴油机高功率、高速化的发展，人们对其性能指标的要求更高，这增加了配气机构的设计以及制造工艺的难度。目前，气门－凸轮式配气机构被广泛采用，它具有保证良好的气缸密封性。总结起来配气机构系统主要有两个部分的研究内容：一部分是零部件的设计，比如摇臂机构的总体设计，凸轮型线的优化，进、排气门以及气门座等组件的设计，其中优化设计凸轮型线最为关键，这是因为整个配气机构的原动件就是凸轮，整个机构的运动都由凸轮直接控制。另一部分是配气机构的动力学部分，而对于机构动力学方面的研究，还是主要研究气门运动的规律。国外报道了一些对配气机构的振动摩擦、模型及可变气门正时与配气相位等的研究。另外，国内也在努力的研究更精确的配气机构振动模型、凸轮挺柱副的动力润滑、非对称凸轮型线以及凸轮型线的拟合等方面，主要体现在以下几个部分： 

（1）由刚性设计配气机构发展为弹性设计配气机构：

（2）对凸轮型线的优化方面设计了很多方案； 

（3）由单单对配气凸轮的研究发展到对配气机构的系统设计。

柴油机配气凸轮的研究已经影响到配气机构各个部分的性能，包括凸轮型线的设计、气门振动模型、挺柱的运动规律、挺柱与凸轮表面的摩擦应力、接触应力等。在对气门振动模型的更精确、凸轮挺柱副的动力润滑、非对称凸轮型线以及凸轮型线的拟合等问题的研究上，国内外的发展都很大。 

1.4课题主要研究内容

(1) 调研收集分析有关资料，总结柴油机配气机构结构特点；

(2) 确定配气机构的总体设计原则；

(3) 针对柴油机配气机构结构特点，确定D490柴油机的结构设计和设计计算：

 a）结构设计主要是确定配气机构的类型、布置形式、安装角度。

 b）设计计算的过程主要包括凸轮型线的确定，凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂以及相关零部件的尺寸计算。

 c) 配气机构的三维模型建立，包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂及相关零件的模型建立及其装配。

第二章 配气机构总体布置的设计

2.1配气机构设计要求

配气机构的功能是实现气缸的换气过程，也就是按照发动机气缸的工作顺序，定时的使进、排气门进行开启和关闭，以保证气缸新鲜空气的吸入和废气的排除。所以良好的配气机构的设计应达到下列要求：

（1）要有足够大的进、排气门的时面值，恰当的配气正时，较小的泵气损失，排除废气的功能要好，进气过程中吸气功能要好，具有较高的充量系数和恰当的扭矩特性。

（2）要有较小的振动、噪声，工作时具有良好的可靠和耐磨性。

（3）要有简单和紧凑的结构。

    要同时满足这三个要求是比较困难的，因此，在设计时必须根据具体情况综合考虑，有所侧重，尽可能合理的满足这些要求。

2.2气门的数目、布置

气缸气门数分为每缸两个气门和每缸四个气门，每缸四个气门的布置多采用于气缸直径较大的发动机，而每缸两个气门的方案，由于比较简单可靠，并能满足一般发动机的要求，因此广泛勇于各种类型的发动机中。所以这里采用每缸两气门的方案。

气门布置方式主要分为气门顶置式和气门侧置式。侧置气门式配气机构的进、排气道分置于发动机的两侧，其单位燃烧室体积的表面积大，燃烧室散热面积大，热损失多。此外，进、排气道由于气门侧置拐弯增多，进、排气阻力大，但结构简单，目前只用于廉价小功率汽油机。顶置气门式配气机构把气门从气缸体上移到气缸盖上，这样能减少进、排气流通阻力，提高换气性能，使燃烧室从低压缩比变为高压缩比，从而提高燃烧热效率和降低热损失，大大的改善了内燃机的动力性和经济性而广泛采用在现代内燃机上。所以这里采用顶置气门式配气机构。