配气机构拆装与调整

学习情境三配气机构拆装与调整学习情境三配气机构拆装与调整3.1配气机构的布置及传动认知3.1.1配气机构的结构形式3.1.2配气正时3.1.3配气机构的零部件结构认识3.1.4配气新结构3.2配气机构拆装与调整3.2.1配气机构拆装3.2.2气门间隙的检查与调整3.3配气机构考核引言1、配气机构在发动机中位置及连接关系2、配气机构的功用按照发动机工作循环的需要，定时开启、关闭进、排气门。（1）在进气过程中，向气缸内供给可燃混合气或新鲜空气。（2）在压缩和作功过程中，保证气缸的密封。（3）在排气过程中，及时排出废气。3、充量系数Φc充量系数Φc——指发动机在每一工作循环进入气缸的实际充量（新鲜可燃混合气或新鲜空气）与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值。也称充气效率或容积效率。Φc=M/M0M——进气过程中，进入气缸的实际充量。M0——进气状态下，充满气缸工作容积的理论充量。充量系数对发动机性能的影响Φc↑→进气量↑→热量↑→P↑。Φc一般为0.8~0.9。发动机类型充量系数四行程汽油机0.70~0.85四行程非增压柴油机0.75~0.90四行程增压柴油机0.90~1.05影响充量系数的主要因素（1）进气终了的气缸压力。（2）进气终了的气缸内温度。（3）上一个循环残留在气缸内的高温废气。p↑，T↓→m↑→Φc↑充量系数与进气终了时气缸内的压力和温度的关系3.1配气机构的布置及传动一、配气机构的组成二、配气机构的分类齿轮传动链传动带传动按每缸气门数目分五气门式四气门式三气门式二气门式三、气门的布置形式（一）气门顶置式配气机构1、结构特点——气门位于活塞顶上方。2、组成构造凸轮轴下置凸轮轴上置3、工作原理4、结构特点（1）气门行程大。（2）燃烧室紧凑。（3）结构较复杂。5、工作特点四行程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两周，各缸的进、排气门各开启一次，凸轮轴旋转一周。12凸曲nni（二）气门侧置式配气机构1、结构特点——气门布置在气缸的一侧。2、结构特点（1）结构简单。（2）燃烧室结构不紧凑。（3）进、排气阻力大。（4）热量损失大，发动机性能下降。已淘汰四、凸轮轴的布置形式1、凸轮轴下置式优点：曲轴与凸轮轴之间采用齿轮传动，传动简单可靠，有利于发动机的布置。缺点：动力传递路线较长，不适用于高速发动机。2、凸轮轴中置式特点：曲轴与凸轮轴之间采用齿轮传动或链轮传动，可减少气门传动机构的往复运动质量。3、凸轮轴上置式特点：曲轴与凸轮轴之间传动路线长，气缸盖拆卸困难，往复运动惯性力小，适用于高速发动机。五、凸轮轴的传动方式带传动链传动齿轮传动1、齿轮传动2、链传动3、带传动三种传动方式比较六、单缸气门数及布置一般发动机采用每缸两个气门，现代汽车发动机多采用每缸多气门。多气门布置的特点：（1）减小气门直径，提高工作可靠性。（2）提高充量系数，进气充分，排气彻底。（3）减小气门升程。（4）有利于改善HC和CO的排放。（5）结构复杂，布置困难。单缸2气门配气机构两气门与燃烧室的配合两气门的安装单缸3气门配气机构每缸四气门配气机构在多气门发动机中，每缸四气门应用最多。四气门发动机每缸两个进气门，两个排气门。突出的优点：1）气门通过断面积大，进、排气充分，进气量增加，发动机的转矩和功率提高。2）每缸四个气门，每个气门的头部直径较小，每个气门的质量减轻，运动惯性力减小，有利于提高发动机转速。3）四气门发动机多采用篷形燃烧室，火花塞布置在燃烧室中央，有利于燃烧。四气门的安装四气门的驱动四气门在气缸盖上的布置单缸5气门配气机构五气门在气缸盖上的布置七、气门驱动形式第二部分配气正时1、气门开闭时刻的选择理论上：四行程发动机的进气门在上止点时开启，在下止点时关闭；排气门在下止点时开启，在上止点时关闭。实际工作时：发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时极短，使发动机充气不足或排气不净，从而使发动机功率下降。措施：使进、排气门都提前打开、延迟关闭，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。2、什么叫配气相位？配气相位指用曲轴转角表示进、排气门开、闭时刻和开启持续时间。3、配气相位的选择进、排气门都早开晚关目的：进气充分，排气彻底。进气门配气相位的选择进气门早开：是为了保证进气行程开始时，进气门已经开大，新鲜气体能够顺利地充入气缸。进气门晚关：利用进气气流的流动惯性和压力差，继续进气。排气门配气相位的选择排气门早开：利用缸内外较大压差，有利于排气。排气门晚关：用排气气流的流动惯性和压力差，继续排气，使得排气彻底。进气门配气相位α——进气门提前角α=10°~30°β——进气门延迟角β=40°~80°α+180°+β——进气过程持续角进气过程＞进气行程排气门配气相位γ——排气门提前角γ=40°~80°δ——排气门延迟角δ=10°~30°γ+180°+δ——排气过程持续角排气过程＞排气行程4、四行程发动机配气相位图进气过程排气过程5、气门叠开气门叠开——当进气门早开和排气门晚关时，出现的进排气门同时开启的现象。气门叠开角的选择气门叠开角——进、排气门同时开启过程中的曲轴转角。由于新鲜气流和废气流的流动惯性都比较大，在气门叠开时不会改变流向。只要气门重叠角选择适当，就不会有废气倒流入进气管和新鲜气体随同废气排出的可能性，有利于换气。部分汽车配气相位值车型进气门提前角进气门延迟角排气门提前角排气门延迟角αβγδ桑塔纳1°37°42°2°奥迪3°41°33°5°切诺基12°78°56°34°夏利19°51°51°19°标致4°26′42°34°12°4′6135Q20°48°48°20°EQ6100-11°37°42°2°YC6105QC17°43°61°18°6、配气正时错误所造成的后果由于安装不正确或同步齿形带跳齿等原因造成配气正时错误，轻则引起进气不充分、排气不彻底，导致发动机动力下降，严重时造成顶弯或顶坏气门。配气正时错误所造成的后果第三部分配气机构的零部件结构认识气门传动组气门组一、气门组气门组零件的基本组成（一）气门1、气门的工作条件（1）受热严重，散热困难。（2）承受惯性冲击力。（3）在腐蚀介质中工作。（4）润滑条件差。2、性能要求足够的强度和刚度，耐高温、耐冲击、耐腐蚀、耐磨损。3、气门的材料进气门：合金钢。排气门：耐热合金钢。4、气门头部的构造气门头部的功用——与气门座配合，气流通道，起密封、传热作用。气门头部的结构特点（1）气门头部形状有平顶、球面顶和喇叭形顶。（2）气门头部与杆身连接处有较大的圆角过渡，以减小气流阻力和应力集中。（3）气门头部与气门座互配。（4）进气门头部直径大于排气门，以增大进气量，提高动力性。气门头部的形状气门头部各种结构形式比较结构形式结构特点应用平顶式结构简单，制造方便，吸热面积小，质量轻。进、排气门都可采用。凸顶式（球面顶）强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，质量和惯性力大，加工较复杂。适用于排气门，凹顶式（喇叭顶）凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气阻力，顶部受热面积大。适用于进气门，不宜用于排气门。充钠排气门在一些热负荷严重的柴油机上，排气门头部制成空心，内充金属钠。充钠冷却可使排气门头部温度下降150~200℃，但气门杆温度下降不多。气门与气门座的配合（1）气门与气门座的工作面呈锥形，锥角一般做成45°，有的做成30°。（2）气门工作锥面经精加工后与气门座互研，锥面中部形成1~3mm的密封环带，起密封和传热作用。（3）对于多缸发动机气门不能互换。（4）避免气流拐弯过大而降低流速。（5）气门落座时有自动定位作用。（6）气门落座时有一定的自洁作用。气门密封面锥角5、气门杆身的结构功用——导向、传热。结构特点——表面加工精度高，耐磨性好。6、气门尾部功用——连接气门弹簧座，承受驱动力。结构特点：（1）与气门弹簧座采用锁片或锁销固定。（2）气门尾部有环槽作为防脱装置。不同类型的气门杆环槽气门与气门弹簧座的固定方式（二）气门座1、气门座的功用——密封、传热。2、气门座的结构形式镶嵌式整体式气门座的结构特点（1）气门座锥角与气门锥角相适应。（2）气门密封锥面宽度为1~3mm。气门座结构形式的选择（1）汽油机排气门采用镶嵌式气门座。（2）柴油机进气门采用镶嵌式气门座。（3）有的发动机进、排气门都采用镶嵌式气门座。（4）采用铝合金气缸盖的发动机，进、排气门都采用镶嵌式气门座。（5）当在气缸盖上直接加工出来的气门座能满足工作性能要求时，最好不用镶嵌式气门座。3、气门座圈的材料一般选用耐热钢或合金铸铁。4、气门座圈与气门座圈孔的配合气门座圈与气门座圈孔采用较大的过盈配合，可采用热装法或冷装法装配。（三）气门弹簧1、气门弹簧的功用（1）使气门自动回位，保证气门的密封。（2）吸收冲击振动的能量。2、气门弹簧的结构特点——圆柱螺旋弹簧3、气门弹簧的材料——合金弹簧钢4、减小或消除弹簧共振的措施（1）提高气门弹簧的自然振动频率。（2）采用不等螺距弹簧。（3）采用双气门弹簧。（4）采用加阻尼摩擦片的等螺距单弹簧。5、气门弹簧座（四）气门导管1、气门导管的功用——导向、传热2、气门导管的工作条件工作温度较高，润滑不良，易磨损。3、气门导管的材料含石墨较多的灰铸铁或铁基粉末冶金4、气门导管的结构特点（1）圆柱形管，内外表面加工精度高，内表面精铰。（2）外表面与气缸盖过盈配合，内表面与气门杆身间隙配合（0.05~0.12mm)。气门油封的安装为防止机油通过气门与气门导管的缝隙中漏入燃烧室，有的发动机气门导管上安装气门油封。气门的旋转为改善气门与气门座密封面的工作条件，使气门与气门座受力均匀、受热均匀，阻止沉积物的形成，可设法使气门在工作中能相对气门座缓慢旋转。二、气门传动组功用——定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度。气门传动组的组成齿轮传动气门传动组的组成同步齿形带传动气门传动组的组成链条传动气门传动组的组成（一）凸轮轴1、凸轮轴的功用（1）驱动和控制各缸进、排气门的开、闭，保证气门有足够的升程。（2）驱动其它部件的工作。2、凸轮轴的工作条件承受气门间歇性开启的周期性冲击载荷。3、对凸轮轴的要求足够的韧性和刚度，足够的耐磨性。4、凸轮轴的材料（1）优质碳钢或合金钢——多数采用。（2）合金铸铁或球墨铸铁——近年来广泛采用。5、凸轮轴的基本组成6、凸轮轴的结构特点（1）凸轮与轴制成一体。（2）多缸发动机相邻工作的两缸同名凸轮之间的夹角φ=360°/i。（3）同一气缸进、排气凸轮之间的夹角取决于配气相位。四缸四行程汽油机凸轮轴四缸发动机同名凸轮夹角（1-2-4-3）六缸四行程汽油机凸轮轴六缸发动机同名凸轮夹角（1-5-3-6-2-4）7、凸轮轴的支承——凸轮轴轴承8、凸轮轴的驱动驱动型式——由曲轴通过传动装置驱动。传动装置类型：传动比12曲凸凸曲ZZnni配气正时为了保证曲轴与凸轮轴之间正确的相对位置，保证装配时的配气正时，传动装置上都有正时记号，装配时必须式记号对齐。9、凸轮轴的轴向定位目的——防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动。定位方法——止推板式。（二）挺柱1、挺柱的功用将凸轮的推力传给推杆或气门，并承受凸轮轴旋转时锁施加的侧向力。2、挺柱的结构形式及各种形式挺柱的应用菌式气门侧置式筒式气门顶置式滚轮式减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。多用于大缸径柴油机。3、挺柱的材料镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁4、挺柱的旋转为避免挺柱与凸轮、挺柱与气门导管磨损不均匀，挺柱在工作中应有适当的旋转。挺柱偏置锥面凸轮球面挺柱（三）推杆1、推杆的功用——将从凸轮轴经过挺柱传来的推力传给摇臂。2、推杆的结构及材料（1）结构特点——细长杆件，一般制成下端圆球形，上端凹球形。（2）材料——硬铝或合金钢，两端耐磨。（四