汽车构造-配气机构

Chap3配气机构李书伟Tel:[e-mail]Ⅰ、教学目的及教学要求：了解配气机构的功用，掌握配气机构的布置形式，了解凸轮轴传动方式，掌握气门间隙的作用和大小；了解配气机构的零件和零件组组成、结构特点、材料；了解配气相位的概念。Ⅱ、教学内容：配气机构的功用，配气机构的布置型式与工作机理，几种型式配气机构的比较；凸轮轴的传动方式，气门间隙；气门组、气门传动组的主要机件和工作机理；配气相位、配气相位图、Ⅲ、重点和难点：重点：配气机构的布置形式和结构特点；难点：几种型式配气机构的比较，气门组和气门传动组的主要机件和工作过程，配气相位。概述气门间隙配气相位配气机构的组成和零件Chap3配气机构一、配气机构功用：按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。二、充气效率：在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量与在进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。ηv=M/M0M——进气过程中，实际进入气缸的新气的质量；Mo——在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。3.1概述3.2配气机构的布置和工作情况一、气门的布置型式一、气门的布置型式1、气门顶置式组成：特点：A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。B、曲轴与凸轮轴传动比为2:1。工作过程2、气门侧置式进排气门都布置在气缸的一侧，结构简单、零件数目少。气门布置在同一侧导致燃烧室结构不紧凑、热量损失大、进气道曲折、进气阻力大，使发动机性能下降，已趋于淘汰。二、凸轮轴的布置型式二、凸轮轴的布置型式1、凸轮轴下置不利因素：凸轮轴与气门相距较远，动力传递路线较长，环节多，因此不适用于高速发动机。有利因素：简化曲轴与凸轮轴之间才传动装置，有利于发动机的布置。2、凸轮轴中置式传动方式：凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，省去了推杆。应用：适用于发动机转速较高时，可以减少气门传动机构的往复运动质量。凸轮轴挺柱活塞摇臂调整螺钉3、凸轮轴上置式应用：高速发动机桑塔纳轿车发动机凸轮轴凸轮轴活塞特点：凸轮轴与气门距离近，不需要推杆、挺柱，使往复运动的惯量减少。双凸轮轴上置式发动机GL1a)凸轮摇臂驱动式b)凸轮直接驱动式三、气门间隙1、概念：气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。气门杆摇臂气门间隙气门间隙进气门0.25~0.30mm排气门0.30~0.35mm为何排气门间隙大于进气门间隙？四、配气相位1、气门从开启到关闭所经历的曲轴转角，称为配气相位。10°~30°40°~80°40°~80°10°~30°上止点下止点配气相位演示3、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：气门同时开启的角度（+）。排气过程进气过程五、凸轮轴的传动方式五、凸轮轴的传动方式传动方式传动路线应用齿轮传动曲轴正时齿轮（钢）→凸轮轴正时齿轮（铸铁或胶木）凸轮轴下置、中置式配气机构链条传动曲轴→链条→凸轮轴正时齿轮凸轮轴上置式配气机构齿形带传动曲轴→齿形皮带→凸轮轴正时齿轮凸轮轴上置式配气机构传动方式图例齿形带传动装置凸轮轴曲轴片式链条张紧器允许对链条施加较低的张紧力，实现低摩擦。比带式更节省空间。片式链条张紧器3.3配气机构的组件和工作情况一、气门组包括气门组和气门传动组气门组实物图功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。工作条件：A、进气门570K~670K，排气门1050K~1200K。B、头部承受气体压力、气门弹簧力等，C、冷却和润滑条件差，D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。性能：强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨1、气门进气门570K~670K（铬钢或铬镍钢）排气门1050K~1200K（硅铬钢）头部杆部气门头部的结构形式平顶式结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门都可采用。凸顶式（球面顶）适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但球形的受势面积大，质量和惯性力大加工较复杂。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，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排气门。气门实物图进气门排气门气门锥角气门锥角：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。锥角作用：A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。B、气门落座时有较好的对中、定位作用。C、避免气流拐弯过大而降低流速。装配前应将密封锥面研磨。边缘应保持一定的厚度，1~3mm。气门杆较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保证同气门导管的配合精度和耐磨性气门杆尾部：环形槽、锁销孔凹槽易断裂处2、气门座气门座：气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。作用：靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接受气门传来的热量。气门密封干涉角：比气门锥角大0.5~1度的气门座圈锥角。气门座气门座圈：以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。镶嵌式气门座特点：优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。汽油机：排气门采用镶嵌式气门座柴油机：进气门采用镶嵌式气门座铝合金气缸盖为何气门座都要镶嵌气门座圈？2、气门座作用：为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。工作条件：工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损。材料：用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。加工方法：外表面加工精度较高内表面精绞装配：气门杆与气门间隙0.05～0.12mm。3、气门导管气门导管气缸盖过盈配合卡环：防止气门导管在使用中脱落。倒角伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。4、气门弹簧功用：保证气门的回位。材料：高锰碳钢、铬钒钢气门弹簧的装配气门弹簧气门弹簧座锁片气门关闭保证气门及时关闭、密封气门开启保证气门不脱离凸轮气门弹簧圆柱形螺旋弹簧圆柱等螺距弹簧不等距弹簧不等螺距弹簧安装时应注意什么问题？随着有效圈数的减少，自然频率提高。应用：CA7560双弹簧布置旋向相反的两个弹簧，防止断裂的弹簧卡入另一弹簧应用车型：奥迪100，捷达，桑塔纳,广州标致505气门旋转机构锥形套筒锁片二、气门驱动组1、组成2、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适当的气门间隙。凸轮轴挺柱推杆摇臂凸轮轴正时齿轮摇臂轴凸轮轴作用：驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。工作条件：承受气门间歇性开启的冲击载荷。材料：优质钢、合金铸铁、球墨铸铁结构：凸轮凸轮轴轴颈驱动分电器的螺旋齿轮空心凸轮轴凸轮支架从原来的独立式变成了现在的与气缸盖做成一体式结构。紧凑型气缸盖节省空间链式传动型配气机构。凸轮工作条件：表面有良好的耐磨性，足够的刚度。凸轮性能：承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。凸轮的轮廓凸轮轮廓与气门的运动规律气门开启点消除气门间隙阶段气门升程最大时刻气门关闭点出现气门间隙阶段缓冲结束点同名凸轮的相对角位置同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置是与相应的配气相位相对应的。四缸发动机凸轮投影点火顺序：1—2—4—3凸轮轴的轴向定位：作用：为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜齿轮产生的轴向力。正时齿轮止推板隔圈（调节环）凸轮轴颈凸轮轴的轴向间隙气缸体利用调节环控制轴向窜动窜动量凸轮轴的驱动A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。B、链条和齿形皮带传动：链条传动噪声小，用于中置式或顶置式凸轮轴发动机。曲轴正时齿形带轮中间轴齿形带轮张紧轮凸轮轴正时齿形带轮2、挺柱（1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。（2）挺柱的分类：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。挺柱端面与凸轮的关系锥形凸轮液力挺柱可不预留间隙挺柱体柱塞球形支座卡环柱塞弹簧单向阀单向阀架柱塞腔挺柱体腔进油口进油通道结构：性能：消除了配气机构的间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声提高发动机高速时的性能。由于气间隙的存在，配气机构工作时将产生冲击，而发出响声桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图气门关闭时气门打开时单向阀弹簧被压缩可不预留间隙，凸轮与挺柱始终贴合3、气门推杆作用：将挺柱传来的推力传给摇臂。工作情况：是气门机构中最容易弯曲的零件。材料：硬铝或钢4、摇臂功用：将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。摇臂结构示意图气门间隙调节螺钉调节螺母摇臂摇臂轴套易磨损部位堆焊耐磨合金摇臂结构示意图润滑油道油槽润滑油道摇臂组示意图摇臂轴螺栓摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂称套调整螺钉摇臂定位弹簧桑塔纳发动机的配气机构气门间隙调整原则调整原则：1、不可调区域：将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。2、调气门间隙的步骤：1）画出配气相位图2）排出各缸的位置3）当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于何行程，并判断间隙是否可调。利用配气相位调节气门间隙例：α=8ºβ=31ºγ=28ºδ=8º点火次序：1—5—3—6—2—4一缸在压缩上止点，问那些气门的间隙可调？1缸5缸3缸6缸2缸4缸αβγδ1缸2缸3缸4缸5缸6缸进气门可调可调不可调可调不可调不可调排气门可调不可调可调不可调可调不可调1—5—3—6—2—4三、本田雅阁发动机气门间隙的调整1．只有当缸盖温度降到38度以下后，才能进行气门间隙调整。(1)拆下缸盖罩和正时皮带上罩。(2)设置1号气缸活塞在压缩上死点位置。凸轮轴皮带轮上的“UP”记号应位于顶部，皮带轮上的上死点槽口应与缸盖表面平齐。(3)调节1号气缸进、排气门的间隙进气门：0．26mm±0．02mm；排气门：0．30mm±0．02mm。(4)松开锁止螺母，转动调节螺钉，直到厚薄规前后移动时感觉到有一点拖滞为止。(5)拧紧锁止螺母，再检查气门间隙，如有必要，重新进行调整。实物图测量气门间隙拧松紧定螺母，调正调节螺钉(6)逆时针方向旋转曲轴180度(凸轮轴皮带轮转动90度)，“UP”记号应在排气门侧。调节第3号气缸进、排气门的间隙。(7)继续逆时针方向转动曲轴180。使第4号气缸活塞处于压缩上死点位置。调节第4号气缸进、排气门的间隙。(8)再逆时针转动曲轴180°。使第2号气缸活塞处于压缩上死点位置，“UP”记号应在进气门侧。调节第2号气缸进、排气门的间隙。本章小结配气机构的功用及分类，配气机构的布置型式与工作机理，几种型式配气机构的比较；凸轮轴的传动方式，气门间隙；气门组、气门传动组的主要机件和工作机理；配气相位、配气相位图、配气相位用于对发动机的发火正时和调整气门间隙。发动机供给系统的服役条件、组成、工作原理、结构特点和要求。预习思考思考题1．气门顶置式配气机构有哪几种形式？各有何特点及应用？2．影响充气效率的因素主要有哪些？3．如何从一根凸轮轴上找出各缸的进排气凸轮和该发动机的发火顺序？4．气门弹簧起什么作用，为什么在装配气门弹簧要预先压缩？5．挺柱的类型主要有哪些，液压挺柱有哪些优点？6．可变进气系统主要有哪几种型式？