第一节-配气机构的构造和工作原理

第三章配气机构的构造与维修杭后职教中心—石伟第一节配气机构的构造学习目标1、配气机构的作用和对其要求2、配气机构的组成3、气门组和气门传动组的组成和作用4、配气机构的布置形式5、配气机构的工作过程一、配气机构的作用按照发动机各缸作功的次序和每一个气缸工作循环的要求，定时开启关闭各气缸的进、排气门，配合发动机各缸实现进气，压缩，作功和排气的工作过程。二、对配气机构的要求：气门要关闭严密，开闭及时，开度足够。三、配气机构的组成气门组和气门传动组四、气门组的组成气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座气门组的作用：封闭气缸的进、排气道口五、气门传动组的组成:凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂轴及气门间隙调整螺钉等组成气门传动组的作用：气门传动组使气门打开和控制开启与关闭的时刻和规律六、配气机构的工作过程气门的开启是通过气门传动组的作用完成的，而气门的关闭则是由气门弹簧来完成的。气门的启闭时刻和规律完全取决于凸轮的轮廓曲线。气门开启点气门升程最大时刻气门关闭点凸轮轮廓与气门的运动规律七、配气机构的工作特点四冲程发动机每完成一个工作循环各缸的进、排气门需要开闭一次，即需要凸轮轴转过一圈，而曲轴需要转两圈。曲轴转速与凸轮轴转速之比为2：1。气门传动组使气门开启，气门弹簧使气门关闭。学习目标1、顶置气门式配气机构的分类2、每缸气门数及排列方式3、凸轮轴上置式、中置式及下置式用途，传动结构4、曲轴与凸轮轴之间的传动方式一、顶置气门式配气机构的分类1、按每缸的气门数双气门式、三气门式（两进一排）、四气门式（两进两排）和五气门式（三进两排）2、凸轮轴的位置顶置式、下置式、中置式3、曲轴到凸轮轴的传动方式齿轮传动、链传动、和同步带传动二、每缸气门数及其排列方式1、两气门发动机的气门排列方式进、排气门沿气缸盖的纵向排列一列，相邻两缸的同名气门就可以合用一个气道柴油机的进、排气道一般分置于气缸盖的两侧，以免排气对进气加热汽油机进、排气道通常置于缸盖的一侧，以便预热进气道的混合气2、三气门发动机的气门排列方式每缸三个气门的发动机，有两个进气门，一个排气门。进、排气门各排成一列3、四气门发动机的气门排列方式①同名气门排列两列，由一个凸轮轴通过T形杆同时驱动，用一根凸轮轴驱动②同名气门排成在同一列，一般用两根凸轮轴驱动三、凸轮轴的布置形式1、凸轮轴上置式①用途：轿车上的高速强化发动机②传动形式：同步带传动或链条传动③分类：ⅰ、凸轮—摇臂式传动结构，通过摇臂摆动将气门打开ⅱ、凸轮—挺柱式传动机构，通过挺柱将气门打开2、凸轮轴下置式用途:大多数载货汽车和大、中型客车发动机，采用一对正时齿轮传动3、凸轮轴中置式：用途：多用于柴油机，采用在一对正时齿轮之间加入一个中间齿轮传动分类：四、曲轴与凸轮轴之间传动方式齿轮传动、链传动和同步带传动1、齿轮传动：凸轮轴下置式的采用一对齿轮传动凸轮轴中置式在一对正时齿轮之间加入了一个中间齿轮凸轮轴正时齿轮的齿数是曲轴正时齿轮的两倍2、链传动分类：链条有滚子链和齿形链优点：链条传动的可靠性好，使用寿命长缺点：噪声大，需要润滑和定期张紧3、同步带传动优点：具有链传动的精确性，又具有带传动的平稳，噪声小的优点同步带的张紧装置1、组成：张紧器、张紧轮支架和张紧轮2、工作过程：张紧轮绕张紧轮支架上的心轴转动，张紧轮支架绕固定在机体上的心轴转动，当张紧器的顶杆弹性顶压在支架心轴一侧时，支架绕其心轴做正时针转动，使左、右两个张紧轮始终压靠在同步带的背侧，使其保持张紧状态。3、材料用氯丁橡胶制成，中间夹有高强度的纤维心线链条传动学习目标1、气门间隙的定义、常见数值大小以及测量工具2、配气相位的定义、理论与实际的差异3、进气门的配气相位4、排气门的配气相位5、气门重叠以及气门重叠角6、配气相位与发动机转速和负荷的关系一、气门间隙1、定义：冷态时在凸轮轴基圆面到气门杆端面之间留有供机件热膨胀用的间隙，以确保气门关闭严密，用△表示2、气门间隙的常见值：通常进气门间隙为0.25-0.30mm,排气门间隙为0.30-0.35mm3、气门间隙的测量工具以及调节装置①测量工具：塞尺②因为磨损等原因，设有气门间隙调整螺钉或调整垫块等气门间隙调整装置。③液力挺柱：不需要气门间隙及其调整装置，能随时调整补偿气门的胀、缩量。二、配气相位1、定义：发动机进、排气门实际的开启与关闭时刻与开启持续的时间2、理论：进气门当曲拐处于上止点时开启，下止点时关闭，排气门上止点时关闭，下止点时开启。实际为使发动机进气充足，排气干净，使气门早开迟闭。3、进气门的配气相位①进气提前角α：在排气行程接近终了时，活塞到达上止点之前，即曲拐转到离上止点位置还差一个角度α时，进气门便开始开启②进气迟后角β：在进气行程曲拐转到活塞到达下止点位置时，进气门并未关闭，而是曲拐转过下止点后一个角度β，活塞上行进入压缩行程时，进气门才关闭。4、排气门配气相位①排气提前角γ：作功行程接近终了，活塞到达下止点之前，即曲拐转到距下止点位置还差一个角度δ时，排气门便开始开启。②排气迟后角δ：排气行程曲拐转到活塞到达上止点位置时，排气门并未关闭，而是在曲拐转过上止点后一个角度γ，活塞下行进入进气行程时，排气门关闭。5、气门重叠及气门重叠角①定义：进气门曲拐转到距上止点位置α角时打开，排气门在曲拐转过上止点位置δ角时关闭，在一段时间内进、排气门同时开启现象。②气门重叠角α+δ：进、排气门同时开启过程对应的曲轴转角。6、配气相位与发动机转速和负荷关系•发动机转速不同，配气相位也应不同。转速越高，每一次进、排气时间越短，要求提前角和迟后角越大。•发动机负荷不同，配气相位也应不同，汽油机小负荷运转时，进气压力较低，气门重叠角应减小，否则易出现废气倒流现象。•目前大多数发动机配气相位是不能改变的，少数电脑控制发动机配气相位可以随发动机转速、负荷变化而自动调整。配气机构的零件和组件一、气门组气门、气门座、气门导管、气门锁片、气门油封及气门弹簧。1、组成：2、种类:进气门和排气门3、作用：密封进、排气道4、组成：1）头部：（1）气门顶部形状有平顶、球面顶、喇叭形顶（2）气门密封锥面与顶平角之间夹角称为气门锥角2）杆身：气门杆与气门导管配合，气门杆端形状取决于气门弹簧座固定方式，分别是锁片固定和锁销固定。5、材料：进气门采用中碳合金钢一、气门导管1.作用：导向作用，导热作用。2.材料：灰铸铁、球墨铸铁或粉末冶金制成。二、气门座1.定义：进、排气道口与气门密封锥面直接贴和部位。2.作用：密封作用、散热作用。3.形式：4.密封干涉角：镶嵌式和缸盖加工式。气门锥角比气门座锥角小0.5～1°，有利于磨合期加速磨合。三、气门弹簧1.功用：关闭气门，使气门压紧在气门座上，防止发动机振动时发生跳动。2.安装：一端支承在气缸盖上，另一端压在气门杆的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门末端。3.形式：等螺距弹簧、变螺距圆柱弹簧、内外弹簧。学习目标：1、气门传动组的组成和作用2、凸轮轴的构造和材料3、凸轮轴安装和轴承安装以及润滑方式4、凸轮轴的结构特点5、凸轮轴的轮廓曲线以及工作过程6、凸轮轴的相对位置角理论和实际的差别7、通过凸轮轴的进排气门判断各缸的发火顺序8、凸轮轴的轴向定位二、气门传动组组成：凸轮轴和正时齿轮、挺柱及其导管、推杆、摇臂总成和摇臂轴等。作用：使进、排气门按配气相位规定的时刻开闭，并保证有足够的开度。1、凸轮轴①构造：凸轮轴上制有各缸进、排气凸轮，下置式凸轮轴上还有螺旋齿轮和偏心轮。②材料：优质钢模锻而成，或合金铸铁、球墨铸铁铸造。③凸轮轴轴承和润滑：轴承采用压入气缸体承孔中的衬套，顶置凸轮轴发动机轴颈直接与气缸盖上镗出承孔配合。润滑方式为压力润滑。④凸轮轴安装：凸轮轴齿轮和曲轴正时齿轮上的正时记号对准，保证正确配气相位。⑤结构特点：凸轮轴是一根细长的轴，每缸的进、排气门凸轮两侧各有一道凸轮轴颈的全支撑结构，轴颈做成从前向后依次减小的结构前端通过键装有正时齿轮或同步带轮等⑥凸轮轴的轮廓曲线和凸轮轴的相对角位置a、凸轮轴的轮廓曲线凸轮的轮廓曲线的作用，气门开启与关闭过程的运动规律取决于此曲线。凸轮轮廓中，O为凸轮轴的轴心，圆弧EA为凸轮的基圆，AB和DE为凸轮的缓冲段，BCD为凸轮的工作段，C点时升程最大，它决定了气门的最大开度。凸轮的工作过程如下：当凸轮按图中方向转过EA时，挺柱处于最低位置不动，气门处于关闭状态。凸轮转至A点时，挺柱开始移动。继续转动，在缓冲段AB内的某点M处消除气门间隙，气门开始开启，至C点时气门开度最大，而后逐渐关小，至缓冲段DE内某点N时，气门完全关闭。此后，挺柱继续下落，出现气门间隙，至E点时挺柱又处于最低位置。b、凸轮的相对角位置①理论：从排气门开启到进气门开启，曲轴正好转过180°，对应凸轮轴进、排气门凸轮轴的夹角为90°②实际：存在进、排气提前角且排气提前角γ大于进气提前角α对应的曲轴转角大于180°，对应的凸轮轴上两异名凸轮排、进气凸轮之间的夹角略大于90°c、通过凸轮轴的转动方向，辨别进排气门凸轮，进而判断各缸的发火顺序①确定凸轮轴的旋转方向下置式凸轮轴采用一对正时齿轮传动，凸轮轴逆时针转动；采用同步带或链传动的顶置式凸轮轴顺时针转动②辨别进、排气凸轮按照先排气后进气的规律判别③判定发动机各缸的发火顺序从凸轮轴前端看，各缸同名凸轮逆着凸轮轴旋转方向便是发动机进（排）气顺序，也是发火顺序d、凸轮轴轴承及润滑①轴承多采用压入气缸体承孔中的衬套，有的采用轴颈直接与气缸盖上镗出的承孔配合②采用压力润滑气缸体和气缸盖上钻有油道与轴承相通③正时齿轮及凸轮轴的轴向定位a、凸轮轴正时齿轮多为用夹布胶木制成的圆柱斜齿轮优点：传动平稳、噪声小连接方式：半圆链连接安装：凸轮轴齿轮和曲轴正时齿轮上的正时记号对准定位：止推凸缘、止推凸缘固定螺栓学习目标：1、挺柱的功用、材料、制作工艺和类型2、液力挺柱的制作工艺和一般构造3、挺杆存在的机构、安装和结构特点、缺点4、摇臂组的组成、摇臂的定义、结构特点5、无声摇臂的组成和工作原理2、挺柱①功用：将凸轮的推力传给推杆或气门杆②材料：镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁③制作工艺：表面热处理后精磨④类型：筒式和滚轮式⑤液力挺柱的一般构造和工作原理一般构造：杯形油缸的外圆柱面与挺住体的导向孔配合，内圆柱面与柱塞配合，球阀被补偿弹簧压靠在柱塞下端面的阀座上，补偿弹簧使挺柱与油缸始终和凸轮与气门杆保持接触，挺柱体内的低压油腔，气缸盖油道内的机油通过量油孔，斜油孔和环油槽进入挺柱体内的低压油腔，柱塞下端油腔内部称为高压油腔，当球阀打开时，高压油腔和低压油腔相通。工作原理：气门打开过程，油路断开，球阀压紧在阀座上液力挺柱相当于一个尺寸不变的刚体，气门关闭气门弹簧推动气门及挺柱上移，油路接通，球阀打开补偿气门间隙。3、推杆①存在的机构：中置式和下置式的配气机构②安装：推杆下端与挺柱接触、上端与摇臂调整螺钉接触③结构特点：推杆下端常做成球形，上端做成凹球形，杆身多为空心管④缺点：承受压力的细长杆，很容易弯曲变形。4、摇臂组与摇臂①摇臂组组成：摇臂、摇臂轴、摇臂轴支座及定位弹簧等安装：摇臂轴为空心轴安装在摇臂轴支座孔内，支座用螺栓固定在气缸盖上，摇臂轴利用摇臂轴紧固螺钉固定在支座上，油道润滑，在两个摇臂之间套装一个定位弹簧，防止轴向窜动②摇臂定义：是一个以中间轴孔为支点的不等臂杠杆，长臂一端推动气门，在摇臂短臂端螺孔中旋入用于调整气门间隙用的调整螺钉结构特点：长臂的端头与气门杆尾端接触的部位制成圆弧状③无声摇臂组成：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂轴、摇臂、弹簧、柱塞、凸环、气门工作原理：气门关闭时，柱塞在弹簧的作用下将凸环向外摆开，消除间隙，气门开启时，支点偏向柱塞一侧，气门杆压缩柱塞，直到将柱塞压到底后气门开启，整个过程无间隙，因而无噪声。