《配气系统》PPT课件

第四章 配气机构,概述 配气机构的构造 气门间隙 配气相位 配气机构的组成和零件,3.1概述,一、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气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。 v=M/M0 M 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。,充气效率越高越好，而其大小与配气机构结构有直接的关系。,充气效率一般为何值?（取值范围）,三、气门式配气机构,气门组 传动组 驱动组,4.2配气机构的构造,一、气门的布置型式 1、气门顶置式 组成：,2、气门侧置式已很少使用。,3、气门顶置式配气机构工作过程,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。,二、凸轮轴的布置型式,1、凸轮轴下置 有利因素：简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置（齿轮传动），有利于发动机的布置。,不利因素是什么？,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。,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 如：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,三、凸轮轴的传动方式,成本低，但工作性能好,可靠性、耐久性略差，噪声大，造价高,工作可靠，啮合平稳、噪声小,特点,凸轮轴下置、中置式配气机构,曲轴正时齿轮（钢）凸轮轴正时齿轮（铸铁或胶木）,齿轮传动,应用,传动路线,传动方式,凸轮轴上置式配气机构,曲轴齿形皮带凸轮轴正时齿轮,齿形带传动,凸轮轴上置式配气机构,曲轴链条凸轮轴正时齿轮,链条传动,传动方式图例,齿带传动图例,一汽audi轿车的齿形带传动装置,凸轮轴,曲轴,四、各缸气门数及其排列方式,充气效率更高，排放性能好，降低油耗,充气效率高，有利于改善排放,气道结构简单，利于缸盖冷却,优缺点,同名气门排成一列,同名气门排成2列，同名气门排成1列,所有气门排成一列，进、排气门交替布置,排列方式,一般为3进2排,两进两排，排气门直径可减小,一进一排，进气门直径大于排气门,结构特点,多数新款轿车,前者：1根凸轮轴和T型杆驱动； 后者：两根凸轮轴,每缸4气门,宝来1.8T,货车发动机,代表车型,分别用2根凸轮轴驱动同名气门,一根凸轮轴驱动,驱动方式,每缸5气门,每缸2气门,每缸气门数,每缸4气门排列方式,每缸4气门驱动方式,常用气门顶置配气机构的类型,气门顶置，下置凸轮轴（OHV） 气门顶置，上置凸轮轴（OHC） 气门顶置，双摇臂，上置凸轮轴（OHV/OHC） 气门顶置，上置双凸轮轴（OHV/DOHC）,五、配气相位,1、用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间 ，称为配气相位。,1030 ,4080 ,4080 ,1030 ,上止点,下止点,2、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,气门叠开的后果？,六、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,为何排气门间隙大于进气门间隙？,气门间隙,气门间隙,气门间隙,七、配气机构的零件和组件,1、气门组 气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座、锁片等零件组成。,要求： 保证气缸的密封。,气门组实物图,1）气门,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600K700K，排气门800K1100K。 B、头部承受气体压力、气门弹簧力、传动惯性力等， 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,进气门570K670K（铬钢或铬镍钢） 排气门1050K1200K（硅铬钢）,头部,杆部,气门头部的结构形式,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。,凹顶式（喇叭顶）,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，但球形的受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。,凸顶式（球面顶）,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。,平顶式,气门与气门座实物图,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，13mm。,气门锥角的大小,进气门：一般为30，原因是在相同气门升程情况下，锥角小时进气阻力小；但由于头部边缘较薄，刚度差，密封性及导热性均差。 排气门：一般为45。因其热负荷较大,气门杆,圆柱形，不断做往复运动。,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：其形状决定于弹簧座固定方式,凹槽,易断裂处,气门杆弹簧座的固定形式,凹槽（环槽）：安装两半锥形锁片。 锁销孔：用锁销固定。,4）气门弹簧,功用：保证气门的回位，使气门与气门座紧密贴合。 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,气门弹簧,圆柱形螺旋弹簧,圆柱等螺距弹簧,不等距弹簧,随着有效圈数的减少，自然频率提高。,气门弹簧要避免发生共振（当工作频率和自身频率相等或成某一倍数时），主要措施有：不等距弹簧、双弹簧,提高弹簧自身刚度，改变其自振频率,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，一根折断后另一根可继续工作,应用车型： 奥迪100，捷达，桑塔纳, 广州标致505,2、气门驱动组,1、组成：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂。 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,挺柱,推杆,摇臂,凸轮轴正时齿轮,摇臂轴,1）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。 耐磨，抗冲击韧性，刚度。 材料： 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构：凸轮、轴颈、偏心轮、螺旋齿轮；每2气缸一个轴颈；轴颈直径前后依次减小；另有空心凸轮轴，如捷达EA113,凸轮,凸轮轴轴颈,驱动分电器的螺旋齿轮,凸轮,工作条件：承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。 凸轮性能：表面有良好的耐磨性，足够的刚度、韧性。,凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。,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： 1243,凸轮的轮廓,凸轮轮廓应保证气门的运动规律符合配气相位的要求,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,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：,气门侧置式,菌式,减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。多用于大缸径柴油机。,滚轮式,气门顶置式，减轻质量,筒式,挺柱端面与凸轮的关系,锥形凸轮,挺柱受凸轮侧向推力，产生一定倾斜，长期会造成挺柱与导管间的单面磨损及挺柱与凸轮间的不均匀磨损。因此将凸轮制成锥面，将挺柱底部制成球面，以使磨损均匀。,由于存在气门间隙，在高速运动时会产生较大的震动和噪声，不适宜要求行驶平稳和低噪声的发动机,凸轮为何要成锥形？,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。强度要求高，尽量短。 材料： 硬铝或钢,实心推杆,硬铝推杆,钢支承,4）摇臂,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,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,摇臂比=1.2-1.8,润滑油道,油槽,润滑油道,装调整螺钉和紧固螺母处,摇臂组示意图,摇臂轴,螺栓,摇臂轴支座,摇臂轴紧固螺钉,摇臂衬套,调整螺钉,摇臂,定位弹簧,桑塔纳发动机的配气机构,实物图,测量气门间隙,拧松紧定螺母，调正调节螺钉,