汽车构造 配气机构

Chap3 配气机构配气机构李书伟李书伟Tel:、教学目的及教学要求：、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。的零件和零件组组成、结构特点、材料；了解配气相位的概念。、教学内容：、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脚间隙。图、配气相位用于对发动机的发火正时和调整气门脚间隙。、重点和难点：、重点和难点：重点：重点：配气机构的布置形式和结构特点；配气机构的布置形式和结构特点；难点：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。机件和工作过程，配气相位。p概述概述 p气门间隙气门间隙 p配气相位配气相位 p配气机构的组成和零件配气机构的组成和零件 Chap3 Chap3 配气机构配气机构p一、配气机构功用：按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(汽油机汽油机)或空气或空气(柴油机柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。从气缸排出。p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。气或可燃混合气的质量之比。v=M/M0 M 进气气过程中，程中，实际进入气缸的新气的入气缸的新气的质量；量；Mo在理想状在理想状态下，下，充充满气缸工作容气缸工作容积的新气的新气质量量。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 一、气门的布置型式1、气、气门顶置式置式 组成：成：特点：特点：A、气、气门行程大，行程大，结构构较复复杂，燃，燃烧室室紧凑。凑。B、曲、曲轴与凸与凸轮轴传动比比为2:1。工作过程2、气门侧置式 进排气排气门都布置在气缸都布置在气缸的一的一侧，结构构简单、零件数、零件数目少。目少。气气门布置在同一布置在同一侧导致致燃燃烧室室结构不构不紧凑、凑、热量量损失大、失大、进气道曲折、气道曲折、进气阻气阻力大，使力大，使发动机性能下降，机性能下降，已趋于淘汰已趋于淘汰。二、凸轮轴的布置型式二、凸轮轴的布置型式1、凸、凸轮轴下置下置 不利因素：不利因素：凸凸轮轴与气与气门相距相距较远，动力力传递路路线较长，环节多，因多，因此不适用于高速此不适用于高速发动机。机。有利因素：有利因素：简化曲化曲轴与与凸凸轮轴之之间才才传动装置，装置，有利于有利于发动机的布置。机的布置。2、凸轮轴中置式传动方式方式：凸：凸轮轴经过挺柱直接挺柱直接驱动摇臂，省去了推杆。臂，省去了推杆。应用用：适用于：适用于发动机机转速速较高高时，可以减少气可以减少气门传动机构的往复运机构的往复运动质量。量。凸凸轮轴挺柱挺柱活塞活塞摇臂臂调整螺整螺钉3、凸轮轴上置式应用：高速用：高速发动机机 桑塔桑塔纳轿车发动机机凸轮轴凸轮轴活塞特点：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：、概念：气气门间隙隙：为保保证气气门关关闭严密，通常密，通常发动机在冷机在冷态装配装配时，在，在气气门杆尾端与气杆尾端与气门驱动零件（零件（摇臂、挺柱或凸臂、挺柱或凸轮）之）之间留有适当留有适当的的间隙。隙。气气门杆杆摇臂臂气气门间隙隙气门气门间隙间隙进气门进气门0.250.30mm排气门排气门0.300.35mm为何排气何排气门间隙大隙大于于进气气门间隙？隙？四、配气相位1、气、气门从开启到关从开启到关闭所所经历的曲的曲轴转角，称角，称为配气相位配气相位。1030 4080 4080 1030 上止点下止点配气相位演示3、气门叠开气气门叠开：当叠开：当进气气门早开和排气早开和排气门晚关晚关时，出，出现的的进排气排气门同同时开启的开启的现象。象。气气门叠开角：气叠开角：气门同同时开启的角度（开启的角度（+）。）。排气排气过程程进气气过程程五、凸轮轴的传动方式五、凸轮轴的传动方式传动方式传动方式传动路线传动路线应用应用齿轮传动齿轮传动曲轴正时齿轮（钢）曲轴正时齿轮（钢）凸轮轴正时齿凸轮轴正时齿轮（铸铁或胶木）轮（铸铁或胶木）凸轮轴下置、凸轮轴下置、中置式配气机中置式配气机构构链条传动链条传动曲轴曲轴链条链条凸轮轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮凸轮轴上置式凸轮轴上置式配气机构配气机构 齿形带传动齿形带传动曲轴曲轴齿形皮带齿形皮带凸轮轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮凸轮轴上置式凸轮轴上置式配气机构配气机构传动方式图例齿形带传动装置齿形带传动装置凸轮轴凸轮轴曲轴曲轴片式链条张紧器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。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。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包括气门组和气门传动组 气门组实物图功用：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、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。高温冲击、高速气流冲击。工作条件：工作条件：A、进气门、进气门570K670K，排气门，排气门1050K1200K。B、头部承受气体压力、气门弹簧力等，、头部承受气体压力、气门弹簧力等，C、冷却和润滑条件差，、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。、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。性能：性能：强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨1、气门进气门进气门570K670K（铬钢或（铬钢或铬镍钢）铬镍钢）排气门排气门1050K1200K（硅铬钢）（硅铬钢）头部头部杆部杆部气门头部的结构形式平顶式平顶式结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门进、排气门都可采用。都可采用。凸顶式（凸顶式（球球面顶面顶）适用于适用于排气门排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除效果，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。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（凹顶式（喇喇叭顶叭顶）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，故适用于阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门进气门，而不宜用于排，而不宜用于排气门。气门。气门实物图进气门进气门排气门排气门气门锥角p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气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。部平面的夹角。锥角作用：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。、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。、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。、避免气流拐弯过大而降低流速。装配前装配前应将将密封密封锥面研面研磨。磨。边缘应保持保持一定的厚度，一定的厚度，13mm。气门杆较高的加工精度，表面高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保理和磨光，保证同气同气门导管的配合精管的配合精度和耐磨性度和耐磨性气气门杆尾部：杆尾部：环形槽、形槽、锁销孔孔凹槽凹槽易断裂易断裂处2、气门座气门座：气门座：气缸盖的气缸盖的进、排气道与气、排气道与气门锥面相面相结 合的部位。合的部位。作用：作用：靠其内靠其内锥面与气面与气门锥面的面的紧密密贴合密封气缸。合密封气缸。接受气接受气门传来的来的热量。量。气门密封干涉角：气门密封干涉角：比气比气门锥角大角大0.51度的气度的气门座圈座圈锥角。角。气气门座座气门座圈：气门座圈：以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。镶嵌式气门座特点：镶嵌式气门座特点：优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。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。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柴油机：进气门采用镶嵌式气门座 铝合金气缸盖合金气缸盖为何气何气门座都座都要要镶嵌气嵌气门座座圈？圈？2、气门座作用：作用：为气气门的运的运动导向，保向，保证气气门直直线运运动兼起兼起导热作用。作用。工作条件：工作条件：工作温度工作温度较高，高，约500K。润滑困滑困难，易磨，易磨损。材料：材料：用含石墨用含石墨较多的多的铸铁，能提高自，能提高自润滑作用。滑作用。加工方法：加工方法：外表面加工精度外表面加工精度较高高 内表面精内表面精绞 装配：装配：气气门杆与气杆与气门间隙隙0.050.12mm。3、气门导管气气门导管管气缸盖气缸盖过盈配合盈配合卡卡环：防止气：防止气门导管在使用中脱落。管在使用中脱落。倒角倒角伸入深度伸入深度应适量。适量。锥度度可减少气流阻力。可减少气流阻力。4、气门弹簧p功用：保功用：保证气气门的回位。的回位。p材料：高材料：高锰碳碳钢、铬钒钢气气门弹簧的装配簧的装配气气门弹簧簧气气门弹簧座簧座锁片片气门关闭气门关闭保证气门及时关保证气门及时关闭、密封闭、密封气门开启气门开启保证气门不脱离保证气门不脱离凸轮凸轮气门弹簧圆柱形螺旋柱形螺旋弹簧簧圆柱等螺距柱等螺距弹簧簧不等距不等距弹簧簧 不等螺距不等螺距弹簧安装簧安装时应注意什么注意什么问题？随着有效圈数的随着有效圈数的减少，自然减少，自然频率率提高。提高。应用：用：CA7560双弹簧布置旋向相反的旋向相反的两个两个弹簧，簧，防止断裂的防止断裂的弹簧卡入另簧卡入另一一弹簧簧应用用车型：型：奥迪奥迪100，捷达，桑塔，捷达，桑塔纳,广州广州标致致505气门旋转机构锥形套筒形套筒锁片片二、气门驱动组1、组成成 2、功用：定、功用：定时驱动气气门开开闭，并保，并保证气气门有足有足够的开度和适当的气的开度和适当的气门间隙。隙。凸凸轮轴挺柱挺柱推杆推杆摇臂臂凸凸轮轴正正时齿轮摇臂臂轴凸轮轴作用：作用：驱动和控制各缸气和控制各缸气门的开启和关的开启和关闭，使其符合，使其符合发动机的工作机的工作顺序、配气相位和气序、配气相位和气门开度的开度的变化化规律等要求。律等要求。工作条件：工作条件：承受气承受气门间歇性开启的冲歇性开启的冲击载荷。荷。材料：材料：优质钢、合金、合金铸铁、球墨、球墨铸铁 结构：构：凸凸轮凸凸轮轴轴颈驱动分分电器的螺旋器的螺旋齿轮空心凸轮轴空心凸轮轴凸轮支架从原来的独立式变成了现在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。的与气缸盖做成一体式结构。紧凑型气缸盖紧凑型气缸盖节省空间链式传动型配气机构。节省空间链式传动型配气机构。凸轮工作条件：工作条件：表面有良好的耐磨性，足表面有良好的耐磨性，足够的的刚度。度。凸凸轮性能：性能：承受气承受气门弹簧的簧的张力，力，间歇性的冲歇性的冲击载荷。荷。凸凸轮与挺柱与挺柱线接接触，接触触，接触压力大，力大，磨磨损快。快。凸凸轮的的轮廓廓p凸凸轮轮廓与气廓与气门的运的运动规律律气门开启点气门开启点消除气门消除气门间隙阶段间隙阶段气门升程最大时刻气门升程最大时刻气门关闭点气门关闭点出现气门出现气门间隙阶段间隙阶段缓冲结束点缓冲结束点同名凸轮的相对角位置 同一气缸的同一气缸的进、排气凸、排气凸轮的相的相对角位置是与相角位置是与相应的配的配气相位相气相位相对应的。的。四缸四缸发动机凸机凸轮投影投影点火点火顺序：序：1243凸轮轴的轴向定位：作用：作用：为了防止凸了防止凸轮轴在工作中在工作中产生生轴向向窜动和承受斜和承受斜齿轮产生的生的轴向力。向力。正正时齿轮止推板止推板隔圈（隔圈（调节环）凸凸轮轴颈凸凸轮轴的的轴向向间隙隙气缸体气缸体利用调节环控制轴向窜动利用调节环控制轴向窜动窜动量量凸轮轴的驱动A、齿轮传动：应用在下置凸用在下置凸轮轴发动机。采用斜机。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。曲曲轴正正时齿形形带轮中中间轴齿形形带轮张紧轮凸凸轮轴正正时齿形形带轮2、挺柱（1）作用：将凸）作用：将凸轮的推力的推力传给推杆或气推杆或气门。（2）挺柱的分）挺柱的分类：菌式菌式气门侧置式气门侧置式筒式筒式气门顶置式气门顶置式滚轮式滚轮式减小摩擦所造成的对挺柱减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。多用于大缸径的侧向力。多用于大缸径柴油机。柴油机。挺柱端面与凸轮的关系锥形凸形凸轮液力挺柱可不预留间隙可不预留间隙挺柱体挺柱体柱塞柱塞球形支座球形支座卡卡环柱塞柱塞弹簧簧单向向阀单向向阀架架柱塞腔柱塞腔挺柱体腔挺柱体腔进油口油口进油通道油通道结构：构：性能：性能：消除了配气机构的消除了配气机构的间隙，减小了各零隙，减小了各零件的冲件的冲击载荷和噪荷和噪声提高声提高发动机高速机高速时的性能。的性能。由于气由于气间隙间隙的存在，配气机构工作时将产生的存在，配气机构工作时将产生冲击冲击，而发出，而发出响声响声桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图气气门关关闭时气气门打开打开时单向向阀弹簧被簧被压缩可不预留间隙，凸轮与挺柱始终贴合可不预留间隙，凸轮与挺柱始终贴合3、气门推杆作用：作用：将挺柱将挺柱传来的推力来的推力传给摇臂。臂。工作情况：工作情况：是气是气门机构中最容易弯曲的零件。机构中最容易弯曲的零件。材料：材料：硬硬铝或或钢4、摇臂功用：将推杆或凸功用：将推杆或凸轮传来的力改来的力改变方向，作用到气方向，作用到气门杆端以推开气杆端以推开气门。摇臂结构示意图摇臂结构示意图气气门间隙隙调节螺螺钉调节螺母螺母摇臂臂摇臂臂轴套套易磨易磨损部位部位 堆堆焊耐磨合金耐磨合金摇臂结构示意图润滑油道润滑油道油槽油槽润滑油道润滑油道摇臂组示意图摇臂臂轴螺栓螺栓摇臂臂轴支座支座摇臂臂轴紧固螺固螺钉摇臂称套臂称套调整螺整螺钉摇臂臂定位定位弹簧簧桑塔纳发动机的配气机构气门间隙调整原则调整原整原则：1、不可、不可调区域：区域：将要排气，正在排气，排气将要排气，正在排气，排气刚完的排气完的排气门不可不可调。将要将要进气，正在气，正在进气，气，进气气刚完的完的进气气门不可不可调。2、调气气门间隙的步隙的步骤：1）画出配气相位）画出配气相位图 2）排出各缸的位置）排出各缸的位置 3）当一缸在）当一缸在压缩上止点上止点时，判断其它缸位于何行程，并，判断其它缸位于何行程，并判断判断间隙是否可隙是否可调。利用配气相位调节气门间隙例：例：=8 =31 =28 =8 点火次序：点火次序：153624 一缸在一缸在压缩上止点，上止点，问那些气那些气门的的间隙可隙可调？1缸缸5缸缸3缸缸6缸缸2缸缸4缸缸1缸缸2缸缸3缸缸4缸缸5缸缸6缸缸进气门进气门可调可调可调可调不可调不可调可调可调不可调不可调不可调不可调排气门排气门可调可调不可调不可调可调可调不可调不可调可调可调不可调不可调153624三、本田雅阁发动机气门间隙的调整1只有当缸盖温度降到只有当缸盖温度降到38度以下后，才能度以下后，才能进行气行气门间隙隙调整。整。(1)拆下缸盖罩和正拆下缸盖罩和正时皮皮带上罩。上罩。(2)设置置1号气缸活塞在号气缸活塞在压缩上死点位置。凸上死点位置。凸轮轴皮皮带轮上的上的“UP”记号号应位于位于顶部，皮部，皮带轮上的上死点槽口上的上死点槽口应与缸盖表面平与缸盖表面平齐。(3)调节1号气缸号气缸进、排气、排气门的的间隙隙 进气气门：026mm 002mm；排气排气门：030mm 002mm。(4)松开松开锁止螺母，止螺母，转动调节螺螺钉，直到，直到 厚薄厚薄规前后移前后移动时感感 觉到有一点拖滞到有一点拖滞为止。止。(5)拧紧锁止螺母，止螺母，再再检查气气门间隙，隙，如有必要，重新如有必要，重新进 行行调整。整。实物物图测量气量气门间隙隙拧松松紧定螺母，定螺母，调正正调节螺螺钉(6)逆逆时针方向旋方向旋转曲曲轴180度度(凸凸轮轴皮皮带轮转动90度度)，“UP”记号号应在排气在排气门侧。调节第第3号气缸号气缸进、排气排气门的的间隙。隙。(7)继续逆逆时针方向方向转动曲曲轴180。使第。使第4号号气缸活塞气缸活塞处于于压缩上死点位置。上死点位置。调节第第4号气缸号气缸进、排气、排气门的的间隙。隙。(8)再逆再逆时针转动曲曲轴180。使第。使第2号气缸活号气缸活塞塞处于于压缩上死点位置，上死点位置，“UP”记号号应在在进气气门侧。调节第第2号气缸号气缸进、排气、排气门的的间隙。隙。本章小结 配气机构的功用及分类，配气机构的布置型式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。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。成、工作原理、结构特点和要求。预习思考思考思考题思考题1气门顶置式配气机构有哪几种形式？各有何特点气门顶置式配气机构有哪几种形式？各有何特点及应用？及应用？2影响充气效率的因素主要有哪些？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？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气门弹簧起什么作用，为什么在装配气门弹簧要预先压缩？预先压缩？5挺柱的类型主要有哪些，液压挺柱有哪些优点？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？可变进气系统主要有哪几种型式？