第三章配气机构课件

*二、功用二、功用 按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启各缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气或空气及时进入气缸，废气及时从气缸排出。*三、配气机构的要求三、配气机构的要求 1 配气机构首先要保证进气充分，进气量尽可能的多。2 废气要尽可能排出干净。因为废气多的话，一，会增加气缸内压力，阻碍进气；二，废气温度高，对进气加热，降低了充气效率。3 配气机构的运动件应该具有较小的质量和较大的刚度，使其具有良好的运动特性。*四、分类及组成四、分类及组成*1 配气机构常见有两种方式：气门式配气机构和气孔式配气机构。四冲程发动机采用气门式配气机构；二冲程发动机采用气孔式配气机构。2 气门式配气机构包括侧置气门式和顶置气门式两种。*现代发动机均采用顶置气门顶置气门式配气机构。*3气门式配气机构通常由气门组和气门传动组组成。气门组包括 气门，气门座圈，气门导管，气门弹簧，气门弹簧座等。气门传动组包括：凸轮轴，挺柱，推杆，摇臂，摇臂轴，摇臂轴座和气门间隙调整螺钉。*二、功用1第三章配气机构课件2第三章配气机构课件3*五、凸轮轴位置的分类五、凸轮轴位置的分类对顶置气门式配气机构按凸轮轴位置分：1、凸轮轴下置式凸轮轴下置式*定义：通常指凸轮轴位于曲轴箱内的配气机构*驱动方式：由曲轴通过定时齿轮驱动*优点：凸轮轴离曲轴近，可用齿轮传动；*缺点：气门传动链长，整个机构刚性差。*五、凸轮轴位置的分类1、凸轮轴下置式4 2、凸轮轴中置式（通常位于机体的上部）、凸轮轴中置式（通常位于机体的上部）优点：传动机构刚度有所增加；缺点：凸轮轴驱动变复杂。*3、凸轮轴上置式、凸轮轴上置式 优点：运动件少，气门传动链短，机构刚度最好；缺点：凸轮轴驱动复杂。适合于高速发动机，目前使用较多。2、凸轮轴中置式（通常位于机体的上部）5*六：气门的驱动形式六：气门的驱动形式 按驱动方式可以分为：摇臂驱动，摆臂驱动和直接驱动。*六：气门的驱动形式 6第三章配气机构课件7右图吊杯形液力挺住有个吊杯起什么作用？右图吊杯形液力挺住有个吊杯起什么作用？8*七、凸轮轴的驱动及传动参数七、凸轮轴的驱动及传动参数*1 凸轮轴的驱动方式：凸轮轴是由曲轴驱动*2 曲轴和凸轮轴的传动参数 曲轴的转速是凸轮轴的2倍；或者它们之间的传动比为2：1*七、凸轮轴的驱动及传动参数9第二节第二节 配气定时及气门间隙配气定时及气门间隙*一、配气定时一、配气定时 指以曲轴转角所表示的进、排气门实际开闭时刻及其所持续的时间。用相对于上、下止点的曲轴转角的环形图（配气相位图）表示。*1、进气门配气定时、进气门配气定时 进气提前角：进气行程上止点前进气行程上止点前（在排气行程中）（在排气行程中）=030 进气提前的原因：气门有升程，使进气开始时，进气门有较大的开度或较大的进气通过面积，减小进气阻力，增大进气量。进气迟后角：进气行程下止点后进气行程下止点后（在压缩行程中）（在压缩行程中）=3080 进气晚关的原因：利用进气气流的惯性，继续进气以达到增加进气量的目的。进气持续角：180+第二节 配气定时及气门间隙*一、配气定时102、排气门配气定时、排气门配气定时 排气提前角：排气行程下止点前排气行程下止点前 （在作功行程中）（在作功行程中）=4080 排气提前的原因：在排气门开启时，气缸内有较高的压力，使废气能以很高的速度自由排出。排气迟后角：排气行程上止点后排气行程上止点后 （在进气行程中）（在进气行程中）=030 排气迟后的原因：利用废气流动的惯性，继续排气，以达到减少气缸内残余废气量。排气持续角：180+3、气门重叠角、气门重叠角（1）活塞位于上止点附近时，由于进气门早开和排气门晚关，出现进排气门同时开启的现象，称为气门重叠。重叠期间的曲轴转角称为气门重叠角。+(进气提前角+排气迟后角)（2）虽然进排气门在一段时间内同时开启，但是由于进气和排气都有较大的流动惯性，进气和废气并不会相互掺混。（3）气门重叠角选择要适当。可以达到使进气更加充分，排气更加干净的目的。气门重叠角过小，增加进气量和使排气更干净的效果不显著。气门重叠角过大可以分为两点：进气提前角过大，废气可能进气管；排气迟后角过大，进入气缸的新气可能经排气管排出。为什么增压发动机可以选择较大的气门重叠角？2、排气门配气定时 11第三章配气机构课件12二、气门间隙二、气门间隙 发动机冷态时，在气门及其传动机构中，留有适当间隙以补偿气门受热后的膨胀量，此间隙即为气门间隙。气门间隙一般由发动机制造厂根据试验确定。二、气门间隙13第三节第三节 气门组气门组 气门组包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧等。气门组应保证气门能够实现气缸的密封。第三节 气门组 气门组包括气门、气门导管、气门14*一、气门一、气门 *1、工作条件、要求、材料及组成工作条件、要求、材料及组成 （1）工作条件热负荷大：气门直接与高温燃气接触，受热严重，散热难(接触面积小)，因此，气门的温度很高。排气门由于废气的加热作用温度高，为600800；进气门由于受到新气的冷却作用，温度稍低，约为300400。受力情况：气门承受气缸内气体压力和气门弹簧力的作用，以及由于配气机构运动件的惯性力使气门落座时受到冲击。腐蚀情况：与腐蚀性气体接触而受到腐蚀。（2）要求 根据气门的工作条件，要求气门有足够强度、刚度、耐热性（且具有良好的导热性）和耐磨性。（3）材料 进气门一般用合金钢制造；排气门用耐热合金钢制造。*（4）组成 发动机的进排气门均为菌形气门，由气门头部和气门杆两部分组成。*一、气门15*2、气门头顶面、气门头顶面*平顶：结构简单，吸热面积小，进排气门都可使用。应用最多。*凹顶：优点:进气阻力小，适于作进气门；缺点：排气阻力大，加工复杂，受热面积大，不宜作排气门。*凸顶：优点：排气阻力小，强度高，适于作排气门；缺点：但质量大，受热面积大，加工复杂。*2、气门头顶面16*3、气门密封、气门密封 气门密封锥面的锥角为气门锥角，一般为45，也有的为30。气门锥角小的优点:气门通过断面大,进气阻力小,可以增加进气量.缺点是气门头部边缘较薄,刚度较差,容易变形,从而使气门与气门座圈的密封性变差.气门锥角大的优点:可以提高气门头部边缘的刚度;气门与气门座有较好的对中作用;与气门座之间的接触压力提高,有利于气门与气门座之间的传热和密封,并有利于挤掉密封锥面的积炭.缺点是气门通过断面小,进气量减少.*3、气门密封17*4、气门散热、气门散热 气门头部的热量直接通过气门座以及气门头部的热量直接通过气门座以及通过气门杆、经气门导管而传到气缸盖上，通过气门杆、经气门导管而传到气缸盖上，最终被冷却液带走。最终被冷却液带走。为提高散热性能：气门头与气门座密封良好；气门头与气门杆过渡部分应圆滑；气门杆与气门导管间隙尽可能小。充钠冷却充钠冷却 *4、气门散热18第三章配气机构课件19*5、每缸气门数每缸气门数(1)一般发动机为一进一排两气门，且进气门比排气门大15%30%。两气门发动机多采用半球形燃烧室.(2)现代汽车普遍采用每缸三、四、五个气门。其中四气门的应用最为广泛。四气门发动机每缸两个进气门和两个排气门.四气门发动机多采用蓬形燃烧室.(3)三气门发动机每缸两个进气门,一个排气门.排气门的直径要比进气门大.因此,进气门和排气门头部直径与它们的数目有直接关系,遵循以下原则:第一,凡是进排气门数目相等的情况下,进气门头部直径一定比排气门大;第二,对三气门和五气门而言,进气门一定要比排气门多一个,而进气门头部直径一定要比排气门小.目的都是为了增加进气量.(4)*5、每缸气门数20第三章配气机构课件21*6*6、气门杆、气门杆 *气门杆应具有一定耐磨性，其杆端(尾部)形状决定于气门弹簧座的固定方式。*6、气门杆22第三章配气机构课件23*二、气门座与气门座圈二、气门座与气门座圈*1 定义：气缸盖上与气门锥面相贴合的部位称为气门座，气门座是直接在气缸盖上加工出来的（镗出）。在气缸盖镶嵌气门座圈可以延长气缸盖的寿命。如果气门座磨损，就会出现密封不严导致气缸漏气，从而使功率下降，严重时会使发动机不能正常工作，而气门座圈磨损，只需更换座圈即可（事实上更换也很麻烦，主要还是起到保护气缸盖的作用）。2 工作条件：气门座或气门座圈温度很高，同时承受频率极高的冲击载荷，容易磨损。*3 要求：气门座或气门座圈具有一定的强度和刚度，来承受冲击载荷，同时导热性要好。*二、气门座与气门座圈24镗：对铸件（气缸）的孔和冲模等内表面进行加工,通常用来扩大工件上已有的孔,也可用来钻孔和加工端面的孔。（4）气门座或气门座圈与气门锥面的配合气门座或气门座圈的锥角与气门锥角相适应。一般气门锥角要比气门座或气门座圈锥角小0.51，使两者不以全宽接触（整个面接触），达到增加密封锥面接触压力的目的（加速磨合；增强密封性；清除积炭）。镗：对铸件（气缸）的孔和冲模等内表面进行加工,通常用来扩大25三、气门导管三、气门导管*1 作用：主要起导向作用，保证气门作直线往复运动；使气门与气门座或气门座圈能够正确贴合；同时，气门导管还起导热作用，将气门杆接受的热量传给气缸盖。2 工作条件：温度较高，润滑条件较差，靠配气机构飞溅起来的机油润滑气门杆和气门导管孔。*3 安装：以过盈配合将气门导管压入气缸盖的气门导管座孔（在气缸盖中加工出来的孔）中，在精铰气门导管孔，目的为了保证气门导管和气门杆的正确配合间隙。气门杆和气门导管孔（是指气门导管的内孔）需要润滑，但是进入气门导管孔内的机油又不能太多，否则机油消耗增加，同时机油进入燃烧室燃烧，产生积炭，影响发动机正常工作。三、气门导管26四、气门弹簧四、气门弹簧*1 作用：保证气门及时落座并紧紧贴合；同时防止发动机振动时气门跳动；并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力，使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离。2 工作条件：承受交变载荷 3要求：具有合适的刚度和足够的抗疲劳强度。*4共振：当气门弹簧的工作频率和其固有的振动频率相等或为整数倍时，气门弹簧会发生共振。为防止共振，可采取以下措施：双气门弹簧（一个共振，另一个起阻尼减振作用）；变螺距弹簧（频率非定值）；锥形弹簧（频率非定值）四、气门弹簧27第三章配气机构课件28五、气门油封五、气门油封1 作用：气门油封装在气门导管上端，防止缸盖上飞溅的机油由气门和导管的间隙进入气门头部。2安装：将塑料套（图(3)中A）装到气门杆上，以防损坏新的气门杆油封。在油封唇口轻涂一层机油。将油封（图(3)中B）装到工具3365上，然后慢慢推到气门导管上。特别提醒：安装进、排气门前，须在气门杆上涂一层机油。五、气门油封29第三章配气机构课件30第三节第三节 气门传动组气门传动组 气门传动组主要包括凸轮轴正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等。作用是使进排气门能按配气相位规定的时刻开闭，且保证有足够的开度。第三节 气门传动组 气门传动组主要包括凸轮轴正31一、凸轮轴一、凸轮轴 1、工作条件及材料、工作条件及材料：承受周期性的冲击载荷；凸轮和挺柱之间接触应力很大，相对滑动速度很高，因此凸轮工作表面磨损严重。因此要求凸轮有有足够的刚度和耐磨性。一般用优质钢模锻。*2、构造、构造 （1）组成：主要有进排气凸轮，驱动分电器的螺旋齿轮和驱动油泵的偏心轮。分电器：汽油机点火系统中按气缸点火次序定时地将高压电流传至各气缸火花塞的部件。一、凸轮轴32（2）支承：有全支承和非全支承。（2）支承：33（3）同异名凸轮*同名凸轮：是指发动机所有的进气门凸轮或者发动机所有的排气门凸轮.同名凸轮相对角位置符合各缸发火次序和发火间隙时间（发火间隔角）的要求。*异名凸轮：是指发动机单个气缸的进气门和排气门.同一气缸进排气凸轮的相对角位置与既定的配气相位相适应。（3）同异名凸轮34第三章配气机构课件35*（4）凸轮形状 凸轮的轮廓形状决定着气门的开启持续时间和气门升程及运动规律。*（4）凸轮形状36*（5）凸轮轴的传动 齿轮传动：多用于凸轮轴下置、中置发动机。链传动：适于凸轮轴上置发动机，不如齿轮传动和齿形带传动可靠。齿形带传动：适于凸轮轴上置式发动机，噪声小，工作可靠。*（5）凸轮轴的传动37（6）凸轮轴定位 上置式凸轮轴，利用凸轮轴承盖的两个端面和凸轮轴轴颈两侧的凸肩进行轴向定位。中下置式凸轮轴，多采用止推板形式。（6）凸轮轴定位38*二、挺柱二、挺柱作用：将凸轮的推力（运动）传给推杆或气门，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力，并将其传给机体或者气缸盖。1、工作条件工作条件 由于挺柱底面与凸轮接触面积小，同时与凸轮间高速运动，导致接触压力很大，造成磨损严重，因此要求挺柱必须耐磨。一般用镍铬合金铸铁制造。结构形式上包括机械挺柱和液力挺柱。*二、挺柱392、机械挺柱机械挺柱 机械挺柱会存在偏磨损。为减小挺柱的磨损，采取以下措施：（1）在挺柱底面镶嵌耐磨合金属；（2）使用滚子挺柱；（3）挺柱表面做成球面，凸轮工作面制成锥面；（4）挺柱中心线与凸轮中心线不相重合。2、机械挺柱 为减小挺柱的磨损，采取以下措施：40第三章配气机构课件413、液力挺柱液力挺柱 使用液力挺柱，实现了零气门间隙。3、液力挺柱42三、推杆三、推杆 *将从挺柱传来的力传给气门驱动装置（摇臂，摆臂）。要求其抗弯曲刚度高，质量小，两端焊球头和球座。为什么推杆底端是球面，推杆顶端有球面座？三、推杆43四、摇臂四、摇臂 将推杆或凸轮传来的运动和作用力改变方向传给气门。四、摇臂44第三章配气机构课件45 已知某微型轿车发动机为三缸四冲程汽油机，其配气相位为进气：=22CA；=62CA；排气=52CA；=20CA。试求：1）画出该发动机的配气相位图；2）当该发动机转速为3000r/min时，计算每循环的进、排气持续时间各是多少秒？3）该机作功间隔角是多少CA;4）该机当第一缸正处于作功下止点时，三缸正进气 离上止点60CA，请确定第二缸位置；5）确定该机作功顺序并绘出工作循环图。已知某微型轿车发动机为三缸四冲程汽油机，其配气相位为46进气持续角：1802262264 排气持续角：1805220252 进气持续时间：(264*60)/(360*3000)=0.0147s 排气持续时间：(252*60)/(360*3000)=0.014s 作功间隔角720/3=240 进气持续角：1802262264 47第三章配气机构课件48总结总结要求掌握要求掌握:1 配气机构的组成与布置形式配气机构的组成与布置形式(凸轮轴位置凸轮轴位置,气门驱动方式分类及优缺点气门驱动方式分类及优缺点);曲轴与凸轮轴的转速比曲轴与凸轮轴的转速比2 配气相位的意义、气门早开及晚关的作用及其计算配气相位的意义、气门早开及晚关的作用及其计算3气门头部形状及其应用气门头部形状及其应用;气门尾端形状及气门弹簧座固定方式气门尾端形状及气门弹簧座固定方式;每缸气门数每缸气门数4气门座与气门座圈气门座与气门座圈;气门导管气门导管5气门弹簧的共振及避免措施，挺杆的旋转气门弹簧的共振及避免措施，挺杆的旋转6气门间隙及液力挺柱气门间隙及液力挺柱7凸轮轴的作用凸轮轴的作用及凸轮的排列及凸轮的排列 总结要求掌握:49