汽车_配气机构63646

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/2/8,#,第三讲,配气机构,概述,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。,v,=,M,/,M,0,M,进气过程中，实际,进,入气缸的新气的质量；,M,o,在理想状态下，,充满气缸工作容积的新气质,量,。,3.2,配气机构的布置和工作情况,一、气门的布置型式,1,、气门顶置式,组成：,工作过程,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,。,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,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,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,0.250.30mm,排气门,0.300.35mm,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,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,一汽,audi,轿车的齿形带传动装置,凸轮轴,曲轴,3.3,配气机构的组件和工作情况,一、气门组,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,570K670K,，排气门,1050K1200K,。,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,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,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，,13mm,。,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。,3,、气门导管,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,。,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,应用：,CA7560,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。,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,505,二、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,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。,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：,1243,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,凸轮为何要成锥形？,把凸轮制成锥形。这样,在工作时,由于凸轮与挺柱的接触点偏离挺柱轴线,当挺柱被凸轮顶起上升时,接触点的摩擦力使其绕本身轴线,液力挺柱,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。,(1)液压挺柱的作用,自动补偿气门间隙，并具有以下优点:,取消了调整气门间隙的零件，使结构大为简化；,不用调整气门间隙，极大地简化了装配、使用和维修过程；,消除了由气门间隙引起的冲击和噪声，减轻了气门传动组件之间的摩擦。,挺柱体,是液压挺柱的基础件，外圆柱面上加工有环形油槽，顶部内侧加工有键形油槽，中部内圆柱面用来安装油缸。机油通过缸盖上的主油道及专门设计的量孔、斜油孔进入挺柱 体环形油槽，再经键形油槽进入柱塞上部的低压油腔。这样缸盖主油道与液压挺柱的低压油腔之间便形成了一个通路。,油缸与柱塞,油缸、柱塞、单向球阀和单向阀弹簧装配到一起，便构成了气门间隙补偿偶件。球阀将油缸下部和柱塞上部分隔为两个油腔。当球阀关闭时，上部为低压油腔，下部为高压油腔；当球阀打开时，上下油腔连通。,液压挺柱的工作原理,低压油腔,高压油腔,键形油槽,缸盖油道,环形油槽,单向阀,桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图,气门打开时,当凸轮的升程段与挺柱顶面接触时，挺柱受凸轮推动力和气门弹簧力的作用，挺柱下移，高压腔内的机油被压缩，单向球阀在压力差和单向阀弹簧的作用下关闭，高、低压油腔被分隔开。由于液体的不可压缩性，油缸与柱塞成为一刚性整体推动气门打开。,气门关闭时,随着凸轮的转动，当凸轮升程段结束，挺柱与国轮基圆段接触时，气门落座，挺柱不再受凸轮推动力和气门弹簧力的作用，高压油 腔中的压力油与回位弹簧推动柱塞上行，高压油腔的压力下降，单向球阀打开，低压油腔中的机油流入高压油腔，使两腔连通。这时，液压挺柱的顶面仍然和凸轮基圆接触，从而达到补偿气门间隙的作用。,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,曲轴转角(),第一缸,第二缸,第三缸,第四缸,第五缸,第六缸,0180,60,作功,120,180,180360,240,300,360,360540,420,480,540,540720,600,660,720,发火顺序为1-5-3-6-2-4发动机工作循环表,发火顺序为1-5-3-6-2-4发动机工作循环表,曲轴转角(),第一缸,第二缸,第三缸,第四缸,第五缸,第六缸,0180,60,作功,排气,进气,作功,压缩,进气,120,压缩,排气,180,进气,作功,180360,240,排气,300,作功,进气,压缩,360,压缩,排气,360540,420,进气,480,排气,压缩,作功,540,作功,进气,540720,600,压缩,排气,660,进气,作功,720,排气,压缩,1,缸,2,缸,3,缸,4,缸,5,缸,6,缸,进气门,排气门,1,缸,2,缸,3,缸,4,缸,5,缸,6,缸,进气门,排气门,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。,整个VTEC系统由发动机主电脑（ECU）控制，ECU接收发动机传感器（包括转速、进气压力、车速、水温等）的参数并进行处理，输出相应的控制信号，通过电磁阀调节摇臂活塞液压系统，从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制，影响进气门的开度和时间。,多气门,随着技术的发展，汽车发动机的转速已经越来越高，现代轿车发动机的转速一般可达每分钟5500转以上，完成四个工作过程只需0.005秒时间，传统的两气门已经不能胜任在这么短促的时间内完成换气工作，限制了发动机性能的提高。解决这个问题的方法只能是扩大气体出入的空间。换句话就是用空间换取时间。多气门技术是解决问题的最好方法，直至80年代推广多气门技术才使发动机的整体质量有了一次质的飞跃。,多气门发动机是指每一个气缸的气门数目超过两个，即两个进气门和一个排气门的三气门式；两个进气门和两个排气门的四气门式；三个进气门和两个排气门的五气门式。,目前轿车上的多气门发动机多是四气门式的。四缸发动机有16个气门，6气缸发动机有24个气门，8气缸发动机就有32个气门。例如日本凌志LS400型轿车的发动机 就是8缸32个气门。增加了气门数目就要增加相应的配气机构装置，构造比较复杂，一般由两支顶置式凸轮轴来控制排列在气缸燃烧室中心线两侧的气门。气门布置在气缸燃烧室中心两侧倾斜的位置上，是为了尽量扩大气门头的直径，加大气流通过面积，改善换气性能，形成一个火花塞位于中央的紧凑型燃烧室，有利于混合气的迅速燃烧。,可变配气相位,