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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,汽车构造与维修,青岛港湾职业技术学院,Qingdao,Harbor Vocational & Technical College,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,*,学习情境,3,配气机构,概述,配气相位,配气机构的组成和零件,可变配气相位,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：,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,。,配气机构,组成：,气门组,传动组,驱动组,学习任务,1,配气机构的构造,一、按气门的布置型式,1,、气门顶置式,组成：,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,缺点：,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。,优点：,简化曲轴与凸轮轴之间才传动装置，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,双凸轮轴上置式发动机,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。,凸轮轴,凸轮轴,活塞,捷达轿车气缸盖实物图,上置凸轮轴实物图,三、凸轮轴的传动方式,1,、齿轮传动,凸轮轴下置、中置式配气机构,传动方式,传动路线,特点,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）,工作可靠，啮合平稳、噪声小,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,可靠性、耐久性略差，噪声大，造价高,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,成本低，但工作性能好,凸轮轴上置式配气机构,四、气门数 和布置形式,单缸,2,气门,单缸,4,气门,SOHC “,单顶置凸轮轴”,(Single Over Head Camshaft),，,DOHC“,双顶置凸轮轴”,（,Double Over Head Camshaft,），,单缸,5,气门,五、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,。,1030 ,4080 ,4080 ,1030 ,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,思 考,1,、作出配气相位图，并分析气门早开与迟闭的原因。,四、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,间隙,进气门,0.250.30mm,排气门,0.300.35mm,学习任务,2,配气机构的组件和工作情况,一、气门组,要求：,保证气缸的密封。气门导管与气门杆的上下运动有良好的导向，气门弹簧两端面与气门杆中心线垂直，以保证气门头在气门座上下偏斜，气门弹簧弹力足以克服气门及其传动件运动惯性力，使气门能及时关闭，并保证气门紧压在气门座上。,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，但球形的受热面积大，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。,（,2,）,气门锥角,1,）,定义：气门锥面与顶平面的夹角称气门锥角。,2,）,气门锥角的作用,就向锥形塞子可以塞紧瓶口一样，能获得较大的气门座合压力，以提高密封性和导热性；,气门落座时有自动定位作用；,避免气流拐弯过大而降低流速；,气门落座时能挤掉接触面的沉积物，即有自洁作用。,3,）,进、排气门锥角的大小,进气门锥角较小，多用,30,0,。,排气门锥角较大，通常为,45,0,。,边缘应保持一定的厚度，,13mm,。,装配前应将密封锥面研磨。,3,）,气门头部直径,气门头部直径越大，气门口通道截面就越大，进、排气阻力就越小。通常进气门头部直径大于排气门。,h1,h2,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,凹槽,气门杆尾部：其形状决定于弹簧座固定方式,易断裂处,2,、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：,导管内、外圆柱面经加工后压入气缸盖或导管孔中，然后精绞内表面,装配：,气门杆与气门间隙,0.05,0.12mm,。,倒角,气门导管,卡环：防止气门导管在使用中脱落。,伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。,气缸盖,过盈配合,3,、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：,1.,靠其内锥面与气门锥面的紧密,贴合密封气缸。,2.,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。,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,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,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,思考：,1,、,什么是气门锥角？气门锥角有什么样作用？进排气门的锥角有什么不同？,2,、气门弹簧有什么样的作用？为什么要采用双气门弹簧？,3,、气门旋转机构,通过发动机运转振动力作用，使气门在气门座上自由的做不规则的旋转的装置，其作用是：减小气门头部受热变形，防止沉积物形成。,锥形套筒,弹簧座,锁 片,自由旋转机构,4,、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,间隙,进气门,0.250.30mm,排气门,0.300.35mm,气门间隙调整原则,调整原则：,1,、不可调区域：,将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。,将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。,2,、调气门间隙的步骤：,1,）画出配气相位图,2,）排出各缸的位置,3,）当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于何行程，并判断间隙是否可调。,利用配气相位调节气门间隙,例：,=8 =31 =28 =8,点火次序：,153624,一缸在压缩上止点，问那些气门的间隙可调？,1,缸,5,缸,3,缸,6,缸,2,缸,4,缸,1,缸,2,缸,3,缸,4,缸,5,缸,6,缸,进气门,可调,可调,不可调,可调,不可调,不可调,排气门,可调,不可调,可调,不可调,可调,不可调,(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。,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,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,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。,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,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。,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。,液力挺柱,发动机液压挺柱工作示意图,气门关闭时,气门打开时,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,摇臂组实物图,桑塔纳发动机的配气机构,可变配气相位,气门定时和升程可变的进气系统,可变谐振增压系统,解读可变气门正时,现代引擎多采用,DOHC,的缸盖设计，两根凸轮轴被设置在引擎顶部，通过齿形带轮或链条从曲轴端取力，并以,2,：,1,的速度驱动凸轮轴，此时凸轮轴商凸轮的旋转推动气门进行上下往复运动，从而控制气门的开启和闭合。而我们今天要关注的，其实就是气门开合的问题。,为什么要“可变气门行程？,活塞式四冲程引擎都由进气、压缩、做功、排气,4,个冲程完成，我们关注的是气门开启程度对引擎进气的问题。在引擎低速运转时，气门的开启程度切不可过大，这样容易造成气缸内外压力均衡，负压减小，从而进气不够充分，对于气门的工作而言，这个“小程度开启”需要短行程的方式加以控制；而高速恰恰相反，转速动辄,5000rpm,，倘若气门依然羞羞答答不肯打开，引擎的进气必然受阻，所以，我们需要长行程的气门升程。,80,年代，诸多企业开始投入了可变气门正时的研究，,1989,年本田首次发布了“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”，英文全称“,Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System,，也就是我们常见的,VTEC,。此后，各家企业不断发展该技术，到今天已经非常成熟，丰田也开发了,VVT-i,，保时捷开发了,Variocam,，现代开发了,DVVT,几乎每家企业都有了自己的可变气门正时技术。一系列可变气门技术虽然商品名各异，但其设计思想却极为相似。,控制原理,VTEC,高速时,小结,配气机构有三种传动方式齿轮驱动、链驱动和齿形皮带驱动。四冲程发动机曲轴与凸轮轴之比,(,即传动比,),应为,2,：,1,即曲轴旋转两周，凸轮轴旋转一周。现代汽车发动机采用多气门布置和排列方式，进、排气门配气相位早开晚关，以改善进、排气状况。凸轮轴上主要配置有各缸进、排气凸轮，凸轮的轮廓保证气门开启和关闭的持续时间符合配气相位的要求，凸轮轴有轴向定位装置。轿车发动机采用液力挺柱，可消除配气机构中的间隙，减小各零件的冲击载荷和噪声。,作业,1,、气门弹簧起什么作用？为什么在装配气门弹簧时要预先压缩？,2,、气门锥角有什么作用？,3.,分析气门早开与迟闭的原因。,4.,配气相位,
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