汽车发动机构造

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,*,汽车发动机构造与维修,第4章 配气机构,二、换气机构形式,气门式、气口式、气门-气口式。,一、作用,按照发动机的工作顺序,定时、定量,实现,换气过程。,达到进气尽可能充分、排气尽可能干净的目的,（吸足排净）,。,衡量进气充分程度的指标,充量系数c,实际进气量与进气状态下理论上充满气缸工作容积的新鲜充量之比。,桑塔纳发动机配气机构,进、排气过程合在一起通常为换气过程,二冲程汽油机,二冲程柴油机,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,一、分类,（一）按气门布置的位置来分,1、气门顶置式,气门布置在缸盖上。,由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。,工作过程,(1)气门打开：曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺柱、推杆、调整螺钉，推动摇臂摆转，摇臂的另一端便向下推开气门，同时使弹簧进一步压缩。,(2)气门关闭：当凸轮的凸起部分的顶点转过挺柱以后，气门在其弹簧张力的作用下，开度逐渐减小，直至最后关闭，进气或排气过程即告结束。,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,特点：,气门行程大，结构较复杂；进气阻力小，气流搅动大，能达到较高的压缩比；燃烧室紧凑，表面积小，热效率高且具有良好的抗爆性和高速性，易于提高发动机的动力性和经济性，目前的汽车发动机都采用气门顶置式配气机构。,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,进排气门都布置在气缸的一侧，结构简单、零件数目少。,2、气门侧置式,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。,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,（二）按凸轮轴的布置位置来分,1、凸轮轴下置,2、凸轮轴中置,3、凸轮轴上置,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,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才传动装置，有利于发动机的布置。,1、凸轮轴下置,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,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,2、凸轮轴中置式,凸轮轴上置有两种结构，一是凸轮轴直接通过,摇臂,来驱动气门，这样既无挺柱，又无推杆，往复运动质量大大减小，此结构适于高速发动机,。,3、凸轮轴上置,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,另一种是凸轮轴直接驱动,气门,或带液力挺柱的气门，此种配气机构的往复运动质量更小，特别适应于高速发动机。,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,（三）、按照曲轴和凸轮轴的传动方式分,1、齿轮传动 2、链条传动 3、齿形带传动,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,特点：,配气相位准确，工作可靠性和耐久性好。,噪音、磨损较大，空间布置困难，重量大；,一般从曲轴到凸轮轴只需一对正时齿轮传动，若齿轮直径过大，可增加一个中间齿轮。为了啮合平稳，减小噪声，正时齿轮多用圆柱形斜齿轮,材料：,曲轴正时齿轮：,钢制,凸轮轴正时齿轮：,铸铁，夹布胶木,1、齿轮传动,传动路线：,曲轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮,应用：,凸轮轴下置、中置式配气机构，多用于低速发动机。,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,特点：,优点：,空间布置自由度大，对机型变化适应性强，制造成本低，工作可靠，维修方便。,缺点：,链条容易松弛，须带张紧器，配气相位容易变化，需定期调整，噪声、磨损大，耐久性较差。,2、链条传动,传动路线：,曲轴链条凸轮轴正时齿轮,应用：,凸轮轴上置式配气机构,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,特点：,优点：,兼顾齿轮传动和链条传动的主要优点，配气相位准确，但要解决皮带松弛问题；空间布置自由度大；传动效率高，磨损、噪声小不需润滑，齿形带传动，噪声小、成本低,缺点：,工作可靠性、耐久性差，摩擦阻力大，怕机油（一般用齿形皮带罩壳密封住），工作性能随温度变化大。,3、齿形带传动,传动路线：,曲轴齿形皮带凸轮轴正时齿轮,应用：,凸轮轴上置式配气机构,齿形皮带材料：,氯丁橡胶,（四）、按气门数及排列方式来分,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,双气门和多气门。,1、双气门,一般发动机都采用每缸两个气门，即一个进气门和一个排气门的结构。为了改善换气，在可能的条件下，应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径。,排列,：一列,驱动,：一根凸轮轴驱动,进排气道,：,汽油机：置于机体一侧，进气预热，提高汽油挥发性,柴油机：置于机体两侧，防止进气预热，提高充气效率,2.多气门的排列及驱动,大排量、高转速、高功率的,新型汽车发动机多采用多气门结构。如四气门、五气门（三进两出）、八气门等。,1).同名气门排成两列，由一个凸轮通过T形驱动杆同时驱动，并且所有气门都可以由一根凸轮轴驱动,。,2).同名气门排成一列，进排气门分别位于曲轴中心线的两侧，分别采用两凸轮轴驱动，每缸两同名气门采用两个形状和位置相同的凸轮驱动。,第4章 配气机构4.1.,气门式配气机构的布置和传动,四气门的布置,宝来1.8T,五气门,第4章 配气机构4.2.,配气相位,一、定义：,配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻及开启的持续时间。通常用环形配气相位图来表示,进气门打开持续时间：,180+,排气门打开持续时间：,180+,配气相位演示,第4章 配气机构4.2.,配气相位,理论上讲进、压、功、排各占180，也就是说进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180。但实际上，高速发动机各个行程持续时间非常短，使发动机进气不足，排气不净，因此需对简单配气相位进行改进。改进措施有：,进气门早开：,增大了进气行程开始时气门的开启高度，减小进气阻力，增加进气量。,进气门晚关：,延长了进气时间，在大气压和气体惯性力的作用下，增加进气量。,排气门早开：,借助气缸内的高压自行排气，大大减小了排气阻力，使排气干净。,排气门晚关：,延长了排气时间，在废气压力和废气惯性力的作用下，使排气干净。,二、气门重叠,由于进气门早开，排气门晚关，进气门在上止点前开启，而排气门在上止点后关闭，势必造成在同一时间内两个气门同时开启的现象，这个现象叫气门重叠，把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫作,气门重叠角,+,。,在这段时间内，可燃混合气和废气是否会乱串呢？,不会的，这是因为,：,a.进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性，而重叠时间又很短，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不会随同废气排出，废气也不会经进气门倒流入进气管，而只能从排气门排出；,b.进气门附近有降压作用，有利于进气。,第4章 配气机构4.2.,配气相位,提前开启作用：,可以减少进气阻力，减少进排气消耗功。,延时关闭作用,：,利用进排气惯性，以增大进排气量。,1030,4080,4080,1030,-进气提前角,-进气延迟角,-排气提前角,-进气延迟角,气门叠开角：,+,三、气门间隙,（一）定义及其存在位置,1、定义：,在发动机冷态装配时，在气门及其相邻传动机构之间留有适当地间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。这一间隙就称为气门间隙。,2、位置：,在气门与其相邻传动件之间。,（,二）、气门间隙过大与过小的危害：,间隙过大：,进、排气门开启迟后，缩短了进排气时间，降低了气门的开启高度，改变了正常的配气相位，使发动机因进气不足，排气不净而功率下降；此外，还使配气机构零件的撞击增加，磨损加快。,无间隙或间隙过小：,发动机工作后，零件受热膨胀，将气门推开，使气门关闭不严，造成漏气，功率下降，并使气门的密封表面严重积碳或烧坏，甚至气门撞击活塞。,柴油机：,进气门,0.300.35mm,排气门,0.350.40mm,汽油机：,进气门,0.250.30mm,排气门,0.300.35mm,（四）、气门间隙的调整,：,（三）、气门间隙的大小（冷车间隙）,气门间隙调整原则：,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、二次调整法口诀：,当一缸在压缩上止点时，发动机各缸按工作顺序，,依次可调的气门为：,双-排-不-进,（双-排-排-不-进-进）,1缸,3缸,2缸,4缸,1缸,3缸,4缸,2缸,工作状态,压缩终了上止点,作功开始上止点,进气终了下止点,压缩开始下止点,排气终了上止点,进气开始上止点,作功终了下止点,排气开始下止点,进气门,关闭、可调,开启、不可调,开启、不可调,关闭、可调,排气门,关闭、可调,关闭、可调,开启、不可调,开启、不可调,口诀,双,排,不,进,进,压,功,排,点火次序：1342,1缸 a,3缸a,2缸b,6缸b,4缸b,5缸a,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,测量气门间隙，,前后移动,厚薄规,时有一点拖滞感,拧松,锁紧螺母,，调整,调节螺钉,3、气门间隙调整的方法：,厚薄规,一字改刀,梅花扳手,第4章 配气机构,4.3.,顶置气门式配气机构的零件和组件,组成：,气门组,和,气门传动组,一、气门组,组成：,气门、气门座圈、气门导管、气门弹簧（座）、气门锁片等。,作用：,保证气门能够实现气缸的密封。,（一）气门:,进气门,和,排气门,工作条件：,高温、高压冲击、腐蚀、磨损、润滑困难等。,要求,：,足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。,材料：,进气门：,合金钢，如40Cr、,35CrMo等。,排气门：,高级耐热合金钢，,如4Cr9Si,2,等。,1、气门头部,气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角进气门一般为30，排气门为45，气门头边缘应保持一定厚度，一般为1-3 mm，以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀。气门密封锥面与气门座,配对研磨,。,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,。,如果两气门一样大时，排气门有记号。,第4章 配气机构,4.3.,顶置气门式配气机构的零件和组件,30,45,气门头顶部形状,气门头顶部形状有平顶，球面顶和喇叭形顶等,平顶,：,结构简单、制造方便、吸热面积小，质量小、进、排气门均可采用。,球面顶,：,适用于排气门，强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。,喇叭形顶,：,适用于进气门，进气阻力小，但受热面积大，不适于排气门。,2、杆身,杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向、,传热的,作用，杆身与头部采用圆滑过渡连接。气门杆表面经过热处理并且磨光，一般是实心的，有的是空心的，空心杆质量轻，运动惯性力小。,凹槽,3、尾部：,尾部制有凹槽（锥形槽或环形槽）用来安装锁紧件。起固定弹簧座的作用。,锥形锁夹,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,（二）、气门导管,功用：,导向作用,，保证气门作直线往复运动。,导热作用，,将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。,工作条件：,工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损,材料：,气门导管和气门的润滑是靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑的，因此易磨损。为了改善润滑性能，气门导管常用用含石墨较多的合金铸铁或粉末冶金材料，能提高自润滑作用。,加工方法：,导管内、外圆面加工后压入气缸盖的气门导管孔内，然后再精铰内孔。为了防止气门导管在使用过程中松脱，有的发动机对气门导管用卡环定位。,装配：,气门杆与气门导管间隙0.050.12mm。,（三）气门座,：,气门座与气门头部密封锥面配合,密封气缸，,气门头部的,热量