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1、第三章 配氣機構的構造與維修,杭后職教中心石偉,第一節(jié) 配氣機構的構造,學習目標 1、配氣機構的作用和對其要求 2、配氣機構的組成 3、氣門組和氣門傳動組的組成和作用 4、配氣機構的布置形式 5、配氣機構的工作過程,一、配氣機構的作用,按照發(fā)動機各缸作功的次序和每一個氣缸工作循環(huán)的要求，定時開啟關閉各氣缸的進、排氣門，配合發(fā)動機各缸實現(xiàn)進氣，壓縮，作功和排氣的工作過程。,二、對配氣機構的要求：,氣門要關閉嚴密，開閉及時，開度足夠。,三、配氣機構的組成,氣門組和氣門傳動組,四、氣門組的組成,氣門、氣門導管、氣門彈簧、氣門彈簧座,氣門組的作用：,封閉氣缸的進、排氣道口,五、氣門傳動組的組成:,凸輪
2、軸、挺柱、推桿、搖臂軸及氣門間隙調整螺釘?shù)冉M成,氣門傳動組的作用：,氣門傳動組使氣門打開和控制開啟與關閉的時刻和規(guī)律,六、配氣機構的工作過程,氣門的開啟是通過氣門傳動組的作用完成的，而氣門的關閉則是由氣門彈簧來完成的。氣門的啟閉時刻和規(guī)律完全取決于凸輪的輪廓曲線。,氣門開啟點,氣門升程最大時刻,氣門關閉點,凸輪輪廓與氣門的運動規(guī)律,,七、配氣機構的工作特點,四沖程發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)各缸的進、排氣門需要開閉一次，即需要凸輪軸轉過一圈，而曲軸需要轉兩圈。曲軸轉速與凸輪軸轉速之比為2：1。氣門傳動組使氣門開啟，氣門彈簧使氣門關閉。,學習目標,1、頂置氣門式配氣機構的分類 2、每缸氣門數(shù)及排列方
3、式 3、凸輪軸上置式、中置式及下置式用途，傳動結構 4、曲軸與凸輪軸之間的傳動方式,一、頂置氣門式配氣機構的分類,1、按每缸的氣門數(shù),雙氣門式、三氣門式（兩進一排）、四氣門式（兩進兩排）和五氣門式（三進兩排）,2、凸輪軸的位置,頂置式、下置式、中置式,3、曲軸到凸輪軸的傳動方式,齒輪傳動、鏈傳動、和同步帶傳動,二、每缸氣門數(shù)及其排列方式,1、兩氣門發(fā)動機的氣門排列方式,進、排氣門沿氣缸蓋的縱向排列一列，相鄰兩缸的同名氣門就可以合用一個氣道,柴油機的進、排氣道一般分置于氣缸蓋的兩側，以免排氣對進氣加熱 汽油機進、排氣道通常置于缸蓋的一側，以便預熱進氣道的混合氣,2、三氣門發(fā)動機的氣門排列方式,每
4、缸三個氣門的發(fā)動機，有兩個進氣門，一個排氣門。進、排氣門各排成一列,,3、四氣門發(fā)動機的氣門排列方式,同名氣門排列兩列，由一個凸輪軸通過T形桿同時驅動，用一根凸輪軸驅動,同名氣門排成在同一列，一般用兩根凸輪軸驅動,三、凸輪軸的布置形式,1、凸輪軸上置式,用途：,轎車上的高速強化發(fā)動機,傳動形式：,同步帶傳動或鏈條傳動,分類：,、凸輪搖臂式傳動結構，通過搖臂擺動將氣門打開,、凸輪挺柱式傳動機構，通過挺柱將氣門打開,2、凸輪軸下置式,用途:,大多數(shù)載貨汽車和大、中型客車發(fā)動機，采用一對正時齒輪傳動,3、凸輪軸中置式：,用途：,多用于柴油機，采用在一對正時齒輪之間加入一個中間齒輪傳動,分類：,四、曲
5、軸與凸輪軸之間傳動方式,齒輪傳動、鏈傳動和同步帶傳動,1、齒輪傳動：,凸輪軸下置式的采用一對齒輪傳動,凸輪軸中置式在一對正時齒輪之間加入了一個中間齒輪,凸輪軸正時齒輪的齒數(shù)是曲軸正時齒輪的兩倍,2、鏈傳動,分類：,鏈條有滾子鏈和齒形鏈,優(yōu)點：,鏈條傳動的可靠性好，使用壽命長,缺點：,噪聲大，需要潤滑和定期張緊,3、同步帶傳動,優(yōu)點：,具有鏈傳動的精確性，又具有帶傳動的平穩(wěn)，噪聲小的優(yōu)點,同步帶的張緊裝置,1、組成：,張緊器、張緊輪支架和張緊輪,2、工作過程：,張緊輪繞張緊輪支架上的心軸轉動，張緊輪支架繞固定在機體上的心軸轉動，當張緊器的頂桿彈性頂壓在支架心軸一側時，支架繞其心軸做正時針轉動，使
6、左、右兩個張緊輪始終壓靠在同步帶的背側，使其保持張緊狀態(tài)。,3、材料,用氯丁橡膠制成，中間夾有高強度的纖維心線,鏈條傳動,學習目標,1、氣門間隙的定義、常見數(shù)值大小以及測量工具 2、配氣相位的定義、理論與實際的差異 3、進氣門的配氣相位 4、排氣門的配氣相位 5、氣門重疊以及氣門重疊角 6、配氣相位與發(fā)動機轉速和負荷的關系,一、氣門間隙,1、定義：,冷態(tài)時在凸輪軸基圓面到氣門桿端面之間留有供機件熱膨脹用的間隙，以確保氣門關閉嚴密，用表示,2、氣門間隙的常見值：,通常進氣門間隙為0.25-0.30mm,排氣門間隙為0.30-0.35mm,3、氣門間隙的測量工具以及調節(jié)裝置,測量工具：,塞尺,因為
7、磨損等原因，設有氣門間隙調整螺釘或調整墊塊等氣門間隙調整裝置。,液力挺柱：,不需要氣門間隙及其調整裝置，能隨時調整補償氣門的脹、縮量。,二、配氣相位,1、定義：,發(fā)動機進、排氣門實際的開啟與關閉時刻與開啟持續(xù)的時間,2、理論：,進氣門當曲拐處于上止點時開啟，下止點時關閉，排氣門上止點時關閉，下止點時開啟。實際為使發(fā)動機進氣充足，排氣干凈，使氣門早開遲閉。,3、進氣門的配氣相位,進氣提前角：,在排氣行程接近終了時，活塞到達上止點之前，即曲拐轉到離上止點位置還差一個角度時，進氣門便開始開啟,進氣遲后角：,在進氣行程曲拐轉到活塞到達下止點位置時，進氣門并未關閉，而是曲拐轉過下止點后一個角度，活塞上行
8、進入壓縮行程時，進氣門才關閉。,4、排氣門配氣相位,排氣提前角 ：,作功行程接近終了，活塞到達下止點之前，即曲拐轉到距下止點位置還差一個角度時，排氣門便開始開啟。,排氣遲后角 ：,排氣行程曲拐轉到活塞到達上止點位置時，排氣門并未關閉，而是在曲拐轉過上止點后一個角度，活塞下行進入進氣行程時，排氣門關閉。,5、氣門重疊及氣門重疊角,定義：,,進氣門曲拐轉到距上止點位置角時打開，排氣門在曲拐轉過上止點位置角時關閉，在一段時間內進、排氣門同時開啟現(xiàn)象。,氣門重疊角+ ：,進、排氣門同時開啟過程對應的曲軸轉角。,6、配氣相位與發(fā)動機轉速和負荷關系,發(fā)動機轉速不同，配氣相位也應不同。轉速越高，每一次進、排
9、氣時間越短，要求提前角和遲后角越大。 發(fā)動機負荷不同，配氣相位也應不同，汽油機小負荷運轉時，進氣壓力較低，氣門重疊角應減小，否則易出現(xiàn)廢氣倒流現(xiàn)象。 目前大多數(shù)發(fā)動機配氣相位是不能改變的，少數(shù)電腦控制發(fā)動機配氣相位可以隨發(fā)動機轉速、負荷變化而自動調整。,配氣機構的零件和組件,一、氣門組,氣門、氣門座、氣門導管、氣門鎖片、氣門油封及氣門彈簧。,1、組成：,2、種類:,進氣門和排氣門,3、作用：,密封進、排氣道,4、組成：,1）頭部：,（1）氣門頂部形狀有平頂、球面頂、喇叭形頂 （2）氣門密封錐面與頂平角之間夾角稱為氣門錐角,2）桿身：,氣門桿與氣門導管配合，氣門桿端形狀取決于氣門彈簧座固定方式，
10、分別是鎖片固定和鎖銷固定。,5、材料：,進氣門采用中碳合金鋼,一、氣門導管,1.作用：,導向作用，導熱作用。,2.材料：,灰鑄鐵、球墨鑄鐵或粉末冶金制成。,二、氣門座,1.定義：,進、排氣道口與氣門密封錐面直接貼和部位。,2.作用：,密封作用、散熱作用。,3.形式：,4.密封干涉角：,鑲嵌式和缸蓋加工式。,氣門錐角比氣門座錐角小0.51，有利于磨合期加速磨合。,三、氣門彈簧,1.功用：,關閉氣門，使氣門壓緊在氣門座上，防止發(fā)動機振動時發(fā)生跳動。,2.安裝：,一端支承在氣缸蓋上，另一端壓在氣門桿的彈簧座上，彈簧座用鎖片固定在氣門末端。,3.形式：,等螺距彈簧、變螺距圓柱彈簧、內外彈簧。,學習目標
11、：,1、氣門傳動組的組成和作用 2、凸輪軸的構造和材料 3、凸輪軸安裝和軸承安裝以及潤滑方式 4、凸輪軸的結構特點 5、凸輪軸的輪廓曲線以及工作過程 6、凸輪軸的相對位置角理論和實際的差別 7、通過凸輪軸的進排氣門判斷各缸的發(fā)火順 序 8、凸輪軸的軸向定位,二、氣門傳動組,組成：,凸輪軸和正時齒輪、挺柱及其導管、推桿、搖臂總成和搖臂軸等。,作用：,使進、排氣門按配氣相位規(guī)定的時刻開閉，并保證有足夠的開度。,1、凸輪軸,構造：,凸輪軸上制有各缸進、排氣凸輪，下置式凸輪軸上還有螺旋齒輪和偏心輪。,材料：,優(yōu)質鋼模鍛而成，或合金鑄鐵、球墨鑄鐵鑄造。,凸輪軸軸承和潤滑：,軸承采用壓入氣缸體承孔中的襯套
12、，頂置凸輪軸發(fā)動機軸頸直接與氣缸蓋上鏜出承孔配合。潤滑方式為壓力潤滑。,凸輪軸安裝：,凸輪軸齒輪和曲軸正時齒輪上的正時記號對準，保證正確配氣相位。,結構特點：,凸輪軸是一根細長的軸，每缸的進、排氣門凸輪兩側各有一道凸輪軸頸的全支撐結構，軸頸做成從前向后依次減小的結構前端通過鍵裝有正時齒輪或同步帶輪等,凸輪軸的輪廓曲線和凸輪軸的相對角位置,a、凸輪軸的輪廓曲線,凸輪的輪廓曲線的作用，氣門開啟與關閉過程的運動規(guī)律取決于此曲線。,凸輪輪廓中，O為凸輪軸的軸心，圓弧EA為凸輪的基圓，AB和DE為凸輪的緩沖段，BCD為凸輪的工作段，C點時升程最大，它決定了氣門的最大開度。,凸輪的工作過程如下：當凸輪按圖
13、中方向轉過EA時，挺柱處于最低位置不動，氣門處于關閉狀態(tài)。凸輪轉至A點時，挺柱開始移動。繼續(xù)轉動，在緩沖段AB內的某點M處消除氣門間隙，氣門開始開啟，至C點時氣門開度最大，而后逐漸關小，至緩沖段DE內某點N時，氣門完全關閉。此后，挺柱繼續(xù)下落，出現(xiàn)氣門間隙，至E點時挺柱又處于最低位置。,b、凸輪的相對角位置,理論：,從排氣門開啟到進氣門開啟，曲軸正好轉過180，對應凸輪軸進、排氣門凸輪軸的夾角為90,實際：,存在進、排氣提前角且排氣提前角大于進氣提前角對應的曲軸轉角大于180，對應的凸輪軸上兩異名凸輪排、進氣凸輪之間的夾角略大于90,c、通過凸輪軸的轉動方向，辨別進排氣門凸輪，進而判斷各缸的發(fā)
14、火順序,確定凸輪軸的旋轉方向,下置式凸輪軸采用一對正時齒輪傳動，凸輪軸逆時針轉動；采用同步帶或鏈傳動的頂置式凸輪軸順時針轉動,辨別進、排氣凸輪,按照先排氣后進氣的規(guī)律判別,判定發(fā)動機各缸的發(fā)火順序,從凸輪軸前端看，各缸同名凸輪逆著凸輪軸旋轉方向便是發(fā)動機進（排）氣順序，也是發(fā)火順序,d、凸輪軸軸承及潤滑,軸承多采用壓入氣缸體承孔中的襯套，有的采用軸頸直接與氣缸蓋上鏜出的承孔配合,采用壓力潤滑氣缸體和氣缸蓋上鉆有油道與軸承相通,正時齒輪及凸輪軸的軸向定位,a、凸輪軸正時齒輪多為用夾布膠木制成的圓柱斜齒輪,優(yōu)點：,傳動平穩(wěn)、噪聲小,連接方式：,半圓鏈連接,安裝：,凸輪軸齒輪和曲軸正時齒輪上的正時記
15、號對準,定位：,止推凸緣、止推凸緣固定螺栓,學習目標：,1、挺柱的功用、材料、制作工藝和類型 2、液力挺柱的制作工藝和一般構造 3、挺桿存在的機構、安裝和結構特點、缺點 4、搖臂組的組成、搖臂的定義、結構特點 5、無聲搖臂的組成和工作原理,2、挺柱,功用：,將凸輪的推力傳給推桿或氣門桿,材料：,鎳鉻合金鑄鐵或冷激合金鑄鐵,制作工藝：,表面熱處理后精磨,類型：,筒式和滾輪式,液力挺柱的一般構造和工作原理,一般構造：,杯形油缸的外圓柱面與挺住體的導向孔配合，內圓柱面與柱塞配合，球閥被補償彈簧壓靠在柱塞下端面的閥座上，補償彈簧使挺柱與油缸始終和凸輪與氣門桿保持接觸，挺柱體內的低壓油腔，氣缸蓋油道內的
16、機油通過量油孔，斜油孔和環(huán)油槽進入挺柱體內的低壓油腔，柱塞下端油腔內部稱為高壓油腔，當球閥打開時，高壓油腔和低壓油腔相通。,工作原理：,氣門打開過程，油路斷開，球閥壓緊在閥座上液力挺柱相當于一個尺寸不變的剛體，氣門關閉氣門彈簧推動氣門及挺柱上移，油路接通，球閥打開補償氣門間隙。,3、推桿,存在的機構：,中置式和下置式的配氣機構,安裝：,推桿下端與挺柱接觸、上端與搖臂調整螺釘接觸,結構特點：,推桿下端常做成球形，上端做成凹球形，桿身多為空心管,缺點：,承受壓力的細長桿，很容易彎曲變形。,4、搖臂組與搖臂,搖臂組組成：,搖臂、搖臂軸、搖臂軸支座及定位彈簧等,安裝：,搖臂軸為空心軸安裝在搖臂軸支座孔內，支座用螺栓固定在氣缸蓋上，搖臂軸利用搖臂軸緊固螺釘固定在支座上，油道潤滑，在兩個搖臂之間套裝一個定位彈簧，防止軸向竄動,搖臂,定義：,是一個以中間軸孔為支點的不等臂杠桿，長臂一端推動氣門，在搖臂短臂端螺孔中旋入用于調整氣門間隙用的調整螺釘,結構特點：,長臂的端頭與氣門桿尾端接觸的部位制成圓弧狀,無聲搖臂,組成：,凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂軸、搖臂、彈簧、柱塞、凸環(huán)、氣門,工作原理：,氣門關閉時，柱塞在彈簧的作用下將凸環(huán)向外擺開，消除間隙，氣門開啟時，支點偏向柱塞一側，氣門桿壓縮柱塞，直到將柱塞壓到底后氣門開啟，整個過程無間隙，因而無噪聲。,
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