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1、第三章 配氣機構,第一節(jié) 氣門式配氣機構的布置及傳動 第二節(jié) 配氣定時 第三節(jié) 配氣機構的組成和零件,概述,一、功用: 按照發(fā)動機每個氣缸內(nèi)所進行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求,定時開啟和關閉氣缸的進、排氣門,使新鮮可燃混合氣(汽油機)或空氣(柴油機)得以及時進入氣缸,廢氣得以及時從氣缸排出。 二、充氣效率: 在進氣行程中,實際進入氣缸內(nèi)的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量與在進氣系統(tǒng)進口狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量之比。 v=M/M0 M 進氣過程中,實際進入氣缸的新氣的質(zhì)量; Mo在理想狀態(tài)下,充滿氣缸工作容積的新氣質(zhì)量。,充氣效率越高越好,而其大小與
2、配氣機構結構有直接的關系。,充氣效率一般為何值?(取值范圍),3.1 氣門式配氣機構的布置及傳動,功用: 適時開關進、排氣門 保證進氣充足,排氣徹底 組成: 氣門組 氣門傳動組,布置形式: 一、按氣門安裝位置 a.頂置式 b.側置式 頂置式位于缸蓋頂上 特點: 拐彎少,阻力小,充氣好 結構緊,散熱少,不爆燃,氣門頂置式配氣機構工作過程,A、氣門行程大,結構較復雜,燃燒室緊湊。B、曲軸與凸輪軸傳動比為2:1。,側置式位于缸體一側 特點: 結構簡單,高度低 燃燒室結構不緊湊,散熱大 拐彎多,阻力大,進氣不充分,排氣不徹底 氣門側置式已很少使用,二、按凸輪軸位置 下置凸輪軸位于缸體中部 CA6
3、102Q、EQ6100Q、BJ492Q 特點: 凸輪軸傳動簡單 氣門傳動鏈較長,中置凸輪軸位于缸體上部 上置凸輪軸位于缸蓋頂上 桑塔納、切諾基,二、凸輪軸的布置型式,1、凸輪軸下置 有利因素:簡化曲軸與凸輪軸之間的傳動裝置(齒輪傳動),有利于發(fā)動機的布置。,不利因素是什么?,凸輪軸與氣門相距較遠,動力傳遞路線較長,環(huán)節(jié)多,因此不適用于高速發(fā)動機。,2、凸輪軸中置式,傳動方式:凸輪軸經(jīng)過挺柱直接驅(qū)動搖臂,省去了推桿。 應 用:適用于發(fā)動機轉速較高時,可以減少氣門傳動機構的往復運動質(zhì)量。,凸輪軸,挺柱,活塞,搖臂,調(diào)整螺釘,3、凸輪軸上置式,應用:高速發(fā)動機 如:桑塔納轎車發(fā)動機,凸輪軸,凸輪
4、軸,活塞,特點: 凸輪軸與氣門距離近,不需要推桿、挺柱,使往復運動的慣量減少。,雙凸輪軸上置式發(fā)動機,三、按傳動方式,齒輪傳動:CA6102Q、EQ6100Q、BJ492Q 鏈條傳動:切諾機 齒帶傳動:桑塔納 奧迪,傳動方式圖例,齒帶傳動圖例,,一汽audi轎車的齒形帶傳動裝置,凸輪軸,曲軸,氣門開閉傳遞過程,曲軸正時齒輪帶動凸軸轉動 凸輪頂起挺柱經(jīng)推桿使搖臂繞搖臂軸轉動,壓開氣門。 當凸輪頂點轉過挺柱時,挺柱回位,氣門在氣門彈簧的張力作用下逐漸關閉。,四、各缸氣門數(shù)及其排列方式,相鄰氣門共用一個氣道,進排氣門交替排列,,,,,每缸4氣門排列方式,每缸4氣門驅(qū)動方式,常用氣門頂置配氣機構的類型
5、,氣門頂置,下置凸輪軸(OHV) 氣門頂置,上置凸輪軸(OHC) 氣門頂置,雙搖臂,上置凸輪軸(OHV/OHC) 氣門頂置,上置雙凸輪軸(OHV/DOHC),五、氣門間隙,1、概念: 氣門間隙:為保證氣門關閉嚴密,通常發(fā)動機在冷態(tài)裝配時,在氣門桿尾端與氣門驅(qū)動零件(搖臂、挺柱或凸輪)之間留有適當?shù)拈g隙。,氣門桿,搖臂,氣門間隙,為何排氣門間隙大于進氣門間隙?,氣門間隙,氣門間隙,氣門間隙,3.2 配氣定時,1、用相對于上下止點曲拐位置的曲軸轉角的環(huán)形圖表示的進、排氣門的實際開閉時刻和開啟的持續(xù)時間 ,稱為配氣定時圖。,上止點,下止點,2、配氣定時演示,3、氣門疊開,氣門疊開:當進氣門早開和排
6、氣門晚關時,出現(xiàn)的進排氣門同時開啟的現(xiàn)象。 氣門疊開角:氣門同時開啟的角度(+ )。,排氣過程,進氣過程,氣門疊開的后果?,由于新鮮氣流和廢氣流的流動慣性都比較大,在短時間內(nèi)是不會改變流向的,因此只要氣門重疊角選擇適當,就不會有廢氣倒流入進氣管和新鮮氣體隨同廢氣排除的可能性。這對換氣是有利的,但應注意,如氣門重疊角過大,當汽油機小負荷運轉、進氣管內(nèi)壓力很低時,就可能出現(xiàn)廢氣倒流,使進氣量減少。,3.3 配氣機構的零件和組件,一、氣門組 氣門、氣門座、氣門導管、氣門彈簧、彈簧座、鎖片等零件組成。,要求: 保證氣缸的密封。,氣門組實物圖,,1)氣門,功用:燃燒室的組成部分,是氣體進、出燃燒室通道的
7、開關,承受沖擊力、高溫沖擊、高速氣流沖擊。 工作條件: A、進氣門600K700K,排氣門800K1100K。 B、頭部承受氣體壓力、氣門彈簧力、傳動慣性力等, C、冷卻和潤滑條件差, D、被氣缸中燃燒生成物中的物質(zhì)所腐蝕。 性能: 強度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨,進氣門570K670K(鉻鋼或鉻鎳鋼) 排氣門1050K1200K(硅鉻鋼),頭部,桿部,氣門頭部的結構形式,,,氣門與氣門座實物圖,,進氣門,排氣門,氣門錐角,氣門錐角:氣門頭部與氣門座圈接觸的錐面與氣門頂部平面的夾角。 錐角作用: A、獲得較大的氣門座合壓力,提高密封性和導熱性。 B、氣門落座時有較好的對中、定位作用。 C、避
8、免氣流拐彎過大而降低流速。,裝配前應將密封錐面研磨。,邊緣應保持一定的厚度,13mm。,氣門錐角的大小,進氣門:一般為30,原因是在相同氣門升程情況下,錐角小時進氣阻力小;但由于頭部邊緣較薄,剛度差,密封性及導熱性均差。 排氣門:一般為45。因其熱負荷較大,,氣門桿,圓柱形,不斷做往復運動。,較高的加工精度,表面經(jīng)過熱處理和磨光,保證同氣門導管的配合精度和耐磨性,氣門桿尾部:其形狀決定于彈簧座固定方式,凹槽,易斷裂處,,氣門桿彈簧座的固定形式,凹槽(環(huán)槽):安裝兩半錐形鎖片。 鎖銷孔:用鎖銷固定。,充鈉氣門,由于發(fā)動機工作時,排氣門經(jīng)常處于高溫條件下工作,鈉約在970時為液態(tài),具有良好的熱傳導
9、能力。通過液態(tài)納的來回運動,熱量能很快從氣門頭部傳到根部.可降低溫度約l00。這樣有利于降低混合氣自燃的危險,從而握高了氣門的使用壽命。在維修發(fā)動機時,進、排氣門不能修整,只允許研磨。捷達l.6L發(fā)動機排氣門內(nèi)部注有鈉。,,,,充鈉,2)氣門座,氣門座: 氣缸蓋的進、排氣道與氣門錐面相結 合的部位。 作用: 靠其內(nèi)錐面與氣門錐面的緊密貼合密封氣缸。 接受氣門傳來的熱量。,氣門座,合金鑄鐵、奧氏體鋼,氣門座圈: 以較大過盈量鑲嵌在氣門座上的圓環(huán)。 鑲嵌式氣門座特點: 優(yōu)點:提高氣門座的使用壽命,便于更換。 缺點:導熱性差,加工精度高,脫落時易造成嚴重事故。 汽油機:排氣門采用鑲嵌式氣門座,進氣門
10、直接在缸蓋鏜 柴油機:進排氣門均采用鑲嵌式氣門座,鋁合金氣缸蓋為何氣門座都要鑲嵌氣門座圈?,3)氣門導管,作用: 為氣門的運動導向,保證氣門直線運動兼起導熱作用。 工作條件: 工作溫度較高,約500K。潤滑困難,易磨損。 材料: 用含石墨較多的合金鑄鐵或粉末冶金材料,能提高自潤滑作用。 加工方法: 外表面加工精度較高 ,內(nèi)表面精絞 裝配: 氣門桿與氣門導管間隙0.050.12mm。,氣門導管,氣缸蓋,過盈配合,卡環(huán):防止氣門導管在使用中脫落。,倒角,伸入深度應適量。錐度可減少氣流阻力。,4)氣門彈簧,功用:保證氣門的回位,使氣門與氣門座緊密貼合。 材料:高錳碳鋼、鉻釩鋼,氣門彈簧的裝配,氣門彈
11、簧,氣門彈簧座,鎖片,氣門彈簧,圓柱形螺旋彈簧,圓柱等螺距彈簧,不等距彈簧,隨著有效圈數(shù)的減少,自然頻率提高。,氣門彈簧要避免發(fā)生共振(當工作頻率和自身頻率相等或成某一倍數(shù)時),主要措施有:不等距彈簧、雙彈簧,提高彈簧自身剛度,改變其自振頻率,雙彈簧布置,旋向相反的兩個彈簧,防止斷裂的彈簧卡入另一彈簧,一根折斷后另一根可繼續(xù)工作,應用車型: 奧迪100,捷達,桑塔納, 廣州標致505,5)氣門旋轉機構,通過發(fā)動機運轉振動力作用,使氣門在氣門座上自由的做不規(guī)則的旋轉的裝置,其作用是:減小氣門頭部受熱變形,防止沉積物形成。,錐形套筒,鎖片,鎖 片,強制旋轉機構,彈簧座,氣門彈簧,支承板,碟形彈簧
12、,殼體,作業(yè),1、氣門彈簧起什么作用?為什么在裝配氣門彈簧時要預先壓縮? 2、氣門錐角有什么作用?,二、氣門驅(qū)動組,1、組成:凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂。 2、功用:定時驅(qū)動氣門開閉,并保證氣門有足夠的開度和適當?shù)臍忾T間隙。,凸輪,挺柱,推桿,搖臂,凸輪軸正時齒輪,搖臂軸,1)凸輪軸,作用: 驅(qū)動和控制各缸氣門的開啟和關閉,使其符合發(fā)動機的工作順序、配氣相位和氣門開度的變化規(guī)律等要求。 工作條件: 承受氣門間歇性開啟的沖擊載荷。 耐磨,抗沖擊韌性,剛度。 材料: 優(yōu)質(zhì)鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵 結構:凸輪、軸頸、偏心輪、螺旋齒輪;每2氣
13、缸一個軸頸;軸頸直徑前后依次減小;另有空心凸輪軸,如捷達EA113,凸輪,凸輪軸軸頸,驅(qū)動分電器的螺旋齒輪,凸輪,工作條件:承受氣門彈簧的張力,間歇性的沖擊載荷。 凸輪性能:表面有良好的耐磨性,足夠的剛度、韌性。,凸輪與挺柱線接觸,接觸壓力大,磨損快。,同名凸輪的相對角位置,同一氣缸的進、排氣凸輪的相對角位置是與相應的配氣定時相對應的。,四缸發(fā)動機凸輪投影,點火順序: 1243,凸輪的輪廓,凸輪輪廓應保證氣門的運動規(guī)律符合配氣相位的要求,氣門開啟點,消除氣門間隙階段,氣門升程最大時刻,氣門關閉點,出現(xiàn)氣門間隙階段,緩沖結束點,凸輪軸的軸向定位:,正時齒輪,止推板,隔圈(調(diào)節(jié)環(huán)),凸輪軸頸,凸輪
14、軸的軸向間隙,氣缸體,利用調(diào)節(jié)環(huán)控制軸向竄動,竄動量,作用:為了防止凸輪軸在工作中產(chǎn)生軸向竄動和承受斜齒輪產(chǎn)生的軸向力。,凸輪軸的軸向定位:,止推軸承:第一軸承 止推片:正時齒輪與第一軸頸之間 止推螺釘:正時齒輪蓋上 以上各結構中均應留有一定間隙,并可調(diào)整。,,,止推片,凸輪軸的驅(qū)動,A、齒輪傳動:應用在下置凸輪軸發(fā)動機。采用斜齒齒輪。,B、鏈條和齒形皮帶傳動:鏈條傳動噪聲小,用于中置式或頂置式凸輪軸發(fā)動機。,,曲軸正時齒形帶輪,中間軸齒形帶輪,張緊輪,凸輪軸正時齒形帶輪,2)挺柱,(1)作用:將凸輪的推力傳給推桿或氣門。 (2)挺柱的分類:,挺柱端面與凸輪的關系,錐形凸輪,挺柱受凸輪側向推力
15、,產(chǎn)生一定傾斜,長期會造成挺柱與導管間的單面磨損及挺柱與凸輪間的不均勻磨損。因此將凸輪制成錐面,將挺柱底部制成球面,以使磨損均勻。,由于存在氣門間隙,在高速運動時會產(chǎn)生較大的震動和噪聲,不適宜要求行駛平穩(wěn)和低噪聲的發(fā)動機,凸輪為何要成錐形?,液力挺柱,,挺柱體,柱塞,球形支座,卡環(huán),柱塞彈簧,單向閥,單向閥架,柱塞腔A,挺柱體腔B,進油口,進油通道,結構: 性能: 消除了配氣機構的間隙,減小了各零件的沖擊載荷和噪聲提高發(fā)動機高速時的性能。,,,,發(fā)動機工作時,機油沿主油道供到氣門挺柱,并充滿柱塞內(nèi)腔及其下面的空腔。當氣門關閉時,機油經(jīng)挺柱體和柱塞上的油孔壓進柱塞腔A內(nèi),并推開單向閥充人挺柱體腔
16、B內(nèi)。彈簧6使柱塞3連同壓合在柱塞中的球座2緊靠著推桿,使配氣機構的間隙消失。 當凸輪轉到工作而使挺柱上推時推桿作用于支承座2和柱塞3上的反力力圖使柱塞克服柱塞彈簧的力相對于挺柱體1向下移動,于是柱塞下部空腔內(nèi)的油壓迅速升高,使單向閥7關閉。由于液體的不可壓縮性,整個挺柱便像一個剛體一樣,按凸輪的運動規(guī)律,使氣門開啟、關閉。 當油壓過高或者氣門受熱膨脹時,將有少許油液經(jīng)柱塞與挺柱體的間隙處漏出去。 當氣門開始關閉或冷卻收縮時,柱塞所受壓力減小,由于柱塞彈簧的作用,柱塞向上運動,始終保持與推桿的接觸,同時柱塞下部空腔B產(chǎn)生真空度,于是,主油道的油壓將再次推開單向閥,向挺柱體腔內(nèi)充油而再度充
17、滿整個挺柱內(nèi)腔。,液力挺柱,機油經(jīng)2、3、4、7進入低壓油腔(柱塞11上方),并經(jīng)5進入高壓油腔。凸輪作用,挺柱9及柱塞下移,高壓油腔油壓升高,使5壓緊在柱塞座上,兩油腔完全分離;由于液體的不可壓縮,挺柱與油缸成為一個剛體,氣門被打開。氣門關閉后,在彈簧力作用下,挺柱上移,高壓腔壓力下降,凸輪與挺柱之間始終無間隙。 在氣門受熱時,可通過減少補油量或泄露來自動改變挺柱的高度。因此,無需氣門間隙存在。,桑塔納發(fā)動機液壓挺柱工作示意圖,,氣門關閉時,氣門打開時,單向閥,彈簧被壓縮,3)氣門推桿,作用: 將挺柱傳來的推力傳給搖臂。 工作情況: 是氣門機構中最容易彎曲的零件。強度要求高,盡量短。 材料:
18、 硬鋁或鋼,實心推桿,硬鋁推桿,鋼支承,4)搖臂,搖臂結構示意圖,氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘,調(diào)節(jié)螺母,搖臂,搖臂軸套,易磨損部位 堆焊耐磨合金,功用:將推桿或凸輪傳來的力改變方向,作用到氣門桿端以推開氣門。,搖臂結構示意圖,搖臂比=1.2-1.8,潤滑油道,油槽,潤滑油道,裝調(diào)整螺釘和緊固螺母處,搖臂組示意圖,,搖臂軸,螺栓,搖臂軸支座,搖臂軸緊固螺釘,搖臂稱套,調(diào)整螺釘,搖臂,定位彈簧,桑塔納發(fā)動機的配氣機構,配氣機構動畫,氣門間隙調(diào)整原則,調(diào)整原則: 1、不可調(diào)區(qū)域: 將要排氣,正在排氣,排氣剛完的排氣門不可調(diào)。 將要進氣,正在進氣,進氣剛完的進氣門不可調(diào)。 2、調(diào)氣門間隙的步驟: 1)畫出配氣定
19、時圖 2)排出各缸的位置 3)當一缸在壓縮上止點時,判斷其它缸位于何行程,并判斷間隙是否可調(diào)。,利用配氣定時調(diào)節(jié)氣門間隙,例:=8 =31 =28 =8 點火次序:153624 一缸在壓縮上止點,問那些氣門的間隙可調(diào)?,1缸,,,5缸,3缸,6缸,2缸,4缸,,,,,,,,三、本田雅閣發(fā)動機氣門間隙的調(diào)整,1只有當缸蓋溫度降到38度以下后,才能進行氣門間隙調(diào)整。 (1)拆下缸蓋罩和正時皮帶上罩。 (2)設置1號氣缸活塞在壓縮上死點位置。凸輪軸皮帶輪上的“UP”記號應位于頂部,皮帶輪上的上死點槽口應與缸蓋表面平齊。,,(3)調(diào)節(jié)1號氣缸進、排氣門的間隙 進氣門:026mm 002mm; 排氣門:030mm 002mm。 (4)松開鎖止螺母, 轉動調(diào)節(jié)螺釘,直到 厚薄規(guī)前后移動時感 覺到有一點拖滯為止。 (5)擰緊鎖止螺母, 再檢查氣門間隙, 如有必要,重新進 行調(diào)整。,實物圖,,測量氣門間隙,擰松緊定螺母,調(diào)正調(diào)節(jié)螺釘,(6)逆時針方向旋轉曲軸180度(凸輪軸皮帶輪轉動90度),“UP” 記號應在排氣門側。調(diào)節(jié)第3號氣缸進、排氣門的間隙。,(7)繼續(xù)逆時針方向轉動曲軸180。使第4號氣缸活塞處于壓縮上死點位置。調(diào)節(jié)第4號氣缸進、排氣門的間隙。,(8)再逆時針轉動曲軸180。使第2號氣缸活塞處于壓縮上死點位置,“UP”記號應在進氣門側。調(diào)節(jié)第2號氣缸進、排氣門的間隙。,,