学习情境4配气机构拆装与调整PPT课件

1、配气机构概述1、配气机构的功用 按照发动机工作循环的需要，定时开启、关闭进、排气门。 （1）在进气过程中，向气缸内供给可燃混合气或新鲜空气。 （2）在压缩和作功过程中，保证气缸的密封。 （3）在排气过程中，及时排出废气。气门开闭要求：不迟不早，不多不少， 开得快，关得严，噪声小。第1页/共148页2、充量系数c 充量系数c指发动机在每一工作循环进入气缸的实际充量（新鲜可燃混合气或新鲜空气）与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值。也称充气效率或容积效率。c=M/M0 M进气过程中，进入气缸的实际充量。 M0进气状态下，充满气缸工作容积的理论充量。第2页/共148页充量系数对发动机性能的影响

2、 c 进气量 热量 P 。 c一般为0.80.9。发动机类型发动机类型充量系数充量系数四行程汽油机0.700.85四行程非增压柴油机0.750.90四行程增压柴油机0.901.05第3页/共148页第一部分 配气机构的布置及传动一、配气机构的组成第4页/共148页二、配气机构的分类 第5页/共148页 第6页/共148页 第7页/共148页按每缸气门数目分按每缸气门数目分 五气门式四气门式三气门式二气门式第8页/共148页三、气门的布置形式顶置气门式配气机构1、结构特点气门位于活塞顶上方。第9页/共148页2、工作特点 四行程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两周，各缸的进、排气门各开启一次，

3、凸轮轴旋转一周。12凸曲nni第10页/共148页四、凸轮轴的布置形式1、凸轮轴下置式 优点：曲轴与凸轮轴之间采用齿轮传动，传动简单可靠，有利于发动机的布置。 缺点：动力传递路线较长，不适用于高速发动机。第11页/共148页2、凸轮轴中置式 特点：曲轴与凸轮轴之间采用齿轮传动或链轮传动，可减少气门传动机构的往复运动质量。第12页/共148页3、凸轮轴上置式 特点：曲轴与凸轮轴之间传动路线长，气缸盖拆卸困难，往复运动惯性力小，适用于高速发动机。第13页/共148页五、凸轮轴的传动方式 带传动链传动齿轮传动第14页/共148页1、齿轮传动 第15页/共148页2、链传动 第16页/共148页3、带

4、传动 第17页/共148页三种传动方式比较 第18页/共148页单缸2气门配气机构 第19页/共148页单缸3气门配气机构 第20页/共148页单缸4气门配气机构 第21页/共148页单缸5气门配气机构 第22页/共148页七、气门驱动形式 第23页/共148页 第24页/共148页 第25页/共148页 第26页/共148页第二部分 配气正时 第27页/共148页1、气门开闭时刻的选择 理论上：四行程发动机的进气门在上止点时开启，在下止点时关闭；排气门在下止点时开启，在上止点时关闭。 实际工作时：发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时极短，使发动机充气不足或排气不净，从而使发动机功率下降。 措

5、施：使进、排气门都提前打开、延迟关闭，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。第28页/共148页2、什么叫配气相位？ 配气相位指用曲轴转角表示进、排气门开、闭时刻和开启持续时间。第29页/共148页3、配气相位的选择进、排气门都早开晚关进、排气门都早开晚关 目的：进气充分，排气彻底。第30页/共148页进气门配气相位的选择 进气门早开：减少进气开始时的进气阻力，使得进气充分。 进气门晚关：利用进气气流的流动惯性和压差，继续进气。第31页/共148页排气门配气相位的选择 排气门早开：利用缸内外较大压差，有利于排气。 排气门晚关：用进气气流的流动惯性和压差，继续排气，使得排气彻底。第32页/

6、共148页进气门配气相位 进气门提前角 =1030 进气门延迟角 =4080 +180+进气过程持续角 进气过程进气行程第33页/共148页排气门配气相位 排气门提前角 =4080 排气门延迟角 =1030 +180+排气过程持续角 排气过程排气行程第34页/共148页4、四行程发动机配气相位图 进气过程排气过程第35页/共148页5、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。第36页/共148页 气门叠开角的选择气门叠开角+ 进、排气门同时开启过程中的曲轴转角。 由于新鲜气流和废气流的流动惯性都比较大，在气门叠开时不会改变流向。只要气门重叠角选择适当，就不会

7、有废气倒流入进气管和新鲜气体随同废气排出的可能性，有利于换气。第37页/共148页部分汽车配气相位值 车型进气门提前角进气门延迟角排气门提前角排气门延迟角桑塔纳137422奥迪341335切诺基12785634夏利19515119标致4264234124 6135Q20484820EQ6100-1137422YC6105QC17436118第38页/共148页配气正时错误所造成的后果 第39页/共148页第三部分 配气机构的零部件结构认识 气门传动组气门传动组气门组气门组第40页/共148页气门组零件的基本组成 第41页/共148页（一）气门 第42页/共148页1、气门的工作条件 （1）受热

8、严重，散热困难。 （2）承受惯性冲击力。 （3）在腐蚀介质中工作。 （4）润滑条件差。2、性能要求 足够的强度和刚度，耐高温、耐冲击、耐腐蚀、耐磨损。第43页/共148页3、气门的材料 进气门：合金钢。 排气门：耐热合金钢。第44页/共148页4、气门头部的构造 气门头部的功用与气门座配合，气流通道，起密封、传热作用。第45页/共148页气门头部的结构特点 （1）气门头部形状有平顶、凸顶和凹顶。 （2）气门头部与杆身连接处有较大的圆角过渡，以减小气流阻力。 （3）气门头部与气门座互配。 （4）进气门头部直径大于排气门，以增大进气量，提高动力性。第46页/共148页气门头部的形状 第47页/共1

9、48页气门头部各种结构形式比较 结构形式结构形式结构特点结构特点应用应用平顶式结构简单，制造方便，吸热面积小，质量轻。进、排气门都可采用。凸顶式（球面顶）强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，质量和惯性力大，加工较复杂。适用于排气门，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，顶部受热面积大。适用于进气门，不宜用于排气门。第48页/共148页充钠排气门 在一些热负荷严重的柴油机上，排气门头部制成空心，内充金属钠。充钠冷却可使排气门头部温度下降150200，但气门杆温度下降不多。第49页/共148页气门与气门座的配合 （1）气门与气门座的工作面呈锥形，锥角一般做成

10、45，有的做成30 。 （2）气门工作锥面经精加工后与气门座互研，锥面中部形成13mm的密封环带，起密封和传热作用。 （3）对于多缸发动机气门不能互换。 （4）气门落座时气门座对气门有定位作用。 （5）气门落座时有一定的自洁作用。 第50页/共148页气门密封面锥角 第51页/共148页5、气门杆身的结构 功用导向、传热。 结构特点表面加工精度高，耐磨性好。第52页/共148页6、气门尾部 功用连接气门弹簧座，承受驱动力。 结构特点： （1）与气门弹簧座采用锁片或锁销固定。 （2）气门尾部有环槽作为防脱装置。第53页/共148页 不同类型的气门杆环槽 第54页/共148页气门与气门弹簧座的固定

11、方式 第55页/共148页（四）气门导管 第56页/共148页1、气门导管的功用导向、传热 第57页/共148页2、气门导管的工作条件 工作温度较高，润滑不良，易磨损。3、气门导管的材料 含石墨较多的灰铸铁或铁基粉末冶金第58页/共148页气门油封的安装 为防止机油通过气门与气门导管的缝隙中漏入燃烧室，有的发动机气门导管上安装气门油封。第59页/共148页（二）气门座1、气门座的功用密封、传热。第60页/共148页2、气门座的结构形式 镶嵌式整体式第61页/共148页气门座的结构特点 （1）气门座锥角与气门锥角相适应。 （2）气门密封锥面宽度为13mm。第62页/共148页气门座结构形式的选择

12、 （1）汽油机排气门采用镶嵌式气门座。 （2）柴油机进气门采用镶嵌式气门座。 （3）有的发动机进、排气门都采用镶嵌式气门座。 （4）采用铝合金气缸盖的发动机，进、排气门都采用镶嵌式气门座。 （5）当在气缸盖上直接加工出来的气门座能满足工作性能要求时，最好不用镶嵌式气门座。第63页/共148页3、气门座圈的材料 一般选用耐热钢或合金铸铁。第64页/共148页4、气门座圈与气门座圈孔的配合 气门座圈与气门座圈孔采用较大的过盈配合，可采用热装法或冷装法装配。第65页/共148页（三）气门弹簧1、气门弹簧的功用 （1）使气门自动回位，保证气门的密封。 （2）吸收冲击振动的能量。第66页/共148页2、

13、气门弹簧的结构特点圆柱螺旋弹簧 第67页/共148页3、气门弹簧的材料合金弹簧钢 第68页/共148页4、减小或消除弹簧共振的措施 （1）提高气门弹簧的自然振动频率。 （2）采用不等螺距弹簧。 （3）采用双气门弹簧。 （4）采用加阻尼摩擦片的等螺距单弹簧。第69页/共148页5、气门弹簧座 第70页/共148页二、气门传动组 功用定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度。第71页/共148页气门传动组的组成 第72页/共148页齿轮传动气门传动组的组成 第73页/共148页同步齿形带传动气门传动组的组成 第74页/共148页链条传动气门传动组的组成 第75页/共148页（一）凸轮轴 第76页/

14、共148页1、凸轮轴的功用 （1）驱动和控制各缸进、排气门的开、闭，保证气门有足够的升程。 （2）驱动其它部件的工作。第77页/共148页2、凸轮轴的工作条件 承受气门间歇性开启的周期性冲击载荷。3、对凸轮轴的要求 足够的韧性和刚度，足够的耐磨性。第78页/共148页4、凸轮轴的材料 （1）优质碳钢或合金钢多数采用。 （2）合金铸铁或球墨铸铁近年来广泛采用。第79页/共148页5、凸轮轴的基本组成 第80页/共148页6、凸轮轴的结构特点 （1）凸轮与轴制成一体。 （2）多缸发动机相邻工作的两缸同名凸轮之间的夹角=360/i。 （3）同一气缸进、排气凸轮之间的夹角取决于配气相位。第81页/共1

15、48页四缸四行程汽油机凸轮轴 第82页/共148页四缸发动机同名凸轮夹角（1-2-4-3） 第83页/共148页六缸四行程汽油机凸轮轴 第84页/共148页六缸发动机同名凸轮夹角（1-5-3-6-2-4） 第85页/共148页7、凸轮轴的支承凸轮轴轴承 第86页/共148页8、凸轮轴的驱动 驱动型式由曲轴通过传动装置驱动。 传动装置类型： 传动比12曲凸凸曲ZZnni第87页/共148页配气正时 为了保证曲轴与凸轮轴之间正确的相对位置，保证装配时的配气正时，传动装置上都有正时记号，装配时必须式记号对齐。第88页/共148页9、凸轮轴的轴向定位 目的防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动。 定位方法止推

16、板式。第89页/共148页（二）挺柱 第90页/共148页1、挺柱的功用 将凸轮的推力传给推杆或气门，并承受凸轮轴旋转时锁施加的侧向力。第91页/共148页2、挺柱的结构形式 第92页/共148页各种形式挺柱的应用 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。第93页/共148页3、挺柱的材料 镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁第94页/共148页4、挺柱的旋转 为避免挺柱与凸轮、挺柱与气门导管磨损均匀，挺柱在工作中应有适当的旋转。挺柱偏置锥面凸轮球面挺柱第95页/共148页（三）推杆1、推杆的功用将从凸轮轴经过挺柱传来的推力传给摇臂。第96页/共148页2、

17、推杆的结构及材料 （1）结构特点细长杆件，一般制成下端圆球形，上端凹球形。 （2）材料硬铝或合金钢，两端耐磨。第97页/共148页（四）摇臂1、摇臂的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。第98页/共148页2、摇臂驱动形式 凸轮轴直接驱动摇臂推杆驱动摇臂第99页/共148页3、摇臂的结构 第100页/共148页4、摇臂总成结构 第101页/共148页摇臂总成实物 第102页/共148页摇臂总成零件图 第103页/共148页第四部分 气门间隙的检查与调整 第104页/共148页一、气门间隙基本知识1、气门间隙当气门处于完全关闭状态时，气门杆与摇臂接触面（或凸轮）之间的间隙

18、。 第105页/共148页2、气门间隙的作用 给气门杆受热留有膨胀伸长的余地，保证气门的密封。 第106页/共148页3、气门间隙的大小 由厂家根据试验确定，一般为0.150.45mm左右。 气门间隙过小气门关闭不严而漏气发动机功率下降，烧坏气门。 气门间隙过大气门开度减小，气门开启延续时间缩短，增加了零件之间的撞击发动机功率下降，磨损加剧。 第107页/共148页注意点： （1）一般来说，排气门的气门间隙比进气门的气门间隙大。 （2）为便于调整，许多发动机进、排气门气门间隙大小一样，将气门选择不同的材料。 （3）气门间隙有冷态间隙和热态间隙之分，冷态间隙比热态间隙大。 （4）当传动机构磨损后

19、，气门的开度减小。 （5）装有液力挺柱的配气机构无气门间隙。第108页/共148页部分发动机气门间隙 车型车型进气门进气门排气门排气门热车热车冷车冷车热车热车冷车冷车捷达捷达0.200.300.150.250.400.500.350.45富康富康0.200.40依维柯依维柯0.500.50S1950.350.45CA61020.200.300.200.30EQ6100-10.200.250.200.25YC6105QC0.400.45第109页/共148页二、气门间隙的检查与调整 第110页/共148页1、调整前提 气门处于完全关闭状态。（挺柱或摇臂落在凸轮的基圆上）第111页/共148页2、

20、调整要求 松开锁紧螺母，将标准厚薄规插入摇臂与气门杆之间，一边用起子旋动调整螺钉，一边来回拉动厚薄规，感到稍有阻力即可，拧紧锁紧螺母，复查间隙。 拧入调整螺钉，气门间隙减小；反之，气门间隙变大。第112页/共148页3、调整方法 （1）逐缸调整法适用于结构复杂、磨损严重的发动机。 （2）两次调整法普遍采用。 第113页/共148页“两次调整法 ”的原理 第114页/共148页用“逐缸调整法 ” 调整495柴油机（1-3-4-2）的气门间隙 （1）找到第1缸的压缩上止点。 具体方法是：拆下气门罩盖，转动飞轮，观察第1缸气门的动作，当排气门关闭、进气门打开又完全关闭后，使飞轮上的上止点记号与飞轮壳

21、上的刻线对齐。此时，第1缸进、排气门处于完全关闭状态，第4缸进、排气门处于打开状态。 （2）选择0.200.25mm厚度的厚薄规分别插入第1缸进、排气门摇臂与气门杆之间，检查气门间隙是否符合技术要求。 （3）分别调整第1缸进、排气门气门间隙 。 具体做法是：松开锁紧螺母，将标准厚薄规插入摇臂与气门杆之间，一边用“一”字起子旋动气门间隙调整螺钉，一边来回拉动厚薄规，直至感到稍有阻力即可，拧紧锁紧螺母，复查间隙。 拧入气门间隙调整螺钉，气门间隙变大；反之，气门间隙减小。 （4）按照作功顺序，将曲轴每转180，依次检查调整3、4、2缸进、排气门的气门间隙。 第115页/共148页用“两次调整法 ”调

22、整495柴油机（1-3-4-2）的气门间隙 （1）找到第1缸的压缩上止点。 （2）按照“双排不进”的原则，调整一半气门的气门间隙。即调整第1缸的进、排气门，第3缸的排气门，第4缸不调整，第2缸的进气门。 （3）将曲轴转动1周，调整余下所有气门的气门间隙。即第1缸不调整，第3缸的进气门，第4缸的进、排气门，第2缸的排气门。第116页/共148页6缸发动机的两次调整法（1-5-3-6-2-4） 第117页/共148页4、找第1缸压缩上止点的方法 （1）观察第1缸进、排气门的动作，对正缸1缸上止点记号。 （2）在第1缸火花塞孔中或喷油器孔中塞棉球或用手指堵住火花塞孔或喷油器孔，对正1缸上止点记号。

23、（3）观察分火头或喷油泵。 （4）根据配气相位，结合进、排气门的动作找准第1缸压缩上止点。第118页/共148页5、检查、调整气门间隙时的注意点 （1）必须拧紧摇臂轴支座的螺母。 （2）识别第一缸（正确区分发动机的前后端）。 （3）搞清气门的排列。 （4）知道发动机的作功顺序。 （5）知道气门间隙的大小。 （6）正确找准第1缸的压缩上止点。 （7）正确观察气门的工作状态（摇转曲轴，看1缸，先排后进）。 （8）调整过程中，当厚薄规来回拉动时，应感到稍有阻力即可。 （9）当拧紧锁紧螺母后，必须复查气门间隙。第119页/共148页第五部分 配气机构新结构 第120页/共148页一、液力挺柱 第121

24、页/共148页1、有气门间隙配气机构的优缺点 （1）解决了热膨胀对气门工作的影响。 （2）在发动机工作时产生撞击噪声。 （3）气门间隙变化对发动机工作性能影响大。 （3）气门间隙检查调整复杂。第122页/共148页2、液力挺柱的功用 （1）能自动消除气门及传动机构的间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声。 （2）凸轮轮廓可设计得比较陡些，气门开启和关闭更快，进、排气阻力小，延长气门与气门座的接触时间，提高发动机的高速性能。 （3）改善气门的冷却，延长气门的使用寿命。 （4）不需要调整气门间隙，使用维护方便。第123页/共148页3、液力挺柱的结构 第124页/共148页液力挺柱的结构示意图 第12

25、5页/共148页液力挺柱的结构特点： （1）外体与上盖焊接在一起。 （2）内体（油缸）的内、外表面分别与柱塞外表面、外体内表面良好地配合，接触面间都有泄露间隙。 （3）柱塞与油缸是一对精密偶件。 （4）整个挺柱体形成两个低压油腔和一个高压油腔。 （5）柱塞回位补偿弹簧的作用使柱塞压靠在上盖上，使挺柱顶面与凸轮轮廓保持接触。当凸轮基圆与挺柱顶面接触时，可消除并补偿气门间隙。第126页/共148页4、液力挺柱的工作过程 （1）当凸轮没有压下液力挺柱时 机油缸盖专用油道挺柱体环形油槽供油斜孔低压油腔低压油腔 高压油腔。 低压油腔、低压油腔 、高压油腔充满机油，柱塞顶在上盖上。第127页/共148页（

26、2）当凸轮压下液力挺柱时 挺柱体和柱塞被压下油缸被推向上盖压缩高压油腔单向球阀关闭高压油腔被密封挺柱外体、油缸、柱塞成为一个刚体按凸轮的运动规律，使气门逐渐打开，再逐渐关闭。第128页/共148页（3）当凸轮转到基圆位置时 环形油槽与专用油道对准气门在气门弹簧作用下关闭柱塞向上运动，挺柱回到原始位置高压油腔油压下降单向球阀打开高压油腔机油得到补充油缸下行，压靠在气门杆上气门间隙得到补偿。第129页/共148页气门间隙的自动补偿原理 液力挺柱靠油缸的相对位移来补偿气门间隙。 气门膨胀时：从低压油腔向高压油腔的补偿油量减少油缸相对于挺柱体上行挺柱自动“缩短”。 气门收缩时：从低压油腔向高压油腔的补

27、偿油量增加油缸相对于挺柱体下行挺柱自动“伸长”。第130页/共148页5、液力挺柱使用时的注意点 （1）对机油的压力和滤清质量要求严格。 （2）液力挺柱安装前必须人工排气充油，以免工作时产生额外噪声。 （3）液力挺柱是不可拆卸的组件，磨损后无法调整，只能更换。 （4）若通往气缸体-气缸盖油道中的单向阀损坏，则发动机无法起动。第131页/共148页二、VTEC机构 第132页/共148页1、传统配气机构的不足之处 发动机在各种工况下，配气正时和气门升程固定不变。 （1）低速时气流速度慢，真空度大，废气倒流，造成怠速不稳，动力下降，经济性差。 （2）高速时进、排气时间短，造成进气不足，排气不净，功

28、率下降。第133页/共148页2、VTEC控制技术 1989年，本田公司推出世界上第一个能同时控制气门开闭时间和气门升程在两种不同情况下工作的气门控制系统可变配气正时和气门升程电子控制系统。VTECVTECV Variable Valve ariable Valve T Timing & iming & Valve Lift Valve Lift E Electronic lectronic C Control Systemontrol System第134页/共148页本田VTEC系统 第135页/共148页3、VTEC的基本组成 活塞组等。凸轮、摇臂、气门、机械系统电磁阀执行器）（发动机器位置、车速、水温传感发动机转速、节气门传感器电控系统系统VTECECMECUVTEC第136页/共148页4、VTEC的机械构造 第137页/共148页VTEC的结构