汽车构造（上册）第3章配气机构.ppt

第3章 配气机构,【知识目标】 1掌握配气机构的功用和分类； 2掌握不同的发动机配气机构所采用的形式、结构和特点； 3掌握配气相位的原理以及对发动机的影响，理想的是可变配气正时； 4熟悉配气机构主要机件。 【能力目标】 1掌握配气机构总成及零部件的结构、构造原理、拆装步骤要领； 2了解汽车配气机构的维护及保养知识； 3能够熟练使用常用工具、量具及相关设备，掌握发动机配气机构拆卸、装配等基本能力； 4培养学生团结合作，观察、分析及综合归纳能力。,1、配气机构的功用： 配气机构是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出；在压缩与膨胀行程中，保证燃烧室的密封。 2、配气机构总体组成及工作原理： 配气机构主要由气门组件、气门驱动机构、进排气凸轮轴、凸轮轴传动机构组成。其中气门组件主要由进、排气门、气门座、气门弹簧、气门锁夹、气门导管组成；气门驱动机构主要由挺柱、摇臂、挺杆组成；凸轮轴传动机构曲轴正齿带轮凸轮轴传动带轮、齿形带、张紧轮等组成。,3.1 概述,功用： 按照发动机各缸工作过程的需要，定时地开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)及时进入气缸，废气及时排出气缸。,1、充气效率 概念：在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量与理论进气状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。 v=M/Ms =V/Vs M 、V进气过程中，实际进入气缸的新气的质量和体积； Ms 、Vs在理想进气状态下，充满气缸工作容积的新气质量和体积。 柴油机充气效率为0.75-0.9，汽油机的充气效率为0.70-0.85,2、影响充气效率的因素 （1）进气终了压力Pa （2）进气终了温度Ta （3）气缸内残余废气 （4）配气定时,3.1.1 气门式配气机构的组成和工作情况 配气机构组成：,配气机构,气门组件,凸轮轴组件,凸轮轴传动机构,气门驱动机构,发动机工作时，凸轮轴是由曲轴通过正时齿轮驱动的。当凸轮的凸起部分顶起挺柱(杆)时，通过推杆、调整螺钉使摇臂摆动，在消除气门间隙s后，压缩气门弹簧，使气门开启。应当指出，由于摇臂的两臂不等长(ab)，它们使摇臂绕着摇臂轴摆动时，左右两侧升程不同。当凸轮的凸起部分离开挺杆后，气门便在弹簧张力的作用下压紧在气门座上，这时气门关闭。,一个四冲程发动机凸轮轴转2周，曲轴转几周？ 四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴转两周，各缸的进、排气门各开启一次，即凸轮轴只须转一周。因此，曲轴与凸轮轴的转速比为2：1。,3.1.2 气门式配气机构的布置形式 （1）按气门布置分类： 按气门布置分可分为侧置气门式和顶置气门式,（2）按凸轮轴布置分 按凸轮轴布置可分为下置凸轮轴配气机构、中置凸轮轴配气机构、顶置凸轮轴配气机构。,（3）按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分 按曲轴和配气凸轮轴的传动方式可分为齿轮传动、链传动和齿带传动。,（4）按每缸气门数目分类 按每气缸气门数可分为2气门、3气门、4气门和5气门。,3.2 配气相位,1.定义 用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。,2、配气相位 1、配气相位：用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间。 配气相位图：用曲轴转角的环形图来表示的配气相位 2、配气相位对发动机工作的影响：影响发动机的动力性、功率。 配气相位对发动机工作的要求：延长进、排气时间。进气门早开晚关，排气门早开晚关。,3、配气相位角： 1）进气提前角 指发动机从进气门打开时刻到活塞行至上止点所转过的曲轴转角 2）进气迟后角 指活塞从下止点行至气门完全关闭的曲轴转角 3）排气提前角 指排气门打开到活塞行至下止点所转过的曲轴转角 4）排气迟后角 指活塞从上止点到排气门完全关闭所转过的曲轴转角 5）气门重叠角 进、排气门重叠的曲轴转角称为气门重叠角,进气提前角： 10-30 进气迟后角： 40-80 进气持续角： 180+ 排气提前角： 40-80 排气迟后角： 10-30 排气持续角：180+ 气门重叠角：+,3.3 气门传动组 组成：,凸轮轴,凸轮轴正时齿轮,摇臂轴,摇臂,推杆,挺柱,（1）凸轮轴组件 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： 其中斜齿轮的功用是驱动机油泵和分电器，偏心轮的功用是驱动汽油泵,凸轮： 工作条件：承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。 凸轮轴性能：表面有良好的耐磨性，足够的刚度。,凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。,凸轮轮廓与气门的运动规律：,缓冲结束点,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：,四缸发动机凸轮投影,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,（4）凸轮轴传动机构 齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。,链条和齿形皮带传动：链条传动噪声小，用于中置式或顶置式凸轮轴发动机。,凸轮轴正时齿形带轮,张紧轮,中间轴齿形带轮,曲轴正时齿形带轮,功用：将凸轮轴的旋转运动变为气门的往复运动的机构 组成：气门挺柱（液压挺住）、推杆、摇臂、摇臂轴、气门间隙调整螺钉组成。 2、挺柱： 作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。 挺柱的分类：机械挺柱和液力挺柱。,气门间隙调整螺钉 功用：调整气门间隙 工作状态：确保在一般冷状态时，进气门的间隙为0.25-0.3mm，排气门的间隙为0.30-0.35mm。,气门间隙调整螺钉,液力挺柱： 结构：液力挺柱由挺柱体、柱塞、球座、柱塞弹簧、单向阀和单向阀弹簧等组成。挺柱体和柱塞上有油孔与发动机机体上相应的油孔相通。球座为推杆的支承座。单向阀有片式和球式两种。 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,球座,挺柱体,柱塞,单向阀,凸轮,碟形弹簧,柱塞回位弹簧,推杆,工作原理：当凸轮转到工作面使挺柱上推时，挺柱像一个刚体一样推动气门开启；当凸轮转到非工作面，解除了对推杆的推力，挺杆体腔内油压降低。若气门、推杆受热膨胀，挺柱回落后向挺柱体腔内的补油过程便会减少补油量或使挺柱体腔内的油液从柱塞与挺柱体间隙中泄漏一部分。,3、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。 分类：普通摇臂和无噪生摇臂。,摇臂,摇臂结构示意图,摇臂组示意图,摇臂轴,螺栓,摇臂,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,3.4 气门组 气门组件主要由气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门锁夹零件组成。 要求： 气门头部与气门座贴合严密； 气门导管与气门杆上下运动有良好的导向； 气门弹簧的两端面与气门杆的中心线相垂直； 气门弹簧的弹力足以克服气门及其传动件的运动惯性。,1.气门 组成：气门头部、杆身和气门盘组成 功用：头部是用来密封气缸的进、排气通道；杆部是用来为气门的运动导向。 工作条件：受高温、气体压力、气门弹簧力以及传动零件惯性力的作用。 材料：进气门：中碳合金钢、耐热合金钢； 排气门：耐热合金钢；,气门头部的结构形式：,气门锥角： 概念：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。 锥角作用： A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、避免气流拐弯过大而降低流速。,边缘应保持一定的厚度，13mm。,2.气门座 气门座概念： 气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。 作用： 靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接受气门传来的热量。,气门座,3.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,气门座圈,4.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。 装配： 气门与气门导管间隙0.050.12mm，确保气门能在导管中自由运动。同时为防止过多润滑油进入燃烧室，通常会在气门导管上安装橡胶油封。,卡环：防止气门导管在使用中脱落。,气门导管,气缸盖,5.气门弹簧 功用：克服在气门关闭过程中气门及传动件的惯性力，保证气门及时落座并紧紧贴合。并同时防止气门在发动机振动时因跳动而破坏密封；并在气门开启时，保证气门不因运动惯性脱离凸轮。 形状：圆柱形螺旋弹簧。 材料：高碳锰钢、硌钒钢。 防止共振：提高气门弹簧的刚度；采用不等螺距的圆柱弹簧；采用双气门弹簧；采用锥形螺距的圆柱弹簧；采用变螺距气门圆柱弹簧采用气门弹簧震动阻尼器。 气门旋转机构：当气门工作时，如能产生缓慢的旋转运动，可使气门头部周向温度分布比较均匀，从而减少,小气门头部的热变形。同时，气门旋转时，在密封锥面上产生轻微的摩擦力，能够清除锥面上的沉积物。,等螺距弹簧,非等螺距弹簧,变螺距弹簧,采用等螺距的单弹簧，在其内圈加一个过盈配合的阻尼摩擦片来消除共振,配气机构使发动机在各种工况下工作时获得最佳的进气量，配气机构分为顶置气门、下置凸轮轴配气机构（OHV），顶置气门、上置凸轮轴配气机构（OHV/OHC），顶置气门、双摇臂、上置凸轮轴配气机构（OHV/OHC），顶置气门、上置双凸轮轴配气机构（OHV/DOHC）等形式。