配气机构 机械发动机构造课教学【教育课件】

1、第三章 配气机构,长安大学工程机械发动机构造课教学,制作：展朝勇,1,技术课件,第三章 配气机构,第一节 概 述,第二节 配气相位及配气相位图,第四节 进排气系统及废气涡轮增压,第三节 主要构件结构分析,2,技术课件,第三章 配气机构,第一节 概 述,一、配气机构作用,根据发动机的工作顺序，定时的将新气供入缸内，定时的将废气由缸内排出,3,技术课件,二、配气机构型式,1）链传动,1、按传动方式分,4,技术课件,2）齿带传动,5,技术课件,3）齿轮传动,6,技术课件,2、按气门布置分,1)气门顶置式,2)气门侧置式,7,技术课件,3、按凸轮轴的安装位置分,缸体内下置,缸体内上置,2）凸轮轴在缸内

2、上置,1）凸轮轴在缸体内下置,8,技术课件,3）凸轮轴安装在缸盖顶部摇臂室内,3、按凸轮轴的安装位置分,9,技术课件,3、按气门个数分,1）每缸两气门,2）每缸四气门,3）每缸五气门,10,技术课件,每缸四气门的排列方案,a）同名气门排成两列（一根凸轮轴驱动，但每缸进气门充气系数及排气门热负荷不同,b）同名气门排在同一列（每缸进气门充气系数及排气门热负荷相同,但需两根凸轮轴驱动,c）气门斜角排列（克服前者的缺陷，且仅用一根凸轮轴驱动,11,技术课件,三、顶置式配气机构,12,技术课件,1、气门组 由气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、锁片等组成,2、气门传动组 由凸轮轴、挺杆、推杆、

3、调整螺钉、摇臂及轴、支座等组成,一）组成,13,技术课件,二）工作过程,三）顶置式配气机构传动链,为凸轮挺杆推杆摇臂气门；或气门摇臂推杆挺杆凸轮,14,技术课件,四、气门间隙,指气门关闭后其杆端和驱动件之间的间隙,保证气门工作中受热膨胀后仍能关闭严密,1、气门间隙的含义,2、气门间隙的作用,15,技术课件,3、气门间隙值,应合适且排气门间隙值应大于进气门间隙值。过大影响气门开闭时间并在气门落座时有敲击声，加剧零件的磨损；过小则气门关闭不严,16,技术课件,4、气门间隙的调整,1）应在气门完全关闭下调整。 （2）应注意气门的“早开晚关,气门间隙“二次调整法”,17,技术课件,例：4125A型柴油

4、机工作顺序为1-3-4-2，气门排列顺序“排、进、进、排、排、进、进、排”，叙述气门间隙二次调整,解：该柴油机工作顺序及气门排列顺序见右图,经0曲轴转角刻度线判断： 第一次调1.2.3.5号气门,360曲轴转角刻度线判断： 第二次调4.6.7.8号气门,18,技术课件,第二节 配气相位及配气相位图,19,技术课件,一、进气提前角及延迟角,1、含义,指进气门早开晚关所对应的曲轴转角、。 =1030；=4080,20,技术课件,2、作用,1）进气提前角使进气行程开始时有较大的进气气流通道，以减少进气阻力,2）进气延迟角使进气行程结束后仍可以利用进气的气流惯性继续进气，以使进气充分,一、进气提前角及

5、延迟角,21,技术课件,二、排气提前角及延迟角,1、含义,指排气门早开晚关所对应曲轴转角、。 =4080, =1030,22,技术课件,二、排气提前角及延迟角,2、作用,1）排气提前角可使发动机利用废气的余压自由排气，以减少排气的阻力损失； （2）排气延迟角可使发动机利用废气的气流惯性自由排气，并利用新气驱赶废气,23,技术课件,例:462Q型汽油机转速5500rpm，气门开启时间0.0094s，故:=51=79=83=47,三、配气相位及配气相位图,1、定义 将气门的开闭时刻及开启时间用曲轴转角表示的一种方法称配气相位，表示在环形图上称为配气相位图,24,技术课件,2、配气相位图的做法,25

6、,技术课件,四、气门重迭角(,1、定义 将进气门早开、排气门晚关所对应的两个气门同时开启时的曲轴转角称气门重迭角,2、作用,只要该角选取得当，不会出现新气和废气的乱窜和倒流，还可实现“扫气,26,技术课件,例:某发动机=35,工作顺序为1-5-3-6-2-4，当5缸排气门刚关闭时，各缸的工作行程,查表法,27,技术课件,计算法,工作顺序： 1 5 3 6 2 4,35,进气 行程,排气 行程,做功 行程,95,155,3缸：3512085，表明曲轴再转85进入进气行程，故已进行了95曲轴转角的排气行程,6缸：9512025，表明曲轴再转25进入排气行程，故已进行了155曲轴转角的做功行程,曲轴

7、转角,工作状态,5缸：排气门关闭时已进行了35曲轴转角进气行程,28,技术课件,曲轴转角,35,工作状态,进气 行程,排气 行程,进气 行程,做功 行程,做功 行程,压缩 行程,95,155,35,95,155,4缸：3512085，表明曲轴再转85进入做功行程，故已进行了95曲轴转角的压缩行程,1缸：9512025，表明曲轴再转25进入压缩行程，故已进行了155曲轴转角的进气行程,2缸：15512035，表明已进行了35曲轴转角的做功行程,工作顺序： 1 5 3 6 2 4,计算法,29,技术课件,作图法,纵线左侧为排气或压缩行程,纵线右侧为进气或做功行程,30,技术课件,第三节 主要构件结

8、构分析,31,技术课件,因受热、高速往复运动，承受冲击，润滑条件差，头部易腐蚀）要求气门强度、刚度高，耐热、耐腐蚀，对气流的阻力小,一、气门,1、要求,2、材料,进气门：（因新气冷却）用合金钢（如40Cr等）制造； 排气门：（因受废气加热）用耐热合金钢（如硅锰钢）制造,32,技术课件,3、气门结构,1）头部,锥面：45或30，和气门座形成12mm的封气段b1，以提高密封性。（气门座一般用耐热合金钢镶入缸盖座孔内,33,技术课件,3、气门结构,1）头部,过度圆弧：可增加气门抗疲劳强度、增大散热通道、减少进气阻力,圆台:防止锥面的受热翘曲，一般h应大于1mm,34,技术课件,2）杆部,导向段：和气

9、门导管形成0.03mm的配合间隙,尾端：锁定弹簧座（可采用锁片、锁销、有切口弹簧座等型式锁定,35,技术课件,二、气门弹簧,1、功用 保证气门迅速回位并和气门座贴合严密。 2、材料 采用65Mn、60Si2Mn等弹簧钢丝卷制而成,3、型式,有单根、双根、不等螺距三种型式,36,技术课件,三、摇臂,1、功用 将推杆（或挺杆）的力传递给气门,2、材料 采用碳钢模锻或用球墨铸铁铸成,37,技术课件,3、摇臂结构特点,1)呈“工”字形、“T”形断面以减轻重量,3)长短臂之比：b/a=1.21.8。长臂驱动气门，使凸轮升程一定下，气门的开度较大,4)长臂端头为圆弧形或装有滚轮，以减轻其与气门杆端的磨损,

10、2)支承孔座内有青铜衬套以减磨,38,技术课件,5)有的摇臂上装有消除噪音的装置,可利用凸环消除气门和摇臂之间的间隙，从而消除由此产生的冲击噪声,3、摇臂结构特点,39,技术课件,凸环8以摇臂的一端为支点，并靠在气门杆部9的端面上，当气门处在关闭位置时，在弹簧6的作用下，柱塞7推动凸环向外摆动，消除了气门间隙,气门开启时，推杆向上运动推动摇臂，因摇臂已通过凸环和气门杆部处在接触状态，因而不会发生冲击噪声,40,技术课件,四、挺杆,1、功用 将凸轮的沿挺杆径向分力传给机体；沿轴向分力传给推杆。 2、材料 用碳钢或铸铁制成，并淬火以提高其硬度,41,技术课件,3、挺杆结构特点,1)顶部有菌顶、圆弧

11、顶、平顶、带滚轮体四种形式,42,技术课件,2)相对凸轮接触点有偏心，工作中在摩擦力矩的作用下自身缓慢旋转而免除外壁的偏磨,3、挺杆结构特点,43,技术课件,3)可采用液压挺杆而不留气门间隙,3、挺杆结构特点,44,技术课件,附：液压挺杆不留气门间隙原理,发动机润滑系中的润滑油从主油道经挺柱体侧面的油孔流入，故柱塞内腔及下方空腔充满油液,工作中若气门受热伸长，空腔内油液受较大压力后，少量油液经柱塞与挺柱体之间配合间隙的泄漏起补偿作用，可不留有气门间隙以消除因气门间隙带来的噪音,45,技术课件,一）功用 1.驱动各缸气门的开启。 2.驱动辅助件的工作。（如汽油机中驱动汽油泵、机油泵及分电器的工作

12、,五、凸轮轴,46,技术课件,1、前端,三）结构,二）材料,采用中碳钢或合金铸铁钢模锻或铸造；也可用球墨铸铁铸成,用以连接正时齿轮或链轮并实现轴向定位,47,技术课件,1）同名凸轮间隔角为360/i。其排列顺序决定了发动机的工作顺序,2）异名凸轮其夹角由配气相位决定,2、凸轮,48,技术课件,应满足配气相位及配气规律的要求，并应使气门的开闭速度适中，以消除气门对气门座过大的冲击,6135型柴油机凸轮,3）凸轮形状,2、凸轮,49,技术课件,用来支承凸轮轴，有全支承非全支承之分； 轴颈半径应大于凸轮的高度以便于凸轮轴的装配,3、轴颈,50,技术课件,四）凸轮轴的轴向定位,1、定位目的,防止凸轮轴

13、工作中的轴向窜动，以保证气门组各构件正常工作,51,技术课件,2、定位方式,止推片定位,止推螺钉定位,52,技术课件,推力轴承定位,53,技术课件,第四节 进排气系统及废气涡轮增压,一、进排气管及消音器,2、工作过程,1、组成,54,技术课件,二、湿式综合式空气滤清器,1、组成,2、工作过程,55,技术课件,三、废气涡轮增压器,1、增压的含义 将空气加压后输入发动机内,2、增压的意义 使发动机有效功率上升，耗油率及外形尺寸下降，单位有效功率的重量下降，节约原材料,56,技术课件,废气涡轮增压器解剖图,57,技术课件,废气涡轮增压器由两部分组成，一是新鲜空气增压端、另一部分为废气驱动端，两端各有一个叶轮，在同一轴上，轴的支承为轴套。涡轮增压器叶轮的旋转动力来自于废气。涡轮增压器壳体为镍、铬和硅合金材料，轴为铬和钼合金材料,3、组成,58,技术课件,10ZJ-2型涡轮增压器,59,技术课件,涡轮增压器工作于高温、高速条件下，为保证其正常工作，在涡轮增压器中通入了机油和冷却液，以保证有效的润滑和冷却，改善工作条件。发动机排出的具有高温和一定的压力的废气进入增压器中，涡轮以每分钟高达数万甚至十几万转的高速度旋转，怠速时，叶轮转速为12000转/分，当全负荷时，叶轮转速可达到135