福交院汽车发动机构造与维修教案03配气机构

福建交通职业技术学院汽车发动机与维修教案教学内容备注PAGEPAGE5福建交通职业技术学院（首页）班级：日期：年月日编号003-1教学目的与要求掌握配气机构的功用与组成掌握配气相位掌握气门间隙本课重点与难点配气相位气门间隙课堂进程次序内容配气机构的功用与组成配气相位气门间隙第三章配气机构第一节配气机构的构造由发动机总体结构导入配气机构一、气门式配气机构的布置与传动1．配气机构的功用·按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气或空气得以及时进入气缸，废气得以从气缸及时排除简要介绍：·要求学生了解配气机构的功用2．充气效率（1）充气效率·ηv=M/Mo·M：在进气行程中实际进入气缸内新气质量·Mo：在进气系统进口状态下，充满气缸工作容积的新气质量（2）对充气效率的分析·ηv<1（一般为0.8~09）（3）提高ηv方法·减少进气和排气阻力·进排气门的开启时刻和持续开启时间适当启发分析：·要求学生理解充气效率的概念3．配气机构的类型（图4-1）（1）气门布置形式·气门顶置式（图4-1）·气门侧置式（2）凸轮轴布置位置·凸轮轴上置式（图4-1）·凸轮轴下置式·凸轮轴中置式（3）气门驱动形式·直接驱动式（图4-1a）·摇臂驱动式（图4-1b）·摆臂驱动式（图4-1c）（4）每缸气门数及其排列方式1）两气门式2）多气门式·3气门式·4气门式·5气门式（图4-1d）对比介绍：·要求学生比较理解配气机构的类型及特点（a）（b）（c）（d）图4-1：配气机构（5）凸轮轴传动方式·齿形带传动式（图4-2）·齿轮传动式·链传动式图4-2：凸轮轴齿形带传动方式4．配气机构的组成与传动过程（1）组成·凸轮轴中置、气门顶置、摇臂驱动式配气机构组成（图4-3）（2）传动过程·结合组成介绍配气机构的工作过程重点讲解：·要求学生理解掌握配气机构的组成与传动过程图4-3：配气机构的组成、二、配气相位1．配气定时（配气相位）（图4-4a）·配气定时：以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间·进气提前角α：从进气门开到上止点曲轴所转过的角度·进气迟后角β：从进气行程下止点到进气门关闭曲轴转过的角度·排气提前角γ：从排气门开启到下止点曲轴转过的角度·排气迟后角δ：从上止点到排气门关闭曲轴转过的角度2．配气相位图（图4-4b）·配气相位图：上、下止点曲拐位置时的曲轴转角环形图·进气时：进气门提前α角打开，滞后β角关闭。进气时间为：α+180°+β·排气时：排气门提前γ角开启，滞后δ角关闭，排气时间为：γ+180°+δ·气门重叠：活塞在排气上止点附近出现进、排气门同时开启的现象·气门重叠角：重叠期间的曲轴转角称为气门重叠角，它等于进气提前角与排气迟后角之和α+δ启发分析：·要求学生理解掌握配气相位和配气相位图（a）配气相位（b）配气相位图图4-4：配气相位和配气相位图3．气门间隙（1）气门间隙概念·冷态时，当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙·气门间隙过小：漏气、气门烧坏·气门间隙过大：传动零件之间、气门和气门座之间撞击严重，加速磨损（2）气门间隙的调整·气门间隙调整螺钉（图4-5）·气门间隙调整块（图4-6）（3）零气门间隙·采用液压挺柱或气门间隙自动补偿器可以实现零气门间隙，不用调整气门间隙启发分析：·要求学生理解掌握气门间隙概念及气门间隙的调整方法图4-5：气门间隙调整螺钉

福建交通职业技术学院（首页）班级：日期：年月日编号003-2教学目的与要求理解气门组主要零件结构及特点理解传动组主要零件结构及特点本课重点与难点可变配气正时及气门升程机构课堂进程次序内容气门组主要零件的结构特点气门传动组主要零件的结构特点可变配气正时及气门升程机构第三章配气机构第一节配气机构的构造由配气机构组成导入三、配气机构的零件和组件（一）气门组重点讲解：1．气门组组成及要求（1）组成（图4-7）·有的进气门还设有气门旋转机构（2）要求·气门头部与气门座贴合严密·气门导管与气门杆导向良好·气门弹簧两端与气门杆的中心垂直·气门弹簧的弹力足够简单介绍：·要求学生了解气门组组成及要求图4-7：气门组组成2．气门重点介绍：（1）气门的工作条件及材料1）气门的工作条件·气门工作温度很高（进气门：300~400℃，排气门：600~800℃）·承受气缸压力、弹簧力、传动组零件惯性力·冷却和润滑条件差、易受腐蚀2）气门的材料·足够的强度刚度、耐热、耐磨能力·进气门：合金钢（铬钢或镍铬钢）·排气门：耐热合金钢（硅铬钢）。有的排气门头部用耐热合金钢；杆部用铬钢·要求学生了解气门工作条件及材料（2）气门构造（图4-8）·要求学生理解掌握气门构造及其特点图4-8：气门构造1）气门顶面（图4-9）·平顶：结构简单、制造方便、受热面积小、质量小；目前应用最多。进排气门均可用·凹顶：头部与杆部有较大的过渡圆弧，可以减小进气阻力；头部弹性较大，能较好适应气门座圈的变形。适用于进气门，不宜用于排气门·凸顶：头部刚度大，排气阻力小；但受热面积大，质量大，加工较复杂。适用于排气门图4-9：气门顶面2）气门锥面（图4-10）·气门锥角：气门锥面与气门顶面之间的夹角。一般为45°，少数进气门为30°。·较小气门锥角：气门通过断面较大，进气阻力较小，可以增加进气量。但气门头部边缘较薄，刚度较差，致使密封性变差·较大气门锥角：可提高气门头部边缘的刚度，气门落座时有较好的自动对中作用及较大的接触压力。有利于密封与传热及挤掉密封锥面上的积炭图4-10：气门锥面3）气门传热·气门密封锥面必须严密贴合：研磨气门与气门座圈·气门杆与气门导管配合间隙小：减少热阻4）特殊气门·中空气门杆气门：减轻气门质量，减小气门运动惯性力，应用某些高度强化发动机·充钠排气门：冷却效果明显，应用某些风冷和轿车发动机。钠熔点：97.8℃，沸点：880℃（3）每缸气门数1）两气门：进气门比排气门大，减小进气阻力，增大进气量2）多气门：现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门·3气门：2个进气门，1个排气门,排气门比进气门大，进气量有明显增加，火花塞很难布置在中央,对燃烧不利·4气门和5气门：其中尤以四气门发动机为数最多3．气门座与气门座圈（1）气门座的功用·与气门配合对气缸起密封作用·接受气门传来的热量进行散热（2）气门座的工作条件及材料·工作条件：工作温度很高，承受频率极高的冲击载荷，容易磨损·气门座圈材料（铝气缸盖和多数铸铁缸盖）：合金铸铁、粉末冶金、奥氏体钢。部分铸铁缸盖不镶气门座圈重点介绍：·要求学生理解掌握气门座圈功用及结构材料4．气门导管（1）气门导管的功用·对气门的运动导向，保证气门作直线往复运动，使气门和气门座能正确贴合·将气门杆接受的热量部分传给气缸盖（2）气门导管的工作条件及材料·工作条件：工作温度较高，润滑条件较差（靠配气机构飞溅机油润滑），容易磨损·材料：灰铸铁，球墨铸铁，铁基粉末冶金（3）气门导管结构·与气缸盖承孔过盈配合，有的发动机不设气门导管·有的气门导管设有卡环槽：防松落·有的排气气门导管设有排渣槽：清除沉积物和积炭重点介绍：·要求学生理解掌握气门导管功用及结构材料5．气门油封（1）气门油封的功用·气门杆与气门导管孔需要润滑，机油又不能太多，否则机油消耗量增加·为了控制和减少机油消耗量，现代汽车发动机装有气门油封（2）气门油封的结构启发介绍：·要求学生了解气门油封功用及结构6．气门弹簧（1）气门弹簧的功用·保证气门关闭时能紧密地与气门座贴合。·克服在气门开启时配气机构产生的惯性力·使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离（2）气门弹簧的工作条件及材料1）工作条件·承受交变载荷·为保证其可靠的工作，应具有合适的刚度和足够的抗疲劳强度·避免弹簧锈蚀·两端面必须磨光并与轴线垂直2）材料·优质冷拔弹簧钢丝如高碳锰钢、铬钒钢等并经热处理·钢丝表面抛光处理·表面镀锌、磷化（3）气门弹簧结构（图4-11）·等螺距圆柱形螺旋弹簧：会发生共振。防止共振发生。采取如下结构措施：·变螺距气门弹簧：螺距小端向缸盖顶面·锥形气门弹簧：弹簧大端向缸盖顶面·双气门弹簧：弹簧旋向相反·气门弹簧振动阻尼器简要介绍：·要求学生了解气门弹簧功用及结构材料图4-11：气门弹簧（二）气门传动组重点讲解：1．气门传动组组成·凸轮轴下置式：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等·凸轮轴顶置式：凸轮轴、挺柱、摇臂和摇臂轴等·凸轮轴顶置直接驱动气门式：凸轮轴、挺柱等简要回顾：·要求学生了解气门传动组成2．凸轮轴重点介绍：（1）凸轮轴的功用·配置有各缸进、排气凸轮，使气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭（2）凸轮轴的工作条件及材料1）工作条件·承受周期性的冲击载荷·表面磨损比较严重2）要求·要求表面耐磨，足够韧性刚度·由优质碳钢或合金钢锻造·用合金铸铁或球墨铸铁铸造·凸轮表面经热处理后磨光·要求学生了解凸轮轴功用及要求（3）凸轮轴结构·4缸发动机凸轮轴（图4-12）·要求学生理解掌握凸轮轴结构及特点图4-12：4缸发动机凸轮轴1）凸轮轮廓（图4-13）·控制进排气门开闭时刻、持续时间及开闭的速度图4-13：凸轮轮廓·r0：实际基圆半径·r′0：理论基圆半径·AB/DE：缓冲段，气门运动速度小，防止强烈冲击·BCD：工作段·挺柱：A点开始升起，E点停止运动·气门：最迟在B点开始升起，最早在D点完全关闭2）同名凸轮的相对位置（图4-14）·与凸轮轴的旋转方向、发动机点火顺序、气缸数、作功间隔角有关①四缸机:·发火顺序：1-3-4-2·作功间隔角：180°曲轴转角（90°凸轮轴转角）·同名凸轮夹角：90°②六缸机:·发火顺序：1-5-3-6-2-4·作功间隔角：120°曲轴转角（60°凸轮轴转角）·同名凸轮夹角：60°图4-14：同名凸轮的相对位置（4）凸轮轴传动机构定时记号（图4-15）·要求学生理解凸轮轴传动机构定时记号与配气相位的关系图4-15：凸轮轴传动机构定时记号3．挺柱重点介绍：（1）挺柱的功用·是凸轮的从动件，将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门（2）挺柱的工作条件及材料1）工作条件·摩擦和磨损都相当严重·承受凸轮侧向力而偏磨2）材料·挺柱工作面应耐磨损并得到良好润滑·碳钢合金钢镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁·要求学生了解挺柱功用及要求（3）机械挺柱的结构形式（图4-16）·要求学生理解掌握机械挺柱结构及特点图4-16：机械挺柱的结构形式（4）减轻挺柱底面磨损的结构措施（图4-17）·挺柱轴线偏离凸轮的对称轴线·凸轮工作面为锥角很小的锥面·要求学生了解减轻挺柱底面磨损的结构措施图4-17：减轻挺柱底面磨损的结构措施（5）液压挺柱（图4-18）·零气门间隙·结构复杂·加工精度高·磨损后无法调整，只能更换·要求学生理解掌握液压挺柱结构及特点图4-18：液压挺柱的结构形式4．摇臂重点介绍：（1）摇臂的功用·将推杆或凸轮传来的运动和作用力，改变方向传给气门使其开启（2）摇臂的工作条件及材料1）工作条件·承受很大弯矩、足够强度、足够刚度、较小质量2）材料·锻钢、铸铁、铝合金·要求学生了解摇臂功用及要求（3）摇臂结构（图4-19）·与其他零部件的连接关系·要求学生理解掌握摇臂结构及特点图4-19：摇臂结构四、可变配气正时及气门升程机构（雅阁VTEC）启发分析：1．VTEC功用·VTEC使配气正时和气门升程根据发动机转速变化作出相应的实时调整，使气缸的充气量同时满足发动机低转速和高转速下的不同需要，从而提高了发动机的动力性和经济性2．VTEC组成（图4-20）·要求学生了解VTEC功用及组成图4-20：VTEC组成3．VTEC的工作原理·要求学生理解分析VTEC工作原理（1）低转速下VTEC原理（图4-21）·正时活塞无油压作用·同步活塞在图示位置·主、辅摇臂分别由主、辅进气凸轮驱动·主进气门按正常的时间和高度开启·辅助进气门由于辅助凸