3.1配气机构-气门组.ppt

1、第三章 配气机构,p74,第一节 概述,一、配气机构的功用 按发动机每个气缸的工作循环和发火顺序，定时的开启和关闭进、排气门，是新鲜的可燃混合气得以及时的进入气缸，废气得以及时的从气缸排出。并且保证气缸的密封。,二、配气机构的形式,气门式配气机构由气门组和气门传动组组成。气门传动组因结构不同区别较大。 *按气门的布置形式不同，有顶置式和侧置式两种。,配气机构的分类,按气门的布置形式不同分为,顶置式,侧置式,按每缸气门数不同分为,二气门式,三气门式,四气门式,五气门式。,按凸轮轴布置不同分为,有凸轮轴上置式,下置式、,中置式,按凸轮轴传动方式不同分,齿形带传动,齿轮传动,链条传动,气门组是主要零

2、件有： 气门传动组主要零件有： 最合理的是气门顶置式配气机构（如图所示）燃烧室结构合理、进去阻力小、充气效率高、混合气形成和燃烧过程得到改善。因此提高了发动机的动力性、提高了经济性。 侧置式配气机构已经淘汰,1、气门的布置形式,2.每缸气门数,凡是进气门和排气门数量相同时，进气门头部直径总比排气门大（15%-30%)。 目的是增大进气门通过断面面积，减小进气阻力，增加进气量。,两气门发动机，一进、一排，结构简单，可以适应各种燃烧室，但汽缸换气受进去通道限制，适用于低速发动机。现在高级轿车流行多气门发动机，以提高动力性和经济性。 三气门发动机。两进、一排。奔驰S320、丰田2E发动机采用,四气门

3、发动机,突出的优点 气门通过断面积大，进、排气充分，进气量增加，发动机的转矩和功率提高。其次是每缸四个气门，每个气门的头部直径较小，每个气门的质量减轻，运动惯性力减小，有利于提高发动机转速。 四气门发动机多采用篷形燃烧室，火花塞布置在燃烧室中央，有利于燃烧。,同名凸轮排成两列，有一根凸轮轴通过T型驱动件打开气门,同名凸轮排成两列，由两根凸轮轴分别驱动进、排气门,曲轴轴线,四气门发动机,五气门发动机,三个进气门、两个排气门。在增大进气量上优于四气门发动机，但结构复杂。捷达EA113、三菱3G81发动机采用,3、凸轮轴的布置形式,下置 中置 上置,（1）凸轮轴下置的配气机构,优点：是凸轮轴离曲轴近

4、，可以简单地用一对齿轮传动， 缺点：零件多，传动链长，整个机构的刚度差-在发动机高速时，可能破坏气门的运动规律和气门的定时启闭。 气门传动组零件多。（略） 气门打开、关闭原理（p77） 凸轮轴由一对正时齿轮直接驱动。大型汽车大多采用这种结构。,（2）凸轮轴上置配气机构,高速发动机大多采用这种结构。如图所示。气门传动组省去了好多零件（略）,顶置凸轮轴-有气门摇臂、气门挺杆结构原理（CA488采用）,没有气门摇臂，只有气门挺杆的结构（桑塔纳等采用）,V型发动机凸轮轴顶置驱动图,（3）凸轮轴中置式配气机构,凸轮轴位于气缸上部。 可缩短推杆的长度，减小往复运动的惯性力。 采用一对正时齿轮中间加入一个中

5、间齿轮传动或链条传动。,V型发动机凸轮轴中置驱动图,4、凸轮轴的传动方式,（1）齿轮传动。凸轮轴下置、中置的配气机构大多采用。,中置的凸轮轴一般三个齿轮，中间的为“惰轮”,（2） 链条传动,链条与链轮的传动特别适用于凸轮轴上置的配气机构 链传动的主要问题是其工作可靠性不如齿轮传动。其传动性能在很大程度上取决于链条的制造质量。,导链板,张紧机构,（3）齿形带传动,近年来齿形带传动代替了链条传动。 它可以减小噪音、减轻质量，降低成本。,&上置双凸轮轴布置（多气门式发动机）（补充）,特点：使用两个凸轮轴分别驱动进气门和排气门 在凸轮轴驱动气门的方法上，传动力用的摇臂将变短，有的甚至可以省去摇臂，直接

6、使用凸轮轴驱动气门。 两根凸轮轴分别驱动的布置形式还加大了气门布置的自由度，使火花塞很容易布置在两根凸轮轴之间，也即布置在气缸的中央。 双凸轮轴结构有利于布置更多的气门，气门数多，能提高发动机的进、排气效率，可以进一步提高压缩比，提高发动机的转速。,V型发动机凸轮轴顶置驱动图,四冲程发动机曲轴转两圈完成一个工作循环，进、排气门均开闭一次。所以不论凸轮轴采用什么传动方式，曲轴与凸轮轴的传动比均为2：1 。 为了进、排气门的开闭规律符合发动机工作循环的要求，在正时齿轮、链轮、齿带轮及齿形带上都有正时标记。安装时必须按要求对准记号。,&摇臂驱动方式,&摇臂驱动方式,通过选择摇臂两段的长度比来改变气门

7、升程的大小 结构优点：气门间隙的调整方便 缺点：与直接驱动方式相比，摇臂驱动的机构比较复杂，使气缸盖总成结构不紧凑，尺寸较大，另外，在发动机转速过高时，摇臂还容易产生挠曲变形。,&摆臂驱动方式,比摇臂驱动方式刚度更好，更有利于高速发动机，因此在轿车发动机上的应用比较广泛。,三、气门间隙,气门间隙：发动机在冷态下，当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙。气门间隙表现为：一是气门摇臂与气门杆 尾端的间隙；二是凸轮与气门尾端的挺杆之间P81,气门摇臂与气门杆 尾端的间隙,暂时休息片刻,第二节 气门组,组成： 作用：保证气门能够实现气缸的密封。,一、气门组的结构,1、气门,气门的工作条件,气门直

8、接与高温燃气接触，受热严重，而散热困难，因此气门温度很高。排气门600-800进气门300-400 其次，气门承受气体力和气门弹簧力的作用，以及由于配气机构运动件的惯性力使气门落座时受到冲击。 气门在润滑条件很差的情况下以极高的速度启闭并在气门导管内作高速往复运动。 气门由于与高温燃气中有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。,气门的工作要求,气门头部与气门座贴合严密； 气门导管对气门杆的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，保证气门头在气门座上不偏斜； 气门弹簧的弹力足以克服气门及其传动件的运动惯性力，使气门能及时关闭，并保证气门紧压在气门座上。,气门材料,要求： 耐热，具有

9、良好的导热性 在高温下仍能保持足够的硬度和强度，并耐冲击 耐磨损和耐腐蚀 进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。 排气门则采用耐热合金钢制造，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。,要求：要有足够的强度、刚度、耐热和耐磨性 平顶 进排 头部（密封） 球面顶 排 喇叭形顶 进 气门 杆部（导向）,（1）气门构造 -头部,气门锥面与气门锥角,气门锥面：气门与气门座间的配合面 气门锥角：气门密封锥面的锥角 （气门锥面与顶平面的夹角） 进、排气门的气门锥角一般均为45，只有少数发动机的进气门锥角为30。,气门锥角30比45气流通过的截面要大,气门锥角,作用：有些发动机气门锥角比气门座锥角小0

10、.5-1，这样接触时将会出现不完全接触，而出现的为线接触，好处多多 就向锥形塞子可以塞紧瓶口一样，能获得较大的气门座合压力，以提高密封性和导热性； 气门落座时有自动定位作用； 避免气流拐弯过大而降低流速； 气门落座时能挤掉接触面的沉积物，即有自洁作用。,气门锥角,气门座锥角,要求：要有足够的强度、刚度、耐热和耐磨性 平顶 进排 头部（密封） 球面顶 排 喇叭形顶 进 气门 杆部（导向、 散热）,（1）气门构造 -杆身,弹簧座的固定,2、气门导管,作用：给气门导向、散热-保证气门座正确贴合。 导管与承孔的配合-过盈 导管与气门杆配合-间隙（0.05-0.12） 导管卡环 导管的锐边沉割p85,3

11、、气门座,作用 工作条件 配合-过盈,4、气门弹簧,功用: 保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门座圈贴合 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。,易出现的问题：,当气门弹簧的工作频率与其固有的振动频率相等或为整数倍时，气门弹簧就会发生共振。 共振时将使配气定时遭到破坏，使气门发生反跳和冲击，甚至使弹簧折断。,防止共振的发生结构措施：,采用双气门弹簧 采用变螺距气门弹簧 采用锥形气门弹簧 振动阻尼器,二、气门组的检修,1、气门组的拆装 气门组装复后，气门弹簧处于预紧状态。拆卸不当，弹簧等零件会会弹出伤人。 必须使用专用的汽门弹簧拆卸器，进行规范操作，确保安全拆

12、卸气门组卸必须用专用工具（实训见）,2、气门组的检修,气门组的主要损伤：气门杆磨损、气门杆尾端磨损、气门工作面磨损或烧蚀、气门杆变形等等。 。,（1）气门杆磨损的检修。 磨损最大部位与磨损最小 部位（尾端）对比测量即 可。一般不超过0.04mm,（2）气门杆弯曲的检修（略）,（3）气门杆端面磨损的检修（略）,（4）气门工作面磨损的检修（重点）,气门工作面磨损将破坏气门与气门座的密封、出现漏气，并使气门间隙增大。 气门工作面一般目测检验：工作面变宽、擦伤引起的刻痕、疲劳层引起的点蚀、烧伤和偏磨引起的凹陷。 气门工作面的修理，应当在气门光磨机上进行。光磨机的操作（略）,3、汽门座的检修,汽门座耗损

13、后的形态及维修方法：p88,（1）气门座的绞削,应当在气门导管修配后进行。 一、选择合适的绞刀 和刀杆。 二、粗绞：选45或30粗绞刀。绞削时（如图所示），绞刀刀杆应直立，两手用力要均衡，转动要平稳，直到将烧蚀、斑点等等缺陷绞去为止。 气门座表面硬化层的 处理：用1号砂纸垫在 绞刀下，磨去硬化层。 三、细绞：选45或 30细绞刀。轻轻绞 削即可。,四、试配：取气门转入，用手拍打气门数次。取出看气门锥面，接触面应当在气门锥面的中部偏下，宽度1-3mm（查资料）。位置不当应当调整 五、接触面偏上，选15绞刀绞削气门座的上口。使接触面下移。 六、接触面偏下， 选75绞刀绞削 气门座的上口。 使接触面

14、上移。,（2）气门座的磨削,参阅气门座磨削机说明书操作即可（略）,（3）气门座的研磨（p88）,（4）气门密封性的检验,1）渗油法 2）画线法，转动1/4圈 3）用仪器检验,（5）气门座圈的镶配,镶配气门座圈的时机.p89 取下旧的气门座圈（如图所示）,压入新的气门座圈,4、气门弹簧的检修p90,弹力的经验、弯曲量的检验（图3-26） 自由长度的检验（图3-27）减小2mm时应当更换,5、气门导管的检修（p90）,更换时机 拆下气门导管，用专用台阶形铳子可轻松拆下； 选择外径尺寸符合要求的新气门导管 处理气门导管承孔； 压入气门导管。导管应当涂机油、放正用台阶形铳子（最好是铜质的）、手锤压入；,专用台阶形铳子,采用成型专用气门导管绞刀绞削（见下图），使与气门杆的配合间隙达到合适。 气门杆与气门导管配合间隙的经验检查方法：P90 清洁、涂机油，插入拉动数次后，气门在自身重力作用下徐徐下落，即表明配合间隙适当。,暂时休息片刻,&气门旋转机构,作用： 可使气门头部周向温度分布比较均匀，从而减小气门头部的热变形。 气门旋转时，在密封锥面上产生轻微的摩擦力，能够