发动机配气机构的构造与检修3.1

1、项目3 配气机构的构造与检修,概述 气门组的构造与检修 气门传动组的构造与检修 气门间隙的检查与调整 配气相位的检查与调整 可变配气相位控制技术简介,【项目内容】,项目3 配气机构的构造与检修,1.理解配气机构的功用、组成及工作原理 2.掌握配气机构的传动方式及特点 3.了解配气机构各零部件的名称及安装位置 4.掌握配气机构主要零部件的检修方法,【知识目标】,项目3 配气机构的构造与检修,1.能熟练正确使用有关工具对配气机构进 行拆装 2.能熟练调整气门间隙和配气正时 3.能对配气机构主要零部件进行正确检修 4.能准确判断并排除配气机构的常见故障,【能力目标】,项目3 配气机构的构造与检修,1

2、.配气机构的功用及要求 功用：根据发动机工作循环和作功顺序（或发火次序），适时开、关各个气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）及时进入燃气缸，并将燃烧后的废气及时排出，以保证发动机在各种工况下正常工作。 要求：保证进气要尽量充分，排气要尽量干净；各运动件有较小的质量和较大的刚度。 进气量的多少，常用充气效率表示：即指新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度；充气效率总是小于l，一般为 0.800.90。,任务1 认识配气机构,一、配气机构的功用与组成,充气效率：在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气(柴油机)或可燃混合气（汽油机）的质量与在理想状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或

3、可燃混合气的质量之比。,M 进气过程中，实际进入气缸的新气的质量； Mo在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。,v=M/M0,任务1 认识配气机构,v作用：是衡量发动机换气质量的参数。充气效率越高，发动机的功率越大。 影响因素：系统对气流的阻力；进气终了时气缸内的压力和温度。 压力越高，v 越高 温度越低，v 越高 提高v 的方法： 主要尽量减小进、排气阻力，合理设置配气正时，使进气和排气尽量充分彻底。,任务1 认识配气机构,2、配气机构的组成：如图示。 1）气门组：气门、气门座圈、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁片（锁销）等。 作用是封闭进、排气道。 2）气门传动组：凸轮轴驱动件（

4、包括正时齿轮、正时链条或正时皮带）、凸轮轴、凸轮轴轴承、气门挺杆、推杆、摇臂及摇臂轴等。 作用是控制气门定时开、关。,气门传动组（18） 1-凸轮轴正时齿轮;2-凸轮轴;3-挺柱;4-推杆;5-摇臂轴支架 6-摇臂轴;7-调整螺钉及锁紧螺母;8-摇臂 气门组（915） 9-气门锁片;10-气门弹簧座;11-气门;12-防油罩;13-气门弹簧;14-气门导管;15-气门座;16-曲轴正时齿轮;-气门间隙,配气机构组成随形式不同而异。,任务1 认识配气机构,二、配气机构的分类及工作原理,1.配气机构的分类,任务1 认识配气机构,气门顶置式配气机构特点：,气门位于汽缸盖上，气门杆朝上。 气门行程大，

5、进、排气阻力小；燃烧室结构紧凑，气流搅动大，能达到较高的压缩比，易于提高发动机动力性和经济性。 现代汽车发动机广泛应用。,任务1 认识配气机构,气门顶置式工作过程（演示）,任务1 认识配气机构,气门布置在汽缸体的汽缸一侧，气门杆朝下。 结构简单，零件少;燃烧室结构不紧凑，热量损失大;气道曲折,进、排气阻力大；压缩比和升程受限，动力性和经济性较差；同时易在气门座圈处产生裂纹，造成汽缸体过早报废。 现已淘汰。,气门侧置式配气机构特点：,任务1 认识配气机构,按每缸气门数分,可分为：二气门式，四气门式，五气门式等。,二气门以上的多气门结构的优点： 总通断面积大，换气效率高； 可适当减小气门升程，改善

6、发动机动力性和排放 性。 多气门式多用于汽缸直径大的大功率发动机上。 二气门式用于缸径较小、功率较小的发动机上。,任务1 认识配气机构,任务1 认识配气机构,二气门,四气门,实物照片,任务1 认识配气机构,每缸五气门布置方式,任务1 认识配气机构,捷达王EA113发动机每缸五气门布置方式：,任务1 认识配气机构,按凸轮轴布置位置分,任务1 认识配气机构,凸轮轴上置式特点：,凸轮轴安装在气缸盖上； 凸轮轴气门距离近，不需推杆 甚至挺柱，使运动惯量减少。 适用于高速发动机。,凸轮轴上置驱动气门形式:,任务1 认识配气机构,任务1 认识配气机构,单凸轮轴式,双凸轮轴式,按凸轮轴数分为两种：如图示。,

7、任务1 认识配气机构,凸轮轴位于汽缸体上部，凸轮轴距曲轴较远，为减小正时齿轮直径，中间需加一个惰轮。 多用与速度较高的柴油机。,凸轮轴中置式特点：,任务1 认识配气机构,凸轮轴布置在曲轴箱内。气门与凸轮轴相距较远，需通过挺柱、推杆、摇臂传递动力，传动环节多、路线,长；在高速运动时，系统易产生弹性变形 而影响气门运动规律和气门开闭准确性。 不适应高速发动机，一般用于大型汽油机。,凸轮轴下置式特点：,任务1 认识配气机构,按曲轴和凸轮轴的传动方式分,分为:正时齿轮式、正时齿带式、正时链条式。,任务1 认识配气机构,正时齿轮传动特点：,为使传动啮合平稳、减小噪声和磨损，配对正时齿轮多用圆柱斜齿并用不

8、同材料制成。 为保证配气正时，正时齿轮上都有正时记号，装配时必须与对应的正时记号对正。 见后面实例。,任务1 认识配气机构,任务1 认识配气机构,任务1 认识配气机构,任务1 认识配气机构,任务1 认识配气机构,正时链条传动特点：,正时链轮通过链条驱动凸轮轴，链条侧面有张紧机构和链条导板，利用张紧机构可调整链条张力。 工作可靠性和耐久性不如齿轮传动。,任务1 认识配气机构,正时链传动,任务1 认识配气机构,正时链传动,任务1 认识配气机构,正时链传动,任务1 认识配气机构,正时带传动特点：,用氯丁橡胶齿形皮带代替链传动，使噪声更小、质量更轻、包角和啮合量更大、工作更可靠；不需润滑；松紧度更便于

9、调整；成本低。,任务1 认识配气机构,正时皮带传动实物照片,任务1 认识配气机构,普通配气机构工作原理： 发动机工作时，曲轴正时齿轮以不同传动方式带动凸轮轴正时齿轮和凸轮轴一起转动； 当凸轮凸起部分将挺柱、推杆、调整螺钉向上顶起，使摇臂绕摇臂轴顺时针转动时，克服气门弹簧力将气门向下顶开； 当凸轮凸起部分的顶点转过挺柱后，摇臂在气门弹簧力作用下反时针转动，气门开度逐渐减小直至完全关闭，使气缸密封。,2. 配气机构的工作原理,任务1 认识配气机构,每缸四气门工作演示,四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴转二圈(720）,凸轮轴只转一圈，各缸进、排气门各开启一次。 曲轴转速与凸轮轴转速比为21；曲轴

10、正时齿轮与凸轮轴正时齿轮齿数比为12。,任务1 认识配气机构,配气相位：气门从开启到关闭所对应的曲轴转角或持续的时间。 常用环形图表示,该图称配气相位图。,任务2 配气相位,一、配气相位及其意义,配气相位演示,任务2 配气相位,配气相位的作用： 保证气门具有尽可能大的通过能力，使汽缸进气充分、排气彻底。 故发动机进、排气门实际开启和关闭时间并不在活塞理想的上、下止点，而是适当提前或迟后。 配气相位包括：进气门配气相位、排气门配气相位；气门重叠。,任务2 配气相位,2)进气迟后角（4080） 进气中活塞到达下止点后又上行一段距离，进气门才关闭。活塞从下止点上行到进气门全关闭所对应的曲轴转角。 迟

11、关目的：利用进气流惯性和压力差继续多进气。,1.进气门配气相位（+180+）,任务2 配气相位,1）进气提前角（早开角）（1030 ） 排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门提前开启至活塞到达上止点时所对应的曲轴转角。 早开目的：减小进气阻力，使新鲜燃气或空气顺利充入气缸并挤出残余废气。,2)排气迟闭角 （1030 ） 排气中活塞到达上止点后又下行一段，排气门才关闭。活塞从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角。 迟关目的：利用排气流惯性和压力差继续排净废气。,2.排气门配气相位（+180+）,任务2 配气相位,1） 排气提前角（4080 ） 做功接近终了至活塞到达下止点之前，排气门提前开启

12、至活塞到达下止点时所对应的曲轴转角。 早开目的：利用做功后的残余气压排出高温废气，防止发动机过热；减小排气阻力。,气门重叠： 指进气门早开和排气门迟关时,出现一段进、排气门同时开启的现象。,任务2 配气相位,3.气门重叠及重叠角,气门重叠角： 进、排气门同时开启所持续的时间或对应的曲轴转角。 重叠角=（+ ）,4. 配气正时的调整： 发动机结构、转速不同，配气相位也不同。 最佳配气相位是研制中根据发动机结构形式、转速、性能要求等，反复试验而确定的。大多数发动机的配气相位是不能改变的。 采用集中控制系统的发动机配气相位可随其转速、负荷变化而自动调整。,任务2 配气相位,组成：气门、气门座、气门导

13、管、油封、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁片（锁销）等零件。如图示。 作用：使新鲜气体通过进气门进入汽缸，使废气通过排气门排出汽缸，保证气门头部与气门座紧密接触。,一、气门组的构造,任务3 气门组的构造与检修,气门组实物图,任务3 气门组的构造与检修,1、气门（又称气阀）,功用：密封进、排气道。是气体进、出燃烧室的通道开关。分为进气门、排气门两种。,任务3 气门组的构造与检修,1）气门结构： 由头部、杆部组成。 头部又由顶部和密封锥面构成，用于密封进、排气道； 杆部为圆柱形，与气门导管配合，用于气门运动导向。,任务3 气门组的构造与检修,顶部形状：有平顶、凹顶、凸顶。如图示。,密封锥面,任务3 气

14、门组的构造与检修,不同顶部形状气门的应用：,任务3 气门组的构造与检修,密封锥面：指锥面与顶部平面之间的夹角。 一般为为45；为增大通流面积,使进气充分，有的也做成30锥角。 气门顶部边缘与之间有13mm圆柱形高度，以增加强度，避免高温烧蚀。,2）气门工作条件及要求： 工作条件：频繁撞击、高温高速气流冲击，高温气体腐蚀，润滑困难。密封锥面易磨损和凹陷。 要求：材料具有足够的强度、刚度，耐高温、耐腐蚀、耐磨损等性能。 为保证良好密封，装配前应将密封锥面与气门座锥面配合研磨；研配好的气门不能互换。 材料：进气门一般用铬钢或铬镍合金钢；排气门多用耐热合金钢，如硅铬钢。为降低成本，排气门头部用耐热钢，

15、杆部用铬钢焊制。,任务3 气门组的构造与检修,任务3 气门组的构造与检修,3）气门弹簧座固定方式：锁片式（末端开槽)；锁销式(末端钻孔)，如图示。,任务3 气门组的构造与检修,气门弹簧及座的固定（照片）,任务3 气门组的构造与检修,作用：靠其内锥面与气门外锥面紧密贴合密封气缸。 结构：可直接在气缸盖上镗出，因汽缸盖材料限制，故使用寿命短。,任务3 气门组的构造与检修,2、气门座,多数是将合金钢或合金铁铸制成座圈，以适当过盈量压入气缸盖，如图示。 能延长使用寿命，便于维修；但导热性较差，如过盈量选择不当，座圈易脱落或胀裂气门座。,气门套管,气缸盖,气门座圈孔,镶入,气门座圈,气门座锥角：由三部分

16、组成，如图示。与气门密封锥角相同的接触宽度为12.5mm； 有的气门锥角比气门座锥角小0.5-1，（称密封干涉角），它可使气门与气门座研磨后形成一条较窄的座合面密封带，更有利于密封。,任务3 气门组的构造与检修,3、气门导管,结构及安装： 如图示，为圆管形，加工要求高。外圆柱面与汽缸盖（体）过盈配合，有台肩或卡环轴向固定以防止松落；内孔在套管压入汽缸盖（体）后精铰保证气门杆与之精密间隙配合。,任务3 气门组的构造与检修,作用：为气门运动导向，保证气门和气门座间的正确配合与开闭，同时起导热作用。,气门导管工作条件及要求：工作温度较高，往复运动频繁，润滑难，易磨损。故要求材料具有一定强度、耐高温、

17、耐磨及自润滑性。,材料：多用灰铸铁、球体或铁基粉末冶金制成，以提高自润滑性。 为防止润油过多进入燃烧室，多数发动机气门导管装有橡胶油封。如图示。,任务3 气门组的构造与检修,作用：保证气门回位。气门关闭时，保证气门及时关闭和座紧密贴合，防止因振动而破坏密封；气门开启时不因惯性力而脱离凸轮。 要求：合适的弹力,足够刚度和抗疲劳强度。 材料：高锰钢、铬钒钢弹簧钢丝。,4、气门弹簧,任务3 气门组的构造与检修,气门弹簧的结构及安装：多为圆柱螺旋形弹簧。有等螺距弹簧、变螺距弹簧、直径旋向不同的双弹簧等多种结构形式。如图示。 安装时，一端支承在缸盖或缸体上，另一端压靠在气门弹簧座上。为防止工作时产生共振

18、，常采用后二种结构。,任务3 气门组的构造与检修,5.气门旋转机构,气门工作中如缓慢旋转,可使气门头部温度均匀,减小热变形，并有清除密封锥面积炭的自洁作用。,任务3 气门组的构造与检修,使气门旋转有两种方式：一是气门旋转机构；二是凸轮与挺柱接触点偏离挺柱中心线。如图示。,二、气门间隙, 气门间隙：指发动机冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留出的适当间隙。如图示。,任务3 气门组的构造与检修,任务3 气门组的构造与检修, 气门间隙调整：气门间隙大小由制造厂根据试验确定，一般在冷态时，排气门间隙为 0.300.35mm，进气门间隙为 0.250.30mm。, 气门间隙作

19、用：补偿气门及驱动组件工作时的受热伸胀量，避免热态时顶开气门而关闭不严，造成压缩和做功行程漏气而使功率下降。,为何排气门间隙需大于进气门间隙？,任务3 气门组的构造与检修,间隙过小，发动机热态下可能漏气，导致功率下降甚至烧坏气门； 间隙过大，传动件之间、气门与气门座之间产生撞击声，并加速磨损，还会使气门开启持续时间减少，气缸充气及排气变坏。故应注意检查调整。 采用液压挺柱配气机构,不需预留和调整气门间隙。,任务3 气门组的构造与检修,1气门的检测 气门失效形式：工作面磨损与烧蚀；杆部磨损；杆部弯曲变形等。 1）气门杆弯曲和气门头部歪斜检测：如图示。,任务3 气门组的构造与检修,三、气门组主要零

20、件的检修,气门杆直线度 误差0.03mm。 否则应校直或 更换。,任务3 气门组的构造与检修,2）气门杆磨损的检测： 气门杆的磨损可用外径千分尺进行测量。 如图示。 气门杆径向磨损量大于规定时,应以更换。,任务3 气门组的构造与检修,3）气门杆端面磨损的检测：用钢直尺在平台上检查气门长度。轴向磨损量大于规定时应以更换。 若轴向磨损未超过极限值，而杆端面出现不平、疤痕时，可用气门光磨机修磨。,4）气门工作面磨损的检测：气门头部工作面若有斑点、严重烧蚀等，可用气门光磨机修磨。 5）气门的修磨：通常在气门光磨机上进行。 气门光磨后，气门头最小边缘厚度（进、排气门）均0.50mm。否则应更换。 修磨后

21、，气门工作锥面对气门杆轴线的斜向圆跳动0.03mm。否则应更换。,气门气门光磨机，如图示。,任务3 气门组的构造与检修,1-电刷架 2-车头电机 3-加油孔 4-油窗 5-出风口 6-磨头体 7-注油孔 8-扳杆 9-电刷架 10-定位螺钉 11-纵导轨面 12-插销 13-磨头开关 14-车头开关 15-玻璃罩 16-车头 17-手轮 18-横向导面,2.气门座的检修 气门座失效形式：磨料磨损；硬化层剥落；高温烧蚀等。影响汽缸密封，动力下降。 将气门座圈清理干净并检查工作面。气门座圈工作面磨损变宽超过1.4mm，工作面烧蚀出现斑点、凹陷时，应进行铰削与修磨。,任务3 气门组的构造与检修,1）

22、气门座铰削工艺过程： 根据气门直径和工作锥面选择一组合适的铰 刀，再根据气门导管内径选择铰刀导杆，插 入气门导管内，无明显松旷为宜。 每组铰刀有45（30）、15、75 三种。 把砂布垫在铰刀下，磨除座口硬化层，以防 止铰刀打滑。 用与气门工作面锥角相同的粗铰刀铰削工作 锥面，直到凹陷、斑点、烧蚀被铰除为止。 用不同角度的铰刀铰削各锥面,其步骤如后图示。,任务3 气门组的构造与检修,任务3 气门组的构造与检修,在新气门或修磨过的气门锥面上涂红丹,检查接触环带 位置应在气门锥面中下部,宽度为1.01.4mm。如接触 面偏上,则用15铰刀铰上口,使接触面下移;如接触面 偏下,则应用75铰刀铰下口,使接触面上移。 最后精铰工作锥面，并在铰刀下垫细砂布修磨， 降低Ra值。,2）气门与气门座的研磨 气门座工作锥面铰削完毕后要与气门工作锥面配研。研磨方法有：手工研磨和机器研磨两种方法。 手工研磨步骤及要求： 研磨前先用汽油清洗气门、气门座和气门导 管，将气门按顺序排列或在气门顶部作记号。 在气门工作锥面上涂以薄层研磨砂，气门杆 上涂以机油，插入气门导管内。,任务3 气门组的构造与检修,利用螺丝刀或橡皮捻子按图示变换气门与座的 相对位置；注意转角不宜过大，并不时地提起，、 以保证研磨均匀。,当工作面粗研磨出一条 较完整且无斑痕的接触 环带后，清洗干净；换 细研磨砂继续研磨至出