第3章配氣機(jī)構(gòu),概述配氣相位配氣機(jī)構(gòu)的組成和零件可變配氣相位,3.1概述,一、功用：按照發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸內(nèi)所進(jìn)行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉氣缸的進(jìn)、排氣門(mén)，使新鮮可燃混合氣(汽油機(jī))或空氣(柴油機(jī))得以及時(shí)進(jìn)入氣缸，廢氣得以及時(shí)從氣缸排出。二、充氣效率：v=M/M0M進(jìn)氣過(guò)程中，實(shí)際進(jìn)入氣缸的新氣的質(zhì)量；Mo在理想狀態(tài)下，充滿(mǎn)氣缸工作容積的新氣質(zhì)量。,氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu),組成：氣門(mén)組：氣門(mén)、氣門(mén)座、氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)彈簧、氣門(mén)彈簧座及鎖緊裝置等零件傳動(dòng)組：挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸等零件驅(qū)動(dòng)組：凸輪軸，凸輪軸軸承和止推裝置等,3.2配氣機(jī)構(gòu)的布置和工作情況,一、氣門(mén)的布置型式1、氣門(mén)頂置式組成：,氣門(mén)組包括：氣門(mén)、氣門(mén)座、氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)彈簧、氣門(mén)彈簧座及鎖緊裝置傳動(dòng)組包括：挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸等零件驅(qū)動(dòng)組包括：凸輪軸，凸輪軸軸承和止推裝置等,工作過(guò)程,特點(diǎn)：A、氣門(mén)行程大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，燃燒室緊湊。B、曲軸與凸輪軸傳動(dòng)比為2:1。,2、氣門(mén)側(cè)置式,進(jìn)排氣門(mén)都布置在氣缸的一側(cè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件數(shù)目少。氣門(mén)布置在同一側(cè)導(dǎo)致燃燒室結(jié)構(gòu)不緊湊、熱量損失大、進(jìn)氣道曲折、進(jìn)氣阻力大，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降，已趨于淘汰。,二、凸輪軸的布置型式,1、凸輪軸下置缺點(diǎn)：凸輪軸與氣門(mén)相距較遠(yuǎn)，動(dòng)力傳遞路線(xiàn)較長(zhǎng)，環(huán)節(jié)多，因此不適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化曲軸與凸輪軸之間才傳動(dòng)裝置，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的布置。,2、凸輪軸中置式,傳動(dòng)方式：凸輪軸經(jīng)過(guò)挺柱直接驅(qū)動(dòng)搖臂，省去了推桿。應(yīng)用：適用于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可以減少氣門(mén)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。,3、凸輪軸上置式,應(yīng)用：高速發(fā)動(dòng)機(jī)桑塔納轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī),特點(diǎn)：凸輪軸與氣門(mén)距離近，不需要推桿、挺柱，使往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣量減少。,雙凸輪軸上置式發(fā)動(dòng)機(jī),捷達(dá)轎車(chē)氣缸蓋實(shí)物圖,上置凸輪軸實(shí)物圖,三、凸輪軸的傳動(dòng)方式,1、齒輪傳動(dòng),凸輪軸下置、中置式配氣機(jī)構(gòu),2、鏈條傳動(dòng),導(dǎo)鏈板,張緊機(jī)構(gòu),3、齒帶傳動(dòng),氣門(mén)數(shù)和布置形式,單缸4氣門(mén),單缸2氣門(mén),單缸5氣門(mén),四、氣門(mén)間隙,1、概念：氣門(mén)間隙：為保證氣門(mén)關(guān)閉嚴(yán)密，通常發(fā)動(dòng)機(jī)在冷態(tài)裝配時(shí)，在氣門(mén)桿尾端與氣門(mén)驅(qū)動(dòng)零件（搖臂、挺柱或凸輪）之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙。,五、配氣相位,1、氣門(mén)從開(kāi)啟到關(guān)閉所經(jīng)歷的曲軸轉(zhuǎn)角，稱(chēng)為配氣相位。,3、氣門(mén)疊開(kāi),氣門(mén)疊開(kāi)：當(dāng)進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)和排氣門(mén)晚關(guān)時(shí)，出現(xiàn)的進(jìn)排氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟的現(xiàn)象。氣門(mén)疊開(kāi)角：氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟的角度（+）。,排氣過(guò)程,進(jìn)氣過(guò)程,作業(yè),1、作出配氣相位圖，并分析氣門(mén)早開(kāi)與遲閉的原因。,4.3配氣機(jī)構(gòu)的組件和工作情況,一、氣門(mén)組,功用：燃燒室的組成部分，是氣體進(jìn)、出燃燒室通道的開(kāi)關(guān)，承受沖擊力、高溫沖擊、高速氣流沖擊。工作條件：A、進(jìn)氣門(mén)570K670K，排氣門(mén)1050K1200K。B、頭部承受氣體壓力、氣門(mén)彈簧力等，C、冷卻和潤(rùn)滑條件差，D、被氣缸中燃燒生成物中的物質(zhì)所腐蝕。性能：強(qiáng)度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨,1、氣門(mén),進(jìn)氣門(mén)570K670K（鉻鋼或鉻鎳鋼）排氣門(mén)1050K1200K（硅鉻鋼）,頭部,桿部,氣門(mén)頭部的結(jié)構(gòu)形式,（2）氣門(mén)錐角1）定義：氣門(mén)錐面與頂平面的夾角稱(chēng)氣門(mén)錐角。,2）氣門(mén)錐角的作用,就向錐形塞子可以塞緊瓶口一樣，能獲得較大的氣門(mén)座合壓力，以提高密封性和導(dǎo)熱性；氣門(mén)落座時(shí)有自動(dòng)定位作用；避免氣流拐彎過(guò)大而降低流速；氣門(mén)落座時(shí)能擠掉接觸面的沉積物，即有自潔作用。,3）進(jìn)、排氣門(mén)錐角的大小進(jìn)氣門(mén)錐角較小，多用300。因錐角越小，進(jìn)氣通道截面越大，進(jìn)氣量越多。排氣門(mén)錐角較大，通常為450。因錐角越大，氣門(mén)頭部邊緣的厚度大，不易變形。排氣門(mén)熱負(fù)荷較大而用較大的錐角，以加強(qiáng)散熱和避免受熱變形。且錐角越大，座合壓力越大，自潔作用越大。,3）氣門(mén)頭部直徑氣門(mén)頭部直徑越大，氣門(mén)口通道截面就越大，進(jìn)、排氣阻力就越小。通常進(jìn)氣門(mén)頭部直徑大于排氣門(mén)。另外，排氣門(mén)稍小些，還不易變形。h1<h2,氣門(mén)桿,2、氣門(mén)座,氣門(mén)座：氣缸蓋的進(jìn)、排氣道與氣門(mén)錐面相結(jié)合的部位。作用：1.靠其內(nèi)錐面與氣門(mén)錐面的緊密貼合密封氣缸。2.接受氣門(mén)傳來(lái)的熱量。,氣門(mén)座,氣門(mén)座圈：以較大過(guò)盈量鑲嵌在氣門(mén)座上的圓環(huán)。鑲嵌式氣門(mén)座特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：提高氣門(mén)座的使用壽命，便于更換。缺點(diǎn)：導(dǎo)熱性差，加工精度高，脫落時(shí)易造成嚴(yán)重事故。汽油機(jī)：排氣門(mén)采用鑲嵌式氣門(mén)座柴油機(jī)：進(jìn)氣門(mén)采用鑲嵌式氣門(mén)座,3、氣門(mén)導(dǎo)管,作用：為氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，保證氣門(mén)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)兼起導(dǎo)熱作用。工作條件：工作溫度較高，約500K。潤(rùn)滑困難，易磨損。材料：用含石墨較多的鑄鐵，能提高自潤(rùn)滑作用。加工方法：外表面加工精度較高內(nèi)表面精絞裝配：氣門(mén)桿與氣門(mén)間隙0.050.12mm。,4、氣門(mén)彈簧,功用：保證氣門(mén)的回位。材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼,氣門(mén)彈簧的裝配,氣門(mén)彈簧,氣門(mén)彈簧座,鎖片,氣門(mén)彈簧,圓柱形螺旋彈簧,圓柱等螺距彈簧,不等距彈簧應(yīng)用：CA7560,雙彈簧布置,旋向相反的兩個(gè)彈簧，防止斷裂的彈簧卡入另一彈簧,應(yīng)用車(chē)型：奧迪100，捷達(dá)，桑塔納,廣州標(biāo)致505,作業(yè),1、氣門(mén)彈簧起什么作用？為什么在裝配氣門(mén)彈簧時(shí)要預(yù)先壓縮？2、氣門(mén)錐角有什么作用？3.分析氣門(mén)早開(kāi)與遲閉的原因。4.配氣相位,二、氣門(mén)驅(qū)動(dòng)組,1、組成2、功用：定時(shí)驅(qū)動(dòng)氣門(mén)開(kāi)閉，并保證氣門(mén)有足夠的開(kāi)度和適當(dāng)?shù)臍忾T(mén)間隙。,凸輪軸,作用：驅(qū)動(dòng)和控制各缸氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，使其符合發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序、配氣相位和氣門(mén)開(kāi)度的變化規(guī)律等要求。工作條件：承受氣門(mén)間歇性開(kāi)啟的沖擊載荷。材料：優(yōu)質(zhì)鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵結(jié)構(gòu)：,凸輪的輪廓,凸輪輪廓與氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,氣門(mén)開(kāi)啟點(diǎn),消除氣門(mén)間隙階段,氣門(mén)升程最大時(shí)刻,氣門(mén)關(guān)閉點(diǎn),出現(xiàn)氣門(mén)間隙階段,同名凸輪的相對(duì)角位置,同一氣缸的進(jìn)、排氣凸輪的相對(duì)角位置是與相應(yīng)的配氣相位相對(duì)應(yīng)的。,點(diǎn)火順序：1243,凸輪軸的軸向定位：,作用：為了防止凸輪軸在工作中產(chǎn)生軸向竄動(dòng)和承受斜齒輪產(chǎn)生的軸向力。,正時(shí)齒輪,止推板,隔圈（調(diào)節(jié)環(huán)）,凸輪軸頸,凸輪軸的軸向間隙,氣缸體,2、挺柱,（1）作用：將凸輪的推力傳給推桿或氣門(mén)。（2）挺柱的分類(lèi)：,結(jié)構(gòu)：性能：消除了配氣機(jī)構(gòu)的間隙，減小了各零件的沖擊載荷和噪聲提高發(fā)動(dòng)機(jī)高速時(shí)的性能。,液力挺柱,發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挺柱工作示意圖,氣門(mén)關(guān)閉時(shí),氣門(mén)打開(kāi)時(shí),3、氣門(mén)推桿,作用：將挺柱傳來(lái)的推力傳給搖臂。工作情況：是氣門(mén)機(jī)構(gòu)中最容易彎曲的零件。材料：硬鋁或鋼,4、搖臂,功用：將推桿或凸輪傳來(lái)的力改變方向，作用到氣門(mén)桿端以推開(kāi)氣門(mén)。,搖臂結(jié)構(gòu)示意圖,氣門(mén)間隙調(diào)節(jié)螺釘,調(diào)節(jié)螺母,搖臂,搖臂軸套,易磨損部位堆焊耐磨合金,搖臂結(jié)構(gòu)示意圖,潤(rùn)滑油道,油槽,潤(rùn)滑油道,搖臂組示意圖,搖臂軸,螺栓,搖臂軸支座,搖臂軸緊固螺釘,搖臂稱(chēng)套,調(diào)整螺釘,搖臂,定位彈簧,搖臂組實(shí)物圖,桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu),可變配氣相位,氣門(mén)定時(shí)和升程可變的進(jìn)氣系統(tǒng)可變諧振增壓系統(tǒng),控制原理,VTEC高速時(shí),氣缸數(shù)目可變機(jī)構(gòu),可變進(jìn)氣諧振增壓系統(tǒng),VG30DE可變諧振增壓系統(tǒng),小結(jié),配氣機(jī)構(gòu)有三種傳動(dòng)方式齒輪驅(qū)動(dòng)、鏈驅(qū)動(dòng)和齒形皮帶驅(qū)動(dòng)。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與凸輪軸之比(即傳動(dòng)比)應(yīng)為2：1即曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，凸輪軸旋轉(zhuǎn)一周?，F(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用多氣門(mén)布置和排列方式，進(jìn)、排氣門(mén)配氣相位早開(kāi)晚關(guān)，以改善進(jìn)、排氣狀況。凸輪軸上主要配置有各缸進(jìn)、排氣凸輪，凸輪的輪廓保證氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的持續(xù)時(shí)間符合配氣相位的要求，凸輪軸有軸向定位裝置。轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用液力挺柱，可消除配氣機(jī)構(gòu)中的間隙，減小各零件的沖擊載荷和噪聲。,