第三章 配氣機(jī)構(gòu)的構(gòu)造與維修,杭后職教中心石偉,第一節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)的構(gòu)造,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、配氣機(jī)構(gòu)的作用和對其要求 2、配氣機(jī)構(gòu)的組成 3、氣門組和氣門傳動組的組成和作用 4、配氣機(jī)構(gòu)的布置形式 5、配氣機(jī)構(gòu)的工作過程,一、配氣機(jī)構(gòu)的作用,按照發(fā)動機(jī)各缸作功的次序和每一個氣缸工作循環(huán)的要求，定時開啟關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門，配合發(fā)動機(jī)各缸實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣，壓縮，作功和排氣的工作過程。,二、對配氣機(jī)構(gòu)的要求：,氣門要關(guān)閉嚴(yán)密，開閉及時，開度足夠。,三、配氣機(jī)構(gòu)的組成,氣門組和氣門傳動組,四、氣門組的組成,氣門、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、氣門彈簧座,氣門組的作用：,封閉氣缸的進(jìn)、排氣道口,五、氣門傳動組的組成:,凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂軸及氣門間隙調(diào)整螺釘?shù)冉M成,氣門傳動組的作用：,氣門傳動組使氣門打開和控制開啟與關(guān)閉的時刻和規(guī)律,六、配氣機(jī)構(gòu)的工作過程,氣門的開啟是通過氣門傳動組的作用完成的，而氣門的關(guān)閉則是由氣門彈簧來完成的。氣門的啟閉時刻和規(guī)律完全取決于凸輪的輪廓曲線。,氣門開啟點(diǎn),氣門升程最大時刻,氣門關(guān)閉點(diǎn),凸輪輪廓與氣門的運(yùn)動規(guī)律,七、配氣機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn),四沖程發(fā)動機(jī)每完成一個工作循環(huán)各缸的進(jìn)、排氣門需要開閉一次，即需要凸輪軸轉(zhuǎn)過一圈，而曲軸需要轉(zhuǎn)兩圈。曲軸轉(zhuǎn)速與凸輪軸轉(zhuǎn)速之比為2：1。氣門傳動組使氣門開啟，氣門彈簧使氣門關(guān)閉。,學(xué)習(xí)目標(biāo),1、頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)的分類 2、每缸氣門數(shù)及排列方式 3、凸輪軸上置式、中置式及下置式用途，傳動結(jié)構(gòu) 4、曲軸與凸輪軸之間的傳動方式,一、頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)的分類,1、按每缸的氣門數(shù),雙氣門式、三氣門式（兩進(jìn)一排）、四氣門式（兩進(jìn)兩排）和五氣門式（三進(jìn)兩排）,2、凸輪軸的位置,頂置式、下置式、中置式,3、曲軸到凸輪軸的傳動方式,齒輪傳動、鏈傳動、和同步帶傳動,二、每缸氣門數(shù)及其排列方式,1、兩氣門發(fā)動機(jī)的氣門排列方式,進(jìn)、排氣門沿氣缸蓋的縱向排列一列，相鄰兩缸的同名氣門就可以合用一個氣道,柴油機(jī)的進(jìn)、排氣道一般分置于氣缸蓋的兩側(cè)，以免排氣對進(jìn)氣加熱 汽油機(jī)進(jìn)、排氣道通常置于缸蓋的一側(cè)，以便預(yù)熱進(jìn)氣道的混合氣,2、三氣門發(fā)動機(jī)的氣門排列方式,每缸三個氣門的發(fā)動機(jī)，有兩個進(jìn)氣門，一個排氣門。進(jìn)、排氣門各排成一列,3、四氣門發(fā)動機(jī)的氣門排列方式,同名氣門排列兩列，由一個凸輪軸通過T形桿同時驅(qū)動，用一根凸輪軸驅(qū)動,同名氣門排成在同一列，一般用兩根凸輪軸驅(qū)動,三、凸輪軸的布置形式,1、凸輪軸上置式,用途：,轎車上的高速強(qiáng)化發(fā)動機(jī),傳動形式：,同步帶傳動或鏈條傳動,分類：,、凸輪搖臂式傳動結(jié)構(gòu)，通過搖臂擺動將氣門打開,、凸輪挺柱式傳動機(jī)構(gòu)，通過挺柱將氣門打開,2、凸輪軸下置式,用途:,大多數(shù)載貨汽車和大、中型客車發(fā)動機(jī)，采用一對正時齒輪傳動,3、凸輪軸中置式：,用途：,多用于柴油機(jī)，采用在一對正時齒輪之間加入一個中間齒輪傳動,分類：,四、曲軸與凸輪軸之間傳動方式,齒輪傳動、鏈傳動和同步帶傳動,1、齒輪傳動：,凸輪軸下置式的采用一對齒輪傳動,凸輪軸中置式在一對正時齒輪之間加入了一個中間齒輪,凸輪軸正時齒輪的齒數(shù)是曲軸正時齒輪的兩倍,2、鏈傳動,分類：,鏈條有滾子鏈和齒形鏈,優(yōu)點(diǎn)：,鏈條傳動的可靠性好，使用壽命長,缺點(diǎn)：,噪聲大，需要潤滑和定期張緊,3、同步帶傳動,優(yōu)點(diǎn)：,具有鏈傳動的精確性，又具有帶傳動的平穩(wěn)，噪聲小的優(yōu)點(diǎn),同步帶的張緊裝置,1、組成：,張緊器、張緊輪支架和張緊輪,2、工作過程：,張緊輪繞張緊輪支架上的心軸轉(zhuǎn)動，張緊輪支架繞固定在機(jī)體上的心軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)張緊器的頂桿彈性頂壓在支架心軸一側(cè)時，支架繞其心軸做正時針轉(zhuǎn)動，使左、右兩個張緊輪始終壓靠在同步帶的背側(cè)，使其保持張緊狀態(tài)。,3、材料,用氯丁橡膠制成，中間夾有高強(qiáng)度的纖維心線,鏈條傳動,學(xué)習(xí)目標(biāo),1、氣門間隙的定義、常見數(shù)值大小以及測量工具 2、配氣相位的定義、理論與實(shí)際的差異 3、進(jìn)氣門的配氣相位 4、排氣門的配氣相位 5、氣門重疊以及氣門重疊角 6、配氣相位與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的關(guān)系,一、氣門間隙,1、定義：,冷態(tài)時在凸輪軸基圓面到氣門桿端面之間留有供機(jī)件熱膨脹用的間隙，以確保氣門關(guān)閉嚴(yán)密，用表示,2、氣門間隙的常見值：,通常進(jìn)氣門間隙為0.25-0.30mm,排氣門間隙為0.30-0.35mm,3、氣門間隙的測量工具以及調(diào)節(jié)裝置,測量工具：,塞尺,因?yàn)槟p等原因，設(shè)有氣門間隙調(diào)整螺釘或調(diào)整墊塊等氣門間隙調(diào)整裝置。,液力挺柱：,不需要?dú)忾T間隙及其調(diào)整裝置，能隨時調(diào)整補(bǔ)償氣門的脹、縮量。,二、配氣相位,1、定義：,發(fā)動機(jī)進(jìn)、排氣門實(shí)際的開啟與關(guān)閉時刻與開啟持續(xù)的時間,2、理論：,進(jìn)氣門當(dāng)曲拐處于上止點(diǎn)時開啟，下止點(diǎn)時關(guān)閉，排氣門上止點(diǎn)時關(guān)閉，下止點(diǎn)時開啟。實(shí)際為使發(fā)動機(jī)進(jìn)氣充足，排氣干凈，使氣門早開遲閉。,3、進(jìn)氣門的配氣相位,進(jìn)氣提前角：,在排氣行程接近終了時，活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前，即曲拐轉(zhuǎn)到離上止點(diǎn)位置還差一個角度時，進(jìn)氣門便開始開啟,進(jìn)氣遲后角：,在進(jìn)氣行程曲拐轉(zhuǎn)到活塞到達(dá)下止點(diǎn)位置時，進(jìn)氣門并未關(guān)閉，而是曲拐轉(zhuǎn)過下止點(diǎn)后一個角度，活塞上行進(jìn)入壓縮行程時，進(jìn)氣門才關(guān)閉。,4、排氣門配氣相位,排氣提前角 ：,作功行程接近終了，活塞到達(dá)下止點(diǎn)之前，即曲拐轉(zhuǎn)到距下止點(diǎn)位置還差一個角度時，排氣門便開始開啟。,排氣遲后角 ：,排氣行程曲拐轉(zhuǎn)到活塞到達(dá)上止點(diǎn)位置時，排氣門并未關(guān)閉，而是在曲拐轉(zhuǎn)過上止點(diǎn)后一個角度，活塞下行進(jìn)入進(jìn)氣行程時，排氣門關(guān)閉。,5、氣門重疊及氣門重疊角,定義：,進(jìn)氣門曲拐轉(zhuǎn)到距上止點(diǎn)位置角時打開，排氣門在曲拐轉(zhuǎn)過上止點(diǎn)位置角時關(guān)閉，在一段時間內(nèi)進(jìn)、排氣門同時開啟現(xiàn)象。,氣門重疊角+ ：,進(jìn)、排氣門同時開啟過程對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。,6、配氣相位與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷關(guān)系,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不同，配氣相位也應(yīng)不同。轉(zhuǎn)速越高，每一次進(jìn)、排氣時間越短，要求提前角和遲后角越大。 發(fā)動機(jī)負(fù)荷不同，配氣相位也應(yīng)不同，汽油機(jī)小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，進(jìn)氣壓力較低，氣門重疊角應(yīng)減小，否則易出現(xiàn)廢氣倒流現(xiàn)象。 目前大多數(shù)發(fā)動機(jī)配氣相位是不能改變的，少數(shù)電腦控制發(fā)動機(jī)配氣相位可以隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷變化而自動調(diào)整。,配氣機(jī)構(gòu)的零件和組件,一、氣門組,氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門鎖片、氣門油封及氣門彈簧。,1、組成：,2、種類:,進(jìn)氣門和排氣門,3、作用：,密封進(jìn)、排氣道,4、組成：,1）頭部：,（1）氣門頂部形狀有平頂、球面頂、喇叭形頂 （2）氣門密封錐面與頂平角之間夾角稱為氣門錐角,2）桿身：,氣門桿與氣門導(dǎo)管配合，氣門桿端形狀取決于氣門彈簧座固定方式，分別是鎖片固定和鎖銷固定。,5、材料：,進(jìn)氣門采用中碳合金鋼,一、氣門導(dǎo)管,1.作用：,導(dǎo)向作用，導(dǎo)熱作用。,2.材料：,灰鑄鐵、球墨鑄鐵或粉末冶金制成。,二、氣門座,1.定義：,進(jìn)、排氣道口與氣門密封錐面直接貼和部位。,2.作用：,密封作用、散熱作用。,3.形式：,4.密封干涉角：,鑲嵌式和缸蓋加工式。,氣門錐角比氣門座錐角小0.51，有利于磨合期加速磨合。,三、氣門彈簧,1.功用：,關(guān)閉氣門，使氣門壓緊在氣門座上，防止發(fā)動機(jī)振動時發(fā)生跳動。,2.安裝：,一端支承在氣缸蓋上，另一端壓在氣門桿的彈簧座上，彈簧座用鎖片固定在氣門末端。,3.形式：,等螺距彈簧、變螺距圓柱彈簧、內(nèi)外彈簧。,學(xué)習(xí)目標(biāo)：,1、氣門傳動組的組成和作用 2、凸輪軸的構(gòu)造和材料 3、凸輪軸安裝和軸承安裝以及潤滑方式 4、凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 5、凸輪軸的輪廓曲線以及工作過程 6、凸輪軸的相對位置角理論和實(shí)際的差別 7、通過凸輪軸的進(jìn)排氣門判斷各缸的發(fā)火順 序 8、凸輪軸的軸向定位,二、氣門傳動組,組成：,凸輪軸和正時齒輪、挺柱及其導(dǎo)管、推桿、搖臂總成和搖臂軸等。,作用：,使進(jìn)、排氣門按配氣相位規(guī)定的時刻開閉，并保證有足夠的開度。,1、凸輪軸,構(gòu)造：,凸輪軸上制有各缸進(jìn)、排氣凸輪，下置式凸輪軸上還有螺旋齒輪和偏心輪。,材料：,優(yōu)質(zhì)鋼模鍛而成，或合金鑄鐵、球墨鑄鐵鑄造。,凸輪軸軸承和潤滑：,軸承采用壓入氣缸體承孔中的襯套，頂置凸輪軸發(fā)動機(jī)軸頸直接與氣缸蓋上鏜出承孔配合。潤滑方式為壓力潤滑。,凸輪軸安裝：,凸輪軸齒輪和曲軸正時齒輪上的正時記號對準(zhǔn)，保證正確配氣相位。,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,凸輪軸是一根細(xì)長的軸，每缸的進(jìn)、排氣門凸輪兩側(cè)各有一道凸輪軸頸的全支撐結(jié)構(gòu)，軸頸做成從前向后依次減小的結(jié)構(gòu)前端通過鍵裝有正時齒輪或同步帶輪等,凸輪軸的輪廓曲線和凸輪軸的相對角位置,a、凸輪軸的輪廓曲線,凸輪的輪廓曲線的作用，氣門開啟與關(guān)閉過程的運(yùn)動規(guī)律取決于此曲線。,凸輪輪廓中，O為凸輪軸的軸心，圓弧EA為凸輪的基圓，AB和DE為凸輪的緩沖段，BCD為凸輪的工作段，C點(diǎn)時升程最大，它決定了氣門的最大開度。,凸輪的工作過程如下：當(dāng)凸輪按圖中方向轉(zhuǎn)過EA時，挺柱處于最低位置不動，氣門處于關(guān)閉狀態(tài)。凸輪轉(zhuǎn)至A點(diǎn)時，挺柱開始移動。繼續(xù)轉(zhuǎn)動，在緩沖段AB內(nèi)的某點(diǎn)M處消除氣門間隙，氣門開始開啟，至C點(diǎn)時氣門開度最大，而后逐漸關(guān)小，至緩沖段DE內(nèi)某點(diǎn)N時，氣門完全關(guān)閉。此后，挺柱繼續(xù)下落，出現(xiàn)氣門間隙，至E點(diǎn)時挺柱又處于最低位置。,b、凸輪的相對角位置,理論：,從排氣門開啟到進(jìn)氣門開啟，曲軸正好轉(zhuǎn)過180，對應(yīng)凸輪軸進(jìn)、排氣門凸輪軸的夾角為90,實(shí)際：,存在進(jìn)、排氣提前角且排氣提前角大于進(jìn)氣提前角對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角大于180，對應(yīng)的凸輪軸上兩異名凸輪排、進(jìn)氣凸輪之間的夾角略大于90,c、通過凸輪軸的轉(zhuǎn)動方向，辨別進(jìn)排氣門凸輪，進(jìn)而判斷各缸的發(fā)火順序,確定凸輪軸的旋轉(zhuǎn)方向,下置式凸輪軸采用一對正時齒輪傳動，凸輪軸逆時針轉(zhuǎn)動；采用同步帶或鏈傳動的頂置式凸輪軸順時針轉(zhuǎn)動,辨別進(jìn)、排氣凸輪,按照先排氣后進(jìn)氣的規(guī)律判別,判定發(fā)動機(jī)各缸的發(fā)火順序,從凸輪軸前端看，各缸同名凸輪逆著凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向便是發(fā)動機(jī)進(jìn)（排）氣順序，也是發(fā)火順序,d、凸輪軸軸承及潤滑,軸承多采用壓入氣缸體承孔中的襯套，有的采用軸頸直接與氣缸蓋上鏜出的承孔配合,采用壓力潤滑氣缸體和氣缸蓋上鉆有油道與軸承相通,正時齒輪及凸輪軸的軸向定位,a、凸輪軸正時齒輪多為用夾布膠木制成的圓柱斜齒輪,優(yōu)點(diǎn)：,傳動平穩(wěn)、噪聲小,連接方式：,半圓鏈連接,安裝：,凸輪軸齒輪和曲軸正時齒輪上的正時記號對準(zhǔn),定位：,止推凸緣、止推凸緣固定螺栓,學(xué)習(xí)目標(biāo)：,1、挺柱的功用、材料、制作工藝和類型 2、液力挺柱的制作工藝和一般構(gòu)造 3、挺桿存在的機(jī)構(gòu)、安裝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、缺點(diǎn) 4、搖臂組的組成、搖臂的定義、結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 5、無聲搖臂的組成和工作原理,2、挺柱,功用：,將凸輪的推力傳給推桿或氣門桿,材料：,鎳鉻合金鑄鐵或冷激合金鑄鐵,制作工藝：,表面熱處理后精磨,類型：,筒式和滾輪式,液力挺柱的一般構(gòu)造和工作原理,一般構(gòu)造：,杯形油缸的外圓柱面與挺住體的導(dǎo)向孔配合，內(nèi)圓柱面與柱塞配合，球閥被補(bǔ)償彈簧壓靠在柱塞下端面的閥座上，補(bǔ)償彈簧使挺柱與油缸始終和凸輪與氣門桿保持接觸，挺柱體內(nèi)的低壓油腔，氣缸蓋油道內(nèi)的機(jī)油通過量油孔，斜油孔和環(huán)油槽進(jìn)入挺柱體內(nèi)的低壓油腔，柱塞下端油腔內(nèi)部稱為高壓油腔，當(dāng)球閥打開時，高壓油腔和低壓油腔相通。,工作原理：,氣門打開過程，油路斷開，球閥壓緊在閥座上液力挺柱相當(dāng)于一個尺寸不變的剛體，氣門關(guān)閉氣門彈簧推動氣門及挺柱上移，油路接通，球閥打開補(bǔ)償氣門間隙。,3、推桿,存在的機(jī)構(gòu)：,中置式和下置式的配氣機(jī)構(gòu),安裝：,推桿下端與挺柱接觸、上端與搖臂調(diào)整螺釘接觸,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,推桿下端常做成球形，上端做成凹球形，桿身多為空心管,缺點(diǎn)：,承受壓力的細(xì)長桿，很容易彎曲變形。,4、搖臂組與搖臂,搖臂組組成：,搖臂、搖臂軸、搖臂軸支座及定位彈簧等,安裝：,搖臂軸為空心軸安裝在搖臂軸支座孔內(nèi)，支座用螺栓固定在氣缸蓋上，搖臂軸利用搖臂軸緊固螺釘固定在支座上，油道潤滑，在兩個搖臂之間套裝一個定位彈簧，防止軸向竄動,搖臂,定義：,是一個以中間軸孔為支點(diǎn)的不等臂杠桿，長臂一端推動氣門，在搖臂短臂端螺孔中旋入用于調(diào)整氣門間隙用的調(diào)整螺釘,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,長臂的端頭與氣門桿尾端接觸的部位制成圓弧狀,無聲搖臂,組成：,凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂軸、搖臂、彈簧、柱塞、凸環(huán)、氣門,工作原理：,氣門關(guān)閉時，柱塞在彈簧的作用下將凸環(huán)向外擺開，消除間隙，氣門開啟時，支點(diǎn)偏向柱塞一側(cè)，氣門桿壓縮柱塞，直到將柱塞壓到底后氣門開啟，整個過程無間隙，因而無噪聲。,