第三章 配氣機構,第一節(jié) 氣門式配氣機構的布置及傳動 第二節(jié) 配氣定時 第三節(jié) 配氣機構的組成和零件,概述,一、功用： 按照發(fā)動機每個氣缸內所進行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開啟和關閉氣缸的進、排氣門，使新鮮可燃混合氣(汽油機)或空氣(柴油機)得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出。 二、充氣效率： 在進氣行程中，實際進入氣缸內的新鮮空氣或可燃混合氣的質量與在進氣系統(tǒng)進口狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮空氣或可燃混合氣的質量之比。 v=M/M0 M 進氣過程中，實際進入氣缸的新氣的質量； Mo在理想狀態(tài)下，充滿氣缸工作容積的新氣質量。,充氣效率越高越好，而其大小與配氣機構結構有直接的關系。,充氣效率一般為何值?（取值范圍）,3.1 氣門式配氣機構的布置及傳動,功用： 適時開關進、排氣門 保證進氣充足，排氣徹底 組成： 氣門組 氣門傳動組,布置形式: 一、按氣門安裝位置 a.頂置式 b.側置式 頂置式位于缸蓋頂上 特點： 拐彎少，阻力小，充氣好 結構緊，散熱少，不爆燃,氣門頂置式配氣機構工作過程,A、氣門行程大，結構較復雜，燃燒室緊湊。B、曲軸與凸輪軸傳動比為2:1。,側置式位于缸體一側 特點： 結構簡單，高度低 燃燒室結構不緊湊，散熱大 拐彎多，阻力大，進氣不充分，排氣不徹底 氣門側置式已很少使用,二、按凸輪軸位置 下置凸輪軸位于缸體中部 CA6102Q、EQ6100Q、BJ492Q 特點： 凸輪軸傳動簡單 氣門傳動鏈較長,中置凸輪軸位于缸體上部 上置凸輪軸位于缸蓋頂上 桑塔納、切諾基,二、凸輪軸的布置型式,1、凸輪軸下置 有利因素：簡化曲軸與凸輪軸之間的傳動裝置（齒輪傳動），有利于發(fā)動機的布置。,不利因素是什么？,凸輪軸與氣門相距較遠，動力傳遞路線較長，環(huán)節(jié)多，因此不適用于高速發(fā)動機。,2、凸輪軸中置式,傳動方式：凸輪軸經過挺柱直接驅動搖臂，省去了推桿。 應 用：適用于發(fā)動機轉速較高時，可以減少氣門傳動機構的往復運動質量。,凸輪軸,挺柱,活塞,搖臂,調整螺釘,3、凸輪軸上置式,應用：高速發(fā)動機 如：桑塔納轎車發(fā)動機,凸輪軸,凸輪軸,活塞,特點： 凸輪軸與氣門距離近，不需要推桿、挺柱，使往復運動的慣量減少。,雙凸輪軸上置式發(fā)動機,三、按傳動方式,齒輪傳動：CA6102Q、EQ6100Q、BJ492Q 鏈條傳動：切諾機 齒帶傳動：桑塔納 奧迪,傳動方式圖例,齒帶傳動圖例,一汽audi轎車的齒形帶傳動裝置,凸輪軸,曲軸,氣門開閉傳遞過程,曲軸正時齒輪帶動凸軸轉動 凸輪頂起挺柱經推桿使搖臂繞搖臂軸轉動，壓開氣門。 當凸輪頂點轉過挺柱時，挺柱回位，氣門在氣門彈簧的張力作用下逐漸關閉。,四、各缸氣門數(shù)及其排列方式,相鄰氣門共用一個氣道,進排氣門交替排列,每缸4氣門排列方式,每缸4氣門驅動方式,常用氣門頂置配氣機構的類型,氣門頂置，下置凸輪軸（OHV） 氣門頂置，上置凸輪軸（OHC） 氣門頂置，雙搖臂，上置凸輪軸（OHV/OHC） 氣門頂置，上置雙凸輪軸（OHV/DOHC）,五、氣門間隙,1、概念： 氣門間隙：為保證氣門關閉嚴密，通常發(fā)動機在冷態(tài)裝配時，在氣門桿尾端與氣門驅動零件（搖臂、挺柱或凸輪）之間留有適當?shù)拈g隙。,氣門桿,搖臂,氣門間隙,為何排氣門間隙大于進氣門間隙？,氣門間隙,氣門間隙,氣門間隙,3.2 配氣定時,1、用相對于上下止點曲拐位置的曲軸轉角的環(huán)形圖表示的進、排氣門的實際開閉時刻和開啟的持續(xù)時間 ，稱為配氣定時圖。,上止點,下止點,2、配氣定時演示,3、氣門疊開,氣門疊開：當進氣門早開和排氣門晚關時，出現(xiàn)的進排氣門同時開啟的現(xiàn)象。 氣門疊開角：氣門同時開啟的角度（+ ）。,排氣過程,進氣過程,氣門疊開的后果？,由于新鮮氣流和廢氣流的流動慣性都比較大，在短時間內是不會改變流向的，因此只要氣門重疊角選擇適當，就不會有廢氣倒流入進氣管和新鮮氣體隨同廢氣排除的可能性。這對換氣是有利的，但應注意，如氣門重疊角過大，當汽油機小負荷運轉、進氣管內壓力很低時，就可能出現(xiàn)廢氣倒流，使進氣量減少。,3.3 配氣機構的零件和組件,一、氣門組 氣門、氣門座、氣門導管、氣門彈簧、彈簧座、鎖片等零件組成。,要求： 保證氣缸的密封。,氣門組實物圖,1）氣門,功用：燃燒室的組成部分，是氣體進、出燃燒室通道的開關，承受沖擊力、高溫沖擊、高速氣流沖擊。 工作條件： A、進氣門600K700K，排氣門800K1100K。 B、頭部承受氣體壓力、氣門彈簧力、傳動慣性力等， C、冷卻和潤滑條件差， D、被氣缸中燃燒生成物中的物質所腐蝕。 性能： 強度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨,進氣門570K670K（鉻鋼或鉻鎳鋼） 排氣門1050K1200K（硅鉻鋼）,頭部,桿部,氣門頭部的結構形式,氣門與氣門座實物圖,進氣門,排氣門,氣門錐角,氣門錐角：氣門頭部與氣門座圈接觸的錐面與氣門頂部平面的夾角。 錐角作用： A、獲得較大的氣門座合壓力，提高密封性和導熱性。 B、氣門落座時有較好的對中、定位作用。 C、避免氣流拐彎過大而降低流速。,裝配前應將密封錐面研磨。,邊緣應保持一定的厚度，13mm。,氣門錐角的大小,進氣門：一般為30，原因是在相同氣門升程情況下，錐角小時進氣阻力小；但由于頭部邊緣較薄，剛度差，密封性及導熱性均差。 排氣門：一般為45。因其熱負荷較大,氣門桿,圓柱形，不斷做往復運動。,較高的加工精度，表面經過熱處理和磨光，保證同氣門導管的配合精度和耐磨性,氣門桿尾部：其形狀決定于彈簧座固定方式,凹槽,易斷裂處,氣門桿彈簧座的固定形式,凹槽（環(huán)槽）：安裝兩半錐形鎖片。 鎖銷孔：用鎖銷固定。,充鈉氣門,由于發(fā)動機工作時,排氣門經常處于高溫條件下工作,鈉約在970時為液態(tài),具有良好的熱傳導能力。通過液態(tài)納的來回運動,熱量能很快從氣門頭部傳到根部.可降低溫度約l00。這樣有利于降低混合氣自燃的危險,從而握高了氣門的使用壽命。在維修發(fā)動機時,進、排氣門不能修整,只允許研磨。捷達l.6L發(fā)動機排氣門內部注有鈉。,充鈉,2）氣門座,氣門座： 氣缸蓋的進、排氣道與氣門錐面相結 合的部位。 作用： 靠其內錐面與氣門錐面的緊密貼合密封氣缸。 接受氣門傳來的熱量。,氣門座,合金鑄鐵、奧氏體鋼,氣門座圈： 以較大過盈量鑲嵌在氣門座上的圓環(huán)。 鑲嵌式氣門座特點： 優(yōu)點：提高氣門座的使用壽命，便于更換。 缺點：導熱性差，加工精度高，脫落時易造成嚴重事故。 汽油機：排氣門采用鑲嵌式氣門座，進氣門直接在缸蓋鏜 柴油機：進排氣門均采用鑲嵌式氣門座,鋁合金氣缸蓋為何氣門座都要鑲嵌氣門座圈？,3）氣門導管,作用： 為氣門的運動導向，保證氣門直線運動兼起導熱作用。 工作條件： 工作溫度較高，約500K。潤滑困難，易磨損。 材料： 用含石墨較多的合金鑄鐵或粉末冶金材料，能提高自潤滑作用。 加工方法： 外表面加工精度較高 ，內表面精絞 裝配： 氣門桿與氣門導管間隙0.050.12mm。,氣門導管,氣缸蓋,過盈配合,卡環(huán)：防止氣門導管在使用中脫落。,倒角,伸入深度應適量。錐度可減少氣流阻力。,4）氣門彈簧,功用：保證氣門的回位，使氣門與氣門座緊密貼合。 材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼,氣門彈簧的裝配,氣門彈簧,氣門彈簧座,鎖片,氣門彈簧,圓柱形螺旋彈簧,圓柱等螺距彈簧,不等距彈簧,隨著有效圈數(shù)的減少，自然頻率提高。,氣門彈簧要避免發(fā)生共振（當工作頻率和自身頻率相等或成某一倍數(shù)時），主要措施有：不等距彈簧、雙彈簧,提高彈簧自身剛度，改變其自振頻率,雙彈簧布置,旋向相反的兩個彈簧，防止斷裂的彈簧卡入另一彈簧，一根折斷后另一根可繼續(xù)工作,應用車型： 奧迪100，捷達，桑塔納, 廣州標致505,5）氣門旋轉機構,通過發(fā)動機運轉振動力作用，使氣門在氣門座上自由的做不規(guī)則的旋轉的裝置，其作用是：減小氣門頭部受熱變形，防止沉積物形成。,錐形套筒,鎖片,鎖 片,強制旋轉機構,彈簧座,氣門彈簧,支承板,碟形彈簧,殼體,作業(yè),1、氣門彈簧起什么作用？為什么在裝配氣門彈簧時要預先壓縮？ 2、氣門錐角有什么作用？,二、氣門驅動組,1、組成：凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂。 2、功用：定時驅動氣門開閉，并保證氣門有足夠的開度和適當?shù)臍忾T間隙。,凸輪,挺柱,推桿,搖臂,凸輪軸正時齒輪,搖臂軸,1）凸輪軸,作用： 驅動和控制各缸氣門的開啟和關閉，使其符合發(fā)動機的工作順序、配氣相位和氣門開度的變化規(guī)律等要求。 工作條件： 承受氣門間歇性開啟的沖擊載荷。 耐磨，抗沖擊韌性，剛度。 材料： 優(yōu)質鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵 結構：凸輪、軸頸、偏心輪、螺旋齒輪；每2氣缸一個軸頸；軸頸直徑前后依次減小；另有空心凸輪軸，如捷達EA113,凸輪,凸輪軸軸頸,驅動分電器的螺旋齒輪,凸輪,工作條件：承受氣門彈簧的張力，間歇性的沖擊載荷。 凸輪性能：表面有良好的耐磨性，足夠的剛度、韌性。,凸輪與挺柱線接觸，接觸壓力大，磨損快。,同名凸輪的相對角位置,同一氣缸的進、排氣凸輪的相對角位置是與相應的配氣定時相對應的。,四缸發(fā)動機凸輪投影,點火順序： 1243,凸輪的輪廓,凸輪輪廓應保證氣門的運動規(guī)律符合配氣相位的要求,氣門開啟點,消除氣門間隙階段,氣門升程最大時刻,氣門關閉點,出現(xiàn)氣門間隙階段,緩沖結束點,凸輪軸的軸向定位：,正時齒輪,止推板,隔圈（調節(jié)環(huán)）,凸輪軸頸,凸輪軸的軸向間隙,氣缸體,利用調節(jié)環(huán)控制軸向竄動,竄動量,作用：為了防止凸輪軸在工作中產生軸向竄動和承受斜齒輪產生的軸向力。,凸輪軸的軸向定位：,止推軸承：第一軸承 止推片：正時齒輪與第一軸頸之間 止推螺釘：正時齒輪蓋上 以上各結構中均應留有一定間隙，并可調整。,止推片,凸輪軸的驅動,A、齒輪傳動：應用在下置凸輪軸發(fā)動機。采用斜齒齒輪。,B、鏈條和齒形皮帶傳動：鏈條傳動噪聲小，用于中置式或頂置式凸輪軸發(fā)動機。,曲軸正時齒形帶輪,中間軸齒形帶輪,張緊輪,凸輪軸正時齒形帶輪,2）挺柱,（1）作用：將凸輪的推力傳給推桿或氣門。 （2）挺柱的分類：,挺柱端面與凸輪的關系,錐形凸輪,挺柱受凸輪側向推力，產生一定傾斜，長期會造成挺柱與導管間的單面磨損及挺柱與凸輪間的不均勻磨損。因此將凸輪制成錐面，將挺柱底部制成球面，以使磨損均勻。,由于存在氣門間隙，在高速運動時會產生較大的震動和噪聲，不適宜要求行駛平穩(wěn)和低噪聲的發(fā)動機,凸輪為何要成錐形？,液力挺柱,挺柱體,柱塞,球形支座,卡環(huán),柱塞彈簧,單向閥,單向閥架,柱塞腔A,挺柱體腔B,進油口,進油通道,結構： 性能： 消除了配氣機構的間隙，減小了各零件的沖擊載荷和噪聲提高發(fā)動機高速時的性能。,發(fā)動機工作時，機油沿主油道供到氣門挺柱，并充滿柱塞內腔及其下面的空腔。當氣門關閉時，機油經挺柱體和柱塞上的油孔壓進柱塞腔A內，并推開單向閥充人挺柱體腔B內。彈簧6使柱塞3連同壓合在柱塞中的球座2緊靠著推桿，使配氣機構的間隙消失。 當凸輪轉到工作而使挺柱上推時推桿作用于支承座2和柱塞3上的反力力圖使柱塞克服柱塞彈簧的力相對于挺柱體1向下移動，于是柱塞下部空腔內的油壓迅速升高，使單向閥7關閉。由于液體的不可壓縮性，整個挺柱便像一個剛體一樣，按凸輪的運動規(guī)律，使氣門開啟、關閉。 當油壓過高或者氣門受熱膨脹時，將有少許油液經柱塞與挺柱體的間隙處漏出去。 當氣門開始關閉或冷卻收縮時，柱塞所受壓力減小，由于柱塞彈簧的作用，柱塞向上運動，始終保持與推桿的接觸，同時柱塞下部空腔B產生真空度，于是，主油道的油壓將再次推開單向閥，向挺柱體腔內充油而再度充滿整個挺柱內腔。,液力挺柱,機油經2、3、4、7進入低壓油腔（柱塞11上方），并經5進入高壓油腔。凸輪作用，挺柱9及柱塞下移，高壓油腔油壓升高，使5壓緊在柱塞座上，兩油腔完全分離；由于液體的不可壓縮，挺柱與油缸成為一個剛體，氣門被打開。氣門關閉后，在彈簧力作用下，挺柱上移，高壓腔壓力下降，凸輪與挺柱之間始終無間隙。 在氣門受熱時，可通過減少補油量或泄露來自動改變挺柱的高度。因此，無需氣門間隙存在。,桑塔納發(fā)動機液壓挺柱工作示意圖,氣門關閉時,氣門打開時,單向閥,彈簧被壓縮,3）氣門推桿,作用： 將挺柱傳來的推力傳給搖臂。 工作情況： 是氣門機構中最容易彎曲的零件。強度要求高，盡量短。 材料： 硬鋁或鋼,實心推桿,硬鋁推桿,鋼支承,4）搖臂,搖臂結構示意圖,氣門間隙調節(jié)螺釘,調節(jié)螺母,搖臂,搖臂軸套,易磨損部位 堆焊耐磨合金,功用：將推桿或凸輪傳來的力改變方向，作用到氣門桿端以推開氣門。,搖臂結構示意圖,搖臂比=1.2-1.8,潤滑油道,油槽,潤滑油道,裝調整螺釘和緊固螺母處,搖臂組示意圖,搖臂軸,螺栓,搖臂軸支座,搖臂軸緊固螺釘,搖臂稱套,調整螺釘,搖臂,定位彈簧,桑塔納發(fā)動機的配氣機構,配氣機構動畫,氣門間隙調整原則,調整原則： 1、不可調區(qū)域： 將要排氣，正在排氣，排氣剛完的排氣門不可調。 將要進氣，正在進氣，進氣剛完的進氣門不可調。 2、調氣門間隙的步驟： 1）畫出配氣定時圖 2）排出各缸的位置 3）當一缸在壓縮上止點時，判斷其它缸位于何行程，并判斷間隙是否可調。,利用配氣定時調節(jié)氣門間隙,例：=8 =31 =28 =8 點火次序：153624 一缸在壓縮上止點，問那些氣門的間隙可調？,1缸,5缸,3缸,6缸,2缸,4缸,三、本田雅閣發(fā)動機氣門間隙的調整,1只有當缸蓋溫度降到38度以下后，才能進行氣門間隙調整。 (1)拆下缸蓋罩和正時皮帶上罩。 (2)設置1號氣缸活塞在壓縮上死點位置。凸輪軸皮帶輪上的“UP”記號應位于頂部，皮帶輪上的上死點槽口應與缸蓋表面平齊。,(3)調節(jié)1號氣缸進、排氣門的間隙 進氣門：026mm 002mm； 排氣門：030mm 002mm。 (4)松開鎖止螺母， 轉動調節(jié)螺釘，直到 厚薄規(guī)前后移動時感 覺到有一點拖滯為止。 (5)擰緊鎖止螺母， 再檢查氣門間隙， 如有必要，重新進 行調整。,實物圖,測量氣門間隙,擰松緊定螺母，調正調節(jié)螺釘,(6)逆時針方向旋轉曲軸180度(凸輪軸皮帶輪轉動90度)，“UP” 記號應在排氣門側。調節(jié)第3號氣缸進、排氣門的間隙。,(7)繼續(xù)逆時針方向轉動曲軸180。使第4號氣缸活塞處于壓縮上死點位置。調節(jié)第4號氣缸進、排氣門的間隙。,(8)再逆時針轉動曲軸180。使第2號氣缸活塞處于壓縮上死點位置，“UP”記號應在進氣門側。調節(jié)第2號氣缸進、排氣門的間隙。,