第三章配氣機構 配氣機構的主要零部件 概述 配氣相位 可變進氣系統(tǒng) 3 1概述 v M M0M 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 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 功用 一 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 二 配氣機構的布置型式 目前國產的汽車發(fā)動機都采用氣門頂置式配氣機構 氣門頂置式 進排氣門都布置在氣缸的一側 結構簡單 零件數(shù)目少 氣門布置在同一側導致燃燒室結構不緊湊 熱量損失大 進氣道曲折 進氣阻力大 使發(fā)動機性能下降 已趨于淘汰 氣門側置式 三 凸輪軸的布置型式 1 凸輪軸下置不利因素 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 有利因素 簡化曲軸與凸輪軸之間才傳動裝置 有利于發(fā)動機的布置 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)動機現(xiàn)代轎車發(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 四 凸輪軸的傳動方式 五 氣門數(shù)目及排列方式 每缸四氣門的布置 六 氣門間隙 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 凸輪軸 1 概念 為何排氣門間隙大于進氣門間隙 實物圖 測量氣門間隙 擰松緊定螺母 調整調節(jié)螺釘 3 2配氣相位 氣門從開啟到關閉所經歷的曲軸轉角 稱為配氣相位 上止點 下止點 一 概念 配氣相位演示 二 氣門重疊 氣門重疊 當進氣門早開和排氣門遲關時 出現(xiàn)的進排氣門同時開啟的現(xiàn)象 氣門重疊角 氣門同時開啟的角度 排氣過程 進氣過程 氣門重疊角 3 3配氣機構的主要零部件 一 氣門組 氣門組實物圖 鎖片 彈簧座 1 氣門 A 進氣門570K 670K 排氣門1050K 1200K B 頭部承受氣體壓力 氣門彈簧力等 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 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 頭部 桿部 工作條件 性能 強度和剛度大 耐熱 耐腐蝕 耐磨 進氣門 鉻鋼或鉻鎳鋼 排氣門 硅鉻鋼 氣門頭部的結構形式 氣門錐角 氣門錐角概念 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 1 3mm 氣門實物圖 進氣門 大 排氣門 小 氣門桿部 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 環(huán)形槽 鎖銷孔 凹槽 易斷裂處 2 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 用含石墨較多的鑄鐵 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 氣門桿與氣門間隙0 05 0 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 伸入深度應適量 錐度可減少氣流阻力 3 氣門座 氣門座概念 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 氣門密封干涉角 比氣門錐角大0 5 1度的氣門座圈錐角 氣門座 汽油機 排氣門采用鑲嵌式氣門座柴油機 進氣門采用鑲嵌式氣門座 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 氣門座圈 4 氣門彈簧 功用 保證氣門的回位 材料 高錳碳鋼 鉻釩鋼 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 不等距彈簧應用 CA7560 隨著有效圈數(shù)的減少 自然頻率提高 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 應用車型 奧迪100 捷達 桑塔納 氣門旋轉機構 為了使氣門頭部溫度均勻 防止局部過熱引起的變形和清除氣門座積炭 可設法使氣門在工作中相對氣門座緩慢旋轉 氣門緩慢旋轉時在密封錐面上產生輕微的摩擦力 有阻止沉積物形成的自潔作用 鎖片 錐形套筒 二 氣門傳動組 1 組成 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 凸輪軸 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 材料 優(yōu)質鋼 合金鑄鐵 球墨鑄鐵結構 斜齒輪 驅動分電器 機油泵 偏心輪 驅動器汽油泵 凸輪 凸輪性能 承受氣門彈簧的張力 間歇性的沖擊載荷 表面有良好的耐磨性 足夠的剛度 凸輪與挺柱線接觸 接觸壓力大 磨損快 工作條件 凸輪的輪廓 凸輪輪廓與氣門的運動規(guī)律 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 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相位相對應的 四缸發(fā)動機凸輪投影 點火順序 1 2 4 3 凸輪軸軸向定位 凸輪軸的軸向定位 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 正時齒輪及正時標記 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 普通挺柱和液力挺柱 液力挺柱 結構 見右圖性能 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 卡環(huán) 閥架 支承座 單向閥 柱塞彈簧 碟形彈簧 挺桿體 柱塞 推桿 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 材料 硬鋁或鋼 4 搖臂 功用 搖臂結構示意圖 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 分類 普通搖臂和無噪聲搖臂 搖臂組示意圖 搖臂軸 螺栓 搖臂軸支座 搖臂軸緊固螺釘 搖臂襯套 調整螺釘 搖臂 定位彈簧 桑塔納發(fā)動機的配氣機構 3 4可變進氣系統(tǒng) 可變進氣系統(tǒng)可以顯著提高發(fā)動機的進氣效果 且結構簡單 故廣泛應用于轎車汽油機上 可變進氣系統(tǒng)主要有以下幾種形式 一 多氣門分段工作進氣系統(tǒng) 二 雙進氣管分段工作進氣系統(tǒng) 三 進氣管長度及面積可變進氣系統(tǒng) 四 配氣相位可變進氣系統(tǒng) 五 氣門定時和升程可變進氣系統(tǒng) 小結 氣門組 氣門傳動組 結束