4.配气机构

null第四章 配气机构第四章 配气机构概述 气门间隙 配气相位 配气机构的组成和零件 可变配气正时及气门升程机构§4.1 概述§4.1 概述一、功用： 按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。 二、充气效率： 在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量与在进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。 ηv=M/M0 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，充满气缸的新气质量。 §4.2 配气机构的布置和工作情况§4.2 配气机构的布置和工作情况一、气门的布置型式 1、气门顶置式 组成：工作过程 工作过程 特点： A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。 B、曲轴与凸轮轴传动比为2:1。2、气门侧置式2、气门侧置式 进排气门都布置在气缸的一侧，结构简单、零件数目少。 气门布置在同一侧导致燃烧室结构不紧凑、热量损失大、进气道曲折、进气阻力大，使发动机性能下降，已经淘汰。二、凸轮轴的布置型式二、凸轮轴的布置型式1、凸轮轴下置 不利因素：凸轮轴与气门相距较远，动力传递路线较长，环节多，因此不适用于高速发动机。 有利因素：简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置，有利于发动机的布置。2、凸轮轴中置式2、凸轮轴中置式 传动方式：凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，省去了推杆。 应用：适用于发动机转速较高时，可以减少气门传动机构的往复运动质量。凸轮轴挺柱活塞摇臂调整螺钉3、凸轮轴上置式3、凸轮轴上置式 应用：高速发动机 桑塔纳轿车发动机等凸轮轴凸轮轴活塞特点： 凸轮轴与气门距离近，不需要推杆、挺柱，使往复运动的惯量减少。双凸轮轴上置式发动机三、气门间隙三、气门间隙1、概念： 气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。气门杆摇臂气门间隙为何排气门间隙大于进气门间隙？四、配气相位四、配气相位 1、气门从开启到关闭所经历的曲轴转角，称为配气相位。上止点下止点2、配气相位演示2、配气相位演示3、气门叠开3、气门叠开 气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时，出现的进排气门同时开启的现象。 气门叠开角：气门同时开启的角度（+ ）。排气过程进气过程五、凸轮轴的传动方式五、凸轮轴的传动方式传动方式图例传动方式图例一汽audi轿车的齿形带传动装置凸轮轴曲轴§4.3 配气机构的组件和工作情况§4.3 配气机构的组件和工作情况一、气门组 气门组实物图气门组实物图1、气门1、气门功用： 燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。 工作条件： A、进气门570K~670K，排气门1050K~1200K。 B、头部承受气体压力、气门弹簧力等， C、冷却和润滑条件差， D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。 性能： 强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨进气门570K~670K（铬钢或铬镍钢） 排气门1050K~1200K（硅铬钢）头部杆部气门头部的结构形式气门头部的结构形式气门实物图气门实物图进气门排气门气门锥角气门锥角气门锥角：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。锥角作用： A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、避免气流拐弯过大而降低流速。装配前应将密封锥面研磨。边缘应保持一定的厚度，1~3mm。气门杆气门杆较高的加工精度，面经过热处理和磨光，保证同气门导管的配合精度和耐磨性气门杆尾部： 环形槽、锁销孔凹槽易断裂处2、气门座2、气门座 气门座： 气缸盖的进、排气道与气门锥面相结 合的部位。 作用： 靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。 接受气门传来的热量。 气门密封干涉角： 比气门锥角大0.5~1度的气门座圈锥角。 气门座null气门座圈： 以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。 镶嵌式气门座特点： 优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。 缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。 汽油机：排气门采用镶嵌式气门座 柴油机：进气门采用镶嵌式气门座 铝合金气缸盖为何气门座都要镶嵌气门座圈？3、气门导管3、气门导管 作用： 为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。 工作条件： 工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损。 材料： 用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。 加工： 外表面加工精度较高 内表面精绞 装配： 气门杆与气门导管间隙0.05～0.12mm。 气门导管气缸盖过盈配合卡环：防止气门导管在使用中脱落。倒角伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。4、气门弹簧4、气门弹簧功用：保证气门的回位。 材料：高锰碳钢、铬钒钢气门弹簧的装配气门弹簧气门弹簧座锁片气门弹簧气门弹簧圆柱形螺旋弹簧圆柱等螺距弹簧不等距弹簧 应用：CA7560不等螺距弹簧安装时应注意什么问题？随着有效圈数的减少，自然频率提高，避免共振发生双弹簧布置双弹簧布置旋向相反的两个弹簧，抑制共振产生；一个弹簧断裂另一个照样工作；防止断裂的弹簧卡入另一弹簧应用车型：奥迪100，捷达，桑塔纳, 广州标致5055. 气门旋转机构5. 气门旋转机构功用 气门缓慢的旋转运动，可使气门头部周向温度分布比较均匀，从而减小气门头部的热变形 气门旋转时，在密封锥面上产生轻微的摩擦力，能清除锥面沉积物 使气门磨损均匀气门旋转机构气门旋转机构锥形套筒锁片二、气门传动组二、气门传动组 组成：（如图） 功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适当的气门间隙。凸轮轴挺柱推杆摇臂凸轮轴正时齿轮摇臂轴1、凸轮轴1、凸轮轴 作用： 驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。 工作条件： 承受气门间歇性开启的冲击载荷。 材料： 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构：凸轮凸轮轴轴颈驱动分电器的螺旋齿轮汽油泵偏心轮凸轮凸轮 工作条件： 承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。 凸轮性能： 表面有良好的耐磨性，足够的刚度。 凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。凸轮的轮廓凸轮的轮廓凸轮轮廓与气门的运动规律气门开启点消除气门间隙阶段气门升程最大时刻气门关闭点出现气门间隙阶段缓冲结束点同名凸轮的相对角位置同名凸轮的相对角位置同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置是与相应的配气相位相对应的。各缸同名凸轮的相对角位置，应符合各缸点火次序和点火间隔时间的要求。四缸发动机凸轮投影点火顺序： 1—2—4—3凸轮轴的轴向定位凸轮轴的轴向定位 作用： 为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜齿轮产生的轴向力。正时齿轮止推板隔圈（调节环）凸轮轴颈凸轮轴的轴向间隙气缸体利用调节环控制轴向窜动窜动量凸轮轴的驱动凸轮轴的驱动A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。B、链条和齿形皮带传动：链条传动噪声小，用于中置式或顶置式凸轮轴发动机。 B、链条和齿形皮带传动：链条传动噪声小，用于中置式或顶置式凸轮轴发动机。 曲轴正时齿形带轮中间轴齿形带轮张紧轮凸轮轴正时齿形带轮2、挺柱2、挺柱（1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。 （2）挺柱的分类：挺柱端面与凸轮的关系挺柱端面与凸轮的关系锥形凸轮凸轮为何要成锥形？液力挺柱液力挺柱挺柱体柱塞球形支座卡环柱塞弹簧单向阀单向阀架柱塞腔挺柱体腔进油口进油通道结构： 性能： 消除了配气机构的间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声，提高发动机高速时的性能。桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图气门关闭时气门打开时单向阀弹簧被压缩3、气门推杆3、气门推杆作用： 将挺柱传来的推力传给摇臂。 工作情况： 是气门机构中最容易弯曲的零件。 材料： 硬铝或钢4、摇臂4、摇臂功用： 将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。摇臂结构示意图气门间隙调节螺钉锁紧螺母摇臂摇臂轴套易磨损部位 堆焊耐磨合金摇臂结构示意图摇臂结构示意图润滑油道油槽润滑油道摇臂组示意图摇臂组示意图摇臂轴螺栓摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂称套调整螺钉摇臂定位弹簧桑塔纳发动机的配气机构桑塔纳发动机的配气机构气门间隙调整原则气门间隙调整原则调整原则： 1、不可调区域： 将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。 将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。 2、调气门间隙的步骤： 1）画出配气相位图 2）排出各缸的位置 3）当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于何行程，并判断间隙是否可调。 利用配气相位调节气门间隙利用配气相位调节气门间隙例：α=8º β=31º γ=28º δ=8º 点火次序：1—5—3—6—2—4 一缸在压缩上止点，问那些气门的间隙可调？ null1缸5缸3缸6缸2缸4缸αβγδ§4.4 可变配气正时及气门升程机构 * §4.4 可变配气正时及气门升程机构 正时板辅助进气摇臂主进气摇臂凸轮轴中间进气摇臂进气门排气门广本雅阁VTEC结构图1. VTEC功用 * 1. VTEC功用 VTEC使配气正时和气门升程根据发动机转速变化作出相应的实时调整 使气缸的充气量同时满足发动机低转速和高转速下的不同需要 从而提高了发动机的动力性和经济性。2. 低转速下VTEC原理 * 2. 低转速下VTEC原理 低转速下VTEC原理说明* 低转速下VTEC原理说明正时活塞无油压作用 同步活塞在图示位置 主、辅摇臂分别由主、辅进气凸轮驱动 主进气门按正常的时间和高度开启 辅助进气门由于辅助凸轮的高度小而稍稍打开，以防止燃油阻塞进气口 中间进气摇臂由中间凸轮驱动，但对进气门的开启无任何作用 进排气门重叠角和升程都较小，满足了低速工况的需要3. 高转速下VTEC原理 * 3. 高转速下VTEC原理 高转速下VTEC原理说明* 高转速下VTEC原理说明ECM输出控制信号，使VTEC电磁阀打开 来自机油泵的油压作用于正时活塞，使正时活塞和同步活塞右移 同步活塞将3个摇臂连锁，成为一体 主、辅助进气摇臂均由中间凸轮驱动，从而改变了配气正时 增大了进排气门重叠角和升程，适应了高速工况的需要