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1、第三章 配氣機構(gòu),第一節(jié) 氣門式配氣機構(gòu)的布置及傳動 第二節(jié) 配氣定時 第三節(jié) 配氣機構(gòu)的組成和零件,概述,一、功用： 按照發(fā)動機每個氣缸內(nèi)所進(jìn)行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開啟和關(guān)閉氣缸的進(jìn)、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(jìn)入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出。 二、充氣效率： 在進(jìn)氣行程中，實際進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量與在進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)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(zhì)量之比。 v=M/M0 M 進(jìn)氣過程中，實際進(jìn)入氣缸的新氣的質(zhì)量； Mo在理想狀態(tài)下，充滿氣缸工作容積的新氣質(zhì)量。,充氣效率越高越好，而其大小與
2、配氣機構(gòu)結(jié)構(gòu)有直接的關(guān)系。,充氣效率一般為何值?（取值范圍）,3.1 氣門式配氣機構(gòu)的布置及傳動,功用： 適時開關(guān)進(jìn)、排氣門 保證進(jìn)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(cè)置式 頂置式位于缸蓋頂上 特點： 拐彎少，阻力小，充氣好 結(jié)構(gòu)緊，散熱少，不爆燃,氣門頂置式配氣機構(gòu)工作過程,A、氣門行程大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，燃燒室緊湊。B、曲軸與凸輪軸傳動比為2:1。,側(cè)置式位于缸體一側(cè) 特點： 結(jié)構(gòu)簡單，高度低 燃燒室結(jié)構(gòu)不緊湊，散熱大 拐彎多，阻力大，進(jìn)氣不充分，排氣不徹底 氣門側(cè)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 CA6
3、102Q、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(yuǎn)，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(jīng)過挺柱直接驅(qū)動搖臂，省去了推桿。 應(yīng) 用：適用于發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高時，可以減少氣門傳動機構(gòu)的往復(fù)運動質(zhì)量。,凸輪軸,挺柱,活塞,搖臂,調(diào)整螺釘,3、凸輪軸上置式,應(yīng)用：高速發(fā)動機 如：桑塔納轎車發(fā)動機,凸輪軸,凸輪
4、軸,活塞,特點： 凸輪軸與氣門距離近，不需要推桿、挺柱，使往復(fù)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(zhuǎn)動 凸輪頂起挺柱經(jīng)推桿使搖臂繞搖臂軸轉(zhuǎn)動，壓開氣門。 當(dāng)凸輪頂點轉(zhuǎn)過挺柱時，挺柱回位，氣門在氣門彈簧的張力作用下逐漸關(guān)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(jìn)排氣門交替排列,,,,,每缸4氣門排列方式,每缸4氣門驅(qū)動方式,常用氣門頂置配氣機構(gòu)的類型
5、,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(guān)閉嚴(yán)密，通常發(fā)動機在冷態(tài)裝配時，在氣門桿尾端與氣門驅(qū)動零件（搖臂、挺柱或凸輪）之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙。,氣門桿,搖臂,氣門間隙,為何排氣門間隙大于進(jìn)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(zhuǎn)角的環(huán)形圖表示的進(jìn)、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(dāng)進(jìn)氣門早開和排
6、氣門晚關(guān)時，出現(xiàn)的進(jìn)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(jìn)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(nèi)是不會改變流向的，因此只要氣門重疊角選擇適當(dāng)，就不會有廢氣倒流入進(jìn)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(yīng)注意，如氣門重疊角過大，當(dāng)汽油機小負(fù)荷運轉(zhuǎn)、進(jìn)氣管內(nèi)壓力很低時，就可能出現(xiàn)廢氣倒流，使進(jìn)氣量減少。,3.3 配氣機構(gòu)的零件和組件,一、氣門組 氣門、氣門座、氣門導(dǎo)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(jìn)、出燃燒室通道的
7、開關(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(zhì)所腐蝕。 性能： 強度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨,進(jìn)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(jié)構(gòu)形式,,,氣門與氣門座實物圖,,進(jìn)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(dǎo)熱性。 B、氣門落座時有較好的對中、定位作用。 C、避
8、免氣流拐彎過大而降低流速。,裝配前應(yīng)將密封錐面研磨。,邊緣應(yīng)保持一定的厚度，13mm。,氣門錐角的大小,進(jìn)氣門：一般為30，原因是在相同氣門升程情況下，錐角小時進(jìn)氣阻力??；但由于頭部邊緣較薄，剛度差，密封性及導(dǎo)熱性均差。 排氣門：一般為45。因其熱負(fù)荷較大,,氣門桿,圓柱形，不斷做往復(fù)運動。,較高的加工精度，表面經(jīng)過熱處理和磨光，保證同氣門導(dǎo)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(jīng)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(dǎo)
9、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(jìn)、排氣門不能修整,只允許研磨。捷達(dá)l.6L發(fā)動機排氣門內(nèi)部注有鈉。,,,,充鈉,2）氣門座,氣門座： 氣缸蓋的進(jìn)、排氣道與氣門錐面相結(jié) 合的部位。 作用： 靠其內(nèi)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(dǎo)熱性差，加工精度高，脫落時易造成嚴(yán)重事故。 汽油機：排氣門采用鑲嵌式氣門座，進(jìn)氣門
10、直接在缸蓋鏜 柴油機：進(jìn)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(dǎo)管,作用： 為氣門的運動導(dǎo)向，保證氣門直線運動兼起導(dǎo)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(nèi)表面精絞 裝配： 氣門桿與氣門導(dǎo)管間隙0.050.12mm。,氣門導(dǎo)管,氣缸蓋,過盈配合,卡環(huán)：防止氣門導(dǎo)管在使用中脫落。,倒角,伸入深度應(yīng)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
11、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(dāng)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(yīng)用車型： 奧迪100，捷達(dá)，桑塔納, 廣州標(biāo)致505,5）氣門旋轉(zhuǎn)機構(gòu),通過發(fā)動機運轉(zhuǎn)振動力作用，使氣門在氣門座上自由的做不規(guī)則的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)機構(gòu),彈簧座,氣門彈簧,支承板,碟形彈簧
12、,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(yù)先壓縮？ 2、氣門錐角有什么作用？,二、氣門驅(qū)動組,1、組成：凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂。 2、功用：定時驅(qū)動氣門開閉，并保證氣門有足夠的開度和適當(dāng)?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(qū)動和控制各缸氣門的開啟和關(guān)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(zhì)鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵 結(jié)構(gòu)：凸輪、軸頸、偏心輪、螺旋齒輪；每2氣
13、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(dá)EA113,凸輪,凸輪軸軸頸,驅(qū)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(jìn)、排氣凸輪的相對角位置是與相應(yīng)的配氣定時相對應(yīng)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(yīng)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(guān)閉點,出現(xiàn)氣門間隙階段,緩沖結(jié)束點,凸輪軸的軸向定位：,正時齒輪,止推板,隔圈（調(diào)節(jié)環(huán)）,凸輪軸頸,凸輪
14、軸的軸向間隙,氣缸體,利用調(diào)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(chǎn)生軸向竄動和承受斜齒輪產(chǎn)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(jié)構(gòu)中均應(yīng)留有一定間隙，并可調(diào)整。,,,止推片,凸輪軸的驅(qū)動,A、齒輪傳動：應(yīng)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(guān)系,錐形凸輪,挺柱受凸輪側(cè)向推力
15、，產(chǎn)生一定傾斜，長期會造成挺柱與導(dǎo)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(chǎn)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(jìn)油口,進(jìn)油通道,結(jié)構(gòu)： 性能： 消除了配氣機構(gòu)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(nèi)腔及其下面的空腔。當(dāng)氣門關(guān)閉時，機油經(jīng)挺柱體和柱塞上的油孔壓進(jìn)柱塞腔A內(nèi)，并推開單向閥充人挺柱體腔
16、B內(nèi)。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(gòu)的間隙消失。 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)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(nèi)的油壓迅速升高，使單向閥7關(guān)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(guān)閉。 當(dāng)油壓過高或者氣門受熱膨脹時，將有少許油液經(jīng)柱塞與挺柱體的間隙處漏出去。 當(dāng)氣門開始關(guān)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(chǎn)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(nèi)充油而再度充
17、滿整個挺柱內(nèi)腔。,液力挺柱,機油經(jīng)2、3、4、7進(jìn)入低壓油腔（柱塞11上方），并經(jīng)5進(jìn)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(guān)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(guān)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(gòu)中最容易彎曲的零件。強度要求高，盡量短。 材料：
18、 硬鋁或鋼,實心推桿,硬鋁推桿,鋼支承,4）搖臂,搖臂結(jié)構(gòu)示意圖,氣門間隙調(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,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(jié)構(gòu)示意圖,搖臂比=1.2-1.8,潤滑油道,油槽,潤滑油道,裝調(diào)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(diào)整螺釘,搖臂,定位彈簧,桑塔納發(fā)動機的配氣機構(gòu),配氣機構(gòu)動畫,氣門間隙調(diào)整原則,調(diào)整原則： 1、不可調(diào)區(qū)域： 將要排氣，正在排氣，排氣剛完的排氣門不可調(diào)。 將要進(jìn)氣，正在進(jìn)氣，進(jìn)氣剛完的進(jìn)氣門不可調(diào)。 2、調(diào)氣門間隙的步驟： 1）畫出配氣定
19、時圖 2）排出各缸的位置 3）當(dāng)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(diào)。,利用配氣定時調(diào)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(diào)？,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(diào)整,1只有當(dāng)缸蓋溫度降到38度以下后，才能進(jìn)行氣門間隙調(diào)整。 (1)拆下缸蓋罩和正時皮帶上罩。 (2)設(shè)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(yīng)位于頂部，皮帶輪上的上死點槽口應(yīng)與缸蓋表面平齊。,,(3)調(diào)節(jié)1號氣缸進(jìn)、排氣門的間隙 進(jìn)氣門：026mm 002mm； 排氣門：030mm 002mm。 (4)松開鎖止螺母， 轉(zhuǎn)動調(diào)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(jìn) 行調(diào)整。,實物圖,,測量氣門間隙,擰松緊定螺母，調(diào)正調(diào)節(jié)螺釘,(6)逆時針方向旋轉(zhuǎn)曲軸180度(凸輪軸皮帶輪轉(zhuǎn)動90度)，“UP” 記號應(yīng)在排氣門側(cè)。調(diào)節(jié)第3號氣缸進(jìn)、排氣門的間隙。,(7)繼續(xù)逆時針方向轉(zhuǎn)動曲軸180。使第4號氣缸活塞處于壓縮上死點位置。調(diào)節(jié)第4號氣缸進(jìn)、排氣門的間隙。,(8)再逆時針轉(zhuǎn)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(yīng)在進(jìn)氣門側(cè)。調(diào)節(jié)第2號氣缸進(jìn)、排氣門的間隙。,,
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