第三章-配气机构结构与检修10.19.ppt

第三章第三章 配气机构结构与检修配气机构结构与检修第一节第一节 概述概述第二节第二节 配气相位配气相位第三节第三节 气门组气门组第四节第四节 气门传动组气门传动组第五节第五节 气门间隙的检查与调整气门间隙的检查与调整第六节第六节 可变进气相位及其控制机构可变进气相位及其控制机构 的结构与工作原理的结构与工作原理 第一节第一节 概概 述述v v=M/MM/M0 0 M M 进气过程中，实际进入气缸的新气的质量；进气过程中，实际进入气缸的新气的质量；M Mo o在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序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，使新鲜可燃混合气混合气(汽油机汽油机)或空气或空气(柴油机柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。得以及时从气缸排出。功用功用一、充气效率一、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。新鲜空气或可燃混合气的质量之比。二、组成：二、组成：气门组、气门传动组气门组、气门传动组气门组气门组气门传动组气门传动组三、工作过程三、工作过程四、配气机构的布置型式分类四、配气机构的布置型式分类 （1）气门顶置式气门顶置式气门侧置气门侧置（2）凸轮轴下置凸轮轴下置不利因素：不利因素：凸轮凸轮轴与气门相距较轴与气门相距较远，动力传递路远，动力传递路线较长，环节多，线较长，环节多，因此不适用于高因此不适用于高速发动机。速发动机。有利因素：有利因素：简化简化曲轴与凸轮轴之曲轴与凸轮轴之间才传动装置，间才传动装置，有利于发动机的有利于发动机的布置布置。凸轮轴中置式凸轮轴中置式传动方式传动方式：凸：凸轮轴经过挺柱轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，直接驱动摇臂，省去了推杆省去了推杆应用应用：适用于：适用于发动机转速发动机转速较较高高时，可以减时，可以减少气门传动机少气门传动机构的往复运动构的往复运动质量。质量。凸轮轴上置式凸轮轴上置式 应用应用：高速发动机：高速发动机 特点：特点：凸轮凸轮轴与气门距离轴与气门距离近，不需要推近，不需要推杆、挺柱，使杆、挺柱，使往复运动的惯往复运动的惯量减少。量减少。凸轮轴凸轮轴活塞双凸轮轴上置式发动机桑塔纳轿车发动机桑塔纳轿车发动机常用气门顶置配气机构的类型气门顶置，下置凸轮轴（OHV）气门顶置，上置凸轮轴（OHC）气门顶置，双摇臂，上置凸轮轴（OHV/OHC）气门顶置，上置双凸轮轴OHV/DOHC）（3）按凸轮轴的传动方式传动方式传动方式图图 示示应应 用用齿轮传动齿轮传动 凸轮轴下置、凸轮轴下置、中置式配气机构中置式配气机构链条传动链条传动 凸轮轴上置式凸轮轴上置式配气机构配气机构 齿形带传动齿形带传动 凸轮轴上置式凸轮轴上置式配气机构配气机构（4）五、气门间隙五、气门间隙 气门间隙：气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷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、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。挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。气气 门杆门杆凸轮轴凸轮轴气门气门间间 隙隙进气门进气门0.250.250.30mm0.30mm排气门排气门0.300.300.35mm0.35mm定义定义实 物 图测量气门间隙测量气门间隙拧松紧定螺母，调整调节螺钉拧松紧定螺母，调整调节螺钉第二节第二节 配配 气气 相相 位位 气门从开启到关闭气门从开启到关闭所经历的曲轴转角，所经历的曲轴转角，称为称为配气相位配气相位。1030 4080 4080 1030 上止点上止点下止点下止点一、一、概念概念进气门的配气相位进气门的配气相位1.1.进气提前角进气提前角 (1)(1)定义：定义：在排气冲程接近终了，活塞到达上止点之前，在排气冲程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启。从进气门开始开启到上止点所对进气门便开始开启。从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角应的曲轴转角称为进气提前角(或早开角或早开角)。进气提前。进气提前角用角用表示，表示，一般为一般为10103030。(2)(2)目的：目的：进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下运动时，因进气门已有一定开度，所以可较快地获得运动时，因进气门已有一定开度，所以可较快地获得较大的进气通道截面，减少进气阻力较大的进气通道截面，减少进气阻力。2.2.进气迟后角进气迟后角 (1)(1)定义：定义：在进气冲程下止点过在进气冲程下止点过后，活塞重又上行一段，进气后，活塞重又上行一段，进气门才关闭。从下止点到进气门门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进关闭所对应的曲轴转角称为进气迟后角气迟后角(或晚关角或晚关角)。进气迟。进气迟后角用后角用表示，表示，一般为一般为40408080。(2)(2)目的：目的：利用压力差继续进气利用压力差继续进气利用进气惯性继续进气利用进气惯性继续进气 排气门的配气相位排气门的配气相位1.1.排气提前角排气提前角 (1)(1)定义：定义：在作功行程的后期，活塞到达下止点前，排在作功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开始开启。从排气门开始开启到下止点所对应气门便开始开启。从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角的曲轴转角称为排气提前角(或早开角或早开角)。排气提前角。排气提前角用用表示，表示，一般为一般为40408080。(2)(2)目的：目的：利用气缸内的废气压力提前自由排气；利用气缸内的废气压力提前自由排气；减少，排气消耗的功率；减少，排气消耗的功率；高温废气的早排，还可以防止发动机过热高温废气的早排，还可以防止发动机过热。2.2.排气迟后角排气迟后角 (1)(1)定义：定义：在活塞越过上止点后，排气门才关闭。从上在活塞越过上止点后，排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角(或晚关角或晚关角)。排气迟后角用。排气迟后角用表示，表示，一般为一般为10103030。(2)(2)目的目的：利用缸内外压力差继续排气；利用缸内外压力差继续排气；利用惯性继续排气。利用惯性继续排气。由此可见，气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持由此可见，气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为续角为+180+180+。配气相位演示配气相位演示二、气门重叠二、气门重叠气门重叠：气门重叠：当进气门早开和排气门迟关时，出现的当进气门早开和排气门迟关时，出现的进排气门同时开启的现象。进排气门同时开启的现象。气门重叠角：气门重叠角：气门同时开启的角度（气门同时开启的角度（+）。）。排气过程排气过程进气过程进气过程气门重叠角气门重叠角第三节第三节 气门组气门组气门组实物图气门组实物图锁片锁片弹簧座弹簧座1 1、气门、气门A A、进气门、进气门570K570K670K670K，排气门，排气门1050K1050K1200K1200K。B B、头部承受气体压力、气门弹、头部承受气体压力、气门弹簧力等，簧力等，C C、冷却和润滑条件差，、冷却和润滑条件差，D D、被气缸中燃烧生成物中的物、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。质所腐蚀。功用：功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击的开关，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。头部头部杆部杆部工作条件：工作条件：性能：性能：强度和刚度大、耐热、强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨耐腐蚀、耐磨进气门：铬钢进气门：铬钢或铬镍钢；或铬镍钢；排排气门：硅铬钢气门：硅铬钢气门头部的结构形式气门头部的结构形式平顶式平顶式结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门都可采结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门都可采用。用。凸顶式（球面凸顶式（球面顶）顶）适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但球形的受势面积大，质量和惯性力大加工较复杂。球形的受势面积大，质量和惯性力大加工较复杂。凹顶式（喇叭凹顶式（喇叭顶）顶）凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气阻力，凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排气门。但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排气门。气门锥角气门锥角气门锥角概念：气门锥角概念：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。夹角。锥角作用：锥角作用：A A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。热性。B B、气门落座时有较好的对中、定位作用。、气门落座时有较好的对中、定位作用。C C、避免气流拐弯过大而降低流速。、避免气流拐弯过大而降低流速。装配前应将密装配前应将密封锥面研磨。封锥面研磨。边缘应保持一定边缘应保持一定的厚度，的厚度，1 13mm3mm。气门实物图气门实物图进气门（大进气门（大）排气门（小）排气门（小）气门杆部气门杆部较高的加工精度，较高的加工精度，表面经过热处理表面经过热处理和磨光，保证同和磨光，保证同气门导管的配合气门导管的配合精度和耐磨性精度和耐磨性气门杆尾部：气门杆尾部：环形槽、锁环形槽、锁销孔销孔凹槽凹槽易断裂处易断裂处2 2、气门导管、气门导管作作用：用：为气门的运动导向，为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导保证气门直线运动兼起导热作用。热作用。工作条件：工作条件：工作温度较高，工作温度较高，约约500K500K。润滑困难，易磨。润滑困难，易磨损。损。材料：材料：用含石墨较多的铸铁，用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。能提高自润滑作用。加工方法：加工方法：外表面加工精度外表面加工精度较高较高 ，内表面精绞内表面精绞 装配：装配：气门杆与气门间隙气门杆与气门间隙0.050.050.12mm0.12mm。气门导管气门导管气缸盖气缸盖过盈配合过盈配合卡环：防止气门导卡环：防止气门导管在使用中脱落。管在使用中脱落。伸入深度应适量。锥度伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。可减少气流阻力。3 3、气门座、气门座 气门座概念：气门座概念：气缸盖的进、排气道与气门锥面相结气缸盖的进、排气道与气门锥面相结 合的部位。合的部位。作用：作用：靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。封气缸。接受气门传来的热量。接受气门传来的热量。气门密封干涉角：气门密封干涉角：比气门锥角大比气门锥角大0.50.51 1度的气门座圈锥角。度的气门座圈锥角。气门座气门座汽油机：汽油机：排气门采用镶嵌式气门座排气门采用镶嵌式气门座 柴油机：柴油机：进气门采用镶嵌式气门座进气门采用镶嵌式气门座 气门座圈气门座圈：以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。镶嵌式气门座特点：镶嵌式气门座特点：优点：优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。提高气门座的使用寿命，便于更换。缺点：缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。造成严重事故。气门座圈气门座圈4 4、气门弹簧、气门弹簧功用：功用：保证气门的回位。保证气门的回位。材料：材料：高锰碳钢、铬钒钢。高锰碳钢、铬钒钢。气门弹簧气门弹簧气门弹簧座气门弹簧座锁片锁片气门关闭气门关闭 保证气门及保证气门及时关闭、密封时关闭、密封气门开启气门开启 保证气门不保证气门不脱离凸轮脱离凸轮气门旋转机构气门旋转机构 为了使气门头部温为了使气门头部温度均匀，防止局部过热度均匀，防止局部过热引起的变形和清除气门引起的变形和清除气门座积炭，可设法使气门座积炭，可设法使气门在工作中相对气门座缓在工作中相对气门座缓慢旋转。气门缓慢旋转慢旋转。气门缓慢旋转时在密封锥面上产生轻时在密封锥面上产生轻微的摩擦力，有阻止沉微的摩擦力，有阻止沉积物形成的自洁作用。积物形成的自洁作用。气门的固定气门的固定1-气门杆；2-气门弹簧；3-弹簧座；4-锁片；5-卡环 锁片式结构气门杆的尾部切有凹槽，用分成两半的锥形锁片卡在凹槽中，锁片锥形外圆与弹簧座的锥形孔贴合，在弹簧作用下，锁片与弹簧座的锥孔相互卡紧不会脱落。有些发动机的气门，在杆部锁片槽下面另有一条切槽装一卡环以防万一气门弹簧折断时气门有落入气缸发生捣缸的危险。气门油封 发动机高速化后，进气管中的真空密度显著地增高，气门室中的机油会通过气门杆与导管之间的间隙被吸入进气管和气缸内，除增加机油的消耗外，还会在气门和燃烧室产生积碳。为此，发动机的气门杆上部都设有机油防漏装置。1-锁片；2-弹簧座；3-气门杆；4-防油罩或密封圈；5-气门导管第四节第四节 气门传动组气门传动组功用：功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适当的气门间隙。和适当的气门间隙。凸轮轴凸轮轴挺柱挺柱推杆推杆摇臂摇臂凸轮轴凸轮轴正时齿正时齿轮轮摇臂轴摇臂轴1 1、凸轮轴、凸轮轴作用：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。作顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。工作条件：工作条件：承受气门间歇性开启的冲击载荷。承受气门间歇性开启的冲击载荷。材料：材料：优质钢、合金铸铁、球墨铸铁优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构：结构：轴颈轴颈斜齿轮斜齿轮凸轮凸轮偏心轮偏心轮正时齿轮正时齿轮斜齿轮：斜齿轮：驱动分电器、驱动分电器、（机油泵）（机油泵）偏心轮：偏心轮：驱动器汽油泵驱动器汽油泵凸轮凸轮凸轮性能：凸轮性能：承受气门弹簧的张力，间承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。歇性的冲击载荷。表面有良好的耐磨性，足表面有良好的耐磨性，足够的刚度。够的刚度。凸轮与挺柱线接触，凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损接触压力大，磨损快。快。工作条件：工作条件：凸轮的轮廓凸轮的轮廓凸轮轮廓与气门的运动规律凸轮轮廓与气门的运动规律气门开启点气门开启点消除气门间消除气门间隙阶段隙阶段气门升程最大时刻气门升程最大时刻气门关闭点气门关闭点出现气门间出现气门间隙阶段隙阶段缓冲结束点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。应的配气相位相对应的。四缸发动机凸轮投影四缸发动机凸轮投影点火顺序：点火顺序：1 12 24 43 31 1、正时齿轮；、正时齿轮；2 2、垫圈；、垫圈；3 3、螺母；螺母；4 4、止推片；、止推片；5 5、螺栓；、螺栓；6 6、隔圈。、隔圈。123456凸轮轴轴向定位凸轮轴的轴向定位凸轮轴的轴向定位作用：作用：为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜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齿轮产生的轴向力。凸轮轴的驱动凸轮轴的驱动A A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。齿轮。正时齿轮及正时标记正时齿轮及正时标记B B、链条和齿形皮带传动：链条传动噪声小，用于中、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。置式或顶置式凸轮轴发动机。曲轴正时曲轴正时齿形带轮齿形带轮中间轴齿中间轴齿形带轮形带轮张紧轮张紧轮凸轮轴正时凸轮轴正时齿形带轮齿形带轮2 2、挺、挺 柱柱（1 1）作用：）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。将凸轮的推力传给推杆或气门。（2 2）挺柱的分类：）挺柱的分类：普通挺柱和液力挺柱。普通挺柱和液力挺柱。挺柱挺柱用途用途 图示图示筒式筒式气门顶置式气门顶置式滚轮式滚轮式减小摩擦所造成的对减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。多用挺柱的侧向力。多用于大缸径柴油机。于大缸径柴油机。液力挺柱液力挺柱性能：性能：消除了配气消除了配气机构的间隙，减机构的间隙，减小了各零件的冲小了各零件的冲击载荷和噪声提击载荷和噪声提高发动机高速时高发动机高速时的性能。的性能。卡环卡环阀架阀架支承座支承座单向阀单向阀柱塞柱塞弹簧弹簧碟形弹簧碟形弹簧挺杆体挺杆体柱塞柱塞推杆推杆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关闭时气门打开时气门打开时单向阀单向阀弹簧被压缩弹簧被压缩3 3、气门推杆、气门推杆作用：作用：将挺柱传来的推将挺柱传来的推力传给摇臂。力传给摇臂。工作情况：工作情况：是气门机构中最是气门机构中最容易弯曲的零件。容易弯曲的零件。材料：材料：硬铝或钢。硬铝或钢。短臂短臂 长臂长臂4 4、摇臂、摇臂功用：功用：摇臂结构示意图摇臂结构示意图将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆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。端以推开气门。分类：分类：普通摇臂和无噪生摇臂。普通摇臂和无噪生摇臂。摇臂组示意图摇臂组示意图摇臂轴摇臂轴螺栓螺栓摇臂轴支座摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂轴紧固螺钉摇臂称套摇臂称套调整螺钉调整螺钉摇臂摇臂定位弹簧定位弹簧桑桑塔塔纳纳发发动动机机的的配配气气机机构构配气定时小小 结结气气门门组组气门气门气门座气门座气门导管气门导管气门弹簧气门弹簧头部头部杆部杆部气门直径要大气门直径要大锥角要合适锥角要合适密封锥面宽度、密封锥面宽度、角度要合适角度要合适气气门门传传动动组组凸轮轴凸轮轴气门挺杆气门挺杆推杆推杆摇臂及摇臂摇臂及摇臂轴轴凸轮、挺杆凸轮、挺杆推杆、摇臂推杆、摇臂普通挺杆普通挺杆液力挺杆液力挺杆气门气门开启开启关闭关闭