項(xiàng)目四配氣機(jī)構(gòu)任務(wù)1配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)認(rèn)知

復(fù)習(xí)舊課：

曲柄連桿機(jī)構(gòu)的常見故障有哪些？

導(dǎo)入新課：任務(wù)1配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)認(rèn)知ηv=M/M0M——進(jìn)氣過程中，實(shí)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。

按照發(fā)動機(jī)每個(gè)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(shí)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(jī))或空氣(柴油機(jī))得以及時(shí)進(jìn)入氣缸，廢氣得以及時(shí)從氣缸排出。一、配氣機(jī)構(gòu)的功用二、充氣效率

在進(jìn)氣行程中，實(shí)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。

1.配氣機(jī)構(gòu)的布置型式

目前國產(chǎn)的汽車發(fā)動機(jī)都采用氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)。

壓縮比受到限制，進(jìn)排氣門阻力較大，發(fā)動機(jī)的動力性和高速性均較差，逐漸被淘汰。

三、配氣機(jī)構(gòu)的分類2.凸輪軸的布置型式凸輪軸下置凸輪軸中置凸輪軸上置3.氣門數(shù)目及排列方式每缸四氣門的布置3.氣門數(shù)目及排列方式五氣門四、凸輪軸的傳動方式傳動方式圖示應(yīng)用齒輪傳動

凸輪軸下置、中置式配氣機(jī)構(gòu)鏈條傳動

凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)齒形帶傳動

凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)

用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門開閉時(shí)刻和開啟持續(xù)時(shí)間，氣門從開啟到關(guān)閉所經(jīng)歷的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為配氣相位。

10°~30°

40°~80°

40°~80°

10°~30°上止點(diǎn)下止點(diǎn)1.概念五、配氣相位配氣相位演示

配氣相位的內(nèi)容

1.進(jìn)氣提前角

2.進(jìn)氣遲后角

3.排氣提前角

4.排氣遲后角進(jìn)氣門的配氣相位（1）進(jìn)氣提前角

1)定義：

在排氣沖程接近終了，活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前，進(jìn)氣門便開始開啟。從進(jìn)氣門開始開啟到上止點(diǎn)所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣提前角(或早開角)。進(jìn)氣提前角用α表示，α一般為10°～30°。

2)目的：

進(jìn)氣門早開，使得活塞到達(dá)上止點(diǎn)開始向下運(yùn)動時(shí)，因進(jìn)氣門已有一定開度，所以可較快地獲得較大的進(jìn)氣通道截面，減少進(jìn)氣阻力。

（2）進(jìn)氣遲后角

1)定義：

在進(jìn)氣沖程下止點(diǎn)過后，活塞重又上行一段，進(jìn)氣門才關(guān)閉。從下止點(diǎn)到進(jìn)氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣遲后角(或晚關(guān)角)。進(jìn)氣遲后角用β表示，β一般為40°～80°。

2)目的：

①利用壓力差繼續(xù)進(jìn)氣;②利用進(jìn)氣慣性繼續(xù)進(jìn)氣。（1）排氣提前角

1)定義：

在作功行程的后期，活塞到達(dá)下止點(diǎn)前，排氣門便開始開啟。從排氣門開始開啟到下止點(diǎn)所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣提前角(或早開角)。排氣提前角用γ表示，γ一般為40°～80°。

2)目的：

①利用氣缸內(nèi)的廢氣壓力提前自由排氣；②減少排氣消耗的功率；③高溫廢氣的早排，還可以防止發(fā)動機(jī)過熱。

排氣門的配氣相位（2）排氣遲后角

1)定義：

在活塞越過上止點(diǎn)后，排氣門才關(guān)閉。從上止點(diǎn)到排氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣遲后角(或晚關(guān)角)。排氣遲后角用δ表示，δ一般為10°～30°。

2)目的：

①利用缸內(nèi)外壓力差繼續(xù)排氣；②利用慣性繼續(xù)排氣。

由此可見，氣門開啟持續(xù)時(shí)間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即排氣持續(xù)角為γ+180°+δ。

2.氣門重疊氣門重疊：當(dāng)進(jìn)氣門早開和排氣門遲關(guān)時(shí)，出現(xiàn)的進(jìn)排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象。氣門重疊角：氣門同時(shí)開啟的角度（

+

）。排氣過程進(jìn)氣過程氣門重疊角六、氣門間隙

氣門間隙：為保證氣門關(guān)閉嚴(yán)密，通常發(fā)動機(jī)在冷態(tài)裝配時(shí)，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。氣門桿凸輪軸氣門間隙進(jìn)氣門0.25～0.30mm排氣門0.30～0.35mm1.概念：“兩次調(diào)整法”實(shí)物圖測量氣門間隙擰松緊定螺母，調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘氣門間隙

定義：氣門在完全關(guān)閉時(shí)，氣門桿尾端與氣門傳動組零件之間的間隙。

必要性：發(fā)動機(jī)工作時(shí)，氣門將因溫度升高而膨脹，如果氣門及其傳動件之間，在冷態(tài)時(shí)無間隙或間隙過小，則在熱態(tài)時(shí)，氣門及其傳動件的受熱膨脹勢必引起氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成發(fā)動機(jī)在壓縮和作功行程中漏氣，而使功率下降，嚴(yán)重時(shí)甚至不易起動。

通常在發(fā)動機(jī)冷態(tài)裝配時(shí)，留有氣門間隙，以補(bǔ)償氣門受熱后的膨脹量。有的發(fā)動機(jī)采用液力挺柱，挺柱的長度能自動變化，隨時(shí)補(bǔ)償氣門的熱膨脹量，故不需要預(yù)留氣門間隙。

氣門間隙過大和過小的危害

氣門間隙的大小由發(fā)動機(jī)制造廠根據(jù)試驗(yàn)確定。一般在冷態(tài)時(shí)，進(jìn)氣門的間隙為0.25～0.30mm，排氣門的間隙為0.30～0.35mm。

過小：如果氣門間隙過小，發(fā)動機(jī)在熱態(tài)下可能因氣門關(guān)閉不嚴(yán)而發(fā)生漏氣，導(dǎo)致功率下降，甚至氣門燒壞。

過大：如果氣門間隙過大，則使傳動零件之間以及氣門和氣門座之間產(chǎn)生撞擊響聲，并加速磨損。同時(shí)，也會使氣門開啟的持續(xù)時(shí)間減少，氣缸的充氣以及排氣情況變壞。思考題：1.氣門間隙的概念？2.氣門間隙過大和過小的危害?

復(fù)習(xí)舊課：

1.配氣機(jī)構(gòu)的分類？2.配氣相位的內(nèi)容？導(dǎo)入新課：任務(wù)2氣門組、氣門傳動組的主要零部件認(rèn)知任務(wù)描述

任務(wù)提示

一輛豐田卡羅拉GL型轎車，進(jìn)廠報(bào)修時(shí)故障現(xiàn)象：發(fā)動機(jī)動力不足，經(jīng)初步檢查為氣缸壓力低，懷疑是配氣機(jī)構(gòu)問題，你的主管讓你對配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行拆檢，你能完成嗎？

根據(jù)故障現(xiàn)象，氣缸壓力偏低，需要對配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查。任務(wù)2氣門組、氣門傳動組的主要零部件認(rèn)知一、氣門組

氣門組實(shí)物圖鎖片彈簧座1.氣門A、進(jìn)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(zhì)所腐蝕。功用：燃燒室的組成部分，是氣體進(jìn)、出燃燒室通道的開關(guān)，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(qiáng)度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨進(jìn)氣門：鉻鋼或鉻鎳鋼；

排氣門：硅鉻鋼氣門頭部的結(jié)構(gòu)形式平頂式結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，吸熱面積小，質(zhì)量也較小，進(jìn)、排氣門都可采用。凸頂式（球面頂）適用于排氣門，因?yàn)槠鋸?qiáng)度高，排氣阻力小，廢氣的清除效果好，但球形的受熱面積大，質(zhì)量和慣性力大，加工較復(fù)雜。凹頂式（喇叭頂）凹頂頭部與桿部的過渡部分具有一定的流線形，可以減少進(jìn)氣阻力，但其頂部受熱面積大，故適用于進(jìn)氣門，而不宜用于排氣門。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(dǎo)熱性。B、氣門落座時(shí)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(yīng)將密封錐面研磨。邊緣應(yīng)保持一定的厚度，1～3mm。氣門實(shí)物圖進(jìn)氣門（大）排氣門（小）三氣門配氣機(jī)構(gòu)氣門桿部較高的加工精度，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：環(huán)形槽、鎖銷孔凹槽易斷裂處2.氣門導(dǎo)管作用：為氣門的運(yùn)動導(dǎo)向，保證氣門直線運(yùn)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：用含石墨較多的鑄鐵，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：氣門桿與氣門間隙0.05～0.12mm。

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。伸入深度應(yīng)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(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(jī)：排氣門采用鑲嵌式氣門座柴油機(jī)：進(jìn)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(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：提高氣門座的使用壽命，便于更換。缺點(diǎn)：導(dǎo)熱性差，加工精度高，脫落時(shí)易造成嚴(yán)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關(guān)閉

保證氣門及時(shí)關(guān)閉、密封氣門開啟

保證氣門不脫離凸輪氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

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(shè)法使氣門在工作中相對氣門座緩慢旋轉(zhuǎn)。氣門緩慢旋轉(zhuǎn)時(shí)在密封錐面上產(chǎn)生輕微的摩擦力，有阻止沉積物形成的自潔作用。思考題：

1.氣門組由哪些主要零件組成？2.氣門頭部的結(jié)構(gòu)形式有哪幾種？

復(fù)習(xí)舊課：

1.氣門組由哪些主要零件組成？2.氣門頭部的結(jié)構(gòu)形式有哪幾種？導(dǎo)入新課：二、氣門傳動組二、氣門傳動組1.組成：正時(shí)齒輪、凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸2.功用：定時(shí)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。凸輪軸挺柱推桿搖臂凸輪軸正時(shí)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(jī)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(zhì)鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵結(jié)構(gòu)：軸頸斜齒輪凸輪偏心輪正時(shí)齒輪斜齒輪：驅(qū)動分電器、（機(jī)油泵）偏心輪：驅(qū)動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(yùn)動規(guī)律氣門開啟點(diǎn)消除氣門間隙階段氣門升程最大時(shí)刻氣門關(guān)閉點(diǎn)出現(xiàn)氣門間隙階段緩沖結(jié)束點(diǎn)凸輪軸及凸輪結(jié)構(gòu)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)的配氣相位相對應(yīng)的。四缸發(fā)動機(jī)凸輪投影點(diǎn)火順序：1—2—4—3同名凸輪的相對角位置1.正時(shí)齒輪；2.墊圈；3.螺母；4.止推片；5.螺栓；6.隔圈。123456凸輪軸的軸向定位作用：

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。凸輪軸的驅(qū)動A、齒輪傳動：應(yīng)用在下置凸輪軸發(fā)動機(jī)，采用斜齒齒輪。正時(shí)齒輪及正時(shí)標(biāo)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(jī)。曲軸正時(shí)齒形帶輪中間軸齒形帶輪張緊輪凸輪軸正時(shí)齒形帶輪2.挺柱（1）作用：將凸輪的推力傳給推桿或氣門。（2）分類：普通挺柱和液力挺柱。普通挺柱用途

圖示筒式氣門頂置式滾輪式減小摩擦所造成的對挺柱的側(cè)向力，多用于大缸徑柴油機(jī)。液力挺柱結(jié)構(gòu)：見右圖性能：消除了配氣機(jī)構(gòu)的間隙，減小了各零件的沖擊載荷和噪聲，提高了發(fā)動機(jī)高速時(shí)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

結(jié)構(gòu)：性能：消除了配氣機(jī)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(jī)高速時(shí)的性能。

液力挺柱發(fā)動機(jī)液壓挺柱工作示意圖氣門關(guān)閉時(shí)氣門打開時(shí)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(jī)構(gòu)中最容易彎曲的零件。材料：

硬鋁或鋼。

短臂

長臂4.搖臂功用：

搖臂結(jié)構(gòu)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(diào)整螺釘搖臂定位彈簧

發(fā)

動

機(jī)

的

配

氣

機(jī)

構(gòu)思考題：氣門傳動組由哪些主要零件組成?復(fù)習(xí)舊課：

1.氣門組的組成？2.氣門傳動組由哪些主要零部件組成？導(dǎo)入新課：任務(wù)3可變氣門配氣相位和氣門升程電控系統(tǒng)認(rèn)知根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等參數(shù)變化來控制VTEC機(jī)構(gòu)工作，改變驅(qū)動同一氣缸兩進(jìn)氣門工作的凸輪，以調(diào)整進(jìn)氣門的配氣相位及升程，并實(shí)現(xiàn)單進(jìn)氣門工作和雙進(jìn)氣門工作的切換。一、可變氣門配氣相位和氣門升程電控系統(tǒng)（VTEC）

原理：傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的氣門正時(shí)系統(tǒng)，是一種配氣相位即氣門開啟關(guān)閉一成不變的機(jī)械系統(tǒng)，這種配氣系統(tǒng)很難滿足發(fā)動機(jī)在多種工況對配氣的需要，不能滿足發(fā)動機(jī)在各種轉(zhuǎn)速工況下均輸出強(qiáng)勁的動力要求。而可變氣門正時(shí)系統(tǒng)是一種改變氣門開啟時(shí)間或開啟大小的電控系統(tǒng)，通過在不同轉(zhuǎn)速下為車輛匹配更合理的氣門開啟或關(guān)閉時(shí)刻，來增強(qiáng)車輛扭矩輸出的均衡性，提高發(fā)動機(jī)功率并降低車輛的油耗?？勺儦忾T配氣相位和氣門升程電控系統(tǒng)

本田發(fā)動機(jī)可變氣門配氣相位和氣門升程電控（VTEC）系統(tǒng)（VariableValveTimvingandValveLifeElectronicControlSystem)由發(fā)動機(jī)ECU控制，ECU接收發(fā)動機(jī)傳感器（包括轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、車速、水溫）的數(shù)據(jù)、參數(shù)并進(jìn)行處理，輸出相應(yīng)的控制信號，通過電磁閥調(diào)節(jié)搖臂活塞液壓系統(tǒng)，從而使發(fā)動機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速工況下由不同的凸輪控制，影響進(jìn)氣門的開度和時(shí)間。什么是VTEC

一般情況下，汽車發(fā)動機(jī)每缸氣門組只由一組凸輪驅(qū)動，而VTEC系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)卻有中低和高速用兩組不同的氣門驅(qū)動凸輪，并可通過電控系統(tǒng)的智能控制，進(jìn)行自動轉(zhuǎn)換。VTEC發(fā)動機(jī)中低速與高速不同的配氣相位及進(jìn)氣量的要求，使發(fā)動機(jī)不論在高低轉(zhuǎn)速情況下能達(dá)到動力性、經(jīng)濟(jì)性與低排放性的統(tǒng)一和極佳狀態(tài)。同一缸有主進(jìn)氣門和次進(jìn)氣門，主搖臂驅(qū)動主進(jìn)氣門，次搖臂驅(qū)動次進(jìn)氣門，中間搖臂在主次之間，不與任何氣門直接接觸。1.VTEC結(jié)構(gòu)中凸輪升程最大，次凸輪升程最小。主凸輪的形狀適合發(fā)動機(jī)低速時(shí)單氣門工作的配氣相位要求；中凸輪的形狀適合發(fā)動機(jī)高速時(shí)雙進(jìn)氣門工作的配氣相位要求。1.同步活塞B

2.同步活塞A

3.彈簧4.正時(shí)活塞5.主搖臂6.中間搖臂7.次搖臂與普通配氣機(jī)構(gòu)相比較，主要區(qū)別是：凸輪軸上的凸輪較多，且升程不等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

2.VTEC工作原理發(fā)動機(jī)低速時(shí)，電磁閥斷電，油道關(guān)閉。配氣機(jī)構(gòu)處于單進(jìn)、雙排氣門工作狀態(tài)，單進(jìn)氣門由主凸輪驅(qū)動。發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻液溫度及車速均達(dá)到設(shè)定值時(shí)