1、第三節(jié) 配氣機構(gòu),概述 配氣相位 配氣機構(gòu)的主要零部件 可變進氣系統(tǒng),2-3-1概述,一、功用： 按照發(fā)動機每個氣缸內(nèi)所進行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開啟和關(guān)閉氣缸的進、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。 二、充氣效率： 在進氣行程中，實際進入氣缸內(nèi)的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量與在進氣系統(tǒng)理想狀態(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 進氣過程中，實際進入氣缸的新氣的質(zhì)量； Mo在理想狀態(tài)下，充滿氣缸工作容積的新氣質(zhì) 量。,三、配氣機構(gòu)的布置型式：,1、氣門頂置式： 組成：,工作過程,特點：氣門行程

2、大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，燃燒室緊湊，工藝性好，充氣阻力小，具有良好的抗爆性和高速性，易于提高發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性指標。,2、氣門側(cè)置式,進排氣門都布置在氣缸的一側(cè)，結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)目少。 氣門布置在同一側(cè)導(dǎo)致燃燒室結(jié)構(gòu)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。,四、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的傳動裝置，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(jīng)過挺柱直接驅(qū)動搖臂，省去了推桿。 應(yīng)用：適用于較高轉(zhuǎn)速的發(fā)動機，可以減少氣門傳動機構(gòu)

3、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- 桑塔納轎車發(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(fù)運動的慣量減少。,雙凸輪軸上置式發(fā)動機,五、凸輪軸的傳動方式：,1、齒輪傳動：凸輪軸下置、中置式配氣機構(gòu)大多數(shù)采用圓柱正時齒輪傳動。2、鏈傳動和同步帶傳動：,六、氣門數(shù)目及排列方式：,一般發(fā)動機都采用一缸兩氣門，即一個進氣門和一個排氣門的結(jié)構(gòu)。當(dāng)氣缸直徑較大，活塞平均線速度較高時，為保證良好的換氣質(zhì)量，有些發(fā)動機采用每缸多氣門結(jié)構(gòu)：三氣門，四氣門或五氣門結(jié)構(gòu)。,七、氣門間隙：,1、概念： 氣門間隙：為保證氣門關(guān)

4、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(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氣門間隙？,2-3-2配氣相位,一、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。,上止點,下止點,配氣相位演示,二、氣門疊開：,氣門疊開：當(dāng)進氣門早開和排氣門晚關(guān)時，出現(xiàn)的進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,進氣過程,2-3-3配氣機構(gòu)的主要零部件,一、氣門組,氣門組實物圖,1、氣門：,功用： 燃燒室的組成部分，是氣體進、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。 工作條件： A、進氣門570

5、K670K，排氣門1050K1200K。 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。 性能： 強度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨,進氣門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,氣門實物圖,進氣門,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。,氣門桿

6、：,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0.050.12mm。,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。,3、氣門座：,氣門座： 氣缸蓋的進、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

7、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0.51度的氣門座圈錐角。,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(dǎo)熱性差，加工精度高，脫落時易造成嚴重事故。 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,4、氣門彈簧：,功用：保證氣門的回位。 材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼,氣門彈簧的裝配,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(yīng)用：CA7560,不等螺距彈簧安裝時應(yīng)注意什么問題？,隨著有效圈數(shù)的減少，自然頻率提高。,雙彈簧布置,旋

8、向相反的兩個彈簧，防止斷裂的彈簧卡入另一彈簧,應(yīng)用車型：奧迪100，捷達，桑塔納, 廣州標致505,氣門旋轉(zhuǎn)機構(gòu),錐形套筒,鎖片,二、氣門傳動組：,組成：凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂等組成。 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。,凸輪軸,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。 材料： 優(yōu)質(zhì)鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵 結(jié)構(gòu)：,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

9、擊載荷。 凸輪性能： 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。,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(guān)閉點,出現(xiàn)氣門間隙階段,緩沖結(jié)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(yīng)的配氣相位相對應(yīng)的。,四缸發(fā)動機凸輪投影,點火順序： 1243,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。,正時齒輪,止推板,隔圈（調(diào)節(jié)環(huán)）,凸輪軸頸,凸輪軸的軸向間隙,氣缸體,利用調(diào)節(jié)環(huán)控制軸向竄動,竄動量,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

10、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,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,挺柱體腔,進油口,進油通道,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。,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。 材料：硬鋁或鋼,4、搖臂：,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,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,搖臂結(jié)構(gòu)示意圖,潤滑油道,油槽,潤滑油道,搖臂組示意圖,搖臂軸,螺栓,搖臂軸支座