第三章-发动机配气机构.ppt

第三章 配气机构,1、作用 ：按工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭进、 排气门，使新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴 油机）及时进入气缸，废气及时排出气缸…,大气环境下充满气缸工作容积的新气质量（kg）, =,每循环实际进气量（kg）,—————————————————————100%...,愈大，新鲜可燃混合气进入气缸的数量愈多，着火时放热量愈大，输出功率愈大 一般在80 %~90 %影响因素：,1）进气终了压力（进气阻力损失）（0.75~0.90bar）2）进气终了温度（残余废气等加热）（370~400K）3）残余废气存在3、要求：（1）足够高的充气效率（2）工作可靠（3）配气相位准确（4）气门机构有良好的高速动力特性（传动链不飞脱、不反跳、不提前落座）,2、充气效率：评价气缸内换气过程好坏的指标，用表示第一节 气门式配气机构的布置及传动,（一）按气门的布置形式分：,1）顶置气门式2）侧置气门式...,（二）按凸轮轴的布置位置分：,1）下置凸轮轴式2）顶置凸轮轴式...,（三）按凸轮轴的传动方式分：,1）齿轮传动式2）链条传动式3）齿形皮带传动式...,1）二气门（传统一进一排）2）多气门（四气门为主）,1、组成：由气门组和气门传动组组成,2、分类：,（四）按每缸气门数目分：,一、侧置气门式气门机构,3、优缺点：曲轴到气门距离近，方便齿轮传动，气门间隙调整方便，但气道拐弯多，流动阻力大，充气效率低，燃烧室扁平，结构不紧凑，容易爆震，压缩比低（仅为6）。

1、结构特点： 气门布置在气缸体一侧，气门头部朝上，没有摇臂、推杆，下置式凸轮轴，齿轮传动2、工作原理： 正时齿轮副带动凸轮轴转动，转到凸轮桃尖顶起气门挺杆，推动气门克服弹簧预紧力开启 凸轮基圆与气门挺杆接触时，气门在气门弹簧预紧力的作用下关闭二、顶置气门式气门机构,3、优缺点：凸轮轴靠近曲轴，便于齿轮驱动，但凸轮离气门远，气门传动机构复杂，零件多，机构刚性差，动力特性差，难以适应高速化结构特点：气门布置在气缸盖上，气 门头部朝下优点：气道平滑，充气效率高，燃烧室 紧凑，压缩比高缺点：气门离曲轴远，传动机构复杂一）下置式凸轮轴...,1、结构特点：凸轮轴布置在曲轴侧面，有挺柱、推杆、大摇臂2、工作原理：正时齿轮副带动凸轮轴转动，凸轮桃尖顶起挺柱、推杆、大摇臂的一端（调整螺钉），绕摇臂轴转动，另一端（长）镀铬面推动气门克服弹簧预紧力使气门开启…,凸轮轴布置在气缸盖上，气门传动机构容易布置，省去刚性较差的推杆等零件，机构动力特性好，容易上高速，但曲轴离凸轮轴远，驱动机构复杂，空间布置困难A：带单摇臂 适用于半球形燃烧室，进、排气道分置于发动机纵向两侧。

摇臂的镀铬面与凸轮型面接触，摇臂转动时，摇臂的调整螺钉端（长）压迫气门杆克服弹簧预紧力使气门开启…优点是气门间隙调整方便，凸轮最大升程可以较小，但气门夹角偏大，不利于布置直的进气道二）顶置凸轮轴（OHC）,1、单顶置凸轮轴（SOHC）（Single Over Head Camshaft）,（1）二气门（传统）,B：凸轮直接驱动气门 完全取消气门摇臂，由凸轮直接驱动气门一根凸轮轴上有进、排气凸轮（混合凸轮）使得气门只能直上直下运动，不能采用结构紧凑的半球形燃烧室，进排气道左右分置优点是气门机构刚性好，具有良好的动力特性，更适应高速机，但气门间隙调整困难上海桑塔纳时代超人200GSI AJR电喷发动机的配气机构,上海桑塔纳时代超人AJR发动机、红旗488-3发动机、一汽奥迪100以及南汽索菲姆柴油机均使用这一配气机构2、双顶置凸轮轴 双顶置凸轮轴一般用于四气门配气机构，齿形皮带传动大多数是完全取消气门摇臂的气门直接传动方式与两气门相比，气门质量小，配气机构动力特性更好，更容易上高速机，而且，由于便于采用结构紧凑的半球形燃烧室，气门夹角较小，便于布置直的进气道，进气阻力较小，发动机高速动力性能较高。

为便于气门间隙调整，有的发动机带单气门摇臂驱动气门，但凸轮外形一般不对称调整螺钉,,调整螺钉,,三、凸轮轴的传动方式,（三）齿形皮带传动：（1）优点：兼顾齿轮传动和链条传动的主要优点（配气相位准确，但要解决皮带松弛问题；空间布置自由度大；磨损、噪声小）2）缺点：工作可靠性、耐久性差，摩擦阻力大，怕机油（一般用齿形皮带罩壳密封住），工作性能随温度变化大 一）齿轮传动：（1）优点：配气相位准确，工作可靠性和耐久性好2）缺点：噪音、磨损较大，空间布置困难，重量大 一般用斜齿，以提高工作平稳性二）链传动：（1）优点：空间布置自由度大，对机型变化适应性强，制造成本低，工作可靠，维修方便2）缺点：链条容易松弛，须带张紧器，配气相位容易变化，需定期调整，噪声、磨损大，耐久性较差序列齿轮传动结构图,链条传动结构图,上链条张紧装置,,下链条张紧轮,曲轴链轮,中间链轮,凸轮轴链轮,导链板,四、多气门机构,（1）三气门（二进、一排）（2）四气门（二进、二排）（常见）（3）五气门（三进、二排）（4）七气门（四进、三排）（国外实验研究过，不理想）...,多气门优点：1、在相同缸径条件下，气门头部尺寸小，重量轻，气门升程小，有利于高速化；2、进气总通过断面积增加，有利于提高充气效率；3、有利于形成结构紧凑的燃烧室；4、排气门热负荷低。

多气门缺点：结构复杂，成本高四气门,五气门机构,五气门机构（单顶置凸轮轴、单摇臂驱动气门）,五、气门间隙,原因：发动机工作时气门及气门传动件受热膨胀，如果冷态时无气门间隙或气门间隙过小，则在热态时势必引起气门关闭不严，造成在压缩和作功行程中漏气，导致发动机功率下降，排气门烧坏，严重时甚至不能起动气门间隙过大，则会引起气门及气门座、气门传动件之间产生撞击，磨损加剧，机械噪声加大，而且气门开启时刻推迟、关闭时刻提前，换气持续时间缩短，也会导致发动机功率下降2）顶置凸轮轴：,（2）顶置气门式配气机构：,i、带单摇臂（图c所示）ii、直接驱动（图d、e所示）,1）下置式凸轮轴（图b所示）,为什么发动机在冷态时必须预留适当大小的气门间隙？针对不同气门机构的发动机，如何调整气门间隙？,调整：,（1）侧置气门式配气机构（图a所示）：,图（a）所示：打开气缸体侧面挺杆处盖板，松开锁紧螺母，调高调整螺栓（逆时针方向转动），气门间隙减小，调低调整螺栓（顺时针方向转动），气门间隙增大用厚薄规检查（图示）b）带双摇臂，气门间隙调整螺钉在短摇臂端、推杆一侧，顺时针方向转动调整螺钉，摇臂绕摇臂轴逆时针方向转动（凸轮、推杆静止不动），气门间隙减小；逆时针方向转动调整螺钉，摇臂绕摇臂轴顺时针方向转动，气门间隙增大。

图c所示，带单摇臂，凸轮直接驱动短摇臂端，气门间隙调整螺钉在长摇臂端顺时针方向转动调整螺钉，气门间隙减小，逆时针方向转动调整螺钉，气门间隙增大图d所示，凸轮直接驱动气门，无气门间隙调整螺钉，气门间隙调整垫片在挺柱壳内，只有卸下凸轮轴后才能更换调整垫片，调整气门间隙非常困难图e所示，凸轮直接驱动气门，无气门间隙调整螺钉，气门间隙调整垫片在挺柱体顶上，用专用工具取出调整垫片，更换另一厚度的调整垫片（每个调整垫片均有厚度值，用厚薄规测出现在的气门间隙后，根据需要调整到的气门间隙值换算出所需更换的调整垫片厚度值）日本丰田佳美轿车两次调整四缸机气门间隙次序表：（发火次序：1-3-4-2）,处于TDC位置的气缸,进气门调整,排气门调整,1,4,1—2,3—4,1—3,2—4,请同学们考虑为什么？如果发火次序是1-2-4-3呢？,第二节 配气相位,配气相位：用曲轴转角表示进、排气门开闭时刻，并用圆弧表示气门的开启角度和关闭角度活塞顶一般需设避阀坑（气门重叠角大者避阀坑较深，压缩比大者避阀坑较深）为什么气门要提前开启和迟后关闭？,原因：1、进气门早开：减少节流损失 2、进气门迟闭：利用气流惯性多进气 3、排气门早开：（1）自由排气，排除大部分废气 （2）减少压缩负功 4、排气门迟闭：利用气流惯性多排气...,气门重叠角：在进气上止点前后，有一段时间进、排气门同时开启，重叠的曲轴转角叫气门重叠角。

汽油机气门重叠角为什么不能过大？,原因：如果过大，在怠速或低负荷运转时，节气门开度极小，进气管内真空度很大，废气会倒流入进气管内这既会造成废气稀释，又会引起进气管内“放炮”现象最佳的气门重叠角随发动机转速上升而增大；...汽油机的气门重叠角<柴油机第三节 配气机构的零件和组件一、气门组,4、气门弹簧弹力足以克服气门及气门传动件的惯性力，使气门能迅速开、闭，并保证气门与气门座之间有一定的接触应力，以保证密封组成：由气门、气门导管、气门座和气门弹簧等零件组成作用：密封燃气要求：,1、气门头部与气门座必须贴合紧密；,2、气门杆在气门导管内孔中上、下滑动自如，无卡滞现象；...,3、气门弹簧两端面与气门杆中心线垂直；...,c、凸球面形----强度高，排气阻力小，易清除废气，但吸热面 积大，质量大，加工复杂，仅适用于排气门一、气门,（1）结构：由头部和杆部组成工作特点：高温、高压、润滑不良、冷却条件差要求：足够的强度、刚度、耐热和耐磨材料：进气门—合金钢（如铬钢或镍铬钢等）…. 排气门—耐热钢（如硅铬钢等），为节约成本，多采 用头部用耐热合金钢、杆部用合金钢的堆焊形式。

结构特点：（1）杆部至头部圆滑过渡---提高刚度2）气门头部形状：,a、平顶---结构简单，制造方便，吸热面积小，质量小，适用 于进、排气门；...,b、喇叭形---杆部至头部过渡圆弧半径大，刚度好，进气阻力小， 但吸热面积大，仅用于进气门；...,（5）气门杆端形状： 决定于气门弹簧座的固定形式：,（2）气门座圈过盈压配---耐高温、耐磨的合金铸铁或奥氏体钢材料制成的气门座圈，但容易脱落，导热性差1）两半锥形锁片---尾端沉割槽；2）锁销---尾端径向小孔2、气门座,作用：1）传热（气门头部热量）； 2）密封（燃烧室）工作特点：高温、高接触应力、润滑不良、冷却条件差结构：（1）气缸盖或气缸体上直接镗出---铸铁气缸盖，低性能要求；...,柴油机大部分用铸铁气缸盖，气门座圈过盈压配，但容易压碎；汽油机用铝合金气缸盖，采用气门座圈过盈压配方式时，需在气门座圈外圆上切几道环槽（图示）材料：灰铸铁、球墨铸铁、铁基粉末冶金3、气门导管：,作用：导向---气门杆直线运动； 传热---气门杆热量。

结构：台阶圆筒，过盈压配在气缸盖上，下端伸入气道内部工作特点：高温、润滑不良、与气门杆高速滑动要求：耐热、耐磨作用：克服气门及传动件惯性力，防止 出现间隙，保证气门及时关闭且 紧密贴合，不会因发动机振动等 原因出现气门不正常开启现象。