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1、学习情境3 配气机构,概述配气相位配气机构的组成和零件可变配气相位,概述,一、功用： 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，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。二、充气效率： v=M/M0 M 进气过程中，实际进入气缸的新气的质量； Mo在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质 量。,配气机构,组成：气门组传动组驱动组,学习任务1配气机构的构造,一、按气门的布置型式1、气门顶置式组成：,2、气门侧置式,进排气门都布置在气缸的一侧，结构简单、零件数目少。 气门布置在同一侧导致燃烧室结构不紧凑、热量损失大
2、、进气道曲折、进气阻力大，使发动机性能下降，已趋于淘汰。,二、凸轮轴的布置型式,1、凸轮轴下置缺点： 凸轮轴与气门相距较远，动力传递路线较长，环节多，因此不适用于高速发动机。优点： 简化曲轴与凸轮轴之间才传动装置，有利于发动机的布置。,2、凸轮轴中置式,传动方式：凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，省去了推杆。应用：适用于发动机转速较高时，可以减少气门传动机构的往复运动质量。,凸轮轴,挺柱,活塞,摇臂,调整螺钉,3、凸轮轴上置式,应用：高速发动机桑塔纳轿车发动机,双凸轮轴上置式发动机,特点： 凸轮轴与气门距离近，不需要推杆、挺柱，使往复运动的惯量减少。,凸轮轴,凸轮轴,活塞,捷达轿车气缸盖实物图,上置
3、凸轮轴实物图,三、凸轮轴的传动方式,1、齿轮传动,凸轮轴下置、中置式配气机构,四、气门数 和布置形式,单缸2气门,单缸4气门,SOHC “单顶置凸轮轴”(Single Over Head Camshaft)，DOHC“双顶置凸轮轴”（Double Over Head Camshaft），,单缸5气门,五、配气相位,1、气门从开启到关闭所经历的曲轴转角，称为配气相位。,3、气门叠开,气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时，出现的进排气门同时开启的现象。气门叠开角：气门同时开启的角度（+ ）。,排气过程,进气过程,思 考,1、作出配气相位图，并分析气门早开与迟闭的原因。,四、气门间隙,1、概念：气门
4、间隙：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、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。,学习任务2 配气机构的组件和工作情况,一、气门组,要求：保证气缸的密封。气门导管与气门杆的上下运动有良好的导向，气门弹簧两端面与气门杆中心线垂直，以保证气门头在气门座上下偏斜，气门弹簧弹力足以克服气门及其传动件运动惯性力，使气门能及时关闭，并保证气门紧压在气门座上。,1、气门,功用：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。工作条件：A、进气门570K670K，排气门1050K1200K。B、头部承受气体压力、气门弹簧力等，C、冷却和润
5、滑条件差，D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。性能：强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨,进气门570K670K（铬钢或铬镍钢）排气门1050K1200K（硅铬钢）,头部,杆部,气门头部的结构形式,（2） 气门锥角1） 定义：气门锥面与顶平面的夹角称气门锥角。,2） 气门锥角的作用,就向锥形塞子可以塞紧瓶口一样，能获得较大的气门座合压力，以提高密封性和导热性；气门落座时有自动定位作用；避免气流拐弯过大而降低流速；气门落座时能挤掉接触面的沉积物，即有自洁作用。,3） 进、排气门锥角的大小进气门锥角较小，多用300。排气门锥角较大，通常为450。,边缘应保持一定的厚度，13mm。,装配前应将密封锥面
6、研磨。,3） 气门头部直径气门头部直径越大，气门口通道截面就越大，进、排气阻力就越小。通常进气门头部直径大于排气门。,气门杆,较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保证同气门导管的配合精度和耐磨性,凹槽,气门杆尾部：其形状决定于弹簧座固定方式,易断裂处,2、气门导管,作用：为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。工作条件：工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损。材料：用含石墨较多的铸铁， 能提高自润滑作用。加工方法：导管内、外圆柱面经加工后压入气缸盖或导管孔中，然后精绞内表面装配：气门杆与气门间隙0.050.12mm。,倒角,气门导管,卡环：防止气门导管在使用中脱落。,伸入深度应适
7、量。锥度可减少气流阻力。,气缸盖,过盈配合,3、气门座,气门座：气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。作用：1.靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。2.接受气门传来的热量。,气门座,气门座圈：以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。镶嵌式气门座特点：优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。汽油机：排气门采用镶嵌式气门座柴油机：进气门采用镶嵌式气门座,4、气门弹簧,功用：保证气门的回位。材料：高锰碳钢、铬钒钢,气门弹簧的装配,气门弹簧,气门弹簧座,锁片,气门弹簧,圆柱形螺旋弹簧,圆柱等螺距弹簧,不等距弹簧应用：CA7560,双弹簧布置,旋向相反的
8、两个弹簧，防止断裂的弹簧卡入另一弹簧,应用车型：奥迪100，捷达，桑塔纳, 广州标致505,思考：1、什么是气门锥角？气门锥角有什么样作用？进排气门的锥角有什么不同？ 2、气门弹簧有什么样的作用？为什么要采用双气门弹簧？,3、气门旋转机构,通过发动机运转振动力作用，使气门在气门座上自由的做不规则的旋转的装置，其作用是：减小气门头部受热变形，防止沉积物形成。,自由旋转机构,4、气门间隙,1、概念：气门间隙：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、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。,气门间隙调整原则,调整原则： 1、不可调区域： 将要排气，正在排气，排气刚完的排
9、气门不可调。 将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。 2、调气门间隙的步骤： 1）画出配气相位图 2）排出各缸的位置 3）当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于何行程，并判断间隙是否可调。,利用配气相位调节气门间隙,例：=8 =31 =28 =8 点火次序：153624一缸在压缩上止点，问那些气门的间隙可调？,1缸,5缸,3缸,6缸,2缸,4缸,(3)调节1号气缸进、排气门的间隙 进气门：026mm 002mm； 排气门：030mm 002mm。 (4)松开锁止螺母， 转动调节螺钉，直到 厚薄规前后移动时感 觉到有一点拖滞为止。 (5)拧紧锁止螺母， 再检查气门间隙， 如有必要，重新进 行
10、调整。,二、气门驱动组,1、组成2、功用：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。,凸轮轴,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作顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。工作条件：承受气门间歇性开启的冲击载荷。材料：优质钢、合金铸铁、球墨铸铁结构：,凸轮的轮廓,凸轮轮廓与气门的运动规律,气门开启点,消除气门间隙阶段,气门升程最大时刻,气门关闭点,出现气门间隙阶段,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应的配气相位相对应的。,点火顺序：1243,凸轮轴的轴向定位：,作用：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。,
11、正时齿轮,止推板,隔圈（调节环）,凸轮轴颈,凸轮轴的轴向间隙,气缸体,2、挺柱,（1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。（2）挺柱的分类：,结构：性能：消除了配气机构的间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声提高发动机高速时的性能。,液力挺柱,发动机液压挺柱工作示意图,气门关闭时,气门打开时,3、气门推杆,作用：将挺柱传来的推力传给摇臂。工作情况：是气门机构中最容易弯曲的零件。材料：硬铝或钢,4、摇臂,功用：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。,摇臂结构示意图,气门间隙调节螺钉,调节螺母,摇臂,摇臂轴套,易磨损部位堆焊耐磨合金,摇臂结构示意图,润滑油道,油槽,润滑油道,摇臂组示意
12、图,摇臂轴,螺栓,摇臂轴支座,摇臂轴紧固螺钉,摇臂称套,调整螺钉,摇臂,定位弹簧,摇臂组实物图,桑塔纳发动机的配气机构,可变配气相位,气门定时和升程可变的进气系统可变谐振增压系统,解读可变气门正时,现代引擎多采用DOHC的缸盖设计，两根凸轮轴被设置在引擎顶部，通过齿形带轮或链条从曲轴端取力，并以2：1的速度驱动凸轮轴，此时凸轮轴商凸轮的旋转推动气门进行上下往复运动，从而控制气门的开启和闭合。而我们今天要关注的，其实就是气门开合的问题。,为什么要“可变气门行程？ 活塞式四冲程引擎都由进气、压缩、做功、排气4个冲程完成，我们关注的是气门开启程度对引擎进气的问题。在引擎低速运转时，气门的开启程度切不
13、可过大，这样容易造成气缸内外压力均衡，负压减小，从而进气不够充分，对于气门的工作而言，这个“小程度开启”需要短行程的方式加以控制；而高速恰恰相反，转速动辄5000rpm，倘若气门依然羞羞答答不肯打开，引擎的进气必然受阻，所以，我们需要长行程的气门升程。,80年代，诸多企业开始投入了可变气门正时的研究，1989年本田首次发布了“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”，英文全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System，也就是我们常见的VTEC。此后，各家企业不断发展该技术，到今天已经非常成熟，丰田也开发了VVT
14、-i，保时捷开发了Variocam，现代开发了DVVT几乎每家企业都有了自己的可变气门正时技术。一系列可变气门技术虽然商品名各异，但其设计思想却极为相似。,控制原理,VTEC高速时,小结,配气机构有三种传动方式齿轮驱动、链驱动和齿形皮带驱动。四冲程发动机曲轴与凸轮轴之比(即传动比)应为2：1即曲轴旋转两周，凸轮轴旋转一周。现代汽车发动机采用多气门布置和排列方式，进、排气门配气相位早开晚关，以改善进、排气状况。凸轮轴上主要配置有各缸进、排气凸轮，凸轮的轮廓保证气门开启和关闭的持续时间符合配气相位的要求，凸轮轴有轴向定位装置。轿车发动机采用液力挺柱，可消除配气机构中的间隙，减小各零件的冲击载荷和噪声。,作业,1、气门弹簧起什么作用？为什么在装配气门弹簧时要预先压缩？2、气门锥角有什么作用？ 3.分析气门早开与迟闭的原因。 4.配气相位,谢谢,
