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1、汽车构造,第三章 配气机构,第二章 小结,配气机构的功用及组成,一、功用使新鲜可燃混合气(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。,按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和点火次序的要求，定时开启和关闭气缸的进、排气门，,3.1概述,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。,术语：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合气的质量与在进气系统理想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。,四冲程汽油机0.70.85；四冲程非增压柴油机0.750.90四冲程增压柴油机0.901.0
2、5,配气机构型式,气孔式配气机构气门式配气机构,目前国产的汽车发动机都采用气门顶置式配气机构。,压缩比受到限制，进排气门阻力较大，发动机的动力性和高速性均较差，逐渐被淘汰。,3.1.1配气机构分类,凸轮轴下置,凸轮轴中置,凸轮轴上置,2.凸轮轴的布置型式,3、凸轮轴的传动方式,每缸四气门的布置,4.气门数目及排列方式,每缸气门数,气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门与气门传动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。,气 门杆,凸轮轴,1、概念：,3.1.2气门间隙,实 物 图,测量气门间隙,用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及从开启到关闭所经历的时间，称为配气定时（
3、配气相位）。,一、概念,3.1.3配气相位,1.进气门的配气相位,进气提前角进气迟后角,上止点,下止点,2.排气门的配气相位,排气提前角排气迟后角,配气相位演示,3.气门的叠开,二、气门重叠,气门重叠：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。气门重叠角：气门同时开启的角度（+）。,排气过程,进气过程,气门重叠角,气门气门座气门导管气门弹簧,3.2 气门组,A、进气门570K670K，排气门1050K1200K；B、头部承受气体压力、气门弹簧力及配气机构运动件的惯性力等；C、冷却和润滑条件差；D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。,功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道
4、的开关，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。,头部,杆部,工作条件：,性能：强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨,进气门：铬钢或铬镍钢；排气门：硅铬钢,3.2.1、气门,气门头部的结构形式,气门杆部,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,气门杆尾部：环形槽、锁销孔,凹槽,易断裂处,气门尾端形状,气门实物图,进气门（大）,排气门（小）,3.2.2.气门座与气门座圈,气门座概念：气缸盖的进、排气道与气门锥面相结 合的部位。作用：靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接受气门传来的热量。气门密封干涉角：比气门锥角大0.51度的气门座圈锥角。,气门座,气门锥角,气门锥角
5、概念：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。,锥角作用：A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。B、气门落座时有较好的对中、定位作用。C、避免气流拐弯过大而降低流速。,装配前应将密封锥面研磨。,边缘应保持一定的厚度，13mm。,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,2.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。,气门座圈,3.2.3.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
6、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：外表面加工精度较高，内表面精绞。装配：气门杆与气门间隙0.050.12mm。,气门导管,气缸盖,过盈配合,卡环：防止气门导管在使用中脱落。,伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。,3.2.4.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,气门弹簧座,锁夹,防止共振：提高气门弹簧的刚度；采用不等螺距的圆柱弹簧；采用双气门弹簧。,(a)粗径等螺距弹簧,(b)变螺距弹簧,(c)双弹簧,5.气门旋转机构,作用：防止气门局部过热引起的变形和清除气门座积炭。,组成：,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
7、气门间隙。,凸轮轴,挺柱,推杆,摇臂,凸轮轴正时齿轮,摇臂轴,3.3.2气门传动组,1.凸轮轴结构,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：,斜齿轮：,驱动分电器、（机油泵）,偏心轮：,驱动器汽油泵,2.凸轮,凸轮性能：,承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。,表面有良好的耐磨性，足够的刚度。,凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。,工作条件：,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
8、段,缓冲结束点,3.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。,四缸发动机凸轮投影,点火顺序：1243,4.凸轮轴的驱动,A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。,正时齿轮及正时标记,B、链条传动：链条传动噪声小，用于中置式或顶置式凸轮轴发动机。,c、齿形带传动：,曲轴正时齿形带轮,中间轴齿形带轮,张紧轮,凸轮轴正时齿形带轮,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。,3.3.2.挺 柱,（1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。（2）挺柱的分类：普通挺柱和液力挺柱。,液力挺柱,结构：性能：消除了
9、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。,卡环,阀架,支承座,单向阀,柱塞弹簧,碟形弹簧,挺杆体,柱塞,推杆,桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图,气门关闭时,气门打开时,单向阀,弹簧被压缩,3.3.3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。,3.3.4摇臂和摇臂轴,功用：,摇臂结构示意图,将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。,摇臂,分类：普通摇臂和无噪声摇臂。,3.3.5气门间隙调整,3.4 可变进气系统,采用可变配气定时机构可以改善发动机的性能。发动机转速不同，要求不同的配气定时。,当发动机
10、在低速运转时，气流惯性小，若此时配气定时保持不变，则部分进气将被活塞推出气缸，使进气量减少，气缸内残余废气将会增多。,当发动机在高速运转时，气流惯性大，若此时增大进气迟后角和气门重叠角，则会增加进气量和减少残余废气量，使发动机的换气过程臻于完善。,如果气门升程也能随发动机转速的升高而加大，则将更有利于获得良好的发动机高速性能。,智能可变气门正时系统,VVT-i是Variable Valve Timing-intelligent的缩写，它代表的含义就是智能正时可变气门控制系统。这一装置提高了进气效率，实现了低、中转速范围内扭矩的充分输出，保证了各个工况下都能得到足够的动力表现。这种机构是保持进气
11、门开启持续角不变，改变进气门开闭时刻来增加充气量。,本田iVTEC,发动机达到某一个设定的转速时，电脑即会指令电磁阀启动液压系统，推动摇臂内的小活塞，使三根摇臂锁成一体，一起由高角度凸轮驱动，这时气门的升程和开启时间都相应的增大了，使得单位时间内的进气量更大，发动机动力也更强。当发动机转速降到某一转速时，摇臂内的液压也随之降低，活塞在回位弹簧作用下退回原位，三根摇臂分开。,课外作业：,第二章：1.试说明曲柄连杆机构的作用、组成和工作条件。8.试述曲轴的作用。曲拐的布置与那些因素有关？第三章：1.配气机构的功用是什么？3.气门弹簧起什么样的作用？为什么在装配气门弹簧时要预先压缩？,第三章 结束,thanks,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
