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1、第3章 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,3.1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。,气门式配气机构,组成：气门组：气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座及锁紧装置等零件 传动组：挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等零件 驱动组：凸轮轴，凸轮轴轴承和止推装置等,3.2配气机构的布置和工作情况,一、气门的布置型式1、
2、气门顶置式组成：,气门组包括：气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座及锁紧装置传动组包括：挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等零件 驱动组包括：凸轮轴，凸轮轴轴承和止推装置等,工作过程,特点：A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。B、曲轴与凸轮轴传动比为2:1。,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、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
3、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。,3、凸轮轴上置式,应用：高速发动机桑塔纳轿车发动机,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。,双凸轮轴上置式发动机,捷达轿车气缸盖实物图,上置凸轮轴实物图,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,2、链条传动,导链板,张紧机构,3、齿带传动,气门数 和布置形式,单缸4气门,单缸2气门,单缸5气门,四、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
4、臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。,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,作业,1、作出配气相位图，并分析气门早开与迟闭的原因。,4.3配气机构的组件和工作情况,一、气门组,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、冷却和润滑条件差，D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。
5、性能：强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨,1、气门,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。因锥角越小，进气通道截面越大，进气量越多。排气门锥角较大，通常为450。因锥角越大，气门头部边缘的厚度大，不易变形。排气门热负荷较
6、大而用较大的锥角，以加强散热和避免受热变形。且锥角越大，座合压力越大，自洁作用越大。,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。另外，排气门稍小些，还不易变形。h1h2,气门杆,2、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,
7、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。,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,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
8、？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,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：
9、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。,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
10、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,控制原理,VTEC高速时,气缸数目可变机构,可变进气谐振增压系统,VG30DE可变谐振增压系统,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。,
