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1、配气机构拆装与调整,学习情境四 配气机构拆装与调整,1.配气机构的结构形式2.配气正时3.配气机构的零部件结构认识4.配气机构拆装与调整,配气机构概述,1、配气机构的功用按照发动机工作循环的需要，定时开启、关闭进、排气门。（1）在进气过程中，向气缸内供给可燃混合气或新鲜空气。（2）在压缩和作功过程中，保证气缸的密封。（3）在排气过程中，及时排出废气。气门开闭要求：不迟不早，不多不少，开得快，关得严，噪声小。,2、充量系数c,充量系数c指发动机在每一工作循环进入气缸的实际充量（新鲜可燃混合气或新鲜空气）与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值。也称充气效率或容积效率。c=M/M0M进气过程中
2、，进入气缸的实际充量。M0进气状态下，充满气缸工作容积的理论充量。,充量系数对发动机性能的影响,c 进气量 热量 P。c一般为0.80.9。,第一部分 配气机构的布置及传动,一、配气机构的组成,二、配气机构的分类,按每缸气门数目分,三、气门的布置形式,顶置气门式配气机构1、结构特点气门位于活塞顶上方。,2、工作特点,四行程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两周，各缸的进、排气门各开启一次，凸轮轴旋转一周。,四、凸轮轴的布置形式,1、凸轮轴下置式优点：曲轴与凸轮轴之间采用齿轮传动，传动简单可靠，有利于发动机的布置。缺点：动力传递路线较长，不适用于高速发动机。,2、凸轮轴中置式,特点：曲轴与凸轮轴
3、之间采用齿轮传动或链轮传动，可减少气门传动机构的往复运动质量。,3、凸轮轴上置式,特点：曲轴与凸轮轴之间传动路线长，气缸盖拆卸困难，往复运动惯性力小，适用于高速发动机。,五、凸轮轴的传动方式,1、齿轮传动,2、链传动,3、带传动,三种传动方式比较,单缸2气门配气机构,单缸3气门配气机构,单缸4气门配气机构,单缸5气门配气机构,七、气门驱动形式,第二部分 配气正时,1、气门开闭时刻的选择,理论上：四行程发动机的进气门在上止点时开启，在下止点时关闭；排气门在下止点时开启，在上止点时关闭。实际工作时：发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时极短，使发动机充气不足或排气不净，从而使发动机功率下降。措施：使
4、进、排气门都提前打开、延迟关闭，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。,2、什么叫配气相位？,配气相位指用曲轴转角表示进、排气门开、闭时刻和开启持续时间。,3、配气相位的选择,进、排气门都早开晚关目的：进气充分，排气彻底。,进气门配气相位的选择,进气门早开：减少进气开始时的进气阻力，使得进气充分。进气门晚关：利用进气气流的流动惯性和压差，继续进气。,排气门配气相位的选择,排气门早开：利用缸内外较大压差，有利于排气。排气门晚关：用进气气流的流动惯性和压差，继续排气，使得排气彻底。,进气门配气相位,进气门提前角=1030进气门延迟角=4080+180+进气过程持续角进气过程进气行程,排气门配
5、气相位,排气门提前角=4080排气门延迟角=1030+180+排气过程持续角排气过程排气行程,4、四行程发动机配气相位图,进气过程,排气过程,5、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。,气门叠开角的选择气门叠开角+进、排气门同时开启过程中的曲轴转角。,由于新鲜气流和废气流的流动惯性都比较大，在气门叠开时不会改变流向。只要气门重叠角选择适当，就不会有废气倒流入进气管和新鲜气体随同废气排出的可能性，有利于换气。,部分汽车配气相位值,配气正时错误所造成的后果,第三部分 配气机构的零部件结构认识,气门传动组,气门组,气门组零件的基本组成,（一）气门,1、气门的工作
6、条件,（1）受热严重，散热困难。（2）承受惯性冲击力。（3）在腐蚀介质中工作。（4）润滑条件差。2、性能要求足够的强度和刚度，耐高温、耐冲击、耐腐蚀、耐磨损。,3、气门的材料,进气门：合金钢。排气门：耐热合金钢。,4、气门头部的构造,气门头部的功用与气门座配合，气流通道，起密封、传热作用。,气门头部的结构特点,（1）气门头部形状有平顶、凸顶和凹顶。（2）气门头部与杆身连接处有较大的圆角过渡，以减小气流阻力。（3）气门头部与气门座互配。（4）进气门头部直径大于排气门，以增大进气量，提高动力性。,气门头部的形状,气门头部各种结构形式比较,充钠排气门,在一些热负荷严重的柴油机上，排气门头部制成空心，
7、内充金属钠。充钠冷却可使排气门头部温度下降150200，但气门杆温度下降不多。,气门与气门座的配合,（1）气门与气门座的工作面呈锥形，锥角一般做成45，有的做成30。（2）气门工作锥面经精加工后与气门座互研，锥面中部形成13mm的密封环带，起密封和传热作用。（3）对于多缸发动机气门不能互换。（4）气门落座时气门座对气门有定位作用。（5）气门落座时有一定的自洁作用。,气门密封面锥角,5、气门杆身的结构,功用导向、传热。结构特点表面加工精度高，耐磨性好。,6、气门尾部,功用连接气门弹簧座，承受驱动力。结构特点：（1）与气门弹簧座采用锁片或锁销固定。（2）气门尾部有环槽作为防脱装置。,不同类型的气门
8、杆环槽,气门与气门弹簧座的固定方式,（四）气门导管,1、气门导管的功用导向、传热,2、气门导管的工作条件,工作温度较高，润滑不良，易磨损。3、气门导管的材料含石墨较多的灰铸铁或铁基粉末冶金,气门油封的安装,为防止机油通过气门与气门导管的缝隙中漏入燃烧室，有的发动机气门导管上安装气门油封。,（二）气门座,1、气门座的功用密封、传热。,2、气门座的结构形式,气门座的结构特点,（1）气门座锥角与气门锥角相适应。（2）气门密封锥面宽度为13mm。,气门座结构形式的选择,（1）汽油机排气门采用镶嵌式气门座。（2）柴油机进气门采用镶嵌式气门座。（3）有的发动机进、排气门都采用镶嵌式气门座。（4）采用铝合金
9、气缸盖的发动机，进、排气门都采用镶嵌式气门座。（5）当在气缸盖上直接加工出来的气门座能满足工作性能要求时，最好不用镶嵌式气门座。,3、气门座圈的材料,一般选用耐热钢或合金铸铁。,4、气门座圈与气门座圈孔的配合,气门座圈与气门座圈孔采用较大的过盈配合，可采用热装法或冷装法装配。,（三）气门弹簧,1、气门弹簧的功用（1）使气门自动回位，保证气门的密封。（2）吸收冲击振动的能量。,2、气门弹簧的结构特点圆柱螺旋弹簧,3、气门弹簧的材料合金弹簧钢,4、减小或消除弹簧共振的措施,（1）提高气门弹簧的自然振动频率。（2）采用不等螺距弹簧。（3）采用双气门弹簧。（4）采用加阻尼摩擦片的等螺距单弹簧。,5、气
10、门弹簧座,二、气门传动组,功用定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度。,气门传动组的组成,齿轮传动气门传动组的组成,同步齿形带传动气门传动组的组成,链条传动气门传动组的组成,（一）凸轮轴,1、凸轮轴的功用,（1）驱动和控制各缸进、排气门的开、闭，保证气门有足够的升程。（2）驱动其它部件的工作。,2、凸轮轴的工作条件,承受气门间歇性开启的周期性冲击载荷。3、对凸轮轴的要求足够的韧性和刚度，足够的耐磨性。,4、凸轮轴的材料,（1）优质碳钢或合金钢多数采用。（2）合金铸铁或球墨铸铁近年来广泛采用。,5、凸轮轴的基本组成,6、凸轮轴的结构特点,（1）凸轮与轴制成一体。（2）多缸发动机相邻工作的两缸同
11、名凸轮之间的夹角=360/i。（3）同一气缸进、排气凸轮之间的夹角取决于配气相位。,四缸四行程汽油机凸轮轴,四缸发动机同名凸轮夹角（1-2-4-3）,六缸四行程汽油机凸轮轴,六缸发动机同名凸轮夹角（1-5-3-6-2-4）,7、凸轮轴的支承凸轮轴轴承,8、凸轮轴的驱动,驱动型式由曲轴通过传动装置驱动。传动装置类型：传动比,配气正时,为了保证曲轴与凸轮轴之间正确的相对位置，保证装配时的配气正时，传动装置上都有正时记号，装配时必须式记号对齐。,9、凸轮轴的轴向定位,目的防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动。定位方法止推板式。,（二）挺柱,1、挺柱的功用,将凸轮的推力传给推杆或气门，并承受凸轮轴旋转时锁施
12、加的侧向力。,2、挺柱的结构形式,各种形式挺柱的应用,3、挺柱的材料,镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁,4、挺柱的旋转,为避免挺柱与凸轮、挺柱与气门导管磨损均匀，挺柱在工作中应有适当的旋转。,挺柱偏置,锥面凸轮球面挺柱,（三）推杆,1、推杆的功用将从凸轮轴经过挺柱传来的推力传给摇臂。,2、推杆的结构及材料,（1）结构特点细长杆件，一般制成下端圆球形，上端凹球形。（2）材料硬铝或合金钢，两端耐磨。,（四）摇臂,1、摇臂的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。,2、摇臂驱动形式,3、摇臂的结构,4、摇臂总成结构,摇臂总成实物,摇臂总成零件图,第四部分 气门间隙的检查与调整,一、气门
13、间隙基本知识,1、气门间隙当气门处于完全关闭状态时，气门杆与摇臂接触面（或凸轮）之间的间隙。,2、气门间隙的作用,给气门杆受热留有膨胀伸长的余地，保证气门的密封。,3、气门间隙的大小,由厂家根据试验确定，一般为0.150.45mm左右。气门间隙过小气门关闭不严而漏气发动机功率下降，烧坏气门。气门间隙过大气门开度减小，气门开启延续时间缩短，增加了零件之间的撞击发动机功率下降，磨损加剧。,注意点：,（1）一般来说，排气门的气门间隙比进气门的气门间隙大。（2）为便于调整，许多发动机进、排气门气门间隙大小一样，将气门选择不同的材料。（3）气门间隙有冷态间隙和热态间隙之分，冷态间隙比热态间隙大。（4）当
14、传动机构磨损后，气门的开度减小。（5）装有液力挺柱的配气机构无气门间隙。,部分发动机气门间隙,二、气门间隙的检查与调整,1、调整前提,气门处于完全关闭状态。（挺柱或摇臂落在凸轮的基圆上）,2、调整要求,松开锁紧螺母，将标准厚薄规插入摇臂与气门杆之间，一边用起子旋动调整螺钉，一边来回拉动厚薄规，感到稍有阻力即可，拧紧锁紧螺母，复查间隙。拧入调整螺钉，气门间隙减小；反之，气门间隙变大。,3、调整方法,（1）逐缸调整法适用于结构复杂、磨损严重的发动机。（2）两次调整法普遍采用。,“两次调整法”的原理,用“逐缸调整法”调整495柴油机（1-3-4-2）的气门间隙,（1）找到第1缸的压缩上止点。具体方法
15、是：拆下气门罩盖，转动飞轮，观察第1缸气门的动作，当排气门关闭、进气门打开又完全关闭后，使飞轮上的上止点记号与飞轮壳上的刻线对齐。此时，第1缸进、排气门处于完全关闭状态，第4缸进、排气门处于打开状态。（2）选择0.200.25mm厚度的厚薄规分别插入第1缸进、排气门摇臂与气门杆之间，检查气门间隙是否符合技术要求。（3）分别调整第1缸进、排气门气门间隙。具体做法是：松开锁紧螺母，将标准厚薄规插入摇臂与气门杆之间，一边用“一”字起子旋动气门间隙调整螺钉，一边来回拉动厚薄规，直至感到稍有阻力即可，拧紧锁紧螺母，复查间隙。拧入气门间隙调整螺钉，气门间隙变大；反之，气门间隙减小。（4）按照作功顺序，将曲
16、轴每转180，依次检查调整3、4、2缸进、排气门的气门间隙。,用“两次调整法”调整495柴油机（1-3-4-2）的气门间隙,（1）找到第1缸的压缩上止点。（2）按照“双排不进”的原则，调整一半气门的气门间隙。即调整第1缸的进、排气门，第3缸的排气门，第4缸不调整，第2缸的进气门。（3）将曲轴转动1周，调整余下所有气门的气门间隙。即第1缸不调整，第3缸的进气门，第4缸的进、排气门，第2缸的排气门。,6缸发动机的两次调整法（1-5-3-6-2-4）,4、找第1缸压缩上止点的方法,（1）观察第1缸进、排气门的动作，对正缸1缸上止点记号。（2）在第1缸火花塞孔中或喷油器孔中塞棉球或用手指堵住火花塞孔或
17、喷油器孔，对正1缸上止点记号。（3）观察分火头或喷油泵。（4）根据配气相位，结合进、排气门的动作找准第1缸压缩上止点。,5、检查、调整气门间隙时的注意点,（1）必须拧紧摇臂轴支座的螺母。（2）识别第一缸（正确区分发动机的前后端）。（3）搞清气门的排列。（4）知道发动机的作功顺序。（5）知道气门间隙的大小。（6）正确找准第1缸的压缩上止点。（7）正确观察气门的工作状态（摇转曲轴，看1缸，先排后进）。（8）调整过程中，当厚薄规来回拉动时，应感到稍有阻力即可。（9）当拧紧锁紧螺母后，必须复查气门间隙。,第五部分 配气机构新结构,一、液力挺柱,1、有气门间隙配气机构的优缺点,（1）解决了热膨胀对气门工
18、作的影响。（2）在发动机工作时产生撞击噪声。（3）气门间隙变化对发动机工作性能影响大。（3）气门间隙检查调整复杂。,2、液力挺柱的功用,（1）能自动消除气门及传动机构的间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声。（2）凸轮轮廓可设计得比较陡些，气门开启和关闭更快，进、排气阻力小，延长气门与气门座的接触时间，提高发动机的高速性能。（3）改善气门的冷却，延长气门的使用寿命。（4）不需要调整气门间隙，使用维护方便。,3、液力挺柱的结构,液力挺柱的结构示意图,液力挺柱的结构特点：,（1）外体与上盖焊接在一起。（2）内体（油缸）的内、外表面分别与柱塞外表面、外体内表面良好地配合，接触面间都有泄露间隙。（3）柱塞
19、与油缸是一对精密偶件。（4）整个挺柱体形成两个低压油腔和一个高压油腔。（5）柱塞回位补偿弹簧的作用使柱塞压靠在上盖上，使挺柱顶面与凸轮轮廓保持接触。当凸轮基圆与挺柱顶面接触时，可消除并补偿气门间隙。,4、液力挺柱的工作过程,（1）当凸轮没有压下液力挺柱时机油缸盖专用油道挺柱体环形油槽供油斜孔低压油腔低压油腔 高压油腔。低压油腔、低压油腔、高压油腔充满机油，柱塞顶在上盖上。,（2）当凸轮压下液力挺柱时,挺柱体和柱塞被压下油缸被推向上盖压缩高压油腔单向球阀关闭高压油腔被密封挺柱外体、油缸、柱塞成为一个刚体按凸轮的运动规律，使气门逐渐打开，再逐渐关闭。,（3）当凸轮转到基圆位置时,环形油槽与专用油道
20、对准气门在气门弹簧作用下关闭柱塞向上运动，挺柱回到原始位置高压油腔油压下降单向球阀打开高压油腔机油得到补充油缸下行，压靠在气门杆上气门间隙得到补偿。,气门间隙的自动补偿原理,液力挺柱靠油缸的相对位移来补偿气门间隙。气门膨胀时：从低压油腔向高压油腔的补偿油量减少油缸相对于挺柱体上行挺柱自动“缩短”。气门收缩时：从低压油腔向高压油腔的补偿油量增加油缸相对于挺柱体下行挺柱自动“伸长”。,5、液力挺柱使用时的注意点,（1）对机油的压力和滤清质量要求严格。（2）液力挺柱安装前必须人工排气充油，以免工作时产生额外噪声。（3）液力挺柱是不可拆卸的组件，磨损后无法调整，只能更换。（4）若通往气缸体-气缸盖油道
21、中的单向阀损坏，则发动机无法起动。,二、VTEC机构,1、传统配气机构的不足之处,发动机在各种工况下，配气正时和气门升程固定不变。（1）低速时气流速度慢，真空度大，废气倒流，造成怠速不稳，动力下降，经济性差。（2）高速时进、排气时间短，造成进气不足，排气不净，功率下降。,2、VTEC控制技术,1989年，本田公司推出世界上第一个能同时控制气门开闭时间和气门升程在两种不同情况下工作的气门控制系统可变配气正时和气门升程电子控制系统。VTECVariable Valve Timing&Valve Lift Electronic Control System,本田VTEC系统,3、VTEC的基本组成,
22、4、VTEC的机械构造,VTEC的结构原理图,VTEC的结构特点,（1）配置有两个进气门和两个排气门。（2）VTEC一般只应用在进气门。（3）主凸轮、中间凸轮、次凸轮3个凸轮对应主摇臂、中间摇臂、次摇臂3个摇臂。（4）主摇臂、次摇臂分别驱动主进气门、次进气门，中间摇臂另一端在低速时自由转动。（5）主摇臂、中间摇臂、次摇臂的油缸孔中一次分别安装正时活塞及主同步活塞、中间同步活塞、次同步活塞（阻挡活塞）。,3个凸轮的结构设计,（1）中间凸轮的升程最大，按发动机双进、双排气门工作最佳输出功率的要求设计，（2）主凸轮升程小于中间凸轮升程，按发动机低速工作时单气门开闭的要求设计。（3）次凸轮的升程最小，
23、最高处稍微高于基圆，在发动机怠速运行时，通过次摇臂稍微打开次气门，以免燃油集聚在次进气门口。,5、VTEC的工作原理,VTEC控制原理,根据发动机转速传感器、节气门位置传感器、车速传感器、水温传感器等信号，经ECM分析、计算、处理后，将电压信号传给VTEC电磁阀，通过控制油压来控制摇臂一端活塞的动作。,（1）发动机在低速运转时,发动机在低速运转时的工作过程：,电磁阀断电油道内无油压各活塞位于各自得油缸内 3个摇臂彼此分离主摇臂驱动主进气门，中间摇臂空摆，次摇臂驱动次进气门微量开闭。配气机构气门处于“单进双排”工作状态。,（2）发动机在高速运转时,发动机在高速运转时的工作过程：,电磁阀通电开启工作油道各活塞位于各自得油缸内正时活塞推动3个同步活塞移动主同步活塞、中间同步活塞将3个摇臂连接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂中间凸轮驱动组合摇臂主进气门、次进气门提前开启，开度增大进气量增大。配气机构气门处于“双进双排”工作状态。,6、VTEC的功用,（1）发动机在低速运转时，VTEC不工作，发动机的燃烧效率较高，燃油消耗较低。（2）发动机在高速运转时，发动机ECM控制VTEC同时改变进气门的配气正时和气门升程，增加进气量，使发动机动力性和经济性大大提高。,
