学习任务三 配气机构解读

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1、学习任务3 配气机构 1 配气机构 配气机构的零部件 配气机构的概述 配气相位 可变配气相位 2 学习情境1 故障现象 一辆东风雪铁龙轿车在行驶中， 发动机每天第一次 起动时排气管冒蓝烟,最多10min,随后一天都不再冒蓝烟。每 天早上第一次起动时发动机先发出“突突”一声(缺缸) ,然后恢复 正常。 故障判断 个别缸油封密封不良,导致该缸火花塞被发动机机油 污染,造成该缸第一次起动时燃烧不好。 学习目标： 熟记配气机构的构造 熟练掌握配气机构的工作原理 熟练拆装配气机构 3 概 述 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

2、)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。 功用 一、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。 知识准备1 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。 4 充气效率v： 作用：衡量发动机换气质量的参数。充气效率越高， 发动机的功率越大。 决定因素：进气终了时气缸内的压力和温度 v压力：压力越高 ， v越高 v温度：温度越低， v越高 值：0.80-0.90 提高v的方法：要求配气机构有利于减小进气和排气 的阻力，进、

3、排气门的开启时刻和持续开启的时间就 适当，使吸气充分、排气彻底 5 二、配气机构的布置型式 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。 6 1、气门顶置式 7 工作过程 特点：气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑，工艺 性好，充气阻力小，具有良好的抗爆性和高速性， 易于提高发动机的动力性和经济性指标。 组成： 8 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。 9 三

4、、凸轮轴的布置型式 凸轮轴下置 凸轮轴中置 凸轮轴上置 10 1、凸轮轴下置： 不利因素：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。 有利因素：简化 曲轴与凸轮轴之 间的传动装置， 有利于发动机的 布置。 11 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 12 3、凸轮轴上置式： 应用：高速发动机 桑塔纳轿车发动机 凸轮轴 凸轮轴 活塞 特点：凸轮轴布 置在气缸盖上， 通过摇臂或挺住 来驱动气门，凸 轮轴与气门

5、距离 近，不需要推杆 ，使往复运动的 惯量减少。 双凸轮轴上置式发动机 13 四、凸轮轴的传动方式 传动方式图 示应 用 齿轮传动 凸轮轴下置、 中置式配气机构 链条传动 凸轮轴上置式 配气机构 齿形带传动 凸轮轴上置式 配气机构 14 1、齿轮传动：凸轮 轴下置、中置式配气 机构大多数采用圆柱 正时齿轮传动。 斜齿轮(啮合平稳 、减小噪声和磨损) 2、链传动：工作可 靠性和耐久性不如齿 轮传动 3、同步带传动： 减小噪声、减小结构 质量、降低成本 15 16 五、气门数目及排列方式： 一般发动机都采用第 缸两气门，即一个进 气门和一个排气门的 结构。当气缸直径较 大，活塞平均线速度 较高时，

6、为保证良好 的换气质量，有些发 动机采用每缸多气门 结构：三气门，四气 门或五气门结构。 17 柴油机：进、排气门分别置于气 缸盖的两侧(避免进气受到预热 而影响充气效率) 汽油机：进、排气道通常置于气 缸盖的同一侧，利用排气歧管的 废气热量对进气歧管进行预热 18 每 缸 四 气 门 的 布 置 同气门串联：影响进 气门充气效率、排气 门热负荷不均匀 同气门并联：提高进 气门充气效率、排气 门热负荷均匀 19 20 六、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。 气门杆 摇臂 气门间隙

7、气门门间间隙 进进气门门0.250.30mm 排气门门0.300.35mm 为何排气 门间隙大 于进气门 间隙？ 21 实 物 图 测量气门间隙拧松紧定螺母，调整调节螺钉 22 工作过程 特点：气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑，工艺 性好，充气阻力小，具有良好的抗爆性和高速性， 易于提高发动机的动力性和经济性指标。 组成： 23 配 气 相 位 气门从开启到关闭所 经历的曲轴转角，称为 配气相位。 1030 4080 4080 1030 上止点 下止点 一、概念 24 1、进气门的配气相位 (1)进气提前角 在排气行程接近终了、活塞到达上止点之前，进气门便 开始。从进气门开始开启到活塞上移到

8、上止点所对应的 曲轴转角，称为进气提前角。 进气门提前开启的目的，是为了保证进气行程开始时进气门 已开大，减小进气阻力，使新鲜气体能顺利地充入气缸 (2)进气迟后角 在进气行程活塞到达下止点过后，活塞又上行一段，进气门 关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进 气迟后角。 原因：活塞到达下止点时，气缸内压力仍低于大气压力、气 流还有相当大的惯性，仍可能利用气流惯性和压力差继 续进气。 25 2、排气门的配气相位 (1)排气提前角 在做功行程接近终了，活塞到达下止点之前，排气门 便开始开启。从排气门开始开启到下止点所对应的 曲轴转角称为排气提前角。 当做功行程活塞接近下止点时，气缸内的气

9、体压力对 做功的作用已经不大，但仍比大气压力高，因此在 此压力作用下，气缸内的废气能迅速地自由排出。 (2)排气迟后角 在排气行程接近终了，活塞越过上止点后，排气门才 关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称 为排气迟后角。 目的：由于活塞到达上止点时，气缸内的残余废气压 力继续高于大气压力，加之排气时气流有一定的惯 性，仍可能利用气流惯性和压力差把废气排放得较 充分。 26 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 27 配气相位演示 28 配气机构的主要零部件 一、气门

10、组 知识准备2 29 气门组实物图 锁片弹簧座 30 1、气门 A、进气门570K670K，排气门1050K 1200K。 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。 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。 头部 杆部 工作条件： 性能： 强度和刚度大、 耐热、耐腐蚀、耐 磨 组成： 头部和杆部 进气门：铬钢或 铬镍钢(合金刚) ； 排气门：硅 铬钢(耐热合金 刚) 注意：充注金属 钠，增加导热性 能 31 气门头部的结构形式 平顶式 结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，

11、进、 排气门都可采用。目前应用广泛 凸顶式（ 球面顶） 适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清 除效果好，但球形的受热面积大，质量和惯性力大，加 工较复杂。 凹顶式（ 喇叭顶） 凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减 少进气阻力，故适用于进气门；但其顶部受热面积大， 而不宜用于排气门。 32 气门锥角 气门锥角概念：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。扩大导热面积，导 热性能提高。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、在相同气门升程的条件下，气门锥度能使气流的通过断面面 积增大、进气阻力降低，提高

12、进气速度和进气量。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 。 33 气门实物图 进气门（大）排气门（小） 34 气门直径越大，气门口通道截面积就越 大，进、排气阻力就越小。由于最大尺 寸受燃烧室结构的影响，考虑到进气阻 力比排气阻力对发动机性能的影响大得 多，因此为尽量降低进气阻力，进气门 头部直径往往大于排气门头部直径。另 外，排气门头部直径尺寸小些，在高温 、高压作用下也不容易变形。 35 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 气门杆尾 部

13、的结构 取决于气 门弹簧座 的固定方 式 36 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： 外表面加工精 度较高 ，内表面精绞 装配： 气门杆与气门导管 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。 37 38 3、气门座 气门座概念： 气缸盖(或气缸体)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

14、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 39 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 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 视频 40 41 4、气门弹簧 功用：保证气门的回位。 要求：合适的弹力、足够的刚度和抗疲 劳强度 材料：高锰碳钢、铬钒钢。 气门弹簧 气门弹簧座 锁片 气门关闭 保证气门及时 关闭、密封 气门开启 保证气门不脱 离凸轮 42 气门弹簧 圆柱形螺旋弹簧 圆柱等螺距弹簧 不等距弹

15、簧 应用： CA7560 不等螺距弹簧安装 时应注意什么问题 ？随着有效圈数的减 少，自然频率提高 。 43 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 作用： 1、防止共振 2、当一根弹簧 折断折断时， 另一根仍可继 续工作 3、降低了气门 弹簧的整体高 度 44 气门旋转机构 为了使气门头部温度均匀， 防止局部过热引起的变形和清除 气门座积炭，可设法使气门在工 作中相对气门座缓慢旋转。气门 缓慢旋转时在密封锥面上产生轻 微的摩擦力，有阻止沉积物形成 的自洁作用。 45 气门旋转机构 锥形套筒 锁片 46 二、气门

16、传动组 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 挺柱 推杆 摇臂 凸轮轴正 时齿轮 摇臂轴 知识准备3 47 视频2 视频1 48 1、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。 要求足够的韧性和刚度、 及耐磨性 材料： 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构： 轴颈 斜齿轮 凸轮 偏心轮 正时齿轮 斜齿轮：驱动分电器、 （机油泵） 偏心轮：驱动器汽油泵 49 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： 50 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 缓冲结束点 51 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