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1、学习任务四配气机构的检修 理论知识 任务要求1 知道配气机构的组成 结构和装配关系 2 明确拆装配气机构的步骤及装配要求 3 分析配气机构各零件损坏导致故障的现象 4 会拆装和检修配气机构 理论知识 1 配气机构的功用2 充气效率3 配气机构的形式4 配气机构的组成5 配气相位6 气门间隙7 发动机进 排气装置8 发动机可变进气控制系统 1 配气机构的功用配气机构是进 排气管道的控制机构 它按照汽缸的工作顺序和工作过程的要求 准时地开闭进 排气门 向汽缸供给可燃混合气或新鲜空气并及时排出废气 另外 当进 排气门关闭时 保证汽缸密封 2 充气效率新鲜空气或可燃混合气充满汽缸的程度 用充气效率 v
2、表示 v越高 表明进入汽缸的新气越多 可燃混合气燃烧时可能放出的热量也就越大 发动机的功率越大 3 配气机构的形式1 气门布置方式2 凸轮轴布置方式3 凸轮轴传动方式4 气门数目 1 气门布置方式气门布置方式如图所示 气门位于汽缸盖上称为气门顶置式配气机构 由凸轮 挺柱 推杆 摇臂 气门和气门弹簧等组成 a 气门侧置式b 气门顶置式 2 凸轮轴布置方式 3 凸轮轴传动方式a 齿轮传动 b 链条传动 c 齿形带传动 4 气门数目气门数目如图 一般发动机都采用每缸两个气门 即一个进气门和一个排气门的结构 为了改善换气 在很多新型汽车发动机上多采用每缸四个气门结构 即两个进气门和两个排气门 四气门布
3、置 4 配气机构的组成 下图 1 气门组的功用与构造2 气门传动组的功用与构造 点击看动画 1 凸轮轴同步带轮 2 凸轮轴 3 摇臂轴 4 摇臂 5 摇臂轴弹簧 6 7 气门间隙调整螺钉及锁紧螺母 8 气门弹簧 9 排气门 10 进气门 1 气门组的功用与构造 1 气门 2 气门座 3 气门导管 4 气门弹簧 1 气门 类型 进 排气门 组成 头部 与气门座配合 封闭汽缸的进 排气通道 杆身 与气门导管配合 为气门运动导向 构造 头部形状 有平顶 喇叭形顶 球面顶三种 a 平顶 b 喇叭顶 c 球面顶 平顶 结构简单 制造方便 吸热面积小 质量小 进 排气门均可采用 球面顶 适用于排气门 强度
4、高 排气阻力小 废气的清除效果好 但受热面积大 质量和惯性力大 加工较复杂 喇叭形顶 适用于进气门 进气阻力小 但受热面积大 气门锥角 一般有45 和30 两种 如下图 a 45 锥角 b 30 锥角 气门杆身 如下图 a 锁环式固定 b 锁销式固定1 气门杆 2 气门弹簧 3 气门弹簧座 4 气门锁环 5 气门锁销 2 气门座 位置 进 排气道口与气门工作面接触部位 功用 与气门头部密封锥面配合密封汽缸 类型 在缸盖或缸体上直接镗出 也可以采用镶嵌式结构 气门座锥角 气门座的锥角是与气门锥角相适应的 以保证二者紧密座合 可靠地密封 气门座的组成如图所示 气门座锥角 3 气门导管 功用 起导向
5、作用 以保证气门作直线往复运动 起导热作用 将气门头部传给杆身的热量 通过汽缸盖传出去 位置 在汽缸盖上的气门导管孔中 结构特点 空心管状结构 伸入气道部分成锥形 后端装气门油封 有些带限位卡环 与座孔过盈配合 内孔与气门杆间隙配合 如下图所示 1 卡环 2 气门导管 3 汽缸盖 4 气门座 4 气门弹簧 功用 保证气门复位 使气门与气门座压紧 位置 安装在气门杆上 结构特点 圆柱形螺旋弹簧 类型 等螺距 变螺距 双弹簧三种 如下图 a 等螺距弹簧 b 变螺距弹簧 c 双弹簧 2 气门传动组的功用与构造 1 凸轮轴 2 挺柱 3 推杆 4 摇臂 凸轮轴下置气门传动组分布图 1 凸轮轴 功用 控
6、制气门的开启和关闭 每个进 排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮 组成 由进气凸轮 排气凸轮和支撑轴颈等组成 形状与排列 凸轮的形状影响气门的开闭时刻及高度 凸轮的排列影响气门的开闭时刻和工作顺序 2 挺柱 功用 将凸轮的推力传给推杆 并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力 类型 液压挺柱 可以消除气门间隙 3 推杆 功用 将从凸轮轴传来的推力传给摇臂 要求 它是配气机构中最容易弯曲的零件 要求有很高的刚度 在动载荷大的发动机中 推杆应尽量地做得短些 4 摇臂 功用 将推杆或直接由凸轮传来的推力改变方向 作用在气门杆端部以推动气门 特点 是一个不等臂的双臂杠杆 5 配气相位1 定义2 理论上的配气相
7、位分析3 实际的配气相位分析 1 定义配气相位是用曲轴转角表示的进 排气门的开启时刻和开启延续时间 通常用环形图表示配气相位图如下图所示 点击看动画 2 理论上的配气相位分析理论上讲进气 压缩 作功 排气各占180 也就是说进 排气门都是在上 下止点开闭 延续时间都是曲轴转角180 但是简单配气相位对实际工作是很不适应的 它不能满足发动机对进 排气门的要求 原因 1 气门的开 闭有个过程 开启总是由小 大 关闭总是由大 小 2 气体惯性的影响 随着活塞的运动 同样造成进气不足 排气不净 3 发动机速度的要求 实际发动机曲轴转速很高 活塞每一行程历时都很短 当转速为5600r min时一个行程只
8、有60 5600 2 0 0054s 就是转速为1500r min 一个行程也只有0 02s 这样短的进气或排气过程 使发动机进气不足 排气不净 可见 理论上的配气相位不能满足发动机进饱排净的要求 3 实际的配气相位分析 1 气门早开晚闭的可能 从下面示功图中可以看出 活塞到达进气下止点时 汽缸内气体压力仍然低于大气压 在大气压的作用下仍能进气 另外 此时进气流有较大的惯性 因此 进气门晚关可以增加进气量 四冲程汽油机示功图a 进气行程 b 压缩行程 c 作功过程 d 排气过程 气门早开晚关对发动机实际工作的好处有 进气门早开 增大了进气行程开始时气门的开启高度 减小进气阻力 增加进气量 进气
9、门晚关 延长了进气时间 在大气压和气体惯性力的作用下 增加进气量 排气门早开 借助汽缸内的高压自行排气 大大减小了排气阻力 使排气干净 2 气门重叠 由于进气门早开 排气门晚关 势必造成在同一时间内两个气门同时开启 把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫作气门重叠角 想一想气门重叠角是否会使可燃混合气和废气乱窜呢 3 进 排气门的实际开闭时刻和延续时间 实际进气时刻和延续时间 在排气行程接近终了时 活塞到达上止点前 即曲轴转到离上止点还差一个角度 进气门便开始开启 称为进气提前角 角一般为10 30 进气行程直到活塞越过下止点后 角度时 进气门才关闭 称为进气延迟角 角一般为40 80 整个进
10、气过程延续时间相当于曲轴转角180 所以进气过程曲轴转角为230 290 实际排气时刻和延续时间 作功行程接近终了时 活塞在下止点前排气门便开始开启 提前开启的角度 称为排气提前角 一般为40 80 活塞越过下止点后 角度排气门关闭 称为排气延迟角 一般为10 30 整个排气过程相当曲轴转角180 所以排气过程曲轴转角为230 290 气门重叠角 20 60 6 气门间隙气门间隙是指气门完全关闭时 气门杆尾端与摇臂或挺柱之间的间隙 其作用是给热膨胀留有余地 保证气门密封 7 发动机进 排气装置1 作用2 组成 1 空气滤清器 2 进气歧管与排气歧管 3 催化转换器 1 作用发动机进 排气装置的
11、作用是不断地将新鲜空气或可燃混合气送入燃烧室 又将燃烧后的废气排到大气中去 实现充气量的不断更迭 保证发动机连续运转 2 组成发动机进 排气装置包括空气滤清器 进气管 排气管及排气消声器等 如下图所示 1 空气滤清器 必要性 由于汽车行驶时速度快 引起道路两旁尘土飞扬 如果尘土沙粒被吸入汽缸 就会黏附在汽缸 活塞和气门座等零件的密封表面 加速它们的磨损 使发动机寿命大大下降 因此 在车用发动机上 必须安装空气滤清器 作用与要求 空气滤清器的功用就是把空气中的尘土分离出来 保证供给汽缸足够量的清洁空气 形式和工作原理 目前空气滤清器可分为下面几类 按滤清方式可以分为惯性式和过滤式 按是否用机油分
12、干式和湿式 把它们组合起来就有干惯性式 干过滤式 湿惯性式 湿过滤式 综合两种以上的叫综合式 2 进气歧管与排气歧管 作用 进气歧管的功用是将可燃混合气引入汽缸 对多缸机还要保证各缸进气量均匀一致 排气歧管的功用是将燃烧后的废气引入大气 要求 进气阻力小 充气量要大 排气阻力小 排气噪声小 进气阻力是影响充气量的主要因素 只有减小进气阻力 才能提高充气量 但进气阻力又和进气管道截面积的大小 弯曲程度以及管道内表面的形状有很大关系 材料 进 排气歧管一般用铸铁制成 进气歧管也有用铝合金铸造的 二者可铸成一体 也可分别铸出 都固定在汽缸盖上 接合面处装有石棉衬垫 以防漏气 进气总管以凸缘连通节气门
13、 排气歧管连通排气消声器 而进 排气歧管则分别与进 排气门的通道连通 如下图所示 a 进 排气歧管排列 1 b 进 排气歧管排列 2 c 进 排气歧管排列 3 3 催化转换器 汽车排出的废气 含有有害成分 催化转换器 如下图 就是要降低这三种成分的含量 催化转换器内装有催化剂 促进空气与这些有害成分起化学反应 使CO氧化为CO2 HC氧化为CO2和H2O NOX还原为N2 1 入口 2 外壳 3 石棉隔热垫 4 陶瓷蜂窝载体 5 出口 8 发动机可变进气控制系统1 CVVT2 VVT i3 VTEC 1 CVVT 连续可变的气门正时系统 CVVT能根据发动机的实际工况随时控制气门的开闭 使燃料
14、燃烧更充分 从而达到提升动力 降低油耗的目的 但是CVVT不会控制气门的升程 也就是说这种发动机只是改变了吸 排气的时间 CVVT 2 VVT i 智能可变配气正时系统 VVT i系统如下图所示 该系统的最大特点是可根据发动机的状态控制进气凸轮轴 通过调整凸轮轴转角对配气时机进行优化 以获得最佳的配气正时 从而在所有速度范围内提高转矩 并能改善燃油经济性 从而有效提高了汽车性能 VVT i控制系统 VVT i 3 VTEC 可变气门配气相位和气门升程电子控制系统 VTEC现在已演变成i VTEC 其控制电路如下图所示 i VTEC发动机中低速和高速会用两组不同的气门驱动凸轮 并可通过电子系统自动转换 此外 发动机还可以根据行驶工况自动改变气门的开启时间和提升程度 即改变进气量和排气量 从而达到增大功率 降低油耗的目的 VTEC系统电路图 VTEC 本章结束
