《项目六配气机构的检修说课讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《项目六配气机构的检修说课讲解（125页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目六 配气机构的检修,【知识要求】 掌握配气机构零件作用、结构。 了解配气机构零件的工作条件、要求和材料。 掌握配气相位的概念、含义。 掌握气门间隙的概念、来源、对发动机工作的影响。 掌握配气机构零件的损伤形式。 了解可变配气相位机构的结构和工作情况。 【能力要求】 能够对气门组主要零件进行检验和修理。 能够对驱动组主要零件进行检验和修理。,一、相关知识（一）配气机构功用与组成,1配气机构的功用 配气机构是控制发动机进气和排气的装置。其功用是根据发动机的工作顺序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）准时进入气缸，废气得以及时排出气缸。进入气
2、缸内的新鲜可燃混合气或空气（也称进气量）对发动机性能的影响很大。进气量越多，发动机的有效功率和转矩越大。因此，配气机构首先要保证进气充分，进气量尽可能多。同时，废气要排除干净，因为气缸内残留的废气越多，进气量将会越少。其次，配气机构的运动件应该具有较小的质量和较大的刚度，以使配气机构具有良好的动力特性。,2配气机构的分类及组成 配气机构由气门组和气门传动组两部分组成，每组的零件组成则与气门的位置、凸轮轴的位置和气门驱动形式等有关。配气机构按气门的布置位置不同可分为顶置式气门和侧置式气门两类，现代汽车发动机均采用顶置气门，即进、排气门置于气缸盖内，倒挂在气缸顶上。 顶置式配气机构按凸轮轴的位置，
3、可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式；按曲轴和凸轮轴的传动方式，可分为齿轮传动式、链条传动式和同步齿形带传动式；按每缸气门的数量，可分为双气门式和多气门式。,1) 按凸轮轴的位置分类 （1）凸轮轴下置式 凸轮轴下置式配气机构的凸轮轴置于曲轴箱内，平行布置在曲轴的一侧。由于曲轴和凸轮轴位置靠近，只用一对正时齿轮传动，传动机构比较简单。优点：简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置（齿轮传动），有利于发动机的布置；缺点：气门和凸轮轴相距较远，因而气门传动零件较多，结构较复杂，发动机高度也有所增加。凸轮轴下置式配气机构多用于转速较低的发动机，如解放ca6102、东风EQ6100-1、6135Q等发动
4、机。,（2）凸轮轴中置式为减小气门传动组零件往复运动的惯性力，一些速度较高的发动 机将下置式凸轮轴的位置抬高到气缸体的中上部，缩短了传动零 件的长度，称为凸轮轴中置式配气机构。有些凸轮轴中置式配气机构的组成与凸轮轴下置式配气机构没有什么区别，只是推杆较短而已，如YC6150Q、6110A、依维柯8210.22S等发动机都采用这种结构。,（3）凸轮轴上置式,凸轮轴上置式配气机构的凸轮轴直接布置在气缸盖上，凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门（图6-2）。优点：省去了推杆、挺柱，使往复运动质量大大减小，因此它适合于高速发动机；缺点：由于凸轮轴离曲轴中心较远，因而都采用链条传动或同步齿形带传动，使得正时传动
5、机构较为复杂，而且拆装气缸盖也比较困难。上置凸轮轴的另一种形式是凸轮轴直接驱动气门，如图6-3所示。这种配气机构的往复运动质量最小，对凸轮轴和弹簧设计的要求也最低，因此特别适合于高速强化发动机，这在国外的高速汽车发动机上得到广泛的应用。,图6-3上置双凸轮轴直接驱动气门配气机构,图6-2 凸轮轴上置式配气机构示意图,2) 按凸轮轴的传动方式分类（1）齿轮传动式 凸轮轴下置式、中置式配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动。一般从曲轴到凸轮轴的传动只需一对正时齿轮，如图6-4所示，多用于汽油机，如CA6102、EQ6100-1型汽油机。若齿轮直径过大，可在中间加装一个惰轮，柴油机多采用这种结构，如CA
6、6110、CA6105QC、6120型柴油机。为了啮合平稳，减小噪声，正时齿轮多用斜齿。在中、小功率发动机上，曲轴正时齿轮用钢来制造，而凸轮轴正时齿轮则用铸铁或夹布胶木制造，以减小噪声。,（2）链条传动式链条与链轮的传动特别适用于凸轮轴上置的配气机构。为使在工作时链条有一定的张力而不至脱链，通常装有导链板、张紧轮装置等。为了使链条调整方便，有的发动机使用一根链条传动，如图6-5所示。,（3）齿形带传动。近年来，在高速发动机上还广泛采用齿形带来代替传动链，如图6-6所示。这种齿形带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。采用齿形带传动，能减少噪声和减少结构质量，也可以降低成本。,
7、3) 按每缸气门的数量分类 一般发动机较多采用一个进气门和一个排气门。其特点是结构简单，能适应各种燃烧室。但其气缸换气受到进气通道的限制，故都用于低速发动机。现代高性能发动机普遍采用3气门、4气门、5气门，目前应用最多的是4气门发动机。 4气门发动机有两个进气门和两个排气门，如12V150Z型柴油机。采用这种型式后，进气门总的通过断面较大，充气效率较高，排气门的直径可适当减小，使其工作温度相应降低，提高了工作可靠性。此外，采用4气门后还可适当减小气门升程，改善配气机构的性能。4气门的汽油机还有利于改善排放性能。 3气门发动机每缸采用个2进气门和1个排气门，目前已很少采用。,5气门发动机每缸采用
8、3个进气门和2个排气门，这种结构能明显地增加进气量，提高了充气效率，而且燃油消耗低、转矩大及排污少。但是结构也非常复杂，尤其是增加了燃烧室表面积，对燃烧不利。奥迪A6、上海帕萨特、捷达王等轿车发动机均为5气门。大多5气门发动机采用紧凑浴盆式燃烧室，火花塞位于燃烧室中心，如图6-7所示。,（二）配气正时及气门间隙1配气正时（配气相位） 发动机工作时，进入气缸内的新气量越多，发动机的动力性越好。影响进气量的因素很多，而进、排气门开启和关闭的时刻便是其中之一。 以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间称作配气正时（配气相位）。 四冲程发动机的每一个工作行程，其曲轴要旋转180。由于现代发
9、动机转速很高，一个行程经历的时间是很短的。如上海桑塔纳的四冲程发动机，在最大功率时的转速达5600r/min，一个行程的时间只有0.0054s。这样短时间的进气和排气过程往往会使发动机充气不足或排气不净，从而使发动机功率下降。因此，现代发动机都采用延长进、排气时间，使气门早开晚关，以改善进、排气状况，提高发动机的动力性。,进气门在进气行程上止点之前开启谓之早开。从进气门开始开启到上止点曲轴所转过的角度称作进气提前角，记作，一般为1030。进气门在进气行程下止点之后关闭谓之晚关。从进气行程下止点到进气门关闭曲轴转过的角度称作进气迟后角，记作，一般为4080。整个进气过程持续的时间或进气持续角为+
10、180+。,进气门早开的目的是为了在进气开始时进气门能有较大的开度或较大的进气通过断面，以减小进气阻力，使进气顺畅。进气门晚关则是为了充分利用气流的惯性，在进气迟后角内继续进气，以增加进气量。进气阻力减小不仅可以增加进气量，还可以减少进气过程消耗的功率。 排气门在作功行程结束之前，即在作功行程下止点之前开启，谓之排气门早开。从排气门开启到下止点曲轴转过的角度称作排气提前角，记作， 一般为4080。排气门在排气行程结束之后，即在排气行程上止点之后关闭，谓之排气门晚关。从上止点到排气门关闭曲轴转过的角度称作排气迟后角，记作，一般为1030。整个排气过程持续的时间或排气持续角为 +180+。,排气门
11、早开的目的是为了在排气门开启时气缸内有较高的压力，使废气能以很高的速度自由排出，并在极短的时间内排出大量废气。当活塞开始排气行程时，气缸内的压力已大大下降，排气门开度或排气通过断面明显增大，从而使强制排气的阻力和排气消耗的功率大为减小。排气门晚关则是为了利用废气流动的惯性，在排气迟后角内继续排气，以减少气缸内的残余废气量。通常将进排气门的实际启闭时刻和开启过程，用曲轴转角的环形图来表示，这种图形称为配气相位图（见图6-8）。,2气门间隙1）气门间隙的含义发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀，如果气门及其传动件之间在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态时气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，
12、造成发动机在压缩和做功行程中漏气，而使功率下降，严重时甚至不易起动。为了消除这种现象，通常在发动机冷态装配（气门完全关闭）时，在气门与其传动机构中留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量，这一间隙通常称为气门间隙。2）气门间隙过大、过小的危害气门间隙的大小，对发动机的工作和性能影响很大。如果气门间隙过小，发动机在热态下可能因气门关闭不严而发生漏气，导致功率下降，甚至气门烧坏；如果气门间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座之间产生撞击响声，并加速磨损，同时也会使气门开启的持续时间减少，气缸的充气以及排气情况变坏。,（三）配气机构的零件和组件1气门组气门组包括气门、气门座 、气门导管、气门弹簧
13、、气门锁片和油封等。气门组的组成如图6-9所示。,1）气门气门分成进气门和排气门两种，用来封闭进排气道。（1）气门的工作条件气门的工作条件非常恶劣。与气缸内的高温燃气接触，受热严重，而散热困；进难，因此气门温度很高。排气门最高温度可达1050K1200K，进气门由于受到进气流的冷却，温度稍低，约为570K670K。受气体力和气门弹簧力的作用，以及配气机构运动件惯性力的作用，使气门落座时受到冲击。润滑条件很差的情况下以极高的速度开闭，并在气门导管内做高速往复运动。高温燃气中与腐蚀性气体接触而受到腐蚀。,（2）气门的材料气门的工作条件很差，故要求气门材料必须具有足够的强度、刚度、硬度，能耐腐蚀耐磨
14、损。进气门一般采用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。排气则多采用耐热合金钢制造，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。高度强化的发动机趋于用21-4N奥氏体钢和铬镍钨钼钢。高度强。温性和蚀性，达到延长气门使用寿命的目的。为节约耐热合金钢，降低材料成本，有些发动机排气门头部采用耐热合金钢，杆身采用中碳合金钢，然后将两者焊在一起。还有一些排气门，在头部锥面喷涂一层钨钴等特种合金材料，以提高其硬度、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性，达到延长气门使用寿命的目的。,（3）气门的构造汽车发动机的进、排气门均为菌形气门，由气门头部和气门杆两部分构成，其结构和各部名称如图6-10所示。 1-气门密封锥面；2-气门杆
15、；3-气门尾端；4-气门顶面,气门顶部形状主要分成凸顶、平顶、凹顶三种结构形式，如图6-11所示。目前应用最多的是平顶气门，其结构简单，制造方便，受热面积小，进、排气门都可采用。凸顶气门刚度大，用于某些排气门。用作排气门时，排气阻力较小，但受热面积大，质量大，加工也比较复杂。凹顶的（有的为漏斗形）质量小、惯性小，头部与杆部有较大的过渡圆弧，使气流阻力小，以及具有较大的弹性，对气门座的适应性好(又称柔性气门)，容易获得较好的磨合，但受热面积大，易存废气，容易过热及受热易变形，所以仅用作进气门。,a)凸顶；b)平顶；c)凹顶；d) 凹顶（漏斗形）图6-11 气门的顶部形状,气门与气门座或气门座圈之
16、间靠锥面密封。气门密封锥面与顶平面之间的夹角，称为气门锥角（见图6-12）。进排气门的气门锥角一般均为45，只有少数发动机的进气门锥角做成30。这是因为在气门升程相同的情况下，气门锥角小，可获得较大的气流通过截面，进气阻力较小。但锥角较小的头部边缘较薄，刚度较小，致使气门头部与气门座的密封性和导热性均较差，易在热态时变形，影响贴合。较大的气门锥角可提高气门头部边缘的刚度，气门落座时有较好的自动对中作用，与气门座圈有较大的接触压力等。这些都有利于气门与气门座圈之间的密封和传热，并有利于挤掉密封锥面上的积炭。,图6-12 气门密封锥面、气门锥角,气门杆与气门导管配合，为气门运动导向和传热。气门杆要有较高的加工精度和较低的粗糙度，与气门导管保持较小的配合间隙，以减小磨损，并起到良好的导向和散热作用。在某些高度强化的发动机上采用中空气门杆的气门，旨在减轻气门质量和减小气门运动的惯性力。为了降低排气门的温度，增强排气门的散热能力，在许多汽车发动机上采用钠冷却气门。这种气门是在中空的气门杆中填入一半金属钠。因为钠的熔点是97.8，沸点为880，所以在气门工作时，钠变成液体，在气门杆
