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1、共118页第0页,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,共118页第1页,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： 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理论上充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。v=M/M0 三、类型 配气机构多采用顶置式气门。根据凸轮轴的位置分为下置式、中置式和上置式。,共118页第2页,配气机构,组成： 气门组 传动组 驱动组,共118页
2、第3页,3.2 配气机构的布置和工作情况,一、气门的布置型式 1、气门顶置式 组成：,共118页第4页,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。,共118页第5页,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。,共118页第6页,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，有利于发动机的布置。,共118页
3、第7页,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。,共118页第8页,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,共118页第9页,捷达轿车气缸盖实物图,共118页第10页,上置凸轮轴实物图,共118页第11页,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,共118页第12页,2、链条传动,导链板,张紧机构,共118页第13页,3、齿带传动,共118页第14页,共118页第1
4、5页,气门数 和布置形式,单缸4气门,共118页第16页,单缸2气门,共118页第17页,单缸5气门,共118页第18页,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（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。,共118页第19页,气门间隙过大和过小的危害,气门间隙的大小由发动机制造厂根据试验确定。一般在冷态时，进气门的间隙为0.250.35mm，排气门的间隙为0.300.35mm。 过小：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。 过大：如果气门间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座
5、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。,共118页第20页,配气相位,定义： 用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。,配气相位的内容 1.进气提前角 2.进气迟后角 3.排气提前角 4.排气迟后角,共118页第21页,进气门的配气相位,1.进气提前角 (1)定义：在排气冲程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启。从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角(或早开角)。进气提前角用表示，一般为1030。 (2)目的：进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下运动时，因进气门已有一定开度，所以可较快地
6、获得较大的进气通道截面，减少进气阻力。,共118页第22页,2.进气迟后角,(1)定义：在进气冲程下止点过后，活塞重又上行一段，进气门才关闭。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(或晚关角)。进气迟后角用表示，一般为4080。 (2)目的： 利用压力差继续进气 利用进气惯性继续进气,共118页第23页,排气门的配气相位 1.排气提前角 (1)定义：在作功行程的后期，活塞到达下止点前，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(或早开角)。排气提前角用表示，一般为4080。 (2)目的： 利用气缸内的废气压力提前自由排气； 减少，排气消耗的功率； 高温
7、废气的早排，还可以防止发动机过热。,共118页第24页,2.排气迟后角 (1)定义：在活塞越过上止点后，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(或晚关角)。排气迟后角用表示，一般为1030。 (2)目的： 利用缸内外压力差继续排气； 利用惯性继续排气。 由此可见，气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为+180+。,共118页第25页,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（+ ）。,共118页第26页,4.3 配气机构的组件和工作情况,一、气门组,气门 气门座 气门导管 气门弹簧 弹簧座
8、 气门锁片 气门油封等,共118页第27页,1、气门,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。 性能： 强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨,共118页第28页,气门头部的结构形式,共118页第29页,（2） 气门锥角,定义：气门锥面与气门顶平面的夹角称为气门锥角。常用的气门锥角为30和45。 气门锥角的作用： 提高密封性和导热性； 气门落座有自动定位作用； 避免使气流拐弯过大
9、而降低流速。 有了锥角，气门落座时能挤掉接触面的沉积物，即有自洁作用。,共118页第30页,气门杆,气门杆尾部：环形槽、锁销孔,易断裂处,共118页第31页,1.气门的杆部,气门杆部具有较高的加工精度和较低的粗糙度。 弹簧座的固定 气门杆的尾部采用锁片式结构或锁销式固定弹簧座。,共118页第32页,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。,共118页第33页,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
10、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,共118页第34页,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。,共118页第35页,气门弹簧,(1)保证气门自动回位关闭而密封。 (2)保证气门与气门座的座合压力。 (3)吸收气门在开启和关闭过程中传动零件所产生的惯性力，以防止各种传动件彼此分离而破坏配气机构正常工作。 其形式有
11、： 等螺距弹簧 不等螺距弹簧 双弹簧,共118页第36页,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,共118页第37页,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,共118页第38页,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？ 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,共118页第39页,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。,共118页第40页,凸轮轴,作用： 驱动和控制各缸气门的开
12、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：,共118页第41页,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,共118页第42页,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,共118页第43页,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：,共118页第44页,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
13、噪声提高发动机高速时的性能。,液力挺柱,共118页第45页,发动机液压挺柱工作示意图,共118页第46页,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,共118页第47页,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 堆焊耐磨合金,共118页第48页,摇臂结构示意图,润滑油道,油槽,润滑油道,共118页第49页,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,共118页第50页,桑塔纳发动机的配气机构,共118页第51页,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,共118页第52页,控制原理,共118页第53页,VTEC高速时,共118页第54页,气缸数目可变机构,共118页第55页,可变进气谐振增压系统,
