任务四 正时皮带的更换与调整

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1、任务四 正时皮带的更换与调整项目一 汽车发动机拆装与调整 任务四 正时皮带的更换与调整 一辆东风雪铁龙凯旋轿车，行驶了90500公里，来到4S点进行维护保养。根据保养规范要求，该车需要进行正时皮带的更换。请描述配气机构的组成与原理，制定并执行正时皮带更换计划。 能力目标 知识目标 素质目标 1）了解四冲程发动机配气1）具有良好的工作责任1）描述配气机构的组成机构的任务 与类型 心和职业道德 2）理解发动机配气机构的2）具有安全操作意识和良好的环境保护意识 2）对发动机配气机构进工作原理 行保养工作 3）根据结构形式、结构和3）培养学生的团队协作功能区分发动机配气机构 精神 16学时 1、 配气

2、机构的作用 在发动机工作过程中，配气机构按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火次序的要求，开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜混合气及时的进入气缸，废气得以及时的排出气缸外。 对配气机构的要求是结构参数和形式有利于减少进气和排气阻力，而且进、排气门的开启时刻和延续的开启时间比较适当，使进气和排气都尽可能充分，以得到较大的功率转矩和排放性能。 2、 配气机构的组成 发动机配气机构基本可分成两部分：气门组和气门传动组。气门组用来封闭进、排气道，主要零件包括气门、气门座、气门弹簧、气门导管等。气门组的组成与配气机构的形式基本无关，但结构大致相同。气门传动组是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件

3、，作用是使气门定时开启和关闭，它的组成视配气机构的形式不同而异，主要零件包括正时齿轮、凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂轴和摇臂等。 现代轿车使用的高速发动机大多采用凸轮轴顶置式结构形式，如图4-1所示。凸轮轴仍与曲轴平行布置，但位于气门组上方，凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门开启和关闭，省去了推杆，使往复运动质量大大减小，但此种布置使凸轮轴距离曲轴较远，因此，不方便使用齿轮传动，现多采用同步齿形胶带传动，这种结构形式的气门传动组主要由凸轮轴、同步齿形胶带、挺往、摇臂、摇臂轴等组成。 图4-1 配气机构的组成 3、 配气机构的类型 1）按气门的布置位置不同分类 配气机构按气门的布置位置不同可分为气门侧置式配

4、气机构和气门顶置式配气机构两大类，如图4-2所示。 气门位于气缸体侧面称为气门侧置式配气机构，由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组成。省去了推杆、摇臂等零件，简化了结构。因为它的进、排气门在气缸的一侧，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。气门侧置式配气机构仅在小型内燃机中还有所使用。 气门顶置式配气机构的进气门和排气门都倒挂在气缸盖上。具有进气阻力小、燃烧室结构紧凑、气流搅动大、能达到较高的压缩比等特点，现代的汽车发动机都采用气门顶置式配气机构。 a）气门侧置式 b）气门顶置式 图4-2 气门布置形式 2）按凸轮轴的位置分类 配气机构按凸轮轴的位置分为凸轮轴下置式、凸轮

5、轴顶置式、凸轮轴中置式三大类，如图4-3所示。 a) 凸轮轴下置式 b)凸轮轴中置式 c)凸轮轴顶置式 图4-3 凸轮轴的布置形式 凸轮轴下置式配气机构。应用最广泛，载货汽车和大、中型客车发动机都采用这种布置方式，如图a）所示。凸轮轴装在曲轴箱内，摇臂轴装在气缸盖上，两者相距较远，推杆较长；凸轮轴距曲轴较近，两者之间只用一对正时齿轮传动，传动简单、可靠。 凸轮轴顶置式配气机构。凸轮轴直接布置在缸盖上，如图c）所示。此种布置方式传力零件少，发动机损失功相对较少。凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门或直接通过挺柱驱动气门，省去了推杆，使往复运动质量大大减小，因此它适合于高速发动机。由于凸轮轴离曲轴中心较远

6、，因而都采用链条传动或同步齿形带传动，使得正时传动机构较为复杂， 为大多数轿车采用。 凸轮轴中置式。为减小气门传动组零件的往复运动惯性力，某些速度较高的发动机将下置式凸轮轴的位置抬高到缸体的上部，缩短了传动零件的长度，称之为凸轮轴中置式配气机构，如4-3 b）所示。凸轮轴中置有的采用中间齿轮传动，有的也采用链条传动或齿型带传动。 3）按曲轴驱动凸轮轴的方式分类 齿轮传动。凸轮轴下置的配气机构都采用正时齿轮传动，如图4-4所示。 图4-4 齿轮传动及正时记号 一般从曲轴到凸轮轴的传动只需一对正时齿轮，若齿轮直径过大，可在中间加装一个惰轮。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

7、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。齿轮传动比较平稳，配气正时控制精度高，又不需要张紧装置，摩擦损失小，在使用中勿需调整和保养。但传力零件比较多，发动机损失功多，振动和噪音较大。 链条传动。链条与链轮的传动特别适用于凸轮轴上置、中置的配气机构。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、张紧装置等。如图4-5所示。链条与链轮传动的主要问题是其工作可靠性和耐久性不如齿轮传动，其传动性能在很大程度上取决于链条的制造质量。 同步齿形带传动。近年来，在高速发动机上还广泛采用齿形带来代替传动链，它不需要润滑，工作噪音低，结构质量轻，制造成本低。这

8、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。为确保齿形传动的可靠性，齿形带传动也需要张紧装置，如图4-6所示，如齿形带过松，发动机工作过程中可能产生跳齿现象，使配气相位失准，影响发动机正常工作。 图4-5 正时链条传动 图4-6 齿形皮带传动 4）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。众多的新型汽车发动机上，采用多气门结构，四气门结构的配气机构如图4-7所示。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，工作温度降低，提高了工作可

9、靠性，利于改善排放性能。 图4-7 四气门结构及气门驱动方式 新型奥迪轿车V型六缸五气门发动机和捷达EA113型四缸五气门发动机就采用五气门技术，如图4-8所示。大多五气门发动机采用了紧凑浴盆式燃烧室，火花塞位于燃烧室中心。与四气门结构相比，气门流通总截面更大，充气效率更高，油耗更低、转矩更大及排放污染物更少。 图4-8 五气门结构及排列 对双气门结构的发动机，为简化结构，大多数将所有气门沿机体纵向轴线排成一列，相邻两缸的同名气门合用一个气道，既简化气道又可获得较大的气流通道。多气门结构的发动机，通常将同名气门排成一列，分别用进、排气凸轮直接驱动。 4、配气相位 1）充气效率 新鲜空气或可燃混

10、合气被吸入气缸愈多，则发动机可能发出的功率愈大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充气效率表示。充气效率越高，表明进入气缸的新气越多，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。 四冲程发动机，理论上每一个工作冲程，对应180曲轴转角。现代发动机转速都有很高，一个冲程所经历的时间十分短暂。为此，现代发动机在换气过程中其进、排气门都是早开迟关的。以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。 2）配气相位 进气配气相位 进气提前角。在上一循环排气冲程接近终了，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活塞运行至上止点对应的曲轴转角称为进气提前角，用表示。一般=040

11、。 进气门早开是为了保证进气冲程开始时进气门已有一定开度，在进气冲程中获得较大进气通道截面，减少进气阻力，使新鲜气体能顺利地充入气缸。 进气迟后角。进气门在活塞运行至进气冲程下止点后、压缩冲程中才关闭。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，用表示。一般=2060。 活塞到达进气冲程下止点时，由于进气阻力的影响，气缸内的压力仍低于大气压，且气流还有相当大的惯性，进气迟关，可利用大气压力和气流惯性，增大进气量。 下止点过后，随着活塞的上行，气缸内压力逐渐增大，进气气流速度也逐渐减小。若过大，便会将进入气缸的气体重新又压回进气管，使发动机充气效率下降。 进气持续角，进气门从开启至完全关

12、闭的持续时间内所对应曲轴转角。即进气持续角=+180+。 排气配气相位 排气门早开迟到关：废气在气体膨胀压力作用于下自动排出，因而使气缸内压力迅速降低，减少排气阻力，并利用气流惯性，使缸内废气尽可能排净。 排气提前角。在作功冲程的后期，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，用表示。一般=3080。 由示功图可知，在作功冲程结束前，气缸内还有大约0.3MPa0.5MPa的压力，作功能力已经不大，此时若提前打开排气门，可利用此压力使气缸内的废气迅速地自由排出，待活塞到达下止点时，气缸内压力约110kPa120kPa，排气阻力大为减小。高温废气的

13、提早排出，还可防止发动机过热。 排气迟后角。活塞越过排气上止点后，在下一循环的进气冲程中排气门才关闭。从上止点到排气门完全关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角，用表示。一般=1035。 活塞到达排气上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，废气气流仍较大惯性，排气门迟关有利于缸内废气排除。 排气持续角，排气门从开启至完全关闭的持续时间内所对应的曲轴转角。即排气持续角=+180+。 气门重叠与气门重叠角 由于进气门早开、排气门晚关，在排气终了和进气刚开始即排气上止点附近，存在两个气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠。进、排气门同时开启时间对应的曲轴转角，称为气门重叠角。其大小等于进气门早开角与排气门

14、迟后角之和。即气门重叠角=+。 进、排气门重叠时间极短，进、排气流来不及改变各自的流动方向和流动惯性，合适的气门重叠角，不会出现废气倒流进气道和新鲜气体随废气一起排出的现象。 配气相位图 气门早开迟关，是为了满足进气充足、排气干净，增大充气提高发动机功率的需要。将进排气门的实际开闭时刻和开启过程，用曲轴转角的环形图来表示，这种图形称为配气相位图。 图4-9 配气相位图 配气相位中进气提前角、进气迟后角；排气提前角、排气迟后角的大小，对发动机性能都有很大影响。 进气提前角增大或排气迟后角增大使重叠角增大时，将导致现废气倒流、新鲜气体随废气排出的现象，对汽油机则直接造成燃料的浪费。相反，若气门重叠

15、角过小，则进气阻力增大或“浪费”废气气流惯性。 对发动机性能影响最大的是进气迟闭角。角过小，进气门关闭过早影响进气量；过大，进气门关闭过晚，进入气缸内的气体重新又压回到进气道内，影响发动机的进气量。 排气提前角过大，高温高压气体过早排出气缸，造成发动机功率下降，油耗增大，排气管产生放炮等现象。但排气提前角过小，则排气阻力增大，增加发动机功率消耗，还可能造成发动机过热。 实际中，气门究竟何时打开，又何时关闭最为合适？合理的配气相位是根据发动机结构形式、转速等因素通过反复试验确定的，由凸轮的形状及配气机构保证。值得指出的是，传统发动机的配气相位，只有当发动机在某一特定转速下运转时才是最合适的。随着电子控制技术在汽车发动机的推广应用，配气相位随转速、负荷变化而自动调整的可变配气发动机，也越来越普遍。如丰田的VVT-i、本田的VTEC、奔驰公司的VALVETRONIC装置。 步骤 导入 学习内容 教学方法 教学手段 本单元的目标和任务 1.什么是配气机构？ 2.配气机构有什么作用？ 3.四冲程发动机气门调节机构能完成什么任务？ 1.