3配气机构

配气机构配气机构的主要零部件概述配气相位可变进气系统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)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。一、配气机构功用二、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。三、凸轮轴的布置型式凸轮轴下置凸轮轴中置凸轮轴上置四、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A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。正时齿轮及正时标记B、链条和齿形皮带传动：链条传动噪声小，用于中置式或顶置式凸轮轴发动机。曲轴正时齿形带轮中间轴齿形带轮张紧轮凸轮轴正时齿形带轮五、气门数目及排列方式每缸四气门的布置►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进气系统进口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。ηv=M1/MsM1——进气过程中，实际进入气缸的新气的质量；Ms——在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。气门间隙气门间隙：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。气门杆凸轮轴气门间隙进气门0.25～0.30mm排气门0.30～0.35mm1、概念：实物图测量气门间隙拧松紧定螺母，调整调节螺钉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。10°~30°40°~80°40°~80°10°~30°上止点下止点一、概念二、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1、进气提前角在排气冲程接近完成时，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，用α表示。一般α值在10～30°之间。进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下移动时，进气门已有一定开度，所以可较快地获得较大的进气通道截面，减少进气阻力。2、进气迟闭角在进气冲程到达下止点时，进气门并未关闭，而是在活塞上行一段距离后才关闭。从活塞位于下止点至进气门完全关闭时对应的曲轴转角称为进气迟闭角，用β表示。一般β值在40～80°之间。活塞在到达下止点时，气缸内的压力仍低于大气压力，且气流还有相当大的惯性，适当延迟关闭进气门，可利用压力差和气流惯性继续进气。进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为α+180°+β，约为230°～290°。3、排气提前角在做功冲程的后期，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活塞到达下止点时所对应的曲轴转角称为排气提前角，用γ表示。一般γ值在40～80°之间。做功冲程接近结束时，气缸内的压力约为0.3～0.5MPa，做功作用已经不大，此时提前打开排气门，高温废气迅速排出，减小活塞上行排气时的阻力，减少排气时的功率损失。高温废气提早迅速排出，还可防止发动机过热。4、排气迟闭角排气门是在活塞到达上止点后，又开始下行一段距离后才关闭的。从活塞位于上止点到排气门完全关闭时所对应的曲轴转角称为排气迟闭角，用Ф表示。一般Ф数值在10～30°之间。活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，由于气流有一定的惯性，排气门适当延迟关闭可使废气排得更干净。排气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为γ+180+Ф，约为230°～290°。5、气门叠开与气门叠开角由于进气门早开和排气门晚关，在活塞位于排气上止点附近，出现一段进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。同时开启的角度，即进气门提前角α与排气门迟后角Ф之和称为气门重叠角。气门叠开时气门的开度很小，且新鲜气流和废气流有各自的惯性，在短时间内不会改变流向，适当的叠开角，不会出现废气倒流进气道和新鲜气体随废气排出的现象。相反，进入气缸内部的新鲜气体可增加气缸内的气体压力，有利于废气的排出。配气机构的主要零部件一、气门组气门组实物图锁片弹簧座1、气门A、进气门570K～670K，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、耐磨进气门：铬钢或铬镍钢；排气门：硅铬钢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，进、排气门都可采用。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，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排气门。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，提高密封性和导热性。B、气门落座时有较好的对中、定位作用。C、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，1～3mm。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。气门座圈气门实物图进气门（大）排气门（小）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：气门杆与气门间隙0.05～0.12mm。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。3、气门座气门座概念：气缸盖的进、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。接受气门传来的热量。气门密封干涉角：比气门锥角大0.5～1度的气门座圈锥角。气门座4、气门弹簧功用：保证气门的回位。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一、气门传动组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。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：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。四缸发动机凸轮投影点火顺序：1—2—4—3为了保证发动机正常工作，气门凸轮轴必须与曲轴之间有相应关系，所以配气有正时。请大家思考发动机轮系中都有哪些需要正时？凸轮轴水泵机油泵平衡轴分电器问：如果配气正时错误，会发生什么情况？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：普通挺柱和液力挺柱普通挺柱用途图示筒式气门顶置式滚轮式减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。多用于大缸径柴油机液力挺柱结构：见右图性能：消除了配气机构的间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声提高发动机高速时的性能。卡环阀架支承座单向阀柱塞弹簧碟形弹簧挺杆体柱塞推杆桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图气门关闭时气门打开时单向阀弹簧被压缩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摇臂与摇臂轴短臂长臂4、摇臂功用：摇臂结构示意图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。摇臂分类：普通摇臂和无噪生摇臂。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。气门座的耗损主要是磨料磨损和由于冲击载荷造成的硬化层脱落，以及受高温气体的腐蚀，使得密封带变宽，气门与气门座关闭不严，气缸密封性降低。如果出现这些现象，一般应检修气门座。气门座检修的技术要求是：气门座表面不得有任何损伤，气门座固定可靠；工作锥面正确，表面粗糙度Ra取值在1.25～6.3μm之间；气门座圈工作面宽度在1.2～2.5mm之间；气门下陷量符合要求。气门座的检修（1）气门座的镶换如气门座有裂纹、松动、烧蚀或磨损严重；或经多次加工修理，使新气门装入后，气门头部顶平面仍低于气缸盖燃烧室平面2mm以上，应镶换新的气门座，其工艺要点如下：①拆卸旧气门座。注意，不要损伤气门座承孔。②选择新气门座。用外径千分尺测量气门座外径，用内径量表测量气门座承孔内径，并根据气门座和缸盖承孔的材质选择合适过盈量(一般在0.07mm～0.17mm)。③气门座的镶换。将检查合格的新气门座进行冷却，时间不少于10min，同时加热气门座承孔，然后在气门座外侧涂上一层密封胶，将气门座压入承孔中。（2）气门座的铰削其铰削工艺如下：①根据气门头直径和工作锥面选择一组合适的饺刀，再根据气门直径选择刀杆。每组铰刀有45°（或30°）、15°和75°几种不同角度。其中45°（或30°）铰刀又分为粗铰刀和精铰刀两种。②检查气门导管，若末更换气门导管，应检查气门导管的磨损程度，检查方法可参见本节“气门导管的更换”。③砂磨硬化层。若未更换气门座，铰削前先将砂布垫在铰刀下，磨除座口硬化层，以防止铰刀打滑和延长铰刀的使用寿命。④粗铰工作面。用45°粗铰刀绞削气门座工作面，直至消除磨损和烧蚀痕迹（对于新座圈，则要求铰削出宽度适当的工作锥面）。⑤用深度游标尺检查气门下陷量。⑥调整环带位置和宽度。密封环带应处于工作锥面中部。若偏向气门杆部。选用15°铰刀（斜面与刀杆中心线夹角）铰刀修整；若偏向气门头部，则选用75°铰刀修整。若环带过宽，用15°和75°两种铰刀分别铰削。⑦用精铰刀铰削气门座工作面，降低表面粗糙度，或用细砂布包在刀刃上，将气门座工作面磨光。（3）气门与气门座的研磨①将气缸盖倒置，用柴油洗净气门、气门座、气门导管，清除积炭，并在气门头端标示出顺序记号。②在气门工作锥面上均匀涂抹一层粗研磨膏，气门杆上涂少许机油，将气门杆插入导指管内，用气门捻子吸住气门。③研磨时，一边用手指搓动气门捻子的木柄，使气门单向旋转一定角度，一边将气门捻起一定高度后落下进行拍击。注意始终保持单向旋转，不断改变气门与气门座在圆周方向的相对位置。►④当气门磨出整齐、无斑痕和麻点的接触环带时，将粗研磨膏洗去，换用细研磨膏继续研磨，直到气门工作面出现一条整齐的灰色无光的环带时，洗去细研磨膏，涂上机油再研磨几分钟。►⑤最后洗净气门、气门座、气门导管。►研磨气门时应注意：研磨时，研磨膏不宜过多，以免进入气门导管，造成气门杆与气门导管的早期磨损；在保证密封的前提下，研磨时间不宜过长，拍击力不宜过猛，以防环带过宽，出现凹陷。（4）气门密封性检验气门和气门座经过修理后，都要进行密封性检查，其方法如图3-16所示。试验时，先将空气容筒紧密贴在气门头部周围，再压缩橡皮球，使空气容筒内具有一定压力（68.6pa左右），如果在半分钟内，气压表的读数不下降，则表示气门与气门座的密封性良好。气门弹簧的检修气门弹簧出现断裂、歪斜、弹力减弱现象时，应予以更换。气门弹簧的弹力在弹簧检验仪上进行。弹力小于原厂规定的10％时，应予以更换。无弹簧检