3.配气机构

南昌大学机电学院第三章配气机构第一节配气机构的功用及组成第二节配气定时第三节气门组第四节气门传动组南昌大学机电学院配气机构概述•四冲程发动机采用气门式配气机构。•功用:定时开启和关闭各缸的进、排气门。•进气量越多，发动机的有效功率和转矩越大。•配气机构首先要保证进气充分；同时废气要排除干净。运动件应质量小、刚度大。•组成：气门组、气门传动组第一节配气机构的功用及组成南昌大学机电学院配气机构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。•气门倒挂在气缸盖上•优点：燃烧室结构紧凑、进气弯道小、充气性好、动力性好、压缩比较高、热效率高•缺点：结构复杂、发动机高度增加•气门在气缸侧面•优点：配气机构传动较简单、缸盖形状简化、发动机高度可降低•缺点：燃烧室结构不紧凑、限制了压缩比的提高、充气性差、动力性、热效率、经济性都有所下降•目前已淘汰南昌大学机电学院•结构特征：凸轮轴置于曲轴箱内•优点：凸轮轴离曲轴近，可以简单地用一对齿轮传动•缺点：零件多、传动链长、整机刚度差•结构特征：凸轮轴置于机体上部•优点：减少或缩短推杆，从而减轻了往复运动质量、增大了机构的刚度南昌大学机电学院•结构特征：凸轮轴置于气缸盖上•优点：运动件少、整机刚度大、传动机构紧凑、适用于高速发动机•缺点：凸轮轴距曲轴距离较远使得正时传动机构复杂、气缸盖结构复杂•广泛使用南昌大学机电学院凸轮轴传动方式适用范围：适用于凸轮轴下置或中置优点：啮合平稳、噪声低、工作可靠、耐久性好适用范围：适用于凸轮轴上置缺点：工作可靠性、耐久性差和噪声大南昌大学机电学院气门驱动方式摇臂驱动、单凸轮轴上置式配气机构南昌大学机电学院摆臂驱动、凸轮轴上置式配气机构由于摆臂驱动比摇臂驱动刚度更好，有利于高速发动机，因此在轿车发动机上的应用比较广泛。南昌大学机电学院直接驱动、凸轮轴上置式配气机构凸轮通过吊杯形机械或液力挺柱驱动气门。与上述各种形式的配气机构相比，直接驱动式配气机构的刚度最大，驱动气门的能量损失最小。南昌大学机电学院第二节配气定时及气门间隙一、配气定时（配气相位）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定时。•α-进气提前角，一般α=10°～30°•β-进气延迟角，一般β=40°～80°•γ-排气提前角，一般γ=40°～80°•δ-进气延迟角，一般δ=10°～30°•气门重叠角α+δ=20°～60°αβγδ早开迟闭原因：延长开闭时间，提高充气效率。（1）进排气有惯性，一般不会倒流。（2）有利于充分排气，防止发动机过热。（3）上下止点间，气门开度大，使进气充分排气彻底南昌大学机电学院二、可变配气定时机构本田VTEC②①TDC排气进气低转速时Valvelift进气门①微小开度(涡流形成)②①TDC中高转速时排气进气Valvelift②①主摇臂辅摇臂同步活塞②①低转速时中高转速时南昌大学机电学院本田VTC进气凸轮轴上的VTC机构(VariableTimingControl)（可变正时控制）执行器.连续相位调节转动方向最大延迟最大提前连续可变排气进气低速区排气进气高速区VTC电磁阀VTC执行器南昌大学机电学院丰田VVTL大众、奥迪链轮式，见短片南昌大学机电学院三、气门间隙气门间隙：为保证气门在热工作状态时关闭严密，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0.30～0.35mm南昌大学机电学院实物图测量气门间隙拧松紧定螺母，调整调节螺钉南昌大学机电学院第三节气门组1.气门工作条件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。头部杆部进气门：铬钢或铬镍钢；排气门：硅铬钢南昌大学机电学院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。南昌大学机电学院气门锥角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。南昌大学机电学院气门实物图进气门（大）排气门（小）为什么进气门比排气门大？南昌大学机电学院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南昌大学机电学院气门尾端形状及固定方式气门的传热路径头部座圈缸盖头部杆部气门导管缸盖南昌大学机电学院每缸气门数一般发动机每个气缸有两个气门，即一个进气门和一个排气门。进气门头部直径比排气门大15％～30％，目的是增大进气门通过断面面积，减小进气阻力，增加进气量。南昌大学机电学院2.气门座与气门座圈3.气门导管气缸盖上与气门锥面相贴合的部位称气门座。气门座的温度很高，又承受频率极高的冲击载荷，容易磨损。气门密封干涉角：比气门锥角大0.5～1度的气门座圈锥角。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。南昌大学机电学院•功用：气门弹簧的作用在于保证气门回位，在气门关闭时，保证气门与气门座之间的密封，在气门开启时，保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮.•避免共振措施：变螺距弹簧；锥形气门弹簧双气门弹簧结构；气门弹簧阻尼器4.气门弹簧5.气门旋转机构•功用：使气门头部沿圆周温度均匀，减小气门头部热变形；同时气门缓慢旋转时在密封锥面上产生轻微的摩擦力，有阻止沉积物的作用南昌大学机电学院第四节气门传动组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南昌大学机电学院点此观看气门传动组录像南昌大学机电学院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：驱动器汽油泵南昌大学机电学院凸轮凸轮性能：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：南昌大学机电学院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南昌大学机电学院同名凸轮的相对角位置同一气缸的进、排气凸轮的相对转角位置是与相应的配气相位相对应的。同名凸轮的相对角位置应符合点火顺序和点火时间间隔要求。四缸发动机凸轮投影点火顺序：1—3—4—2南昌大学机电学院1、正时齿轮；2、垫圈；3、螺母；4、止推片；5、螺栓；6、隔圈。123456凸轮轴轴向定位凸轮轴的轴向定位作用：为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜齿轮产生的轴向力。南昌大学机电学院凸轮轴的驱动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南昌大学机电学院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南昌大学机电学院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。南昌大学机电学院气门关闭时气门打开时单向阀弹簧被压缩挺杆体柱塞液压缸低压油腔高压油腔液力挺柱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。南昌大学机电学院摆臂采用的气门间隙补偿方式南昌大学机电学院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。南昌大学机电学院短臂长臂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。摇臂南昌大学机电学院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南昌大学机电学院桑塔纳发动机的配气机构南昌大学机电学院小结气门组气门气门座气门导管气门弹簧头部杆部气门直径要大锥角要合适密封锥面宽度、角度要合适南昌大学机电学院气门传动组凸轮轴气门挺杆推杆摇臂及摇臂轴凸轮、挺杆推杆、摇臂普通挺杆液力挺杆气门开启关闭复习题：1．配气机构的功用是什么？气门顶置式配气机构由那些零件组成？2．如何从一根凸轮轴上找出各缸的进排气凸轮和该发动机的发火顺序？3．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？南昌大学机电学院