第三章-配气机构检修

FAWFAWFAWFAW单元三配气机构配气机构基础气门组气门传动组可变配气相位FAWFAWFAWFAW§3.1配气机构基础FAWFAWFAWFAW一、配气机构作用其功用是按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。FAWFAWFAWFAW发动机的换气过程包括排气过程和进气过程。其任务是排除缸内废气，并吸入新鲜空气或混合气。为提高发动机的性能，对换气过程的要求是：排气彻底，进气充分，换气损失小。发动机的换气过程：FAWFAWFAWFAW新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充气效率来表示。所谓充气效率就是指在进气过程中，发动机每一工作循环的实际充气量与理论充气量的比值。ηv=M/MoM——进气过程中，实际进入气缸的新气的质量；Mo——在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。提高充气效率，改善换气过程的措施：减小进气阻力；减小排气阻力；合理选择配气相位；降低进气温度。二、充气效率FAWFAWFAWFAW配气机构气门组气门传动组三、配气机构组成FAWFAWFAWFAW气门传动组：气门驱动组是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件；主要由正时齿轮、凸轮轴、气门挺柱、推杆、调整螺钉和锁紧螺母、摇臂、摇臂轴、摇臂轴支架等组成。气门组：主要由气门锁片、气门弹簧座、气门弹簧、气门、气门导管、气门座等组成。FAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAW1、螺栓2、凸轮轴带轮3、油封4、半圆键5、螺母6、定位架7、凸轮轴8、摇臂9、挺柱10、气门锁块11、气门弹簧座12、气门弹簧13、气门杆油封14、气门导管15、密封帽16、缸盖17、气门FAWFAWFAWFAW四、配气机构的布置形式1.按气门布置形式气门顶置式气门侧置式FAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAW2.按凸轮轴布置形式上置式中置式下置式FAWFAWFAWFAW凸轮轴上置式凸轮轴安装在气缸盖上，轿车发动机常用。主要优点：运动件少，凸轮轴至气门的传动链短，整个机构的刚度大，适合于高速发动机。主要缺点：凸轮轴与曲轴传动距离较远，一般用齿形带传动或链传动。FAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAW凸轮轴中与下置式FAWFAWFAWFAW☆齿形带传动式用于上置式凸轮轴的传动优点：噪声小、质量轻、成本低、工作可靠、不需要润滑；齿形带伸长量小，适合有精确定时要求的传动。3.按凸轮轴传动方式FAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWWSch,09.200522液压涨紧器驱动发电机惰轮惰轮驱动空调压缩机驱动水泵曲轴Ｖ形皮带轮FAWFAWFAWFAW☆链传动式用于中置式和上置式凸轮轴的传动，尤其是上置式凸轮轴的高速汽油机采用较多。FAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAW☆齿轮传动式用于下置式和中置式凸轮轴的传动。汽油机只用一对定时齿轮，即曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮。柴油机还需要驱动喷油泵，所以增加一个中间齿轮。FAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAW4.按每缸气门数FAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAW直接驱动式凸轮轴上置式配气机构，凸轮通过挺柱直接驱动气门。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，在高度强化的轿车发动机上应用广泛。5.气门驱动形式◎FAWFAWFAWFAW摇臂驱动式如图为摇臂驱动、单凸轮轴上置式配气机构；凸轮轴直接驱动摇臂，摇臂驱动气门还可以是凸轮轴推动挺柱，挺柱推动摇臂，摇臂再驱动气门。FAWFAWFAWFAW根据发动机工作循环图讨论：进排气门的开闭时刻？FAWFAWFAWFAW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。配气相位图：FAWFAWFAWFAW配气相位演示FAWFAWFAWFAW☆进气提前角α：从进气门开启到上止点曲轴所转过的角度。目的：保证进气行程开始时进气门已经开大，减小了进气阻力，新鲜气体能顺利地进入气缸。☆进气迟后角β：从进气行程下止点到进气门关闭曲轴转过的角度。目的：由于气缸内的气体压力低于大气压力，且气流还有惯性，还可以利用气流的惯性和压力差继续进气。FAWFAWFAWFAW☆排气提前角γ：从排气门开启到下止点曲轴转过的角度。目的：当作功行程接近终了时，气缸内的气体压力仍高于大气压力，这个压力对作功的作用意义不大了，但还可以利用此压力将废气排出。☆排气迟后角δ：从上止点到排气门关闭曲轴转过的角度。目的：排气行程结束时，气缸内的气体压力高于大气压力，再加上排气流的惯性，所以可以利用气流惯性和压力差将废气尽可能的排出。FAWFAWFAWFAW气门叠开定义：由于进气门早开和排气门晚关，在排气终了和进气开始、活塞处于上止点附近时的一段时间内，进排气门同时开启，这种现象称为气门叠开。气门叠开角：α+δFAWFAWFAWFAW◆讨论：气门叠开的问题气门重叠：活塞在排(进)气上止点附近出现进、排气门同时开启的现象气门重叠角：重叠期间的曲轴转角称为气门重叠角，它等于进(排)气提前角与排(进)气迟后角之和α+δFAWFAWFAWFAW气门间隙☆定义：发动机冷态下，气门完全关闭（凸轮的凸起部分不顶挺柱）时，气门杆尾端与传动件(摇臂、凸轮或挺柱)之间的间隙。FAWFAWFAWFAW气门间隙必要性：FAWFAWFAWFAW实物图FAWFAWFAWFAW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0.25～0.35mm，排气门的间隙为0.30～0.35mm。过小：漏气，导致功率下降。过大：产生撞击，加速磨损，气缸的充气以及排气情况变坏。FAWFAWFAWFAW§3.2气门组气门组的主要机件有：气门气门座气门导管气门弹簧气门弹簧座气门锁片气门油封FAWFAWFAWFAW一、气门气门是由头部和杆部组成的。头部用来封闭气缸的进、排气通道，杆部则主要为气门的运动导向。FAWFAWFAWFAW功用：气门工作条件：进气门：300-400℃排气门：600-800℃承受气缸压力、弹簧力、传动组零件惯性力、冷却和润滑条件差、易受腐蚀FAWFAWFAWFAW气门结构FAWFAWFAWFAW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。FAWFAWFAWFAW☆气门头部接受的热量，一部分经气门座圈传给气缸盖，另一部分通过气门杆和气门导管也传给气缸盖，最终被气缸盖水套中的冷却液带走☆气门密封锥面必须严密贴合：研磨气门与气门座☆气门杆与气门导管配合间隙小：减少热阻FAWFAWFAWFAW排气门内部为何要充注钠?捷达l.6L发动机排气门内部注有钠。由于发动机工作时,排气门经常处于高温条件下工作,钠的沸点约在900℃左右,具有良好的热传导能力。通过液态钠的来回运动,热量能很快从气门头部传到根部.可降低温度约l00℃。这样有利于降低混合气自燃的危险,从而提高了气门的使用寿命。FAWFAWFAWFAW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。边缘应保持一定的厚度，1～3mm。FAWFAWFAWFAW气门座圈◆气门座圈的功用与气门配合对气缸起密封作用，接受气门传来的热量进行散热。◆气门座圈的工作条件工作温度很高，承受频率极高的冲击载荷，容易磨损。FAWFAWFAWFAW◆气门座圈气门座圈(铝气缸盖和多数铸铁缸盖)材料：合金铸铁、粉末冶金部分铸铁缸盖不镶气门座圈FAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAW气门导管◆气门导管的功用☆对气门的运动导向，保证气门作直线往复运动，使气门和气门座能正确贴合☆将气门杆接受的热量部分传给气缸盖☆与气缸盖导管孔过盈配合。FAWFAWFAWFAW进排气门油封◆气门油封的功用☆气门杆与气门导管孔需要润滑，机油又不能太多，否则机油消耗量增加。☆为了控制和减少机油消耗量，现代汽车发动机装有气门油封。FAWFAWFAWFAW气门弹簧◆保证气门关闭时能紧密地与气门座贴合。克服在气门开启时配气机构产生的惯性力，使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离。FAWFAWFAWFAW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FAWFAWFAWFAW§3.3气门传动组FAWFAWFAWFAW气门传动组◆作用：是使气门按发动机配气相位规定的时刻及时开闭，保证规定的开启时间和开启高度。◆组成：凸轮轴、挺柱、摇臂、推杆。凸轮挺柱推杆摇臂凸轮轴正时齿轮摇臂轴FAWFAWFAWFAW凸轮轴☆配置有各缸进、排气凸轮，使气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭☆承受周期性的冲击载荷表面磨损比较严重☆要求表面耐磨，足够韧性、刚度。多用合金铸铁或球墨铸铁铸造，凸轮表面经热处理后磨光。FAWFAWFAWFAW凸轮轴结构FAWFAWFAWFAW凸轮轴FAWFAWFAWFAW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。工作条件：FAWFAWFAWFAW凸轮轮廓与气门的运动规律气门关闭点出现气门间隙阶段气门升程最大时刻气门开启点消除气门间隙阶段缓冲开始点FAWFAWFAWFAW◆同名凸轮的相对位置☆同名凸轮的相对位置与凸轮轴的旋转方向、发动机点火顺序、气缸数有关。☆①四缸机:点火顺序：1-3-4-2作功间隔角：180°曲轴转角，同名凸轮夹角：90°。☆②六缸机:发火顺序：1-5-3-6-2-4作功间隔角：120°曲轴转角，同名凸轮夹角：60°。FAWFAWFAWFAW同名凸轮的相对角位置四缸发动机凸轮投影点火顺序：1—3—4—2FAWFAWFAWFAW挺柱☆挺柱的功用凸轮的从动件，将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门；调整气门间隙。☆挺柱的工作条件摩擦和磨损都相当严重，承受凸轮侧向力而偏磨。FAWFAWFAWFAWFAWFAWFAWFAW1-高压油腔；2-缸盖油道；3-油量孔；4-斜油孔；5-球阀；6-低压油腔；7-键形槽；8-凸轮轴；9-挺柱体；10-柱塞焊缝；11-柱塞；12-油缸；13-弹簧；14-缸盖；15-气门杆液力挺柱结构凸轮突起接触时，硬的支点，保证气门按预定规律开启，同时挤出机油，保证气门关闭；凸轮基圆接触时，进油，保证硬的支点热态时，压出更多的油，产生更大的间隙，然后又是原来的间隙（与温度、热膨胀无关）FAWFAWFAWFAW气门行程：当凸轮作用于凸轮滚子时，下油腔压力升高，封闭的机油不能被压缩，因此活塞不能继续被压入气缸。支撑元件好象刚性元件一样支撑着滚子摇臂机构对应的气门打开。气门间隙调节器工作原理FAWFAWFAWFAWRSH缸盖气门间隙平衡功能：产生气门间隙时，活塞被活塞弹簧从气缸中压出，直到凸轮滚子接触凸轮。此过程中下油腔油压减小。单向阀打开，机油流入。当上下油腔中压力平衡时，单向阀关闭。FAWFAWFAWFAW摇臂◆摇臂的功用将推杆或凸轮传来的运动和作用力，传给气门使其开启。FAWFAWFAWFAW凸轮轴正时标记FAWFAWFAWFAW1、螺栓2、凸轮轴带轮3、油封4、半圆键5、螺母6、定位架7、凸轮轴8、摇臂9、挺柱10、气门锁块11、气门弹簧座12、气门弹簧13、气门杆油封14、气门导管15、密封帽16、缸盖17、气门FAWFAWFAWFAW§3.4可变配气相位FAWFAWFAWFAW一、可变气门正时与举升系统日产:VTC(CVTC)丰田：VVT-I(VVTL-i)宝马：VANOS(Doub