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SDUT第三章配气机构SDUT主要内容•概述•气门式配气机构的布置及传动•配气定时及气门间隙•配气机构的零件和组件SDUT概述•功用–按照发动机工作循环和点火次序的要求，定时开闭进、排气门，向气缸供给新鲜的可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机），并及时排出废气。–进饱排净，当进排气门关闭时，保证气缸密封。SDUT衡量指标及组成•充气效率（充量系数）–发动机每一工作循环进入气缸的实际充量（新鲜可燃混合气或空气）与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值–进气终了时的压力越高，温度越低，则充量系数越大。•四冲程发动机大都采用气门式配气机构，主要由气门组和气门传动组组成。SDUT运动方式SDUTSDUT知识点•凸轮轴上凸轮压下气门，实现进排气。•凸轮轴转到凸轮基圆段时，气门在弹簧作用下回位。•进排气时刻取决于凸轮相对位置（设计加工保证）和凸轮轴与曲轴相对位置（安装保证）。•曲轴转两周，凸轮轴转一周，四缸发动机各缸进(排)气凸轮夹角：360°/4SDUT气门式配气机构的布置及传动•气门的布置形式（顶置、侧置）•凸轮轴的布置形式（下置、中置、上置）•凸轮轴的传动方式（齿轮、链条、齿形带）•气门数目及排列方式（二、四、五气门；同名两列、同名一列）SDUT气门布置形式•顶置：•侧置：SDUT气门顶置•结构：–由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。•特点：–进气阻力小，燃烧室结构紧凑，气流搅动大，能达到较高压缩比•目前国产汽车发动机都采用气门顶置式配气机构SDUT气门侧置•组成：–由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组成。省去推杆、摇臂，结构简化•特点：–进、排气门在气缸一侧，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，已几乎被淘汰。SDUT凸轮轴的布置形式•下置•中置•上置SDUT凸轮轴的布置形式•下置–凸轮轴位于曲轴箱内；–凸轮轴离曲轴近，可以用一对齿轮传动；–传动链长，零件多，机构刚度差，高速动力学性能差；–多用于转速较低的发动机。SDUT凸轮轴的布置形式•中置–凸轮轴位于气缸体上部；–经挺柱直接驱动摇臂，省去或缩短推杆；–减小了往复运动质量，增大了机构刚度，适用于较高转速的发动机。•上置–凸轮轴布置在气缸盖上；–传动链短，运动件少，机构刚度大，适合高速机。–凸轮轴与曲轴距离长，动力传动机构复杂。SDUT凸轮轴的传动方式•齿轮传动–凸轮轴下置，中置配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动。–一般只需一对正时齿轮传动，为了啮合平稳，减小噪声，多用斜齿轮。•链传动–适用于凸轮轴上置的配气机构，可靠性和耐久性不如齿轮传动。–需要链条张紧装置和导向装置。•齿形带传动(橡胶+玻璃纤维+尼龙织物)–张力可由张紧轮进行调整。–噪声小，结构质量较轻，成本较低。SDUT气门数目及排列方式•2气门–每缸两个气门，即进/排气门–为改善换气，应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径。由于燃烧室尺寸的限制，气门直径最大一般不能超过气缸直径的一半。4气门当气缸直径较大，活塞速度较高时，每缸一进一排的结构不能保证良好换气质量。因此，很多新型汽车发动机上多采用每缸四个气门结构。气门排列的方式有两种：同名气门排成两列、同名气门排成一列SDUT配气定时及气门间隙•配气定时（配气相位）•可变配气定时机构•气门间隙SDUT配气定时•配气定时及配气定时图定义：–以曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻以及开启的持续时间称作配气定时，也称配气相位。–通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示，这种图形称为配气定时图。SDUT配气定时•理论上的配气相位分析–进、压、功、排各占180°，进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。–实际表明，简单配气相位不适应实际工作，不满足发动机对进、排气门的要求。因为气门开启时其升程自小逐渐变大，关闭时又是逐渐变小；进气和排气都有惯性。–为使进气充分，排气彻底，进、排气门早开、晚关。SDUT配气定时•进气门早开–为了在进气开始时进气门能有较大的开度，减小进气阻力，使进气顺畅。–进气提前角α=0°~30°•进气门晚关–充分利用气流的惯性，以增加进气量。–进气迟后角β=30°~80°•进气持续角–180°＋α＋βSDUT配气定时•排气门早开–增加排气压力，提高排气速度。–排气提前角γ=40°~80°•排气门晚关–充分利用排气惯性，减少缸内残余废气。–排气迟后角δ=0°~30°•排气持续角–180°＋γ＋δSDUT配气定时•气门重叠角–进气门早开和排气门晚关，使活塞在上止点附近时，进、排气门同时开启。–气门重叠角α＋δSDUT配气定时SDUT可变配气定时机构•为改善发动机的性能，现代轿车发动机有的采用可变配气定时机构，其能实现配气定时随发动机转速的变化而变化。•日本本田汽车公司于1989年推出“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”（VariableValveTimingandValveLifeElectronicControlSystem，简称“VTEC”）。SDUTVTEC•VTEC使配气正时和气门升程根据发动机转速变化作出相应的实时调整，使气缸的充气量同时满足发动机低转速和高转速下的不同需要。SDUTVTEC•低速运转•高速运转中间摇臂与左右两侧摇臂结合，中间高速凸轮驱动摇臂进而增大气门升程SDUT气门间隙•定义：–发动机在冷态下，气门完全关闭时，气门杆未端与传动件（或直动式凸轮与挺柱）之间的间隙。SDUT气门间隙•用途：给热膨胀留有余地，保证气门密封•气门间隙不能过大（产生撞击）、过小（漏气）–进气门：0.25～0.30mm–排气门：0.30～0.35mm为什么？•气门机构传动链磨损，导致气门间隙变化，需定期调整•机械方法：调整螺钉、垫片•液力挺柱：长度能自动变化，无间隙SDUT配气机构的零件和组件•气门组•气门传动组SDUT气门组SDUT气门组—气门•功用:–与气门座相配合，对气缸进行密封；–按工作循环的要求定时开启和关闭，使新鲜气体进入，使废气排出。•工作条件–承受高温、高压、冲击、润滑困难•要求–足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐冲击•材料–进气门合金钢（铬钢或镍铬等）–排气门耐热合金钢（硅铬钢等）•结构–气门由头部、杆部组成SDUT气门结构杆身:在气门导管内起导向作用气门头部具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为45度，也有30度气门头与气门座互相研磨SDUT气门头顶部形状•平顶–结构简单、制造方便、吸热面积小，质量小、进、排气门均可采用•球面顶–适用于排气门，强度高，排气阻力小，废气的清除效果好；受热面积大，质量和惯性力大，加工复杂•喇叭形顶–适用于进气门，进气阻力小，但受热面积大SDUT气门导管•功用：–导向作用，保证气门作直线往复运动。–导热作用，将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。–为保证导向，导管应有一定长度。SDUT•气门座：–气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸，气门头部的热量亦经过气门座外传。•气门弹簧：–保证气门回位–关闭时：保证气门与气门座之间的密封–开启时：保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。–气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧气门座与气门弹簧SDUT气门弹簧座和锁夹•气门弹簧座：承受弹簧力并通过锁夹传给气门杆•锁夹：连接气门杆和气门弹簧座SDUT气门传动组•功用：–传递凸轮轴→气门之间的运动•组成–凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门间隙调整螺钉等SDUT气门传动组SDUT凸轮轴•功用：控制气门的开启和关闭，每一个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。•凸轮的形状影响气门的开闭时刻及高度，凸轮的排列影响气门的开闭时刻和工作顺序。•凸轮轴承受周期性载荷，凸轮与其从动件接触应力大，相对滑动速度高；要求轴的刚度好、凸轮和轴颈耐磨和良好润滑SDUT挺柱•将凸轮的推力传给推杆（或气门杆）•气门间隙存在，工作时将产生冲击而发响声•液压挺柱–液压挺柱一般用于轿车–无气门间隙，因为挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量。SDUT推杆•将从凸轮轴传来的推力传给摇臂，是配气机构中最容易弯曲的零件。•要求有很高的刚度，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些。SDUT摇臂•是一个双臂杠杆，将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆端打开气门SDUT配气机构的前沿技术—电磁直驱式配气机构•动圈式•动铁式•动磁式SDUT•动圈式配气机构的前沿技术—电磁直驱式配气机构