配气机构的构造和工作原理

汽车发动机构造与维修目录/Contents第一节汽车发动机的类型及工作原理第二节发动机的总体构造第三节发动机的主要性能指标及编号规则第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理第二节曲柄连杆机构的维修第三节曲柄连杆机构的常见故障诊断与排除第一节配气机构的构造和工作原理第二节配气机构的维修第三节配气机构的常见故障诊断与排除第一节发动机冷却系的构造和工作原理第二节发动机水冷却系的维修第三节发动机水冷却系的常见故障诊断与排除第一节发动机润滑系的构造和工作原理第二节发动机润滑系的维修第三节发动机润滑系的常见故障诊断与排除第一节化油器式汽油机燃油系统的构造和工作原理第二节化油器式汽油机燃油系统的维修第三节化油器式汽油机燃油系的常见故障诊断与排除第一节汽油机电子控制燃油喷射系统的构造和工作原理第二节电喷汽油机燃油系统故障的检查与诊断第一节柴油机燃油系统的构造和工作原理第二节柴油机燃油系统的维修第三节柴油机燃油系统的常见故障诊断与排除第一节进气系统第二节排气系统第三节进气增压装置第四节排污净化装置第五节排污净化装置的维修第一节发动机的装配和调整第二节发动机的磨合第三节发动机总成修理竣工技术条件第6章化油器式汽油机燃油系统的构造与维修第7章汽油机电子控制燃油喷射系统的基本知识第8章柴油机燃油系统的构造与维修第5章发动机润滑系的构造与维修第4章发动机冷却系的构造与维修第3章配气机构的构造与维修第2章曲柄连杆机构的构造与维修第1章汽车发动机总论第9章进排气系统及排污净化装置第10章发动机的装配调整与磨合3010203配气机构的构造和工作原理配气机构的维修配气机构的常见故障诊断与排除第三章配气机构的构造与维修4第一节配气机构的构造和工作原理第一节配气机构的构造与工作原理5第一节配气机构的构造和工作原理功用配气机构的功用是按照发动机各缸工作过程的需要，定时地开启和关闭进、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，废气得以及时排出气缸。类型配气机构多采用顶置式气门。根据凸轮轴的位置分为下置式、中置式和上置式。6第一节配气机构的构造和工作原理组成其组成主要有气门驱动组和气门组两大部分。气门驱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。其功用是定时驱动气门使其开闭。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。其功用主要是维持气门的关闭。凸轮轴下置式配气机构7第一节配气机构的构造和工作原理8第一节配气机构的构造和工作原理正时齿轮9第一节配气机构的构造和工作原理结构特点其进、排气门都倒装在气缸盖上。(1)凸轮轴装在曲轴箱内，而摇臂轴装在气缸盖上，两者相距较远，推杆较长。(2)凸轮轴距曲轴较近，两者之间采用正时齿轮传动。工作(1)气门打开：由曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺柱、推杆、调整螺钉，推动摇臂摆转，摇臂的另一端便向下推开气门，同时使弹簧进一步压缩。(2)气门关闭：当凸轮凸起部分的顶点转过挺柱以后，气门在其弹簧张力的作用下，开度逐渐减小，直至最后关闭，进气或排气过程即告结束。压缩和作功行程中，气门在弹簧张力作用下严密关闭，使气缸密闭。曲轴与凸轮轴的传动比为2∶1。10第一节配气机构的构造和工作原理其结构特点为1.凸轮轴位于气缸体的上部。2.推杆较短，运动惯性小。3.也可省去推杆，而由挺柱直接驱动摇臂，当发动机转速较时，减小气门传动机构的往复运动质量。中置凸轮轴式配气机构11第一节配气机构的构造和工作原理其结构特点为1.凸轮轴布置在气缸盖上。2.凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，没有挺柱和推杆，使往复运动质量大大减小，因此它适用于高速发动机。上置凸轮轴式配气机构12第一节配气机构的构造和工作原理上置凸轮轴式配气机构的驱动方式有链条驱动和同步齿形带传动。13第一节配气机构的构造和工作原理同步齿形带传动14第一节配气机构的构造和工作原理三气门配气机构多气门结构15第一节配气机构的构造和工作原理两气门16第一节配气机构的构造和工作原理四气门17第一节配气机构的构造和工作原理定义气门在完全关闭时，气门杆尾端与气门传动组零件之间的间隙。必要性发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀，如果气门及其传动件之间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态时，气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和作功行程中漏气，而使功率下降，严重时甚至不易起动。通常在发动机冷态装配时，留有气门间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。有的发动机采用液力挺柱，挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙。气门间隙18第一节配气机构的构造和工作原理气门间隙19第一节配气机构的构造和工作原理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。过小如果气门间隙过小，发动机在热态下可能因气门关闭不严而发生漏气，导致功率下降，甚至气门烧坏。过大如果气门间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座之间产生撞击响声，并加速磨损。同时，也会使气门开启的持续时间减少，气缸的充气以及排气情况变坏。气门间隙过大和过小的危害20第一节配气机构的构造和工作原理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。配气相位配气相位的内容1.进气提前角2.进气迟后角3.排气提前角4.排气迟后角21第一节配气机构的构造和工作原理1.进气提前角(1)定义在排气冲程接近终了，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上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角(或早开角)。进气提前角用α表示，α一般为10°～30°。(2)目的进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下运动时，因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。进气门的配气相位22第一节配气机构的构造和工作原理(1)定义在进气冲程下止点过后，活塞重又上行一段，进气门才关闭。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(或晚关角)。进气迟后角用β表示，β一般为40°～80°。(2)目的①利用压力差继续进气。②利用进气惯性继续进气。2.进气迟后角23第一节配气机构的构造和工作原理排气门的配气相位1.排气提前角(1)定义在作功行程的后期，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(或早开角)。排气提前角用γ表示，γ一般为40°～80°。(2)目的①利用气缸内的废气压力提前自由排气；②减少排气消耗的功率；③高温废气的早排，还可以防止发动机过热。24第一节配气机构的构造和工作原理2.排气迟后角(1)定义在活塞越过上止点后，排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角(或晚关角)。排气迟后角用δ表示，δ一般为10°～30°。(2)目的①利用缸内外压力差继续排气；②利用惯性继续排气。由此可见，气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为γ+180°+δ。25第一节配气机构的构造和工作原理1.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弹簧座气门锁片气门油封配气机构的零件和组件26第一节配气机构的构造和工作原理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。气门27第一节配气机构的构造和工作原理气门顶部的形状①凸顶：凸顶的刚度大，受热面积也大，用于某些排气门；②平顶：平顶的结构简单、制造方便，受热面积小，应用多；③凹顶：也称漏斗形，其质量小、惯性小，头部与杆部有较大的过渡圆弧，使气流阻力小，以及具有较大的弹性，对气门座的适应性好(又称柔性气门)，容易获得较好的磨合，但受热面积大，易存废气，容易过热及受热易变形，所以仅用作进气门。气门顶部28第一节配气机构的构造和工作原理定义气门锥面与气门顶平面的夹角称为气门锥角。常用的气门锥角为30°和45°。气门锥角的作用①提高密封性和导热性；②气门落座有自动定位作用；③避免使气流拐弯过大而降低流速。④有了锥角，气门落座时能挤掉接触面的沉积物，即有自洁作用。气门锥角29第一节配气机构的构造和工作原理气门杆部具有较高的加工精度和较低的粗糙度。气门杆的尾部采用锁片式结构或锁销式固定弹簧座。气门的杆部30第一节配气机构的构造和工作原理(1)保证气门自动回位关闭而密封。(2)保证气门与气门座的座合压力。(3)吸收气门在开启和关闭过程中传动零件所产生的惯性力，以防止各种传动件彼此分离而破坏配气机构正常工作。其形式有：等螺距弹簧。不等螺距弹簧。双弹簧。气门弹簧31第一节配气机构的构造和工作原理气门弹簧32第一节配气机构的构造和工作原理33第一节配气机构的构造和工作原理2.气门传动组34第一节配气机构的构造和工作原理1.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、配气相位及气门开度的变化规律等要求。2.有些汽油机还用它来驱动汽油泵、机油泵和分电器。凸轮轴35第一节配气机构的构造和工作原理凸轮轴36第一节配气机构的构造和工作原理凸轮轮廓中，O为凸轮轴的轴心，圆弧EA为凸轮的基圆，AB和DE为凸轮的缓冲段，BCD为凸轮的工作段，C点时升程最大，它决定了气门的最大开度。凸轮的工作过程如下当凸轮按图中方向转过EA时，挺柱处于最低位置不动，气门处于关闭状态。凸轮转至A点时，挺柱开始移动。继续转动，在缓冲段AB内的某点M处消除气门间隙，气门开始开启，至C点时气门开度最大，而后逐渐关小，至缓冲段DE内某点N时，气门完全关闭。此后，挺柱继续下落，出现气门间隙，至E点时挺柱又处于最低位置。凸轮结构37第一节配气机构的构造和工作原理在凸轮轴前轴颈与正时齿轮之间压装有调节环，调节环外面松套一止推板，止推板用螺钉固定于气缸体前端面，调节环的厚度大于止推板的厚，二者之差称为凸轮轴的轴向间隙，其间隙为0.08~0.20mm。下置式凸轮轴的轴向限位38第一节配气机构的构造和工作原理功用将凸轮的推力传给推杆或气门。型式常见挺柱主要有筒式和滚轮式两种。挺柱39第一节配气机构的构造和工作原理采用液力挺柱，消除了配气机构中的间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声，同时凸轮轮廓可设计得比较陡一些，气门开启和关闭更快，以减小进排气阻力，改善发动机的换气，提高发动机的性能，特别是高速性能。液力挺柱40第一节配气机构的构造和工作原理摇臂装在摇臂轴上，摇臂轴通过摇臂轴支座装在气缸盖上。摇臂是一个不等臂杠杆，其长臂一端驱动气门。摇臂和摇臂组