《配气机构》课件.ppt

汽 车 构 造,内容回顾,曲柄连杆机构的功能？（1）把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，从而向工作机械输出机械能。（2）在做功冲程将燃料燃烧产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。（3）在其他三个辅助冲程中，将曲轴的旋转运动转变为活塞的往复运动，为做功冲程做准备。,汽 车 构 造,内容回顾,曲柄连杆机构的组成？机体组：气缸体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖、油底壳、气缸套。活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆组等曲轴飞轮组：曲轴、曲轴轴承、飞轮、曲轴油封、曲轴扭转减震器、曲轴平衡机构等。,汽 车 构 造,内容回顾,曲拐布置与多缸发动机的工作顺序的关系 各曲拐的相对位置或曲拐布置取决于气缸数、气缸排列形式和发动机工作顺序。1)应该使接连作功的两个气缸相距尽可能的远2)各气缸发火的间隔时间应该相同。3)V型发动机左右两列气缸应交替发火。,汽 车 构 造,充气效率,（1）充气效率v=M/M0M：进气过程中，实际充入气缸的进气量；M0：进气状态下充满气缸工作容积的理论进气量。（2）对充气效率的分析v1（汽油机，柴油机）（3）提高v方法减少进气和排气阻力进排气门的开启时刻和持续开启时间适当,汽 车 构 造,配气机构,功用：适时开关进、排气门 保证进气充足，排气彻底组成：气门组：气门、气门弹簧座、气门弹簧、气门导管等气门传动组：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂组等,汽 车 构 造,配气机构,视频,汽 车 构 造,配气机构,类型（1）气门布置形式：气门顶置式；气门侧置式（2）凸轮轴布置位置：凸轮轴上置式；凸轮轴下置式；凸轮轴中置式（3）凸轮轴传动方式：齿形带传动式；链传动式；齿轮传动式（4）气门驱动方式：摇臂驱动式；摆臂驱动式；直接驱动式（5）每缸气门数及其排列方式：两气门式；多气门式,汽 车 构 造,配气机构,凸轮轴下置式配气机构凸轮轴位于曲轴箱内主要优点：凸轮轴离曲轴较近，一般用一对齿轮驱动 主要缺点：运动件多，凸轮轴至气门的传动链长，整个机构的刚度差，多用于较低转速发动机,汽 车 构 造,工作过程：,配气机构,汽 车 构 造,配气机构,凸轮轴中置式配气机构主要优点：凸轮轴位于缸体上部，与凸轮轴下置式相比：减少了推杆（或推杆较短）从而减轻了配气机构得往复运动质量，增大了机构得刚度更适用于较高转速发动机,汽 车 构 造,配气机构,凸轮轴上置式配气机构凸轮轴安置在气缸盖上，主要优点：运动件少，凸轮轴至气门的传动链短，整个机构得刚度大，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,汽 车 构 造,配气机构,视频,汽 车 构 造,配气机构,齿形带传动式 用于上置式凸轮轴的传动主要优点：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；轿车发动机多采用。,汽 车 构 造,配气机构,视频,汽 车 构 造,配气机构,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。,汽 车 构 造,配气机构,视频,汽 车 构 造,配气机构,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。,汽 车 构 造,配气机构,摇臂驱动式,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。还可凸轮轴推动挺柱，挺柱推动摇臂，摇臂再驱动气门。,汽 车 构 造,配气机构,摆臂驱动式,摆臂驱动、双凸轮轴上置式配气机构；摆臂驱动比摇臂驱动刚度更好，更有利于高速发动机，在轿车发动机上应用广泛。,汽 车 构 造,配气机构,直接驱动式,直接驱动、凸轮轴上置式配气机构；凸轮轴通过挺住驱动气门；直接驱动式配气机构的刚度大，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。,汽 车 构 造,配气机构,每缸气门数及其排列方式,汽 车 构 造,配气相位,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。进气时：进气门提前角打开，滞后角关闭。进气时间为：+180+排气时：排气门提前角开启，滞后角关闭，排气时间为：+180+气门重叠：活塞在排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，它等于进气提前角与排气迟后角之和+,汽 车 构 造,配气相位,视频,汽 车 构 造,气门间隙,气门间隙:冷态时，当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙气门间隙过小：漏气、气门烧坏气门间隙过大：传动零件之间、气门和气门座之间撞击严重，加速磨损,汽 车 构 造,气门间隙,气门间隙的调整（1）气门间隙调整螺钉 在摇臂或摆臂上驱动气门的一端，安装有气门间隙调整螺钉及其锁紧螺母，用扳手松开锁紧螺母，用改锥调整气门间隙调整螺钉，同时用塞规测试气门间隙符合标准再用锁紧螺母紧固调整螺钉。如广州本田雅阁发动机气门间隙：进气门:0.260.02mm；排气门:0.300.02mm,汽 车 构 造,气门间隙,视频,汽 车 构 造,气门间隙,视频,汽 车 构 造,气门组,组成：要求：1.气门头部与气门座贴合严密 2.气门导管与气门杆导向良好 3.气门弹簧的弹力足够。4.气门弹簧两端与气门杆的中心垂直,汽 车 构 造,气门组,气门工作条件:气门工作温度很高（进气门300400，排气门：600800）；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。气门材料：足够的强度刚度、耐热、耐磨能力；进气门：合金钢(铬钢或镍铬钢)；排气门：耐热合金钢(硅铬钢)。有的排气门头部用耐热合金钢；杆部用铬钢。,汽 车 构 造,气门组,汽 车 构 造,气门组,气门构造1.气门顶面：平顶：结构简单、制造方便、受热面积小、质量小；目前应用最多。进排气门均可用凹顶：头部与杆部有较大的过渡圆弧，可以减小进气阻力；头部弹性较大，能较好适应气门座圈的变形。适用于进气门，不宜用于排气门 凸顶：头部刚度大，排气阻力小；但受热面积大，质量大，加工较复杂。适用于排气门,汽 车 构 造,气门组,2.气门锥面气门锥角：气门锥面与气门顶面之间的夹角。一般为45，少数进气门为30 较小气门锥角：气门通过断面较大，进气阻力较小，可以增加进气量。但气门头部边缘较薄，刚度较差，致使密封性变差。较大气门锥角：可提高气门头部边缘的刚度，气门落座时有较好的自动对中作用及较大的接触压力。有利于密封与传热及挤掉密封锥面上的积炭。,汽 车 构 造,气门组,汽 车 构 造,气门组,气门传热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：研磨气门与气门座圈气门杆与气门导管配合间隙小：减少热阻,汽 车 构 造,气门组,特殊气门中空气门杆气门：减轻气门质量，减小气门运动惯性力，应用某些高度强化发动机。充钠排气门：冷却效果明显，应用某些风冷和轿车发动机。钠熔点：97.8，沸点：880。,汽 车 构 造,气门组,多气门结构两气门：进气门比排气门大，减小进气阻力增大进气量 多气门：现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门 3气门：2个进气门，1个排气门,排气门比进气门大，进气量有明显增加，火花塞很难布置在中央,对燃烧不利 4气门和5气门：其中尤以四气门发动机为数最多,汽 车 构 造,气门组,汽 车 构 造,气门组,气门座与气门座圈气门座的功用：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。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。,汽 车 构 造,气门组,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、奥氏体钢 部分铸铁缸盖不镶气门座圈,汽 车 构 造,气门组,气门导管功用：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 工作条件：工作温度较高，润滑条件较差(靠配气机构飞溅机油润滑)，容易磨损材料：灰铸铁，球墨铸铁，铁基粉末冶金,汽 车 构 造,气门组,气门导管结构 与气缸盖承孔过盈配合，有的发动机不设气门导管有的气门导管设有卡环槽：防松落有的排气气门导管设有排渣槽：清除沉积物和积炭,汽 车 构 造,气门组,气门油封 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。,汽 车 构 造,气门组,汽 车 构 造,气门组,气门弹簧功用：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。工作条件：承受交变载荷；为保证其可靠的工作，应具有合适的刚度和足够的抗疲劳强度；避免弹簧锈蚀；两端面必须磨光并与轴线垂直。材料：优质冷拔弹簧钢丝如高碳锰钢、铬钒钢等并经热处理；钢丝表面抛光处理；表面镀锌、磷化,汽 车 构 造,气门组,汽 车 构 造,气门组,气门弹簧结构 等螺距圆柱形螺旋弹簧：会发生共振。防止共振发生，采取如下结构措施：变螺距气门弹簧：螺距小端向缸盖顶面 锥形气门弹簧：弹簧大端向缸盖顶面双气门弹簧：弹簧旋向相反 气门弹簧振动阻尼器,汽 车 构 造,气门传动组,功用：使气门按发动机配气相位规定得时刻开、闭，并保证有足够得开启高度。组成凸轮轴下置式:凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等 凸轮轴上置式:凸轮轴、挺柱、摇臂和摇臂轴等 凸轮轴上置直接驱动气门式：凸轮轴、挺柱等,汽 车 构 造,凸轮轴,功用：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。工作条件:承受周期性的冲击载荷;表面磨损比较严重。要求：要求表面耐磨，足够韧性刚度；由优质碳钢或合金钢锻造；用合金铸铁或球墨铸铁铸造；凸轮表面经热处理后磨光。,汽 车 构 造,凸轮轴,汽 车 构 造,凸轮轴,控制进排气门开闭时刻、持续时间及开闭的速度r0：实际基圆半径r0:理论基圆半径AB/DE：缓冲段，气门运动速度小，防止强烈冲击BCD：工作段挺柱：A点开始升起，E点停止运动气门：最迟在B点开始升起，最早在D点完全关闭,汽 车 构 造,凸轮轴,汽 车 构 造,凸轮轴,2）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、作功间隔角有关四缸机:发火顺序：1-3-4-2作功间隔角：180曲轴转角(90凸轮轴转角)同名凸轮夹角：90六缸机:发火顺序：1-5-3-6-2-4作功间隔角：120曲轴转角(60凸轮轴转角)同名凸轮夹角：60,汽 车 构 造,凸轮轴,汽 车 构 造,挺柱,3.挺柱（1）挺柱的功用是凸轮的从动件，将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门（2）挺柱的工作条件及材料1）工作条件摩擦和磨损都相当严重承受凸轮侧向力而偏磨2）材料挺柱工作面应耐磨损并得到良好润滑碳钢 合金钢 镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁,汽 车 构 造,挺柱,汽 车 构 造,挺柱,汽 车 构 造,挺柱,零气门间隙结构复杂加工精度高磨损后无法调整只能更换,汽 车 构 造,摇臂,（1）摇臂的功用将推杆或凸轮传来的运动和作用力，改变方向传给气门使其开启（2）摇臂的工作条件及材料1）工作条件承受很大弯矩足够强度足够刚度较小质量2）材料锻钢铸铁铝合金,汽 车 构 造,可变配气正时及升程的电子控制系统,1.VTEC功用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，从而提高了发动机的动力性和经济性,汽 车 构 造,可变配气正时及升程的电子控制系统,低转速下VTEC原理正时活塞无油压作用同步活塞在图示位置主、辅摇臂分别由主、辅进气凸轮驱动主进气门按正常的时间和高度开启辅助进气门由于辅助凸轮的高度小而稍稍打开，以防止燃油阻塞进气口中间进气摇臂由中间凸轮驱动，但对进气门的开启无任何作用进排气门重叠角和升程都较小，满足了低速工况的需要,汽 车 构 造,可变配气正时及升程的电子控制系统,3.高转速下VTEC原理ECM输出控制信号，使VTEC电磁阀打开来自机油泵的油压作用于正时活塞，使正时活塞和同步活塞右移同步活塞将3个摇臂连锁，成为一体主、辅助进气摇臂均由中间凸轮驱动，从而改变了配气正时增大了进排气门重叠角和升程，适应了高速工况的需要,汽 车 构 造,VVTi,VVTi.系统是丰田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写，最新款的丰田轿车的发动机已普遍安装了VVTi系统。丰田的VVTi系统可连续调节气门正时，但不能调节气门升程。它的工作原理是：当发动机由低速向高速转换时，电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，这样，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。,