汽車構(gòu)造：第3章 配氣機構(gòu)

第3章 配氣機構(gòu) 概述n配氣機構(gòu)的作用： 根據(jù)發(fā)動機的需要，定時開閉進氣門根據(jù)發(fā)動機的需要，定時開閉進氣門使新鮮可燃混合氣或空氣進入氣缸，定時使新鮮可燃混合氣或空氣進入氣缸，定時開閉排氣門使廢氣及時從氣缸排出。開閉排氣門使廢氣及時從氣缸排出。 門要開得好，不遲也不早，不多也不少， 既要開得快，又要關(guān)得嚴，還得噪聲??！ 充氣效率：充氣效率：在進氣行程中，實際進入氣缸內(nèi)的在進氣行程中，實際進入氣缸內(nèi)的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量與在大氣壓力狀態(tài)新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量與在大氣壓力狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮空氣或可燃混合氣的下充滿氣缸工作容積的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量之比（一般為質(zhì)量之比（一般為0.80.90.80.9）。）。充氣效率 配氣機構(gòu)組成3.1 配氣機構(gòu)的布置與傳動1. 1. 氣門的布置氣門的布置2. 2. 凸輪軸的布置凸輪軸的布置3. 3. 配氣機構(gòu)的傳動配氣機構(gòu)的傳動1. 氣門的布置 兩氣門的布置 四氣門的布置2. 凸輪軸的布置 凸輪軸的布置視頻 單頂置凸輪軸 SOHC 雙頂置凸輪軸 DOCH 雙頂置凸輪軸驅(qū)動 SOHC與DOHC的比較SOHC 中低速性能好，配氣不可變，結(jié)構(gòu)中低速性能好，配氣不可變，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。簡單，成本低。DOHC 高速性能好，效率高，易實現(xiàn)可變高速性能好，效率高，易實現(xiàn)可變配氣，工藝較復(fù)雜、成本較高。配氣，工藝較復(fù)雜、成本較高。結(jié)果：DOHC 略勝一籌3. 配氣機構(gòu)的傳動三種方式： 齒輪 鏈條 齒帶 鏈條傳動優(yōu)點：優(yōu)點：傳動準確可靠、傳動準確可靠、 緊湊、布置容易。緊湊、布置容易。缺點：缺點：價格高、質(zhì)量大、價格高、質(zhì)量大、 噪聲大。噪聲大。奔馳、寶馬、奧迪奔馳、寶馬、奧迪等車上常見等車上常見注意：注意：其采用新式鏈條其采用新式鏈條 噪音不大。噪音不大。 齒帶傳動優(yōu)點：優(yōu)點：質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡 單、適合高速、單、適合高速、 噪聲小。噪聲小。缺點：缺點：可靠性和準確性可靠性和準確性 稍差、需定期檢稍差、需定期檢 查更換。查更換。使用較普遍使用較普遍 配氣機構(gòu)傳動視頻4. 小結(jié)n 配氣機構(gòu)的作用；配氣機構(gòu)的作用；n 充氣效率；充氣效率；n 氣門的布置；氣門的布置；n 凸輪軸的布置；凸輪軸的布置；n 配氣機構(gòu)的傳動方式及優(yōu)缺點。配氣機構(gòu)的傳動方式及優(yōu)缺點。3.2 配氣機構(gòu)的主要零部件1. 1. 氣門組氣門組2. 2. 氣門傳動組氣門傳動組1. 氣門組組成：氣門氣門導管氣門彈簧氣門彈簧座鎖片氣門油封 氣門組總成 氣門 Valve氣門溫度： 進氣門300-400 排氣門700-900 材料：合金鋼 氣門視頻 氣門頂部形狀 氣門密封面錐角氣門密封錐面的錐角有氣門密封錐面的錐角有45450 0和和30300 0，多采用，多采用45450 0 氣門座圈 Valve Seat 氣門桿尾部彈簧座 氣門彈簧 Valve Spring 雙氣門彈簧作用： 降低高度 提高可靠性 抑制共振 氣門導管 Valve Guide卡環(huán)氣門座氣門導管氣缸蓋 氣門油封 Valve Seal2. 氣門傳動組組成： 凸輪軸 挺柱 推桿 搖臂 搖臂軸等 凸輪軸 Cam Shaft 凸輪軸視頻 凸輪形狀 凸輪軸軸向定位軸向定位： 止推凸緣 軸承翻邊 卡塊 潤滑油 挺柱 Lifter功用：將來自凸輪 的運動和力 傳至推桿形式：平面挺柱 液壓挺柱 挺柱與凸輪接觸型式作用： 使挺柱旋轉(zhuǎn) 磨損均勻型式： 球面挺柱 偏心驅(qū)動 液壓挺柱優(yōu)點：無氣門間隙 沖擊和噪聲小 高速性能好 液壓挺柱原理 推桿 Pushrod 搖臂 Rocker arm 滾輪式搖臂 滾輪式搖臂奔馳S320轎車SOHC三氣門配氣機構(gòu)3. 小結(jié)氣門組：氣門組：氣門、氣門導管、氣門彈簧、氣門、氣門導管、氣門彈簧、 氣門彈簧座、鎖片、氣門油封氣門彈簧座、鎖片、氣門油封氣門傳動組：氣門傳動組： 凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸3.3 配氣相位與氣門間隙1 1、配氣相位、配氣相位2 2、氣門間隙、氣門間隙 1. 什么是配氣相位？理論上：四沖程發(fā)動機的進氣門應(yīng)該在曲拐處在上止四沖程發(fā)動機的進氣門應(yīng)該在曲拐處在上止點時開啟，在曲拐轉(zhuǎn)到下止點時關(guān)閉；排氣門則應(yīng)點時開啟，在曲拐轉(zhuǎn)到下止點時關(guān)閉；排氣門則應(yīng)該在曲拐在下止點時開啟，在上止點時關(guān)閉。該在曲拐在下止點時開啟，在上止點時關(guān)閉。實際上：進、排氣門不按理論時刻開閉。進、排氣門不按理論時刻開閉。配氣相位：指進、排氣門的實際開閉時刻與曲軸轉(zhuǎn)角指進、排氣門的實際開閉時刻與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系，通常用相對于上、下止點曲拐位置的曲軸的關(guān)系，通常用相對于上、下止點曲拐位置的曲軸轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角的環(huán)形圖環(huán)形圖表示。表示。 配氣相位圖進氣排氣 為什么氣門要早開晚關(guān)？發(fā)動機的曲軸轉(zhuǎn)速很高，活塞每一行程歷時都很短，發(fā)動機的曲軸轉(zhuǎn)速很高，活塞每一行程歷時都很短，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為發(fā)動機轉(zhuǎn)速為6000rmin時，一個行程歷時僅為時，一個行程歷時僅為60（60002)0.005s），往往會使發(fā)動機），往往會使發(fā)動機充氣不足或排充氣不足或排氣不凈，從而使發(fā)動機功率下降氣不凈，從而使發(fā)動機功率下降?，F(xiàn)代發(fā)動機都采取延長進、排氣時間的方法即：氣門現(xiàn)代發(fā)動機都采取延長進、排氣時間的方法即：氣門的開啟和關(guān)閉的時刻分別提早和延遲一定曲軸轉(zhuǎn)角，以的開啟和關(guān)閉的時刻分別提早和延遲一定曲軸轉(zhuǎn)角，以改改善進、排氣狀況，從而提高發(fā)動機的動力性善進、排氣狀況，從而提高發(fā)動機的動力性。 進氣相位分析進氣開始時刻：進氣開始時刻：提前提前10100 0-30-300 0開啟開啟進氣關(guān)閉時刻：進氣關(guān)閉時刻：延遲延遲40400 0-80-800 0關(guān)閑關(guān)閑目的：目的：保證進氣行程開始時進氣門已開保證進氣行程開始時進氣門已開大，新鮮氣體能順利地充入氣缸。當活大，新鮮氣體能順利地充入氣缸。當活塞到達下止點時，氣缸內(nèi)壓力仍低于大塞到達下止點時，氣缸內(nèi)壓力仍低于大氣壓力，在壓縮行程開始階段，活塞上氣壓力，在壓縮行程開始階段，活塞上移速度較慢的情況下，仍可以利用氣流移速度較慢的情況下，仍可以利用氣流慣性和壓力差繼續(xù)進氣，因此進氣門晚慣性和壓力差繼續(xù)進氣，因此進氣門晚關(guān)一點是有利于充氣的。關(guān)一點是有利于充氣的。 排氣相位分析排氣開始時刻：排氣開始時刻：提前提前40400 0-80-800 0開啟開啟排氣關(guān)閉時刻：排氣關(guān)閉時刻：延遲延遲10100 0-30-300 0關(guān)閉關(guān)閉原因分析：原因分析：作功行程活塞接近下止點時，氣體有作功行程活塞接近下止點時，氣體有0.30.3- -0.4MPa0.4MPa壓力，但作功作用不大，若稍開啟排氣門，大部壓力，但作功作用不大，若稍開啟排氣門，大部分廢氣在此壓力作用下可迅速自缸內(nèi)排出，當活塞到下分廢氣在此壓力作用下可迅速自缸內(nèi)排出，當活塞到下止點時，缸內(nèi)壓力已下降約為止點時，缸內(nèi)壓力已下降約為0.1150.115MPaMPa，減少了活塞上減少了活塞上行時的排氣阻力，高溫廢氣的迅速排出，還可以防止發(fā)行時的排氣阻力，高溫廢氣的迅速排出，還可以防止發(fā)動機過熱。當活塞到達上止點時，廢氣壓力仍高于大氣動機過熱。當活塞到達上止點時，廢氣壓力仍高于大氣壓力，加之排氣時氣流有一定慣性，所以排氣門遲一點壓力，加之排氣時氣流有一定慣性，所以排氣門遲一點關(guān)，可以使廢氣排放得較干凈。關(guān)，可以使廢氣排放得較干凈。 氣門重疊角分析氣門重疊角：氣門重疊角：進氣門在上止點前開啟，排氣門在上止點進氣門在上止點前開啟，排氣門在上止點后關(guān)閉，這就出現(xiàn)了進、排氣門同時開啟（氣門重疊）后關(guān)閉，這就出現(xiàn)了進、排氣門同時開啟（氣門重疊）的現(xiàn)象，重疊的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門重疊角。的現(xiàn)象，重疊的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門重疊角。分析：分析：由于新鮮氣流和廢氣流的流動慣性都比較大，在由于新鮮氣流和廢氣流的流動慣性都比較大，在短時間內(nèi)是不會改變流向的。因此只要氣門重疊角選擇短時間內(nèi)是不會改變流向的。因此只要氣門重疊角選擇適當，就不會有廢氣倒流入進氣管和新鮮氣體隨同廢氣適當，就不會有廢氣倒流入進氣管和新鮮氣體隨同廢氣排出的可能性。這將對于換氣是有利的。排出的可能性。這將對于換氣是有利的。注意：注意：如氣門重疊角過大（適宜的角度由試驗確定），如氣門重疊角過大（適宜的角度由試驗確定），當汽油機小負荷運轉(zhuǎn)，進氣管內(nèi)壓力很低時，就可能出當汽油機小負荷運轉(zhuǎn)，進氣管內(nèi)壓力很低時，就可能出現(xiàn)廢氣倒流，使進氣量減少。現(xiàn)廢氣倒流，使進氣量減少。這個問題怎么解決呢？這個問題怎么解決呢？ 2. 氣門間隙 氣門間隙為什么留氣門間隙？為什么留氣門間隙？ 如果氣門與傳動件冷態(tài)時無間隙或間隙過小，熱如果氣門與傳動件冷態(tài)時無間隙或間隙過小，熱態(tài)下氣門及其傳動件的受熱膨脹，引起氣門關(guān)閉不嚴，態(tài)下氣門及其傳動件的受熱膨脹，引起氣門關(guān)閉不嚴，造成發(fā)動機在壓縮和作功行程中的漏氣、功率下降，造成發(fā)動機在壓縮和作功行程中的漏氣、功率下降，嚴重時其至不易起動。嚴重時其至不易起動。氣門間隙大小氣門間隙大小 冷態(tài)時：進氣門冷態(tài)時：進氣門0.250.25-0.3mm-0.3mm，排氣門排氣門0.30.3-0.35mm-0.35mm間隙不當引起的故障：間隙不當引起的故障： 間隙過間隙過小小氣門關(guān)閉不嚴、漏氣，致功率下降甚至氣門關(guān)閉不嚴、漏氣，致功率下降甚至 氣門燒壞。氣門燒壞。 間隙過間隙過大大撞擊、氣門腳響，加速磨損，氣門開啟撞擊、氣門腳響，加速磨損，氣門開啟 的持續(xù)時間減少，充氣效率降低。的持續(xù)時間減少，充氣效率降低。3. 小結(jié)1 1、什么是配氣相位？、什么是配氣相位？2 2、進排氣門配氣相位是怎樣的？、進排氣門配氣相位是怎樣的？3 3、氣門重疊有何作用？、氣門重疊有何作用？4 4、為什么要有氣門間隙？、為什么要有氣門間隙？5 5、氣門間隙不當會引起什么故障？、氣門間隙不當會引起什么故障？3.4 可變配氣機構(gòu)傳統(tǒng)配氣機構(gòu)有什么不足？傳統(tǒng)配氣機構(gòu)有什么不足？ 配氣正時和升程固定。低速時氣流慢且真配氣正時和升程固定。低速時氣流慢且真空度大，廢氣倒流，造成怠速不穩(wěn)、扭矩低空度大，廢氣倒流，造成怠速不穩(wěn)、扭矩低等。高速時進氣時間短，進氣不足、排氣不等。高速時進氣時間短，進氣不足、排氣不凈、功率下降。凈、功率下降。理想配氣機構(gòu)應(yīng)該什么樣？理想配氣機構(gòu)應(yīng)該什么樣？ 配氣相位和升程應(yīng)隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、負配氣相位和升程應(yīng)隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、負荷及其它工況而改變?？商岣甙l(fā)動機低速時荷及其它工況而改變?？商岣甙l(fā)動機低速時的扭矩和高速時的功率，發(fā)動機性能有很大的扭矩和高速時的功率，發(fā)動機性能有很大改善。改善。1. 本田VTEC可變配氣系統(tǒng) VTEC VTEC 可變氣門正時和升程電子控制系統(tǒng)可變氣門正時和升程電子控制系統(tǒng) (Variable Valve Timing & Valve Lift (Variable Valve Timing & Valve Lift Electronic Control System) Electronic Control System) 1989 1989年推出，是世界上第一個能同時控制年推出，是世界上第一個能同時控制氣門開閉時間及升程在兩種不同情況下工作氣門開閉時間及升程在兩種不同情況下工作的氣門控制系統(tǒng)。的氣門控制系統(tǒng)。 VTEC的作用本田雅閣轎車采用單頂置凸輪軸本田雅閣轎車采用單頂置凸輪軸(SOHC)16(SOHC)16氣門，氣門，它的它的VTECVTEC系統(tǒng)由發(fā)動機控制模塊系統(tǒng)由發(fā)動機控制模塊(ECM)(ECM)控制?？刂啤０l(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，VTECVTEC不工作，發(fā)動機的燃燒不工作，發(fā)動機的燃燒效率較高且燃油消耗較低；效率較高且燃油消耗較低；發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機控制模塊，發(fā)動機控制模塊ECMECM控制控制VTECVTEC同時改變進氣門的正時和升程，增加進氣同時改變進氣門的正時和升程，增加進氣量，使發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性大大提高。量，使發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性大大提高。 VTEC結(jié)構(gòu)組成 VTEC在發(fā)動機低速運轉(zhuǎn) VTEC在發(fā)動機高速運轉(zhuǎn) VTEC控制系統(tǒng)排氣凸輪軸進氣凸輪軸凸輪軸調(diào)節(jié)閥N205液壓缸排氣凸輪軸進氣凸輪軸凸輪軸調(diào)整器（與鏈條張緊器一體）2. 奧迪可變配氣系統(tǒng)功率調(diào)整： 調(diào)整功率時，鏈條下部短，調(diào)整功率時，鏈條下部短，上部長，進氣門延遲關(guān)閉。上部長，進氣門延遲關(guān)閉。進氣管內(nèi)氣流速高，氣缸充進氣管內(nèi)氣流速高，氣缸充氣量足。氣量足。因此高轉(zhuǎn)速時，功率大。因此高轉(zhuǎn)速時，功率大。排氣凸輪軸進氣凸輪軸凸輪軸調(diào)整器 高速功率調(diào)整扭矩調(diào)整：凸輪軸調(diào)整器向下拉長凸輪軸調(diào)整器向下拉長, ,于是鏈條于是鏈條上部變短上部變短, ,下部變長。下部變長。因為排氣凸輪軸被齒形帶固定了因為排氣凸輪軸被齒形帶固定了, ,此時排氣凸輪軸不能被轉(zhuǎn)動此時排氣凸輪軸不能被轉(zhuǎn)動, ,進氣進氣凸輪軸被轉(zhuǎn)一個角度凸輪軸被轉(zhuǎn)一個角度, ,進氣門提前進氣門提前關(guān)閉。關(guān)閉。在這個位置時在這個位置時, ,在中、低轉(zhuǎn)速在中、低轉(zhuǎn)速, ,可可獲得大扭矩輸出獲得大扭矩輸出. . 低速扭矩調(diào)整怠速怠速怠速時，進氣門延遲關(guān)閉.扭矩調(diào)整扭矩調(diào)整轉(zhuǎn)速在1000rpm以上時，進氣門提 前關(guān)閉。左側(cè)凸輪軸調(diào)整器向下，右側(cè)調(diào)整器向上運動。功率調(diào)整功率調(diào)整 轉(zhuǎn)速在3700rpm以上時，左側(cè)凸輪軸調(diào)整器向上，右側(cè)調(diào)整器向下運動，進氣門延遲關(guān)閉。 怠速調(diào)整3. 小結(jié)1.1.傳統(tǒng)配氣機構(gòu)有什么不足？傳統(tǒng)配氣機構(gòu)有什么不足？2.2.理想配氣機構(gòu)應(yīng)該什么樣？理想配氣機構(gòu)應(yīng)該什么樣？3.3.本田本田VTECVTEC可變配氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點？可變配氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點？4.4.奧迪可變配氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點？奧迪可變配氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點？本章作業(yè)1 1、什么是充氣效率？什么是充氣效率？2 2、進排氣門配氣相位是怎樣的？、進排氣門配氣相位是怎樣的？3 3、為什么要有氣門間隙？、為什么要有氣門間隙？4 4、本田、本田VTECVTEC可變配氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點？可變配氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點？謝謝各位！ 有空多聯(lián)系 我的地址 E-mail: *2005.4.20*