《配氣機構(gòu)》課件

汽 車 構(gòu) 造 內(nèi)容回顧 曲柄連桿機構(gòu)的功能？ （ 1）把燃氣作用在活塞頂上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S 的轉(zhuǎn)矩，從而向工作機械輸出機械能。 （ 2）在做功沖程將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變 為活塞往復(fù)運動的機械能，再轉(zhuǎn)變?yōu)榍S 的旋轉(zhuǎn)運動而對外輸出動力。 （ 3）在其他三個輔助沖程中，將曲軸的旋轉(zhuǎn) 運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運動，為做功沖程 做準備。 汽 車 構(gòu) 造 內(nèi)容回顧 曲柄連桿機構(gòu)的組成？ 機體組：氣缸體、氣缸蓋、氣缸蓋罩、氣缸 襯墊、主軸承蓋、油底殼、氣缸套。 活塞連桿組：活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿 組等 曲軸飛輪組：曲軸、曲軸軸承、飛輪、 曲軸油封、曲軸扭轉(zhuǎn)減震器、曲軸平衡機構(gòu) 等。 汽 車 構(gòu) 造 內(nèi)容回顧 各曲拐的相對位置或曲拐布置取決于 氣缸 數(shù) 、 氣缸排列形式 和 發(fā)動機工作順序 。 1)應(yīng)該使接連作功的 兩個氣缸相距 盡可能的 遠 2)各氣缸 發(fā)火的間隔時間應(yīng)該相同 。 3)V型發(fā)動機左右兩列氣缸應(yīng)交替發(fā)火 。 汽 車 構(gòu) 造 充氣效率 （ 1）充氣效率 v= M/M0 M：進氣過程中，實際充入氣缸的進氣量； M0：進氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的理論進 氣量。 （ 2）對充氣效率的分析 v1（汽油機 0.7-0.85，柴油機 0.7-0.9） （ 3）提高 v方法 減少進氣和排氣阻力 進排氣門的開啟時刻和持續(xù)開啟時間適當 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 功用： 適時開關(guān)進、排氣門 保證進氣充足，排氣徹底 組成： 氣門組：氣門、氣門彈簧座、 氣門彈簧、氣門導(dǎo)管等 氣門傳動組：凸輪軸、挺柱、 推桿、搖臂組等 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 視頻 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 類型 （ 1）氣門布置形式：氣門頂置式；氣門側(cè)置式 （ 2）凸輪軸布置位置：凸輪軸上置式；凸輪軸下置式； 凸輪軸中置式 （ 3）凸輪軸傳動方式：齒形帶傳動式；鏈傳動式；齒 輪傳動式 （ 4）氣門驅(qū)動方式：搖臂驅(qū)動式；擺臂驅(qū)動式；直接 驅(qū)動式 （ 5）每缸氣門數(shù)及其排列方式：兩氣門式；多氣門式 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 凸輪軸下置式 配氣機構(gòu) 凸輪軸位于曲軸箱內(nèi) 主要優(yōu)點： 凸輪軸離曲軸較近， 一般用一對齒輪驅(qū)動 主要缺點： 運動件多，凸輪軸至 氣門的傳動鏈長， 整個機構(gòu)的剛度差， 多用于較低轉(zhuǎn)速發(fā)動機 曲軸正 時齒輪 凸輪軸 正時齒 輪 挺桿 推桿 搖臂軸 支架 搖臂軸 調(diào)整螺 釘螺母 搖臂 氣門彈 簧座 氣門 彈簧 氣 門 氣 門 導(dǎo) 管 汽 車 構(gòu) 造 工作過程： 搖臂擺轉(zhuǎn) 克服彈力推開氣門 凸輪凸起部分頂點轉(zhuǎn)過挺桿 減小 對挺柱的推力 氣門在彈簧作用下開度逐漸縮小 曲軸正時齒輪 凸輪軸旋轉(zhuǎn) 凸輪的凸起部分 挺、推桿 驅(qū)動 頂起 配氣機構(gòu) 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 凸輪軸中置式配氣機構(gòu) 主要優(yōu)點： 凸輪軸位于缸體上部， 與凸輪軸下置式相比： 減少了推桿（或推桿較短） 從而減輕了配氣機構(gòu)得往復(fù) 運動質(zhì)量，增大了機構(gòu)得剛度 更適用于較高轉(zhuǎn)速發(fā)動機 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 凸輪軸上置式配氣機構(gòu) 凸輪軸安置在氣缸蓋上， 主要優(yōu)點：運動件少，凸輪軸至氣門的傳動鏈短， 整個機構(gòu)得剛度大，適合于高速發(fā)動機 主要缺點 :凸輪軸與曲軸傳動距離較遠，一般用齒形 帶傳動或鏈傳動 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 視頻 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 齒形帶傳動式 用于上置式凸輪軸的傳動 主要優(yōu)點：噪聲小、質(zhì)量 輕、成本低、工作可靠、 不需要潤滑；齒形帶伸長 量小，適合有精確定時要 求的傳動；轎車發(fā)動機多 采用。 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 視頻 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 鏈傳動式 用于中置式和上置式 凸輪軸的傳動，尤其 是上置式凸輪軸的 高速汽油機采用較多。 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 視頻 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 齒輪傳動式 用于下置式和中置式 凸輪軸的傳動，汽油機 只用一對定時齒輪，即 曲軸正時齒輪和凸輪軸 正時齒輪。柴油機還需 要驅(qū)動噴油泵，所以 增加一個中間齒輪。 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 搖臂驅(qū)動式 搖臂驅(qū)動、單凸輪軸上置式配氣機構(gòu)；凸輪軸直接驅(qū)動搖臂，搖臂 驅(qū)動氣門。還可凸輪軸推動挺柱，挺柱推動搖臂，搖臂再驅(qū)動氣門。 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 擺臂驅(qū)動式 擺臂驅(qū)動、雙凸輪軸上置式配氣機構(gòu)；擺臂驅(qū)動比搖臂驅(qū)動剛度更 好，更有利于高速發(fā)動機，在轎車發(fā)動機上應(yīng)用廣泛。 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 直接驅(qū)動式 直接驅(qū)動、凸輪軸上置式配氣機構(gòu)；凸輪軸通過挺住驅(qū)動氣門；直 接驅(qū)動式配氣機構(gòu)的剛度大，驅(qū)動氣門的能量損失最小，在高度強 化的轎車發(fā)動機上應(yīng)用廣泛 。 汽 車 構(gòu) 造 配氣機構(gòu) 每缸 氣門數(shù) 及其排列方式 汽 車 構(gòu) 造 配氣相位 配氣相位 ： 以曲軸轉(zhuǎn)角表示的進、排氣門開閉時 刻及其開啟的持續(xù)時間稱作配氣定時。 進氣時 ：進氣門提前 角打開，滯后 角關(guān)閉。進氣 時間為： +180 + 排氣時 ：排氣門提前 角開啟，滯后 角關(guān)閉， 排 氣時間為： +180 + 氣門重疊 ：活塞在排氣上止點附近出現(xiàn)進、排氣門同 時開啟的現(xiàn)象 氣門重疊角 ：重疊期間的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門重疊角， 它等于進氣提前角與排氣遲后角之和 + 汽 車 構(gòu) 造 配氣相位 視頻 汽 車 構(gòu) 造 氣門間隙 氣門間隙 :冷態(tài)時，當氣門處于關(guān)閉狀態(tài)時， 氣門與傳動件之間的間隙 氣門間隙過小 ：漏氣、氣門燒壞 氣門間隙過大 ：傳動零件之間、氣門和氣 門座之間撞擊嚴重，加速磨損 汽 車 構(gòu) 造 氣門間隙 氣門間隙的調(diào)整 （ 1）氣門間隙調(diào)整螺釘 在搖臂或擺臂上驅(qū)動氣門的一端，安裝有氣門間隙調(diào)整 螺釘及其鎖緊螺母，用扳手松開鎖緊螺母，用改錐調(diào)整 氣門間隙調(diào)整螺釘，同時用塞規(guī)測試氣門間隙符合標準 再用鎖緊螺母緊固調(diào)整螺釘。 如廣州本田雅閣發(fā)動機氣門間隙：進氣 門 :0.26 0.02mm；排氣門 : 0.30 0.02mm 汽 車 構(gòu) 造 氣門間隙 視頻 汽 車 構(gòu) 造 氣門間隙 視頻 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 組成 ： 要求 ： 1.氣門頭部與氣門座貼合嚴密 2.氣門導(dǎo)管與氣門桿導(dǎo)向良好 3.氣門彈簧的彈力足夠。 4.氣門彈簧兩端與氣門桿的 中心垂直 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 氣門 工作條件 :氣門工作溫度很高（進氣門 300400 ， 排氣門： 600800 ）；承受氣缸壓力、彈簧力、 傳動組零件慣性力 ；冷卻和潤滑條件差、易受腐 蝕。 氣門材料： 足夠的強度剛度、耐熱、耐磨能力 ； 進氣門：合金鋼 (鉻鋼或鎳鉻鋼 ) ；排氣門：耐熱 合金鋼 (硅鉻鋼 )。有的排氣門頭部用耐熱合金鋼； 桿部用鉻鋼。 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 氣門構(gòu)造 1.氣門頂面： 平頂 ：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、受熱面積小、質(zhì)量 小；目前應(yīng)用最多。進排氣門均可用 凹頂 ：頭部與桿部有較大的過渡圓弧，可以減小 進氣阻力；頭部彈性較大，能較好適應(yīng)氣門座 圈的變形。適用于進氣門，不宜用于排氣門 凸頂 ：頭部剛度大，排氣阻力小；但受熱面積大， 質(zhì)量大，加工較復(fù)雜。適用于排氣門 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 2.氣門錐面 氣門錐角 ：氣門錐面與氣門頂面之間的夾角。一 般為 45 ，少數(shù)進氣門為 30 較小氣門錐角 ：氣門通過斷面較大，進氣阻力較 小，可以增加進氣量。但氣門頭部邊緣較薄，剛 度較差，致使密封性變差 。 較大氣門錐角 ：可提高氣門頭部邊緣的剛度，氣 門落座時有較好的自動對中作用及較大的接觸壓 力。有利于密封與傳熱及擠掉密封錐面上的積炭。 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 氣門傳熱 氣門頭部接受的熱量，一部分 經(jīng)氣門座圈傳給氣缸蓋，另一 部分通過氣門桿和氣門導(dǎo)管也 傳給氣缸蓋，最終被氣缸蓋水 套中的冷卻液帶走。 氣門密封錐面必須嚴密貼合：研磨氣門與氣門座圈 氣門桿與氣門導(dǎo)管配合間隙?。簻p少熱阻 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 特殊氣門 中空氣門桿氣門：減輕氣門質(zhì)量， 減小氣門運動慣性力，應(yīng)用某些高 度強化發(fā)動機。 充鈉排氣門：冷卻效果明顯，應(yīng)用 某些風(fēng)冷和轎車發(fā)動機。鈉熔點： 97.8 ，沸點： 880 。 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 多氣門結(jié)構(gòu) 兩氣門 ：進氣門比排氣門大，減小進氣阻力 增大進氣量 多氣門 ：現(xiàn)代高性能汽車發(fā)動機普遍采用每缸 三、四、五個氣門 3氣門 ： 2個進氣門， 1個排氣門 , 排氣門比進氣 門大，進氣量有明顯增加，火花塞很難布置在 中央 ,對燃燒不利 4氣門和 5氣門 ：其中尤以四氣門發(fā)動機為數(shù)最 多 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 氣門座與氣門座圈 氣門座的功用： 與氣門配合對氣缸起密封 作用 ；接受氣門傳來的熱量進行散熱 。 工作條件 ：工作溫度很高，承受頻率極高 的沖擊載荷，容易磨損 。 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 氣門座圈 氣門座圈 (鋁氣缸蓋 和多數(shù)鑄鐵缸蓋 )材料： 合金鑄鐵、粉末冶金、 奧氏體鋼 部分鑄鐵缸蓋不鑲氣門 座圈 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 氣門導(dǎo)管 功用 ：對氣門的運動導(dǎo)向，保證氣門作直線 往復(fù)運動，使氣門和氣門座能正確貼合；將氣 門桿接受的熱量部分傳給氣缸蓋 工作條件 ：工作溫度較高， 潤滑條件較差 (靠配氣機構(gòu)飛 濺機油潤滑 )，容易磨損 材料 ：灰鑄鐵，球墨鑄鐵， 鐵基粉末冶金 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 氣門導(dǎo)管結(jié)構(gòu) 與氣缸蓋承孔過盈配合，有的發(fā)動機不設(shè)氣 門導(dǎo)管 有的氣門導(dǎo)管設(shè)有卡環(huán)槽：防松落 有的排氣氣門導(dǎo)管設(shè)有排渣槽：清除沉積物和 積炭 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 氣門油封 功用 ：氣門桿與氣門導(dǎo)管孔需要潤滑，機 油又不能太多，否則機油消耗量增加；為 了控制和減少機油消耗量，現(xiàn)代汽車發(fā)動 機裝有氣門油封。 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 氣門彈簧 功用： 保證氣門關(guān)閉時能緊密地與氣門座貼合；克服在 氣門開啟時配氣機構(gòu)產(chǎn)生的慣性力；使傳動件始終受凸 輪控制而不相互脫離 。 工作條件： 承受交變載荷；為保證其可靠的工作，應(yīng)具 有合適的剛度和足夠的抗疲勞強度；避免彈簧銹蝕；兩 端面必須磨光并與軸線垂直 。 材料： 優(yōu)質(zhì)冷拔彈簧鋼絲如高碳錳鋼、鉻釩鋼等并經(jīng)熱 處理；鋼絲表面拋光處理；表面鍍鋅、磷化 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 汽 車 構(gòu) 造 氣門組 氣門彈簧結(jié)構(gòu) 等螺距圓柱形螺旋彈簧：會發(fā)生共振。 防止共振發(fā)生，采取如下結(jié)構(gòu)措施： 變螺距氣門彈簧 ：螺距小端向缸蓋頂面 錐形氣門彈簧 ：彈簧大端向缸蓋頂面 雙氣門彈簧 ：彈簧旋向相反 氣門彈簧 振動阻尼器 汽 車 構(gòu) 造 氣門傳動組 功用： 使氣門按發(fā)動機配氣相位規(guī)定得時刻開、 閉，并保證有足夠得開啟高度。 組成 凸輪軸下置式 :凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂和搖臂 軸等 凸輪軸上置式 :凸輪軸、挺柱、搖臂和搖臂軸等 凸輪軸上置直接驅(qū)動氣門式 ：凸輪軸、挺柱等 汽 車 構(gòu) 造 凸輪軸 功用： 配置有各缸進、排氣凸輪，使氣門按一定 的工作次序和配氣相位及時開閉 。 工作條件 :承受周期性的沖擊載荷 ;表面磨損比 較嚴重。 要求： 要求表面耐磨，足夠韌性剛度；由優(yōu)質(zhì) 碳鋼或合金鋼鍛造；用合金鑄鐵或球墨鑄鐵鑄 造；凸輪表面經(jīng)熱處理后磨光。 汽 車 構(gòu) 造 凸輪軸 汽 車 構(gòu) 造 凸輪軸 控制進排氣門開閉時 刻、持續(xù)時間及開閉 的速度 r0：實際基圓半徑 r0: 理論基圓半徑 AB/DE：緩沖段，氣 門運動速度小，防止 強烈沖擊 BCD：工作段 挺柱： A點開始升起， E點停止運動 氣門：最遲在 B點開 始升起，最早在 D點 完全關(guān)閉 汽 車 構(gòu) 造 凸輪軸 汽 車 構(gòu) 造 凸輪軸 2）同名凸輪的相對位置 與凸輪軸的旋轉(zhuǎn)方向、發(fā) 動機點火順序、氣缸數(shù)、 作功間隔角有關(guān) 四缸機 : 發(fā)火順序： 1-3-4-2 作功間隔角： 180 曲軸 轉(zhuǎn)角 (90 凸輪軸轉(zhuǎn)角 ) 同名凸輪夾角： 90 六缸機 : 發(fā)火順序： 1-5-3-6-2-4 作功間隔角： 120 曲軸 轉(zhuǎn)角 (60 凸輪軸轉(zhuǎn)角 ) 同名凸輪夾角： 60 汽 車 構(gòu) 造 凸輪軸 汽 車 構(gòu) 造 挺柱 3.挺柱 （ 1）挺柱的功用 是凸輪的從動件，將來自凸輪的運動和作用力傳 給推桿或氣門 （ 2）挺柱的工作條件及材料 1）工作條件 摩擦和磨損都相當嚴重 承受凸輪側(cè)向力而偏磨 2）材料 挺柱工作面應(yīng)耐磨損并得到良好潤滑 碳鋼 合金鋼 鎳鉻合金鑄鐵和冷激合金鑄鐵 汽 車 構(gòu) 造 挺柱 汽 車 構(gòu) 造 挺柱 汽 車 構(gòu) 造 挺柱 零氣門間隙 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 加工精度高 磨損后無法調(diào)整 只能更換 汽 車 構(gòu) 造 搖臂 （ 1）搖臂的功用 將推桿或凸輪傳來的運動和作用力，改變方向傳給氣門使 其開啟 （ 2）搖臂的工作條件及材料 1）工作條件 承受很大彎矩 足夠強度 足夠剛度 較小質(zhì)量 2）材料 鍛鋼 鑄鐵 鋁合金 汽 車 構(gòu) 造 可變配氣正時及升程的電子控制系統(tǒng) 1.VTEC功用 VTEC使配氣正時和氣門升程根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn) 速變化作出相應(yīng)的實時調(diào)整，使氣缸的充 氣量同時滿足發(fā)動機低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速下的 不同需要，從而提高了發(fā)動機的動力性和 經(jīng)濟性 汽 車 構(gòu) 造 可變配氣正時及升程的電子控制系統(tǒng) 低轉(zhuǎn)速下 VTEC原理 正時活塞無油壓作用 同步活塞在圖示位置 主、輔搖臂分別由主、輔 進氣凸輪驅(qū)動 主進氣門按正常的時間和 高度開啟 輔助進氣門由于輔助凸輪 的高度小而稍稍打開，以 防止燃油阻塞進氣口 中間進氣搖臂由中間凸輪 驅(qū)動，但對進氣門的開啟 無任何作用 進排氣門重疊角和升程都 較小，滿足了低速工況的 需要 汽 車 構(gòu) 造 可變配氣正時及升程的電子控制系統(tǒng) 3. 高轉(zhuǎn)速下 VTEC原理 ECM輸出控制信號，使 VTEC電磁閥打開 來自機油泵的油壓作 用于正時活塞，使正 時活塞和同步活塞右 移 同步活塞將 3個搖臂連 鎖，成為一體 主、輔助進氣搖臂均 由中間凸輪驅(qū)動，從 而改變了配氣正時 增大了進排氣門重疊 角和升程，適應(yīng)了高 速工況的需要 汽 車 構(gòu) 造 VVTi VVTi. 系統(tǒng)是豐田公司的智能可變氣門正時系 統(tǒng)的英文縮寫，最新款的豐田轎車的發(fā)動機已普 遍安裝了 VVTi 系統(tǒng)。豐田的 VVTi 系統(tǒng)可連續(xù) 調(diào)節(jié)氣門正時，但不能調(diào)節(jié)氣門升程。它的工作 原理是：當發(fā)動機由低速向高速轉(zhuǎn)換時，電子計 算機就自動地將機油壓向進氣凸輪軸驅(qū)動齒輪內(nèi) 的小渦輪，這樣，在壓力的作用下，小渦輪就相 對于齒輪殼旋轉(zhuǎn)一定的角度，從而使凸輪軸在 60 度的范圍內(nèi)向前或向后旋轉(zhuǎn)，從而改變進氣門開 啟的時刻，達到連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時的目的。