第四章_配气机构的构造与维修.ppt

第四章第四章 配气机构配气机构3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素3.3 发动机的换气过程发动机的换气过程3.4 气门组的构造和检修气门组的构造和检修3.5 气门传动组的构造和检修气门传动组的构造和检修3.6 配气机构的检查与调整配气机构的检查与调整3.7 配气机构常见故障的诊断与排除配气机构常见故障的诊断与排除小结小结3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 一、配气机构的作用一、配气机构的作用配气机构的配气机构的作用作用是按照发动机每一气缸内所进行的是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环或发火次序的要求，定时开启和关闭各气工作循环或发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机汽油机)或空或空气气(柴油机柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出，以便发动机进行进气、压缩、做功和排气缸排出，以便发动机进行进气、压缩、做功和排气等工作过程。等工作过程。新鲜空气或可燃混合气被吸进气缸愈多，发动机可新鲜空气或可燃混合气被吸进气缸愈多，发动机可能发出的功率愈大。能发出的功率愈大。下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 充气效率愈高，表明进入充气效率愈高，表明进入气缸内的新鲜空气缸内的新鲜空气或气或可燃混合气的质量愈多，可燃混合气可燃混合气的质量愈多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量愈大，所以发动机燃烧时可能放出的热量愈大，所以发动机发出的功率也愈大。对于一定工作容积的发出的功率也愈大。对于一定工作容积的发动机而言，充气效率与进气终了时气缸发动机而言，充气效率与进气终了时气缸内的压力和温度有关。进气终了压力愈高，内的压力和温度有关。进气终了压力愈高，温度愈低，则一定容积的气体质量就愈大，温度愈低，则一定容积的气体质量就愈大，表明充气效率愈高。表明充气效率愈高。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 由于充气时间短促，进气系统对气流的阻力之故，造成进气由于充气时间短促，进气系统对气流的阻力之故，造成进气终了时缸内气体压力降低，又由于上一循环中残留在气缸内终了时缸内气体压力降低，又由于上一循环中残留在气缸内的高温废气，以及燃烧室、活塞顶、气门等高温零件对进入的高温废气，以及燃烧室、活塞顶、气门等高温零件对进入气缸的新气加热，使进气终了时气体温度升高，实际充人气气缸的新气加热，使进气终了时气体温度升高，实际充人气缸的新鲜气体的质量总是小于在进口状态下充满气缸工作容缸的新鲜气体的质量总是小于在进口状态下充满气缸工作容积的新鲜气体的质量。也就是说，充气效率总是小于积的新鲜气体的质量。也就是说，充气效率总是小于1，一，一般为般为0. 80-0. 900影响发动机充气效率的因索很多，故提影响发动机充气效率的因索很多，故提高充气效率可以从多方面人手。高充气效率可以从多方面人手。就配气机构而言，主要是要求其结构有利于减小进气和排气就配气机构而言，主要是要求其结构有利于减小进气和排气的阻力，而且进、排气门的开启时刻和持续开启的时间要适的阻力，而且进、排气门的开启时刻和持续开启的时间要适当，使进气和排气都尽可能充分和完善。当，使进气和排气都尽可能充分和完善。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 二、配气机构的组成二、配气机构的组成发动机的配气机构由气门传动组和气门组发动机的配气机构由气门传动组和气门组组成。组成。(1)气门传动组气门传动组:气门传动组是从正时齿轮气门传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轴支架等组成。其功用是定时驱动气门使其开闭。其开闭。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 (2)气门组气门组:主要由气门锁环、气门弹簧座、主要由气门锁环、气门弹簧座、气门弹簧、气门、气门导管、气门座等组气门弹簧、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。成。其功用主要是维持气门的关闭。图图3一一1为凸轮轴下置顶置气门式配气机构为凸轮轴下置顶置气门式配气机构的组成与布置。气门组主要包括气门、气的组成与布置。气门组主要包括气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座和气门锁门导管、气门弹簧、气门弹簧座和气门锁环等。气门传动组主要包括凸轮轴正时齿环等。气门传动组主要包括凸轮轴正时齿轮、凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴轮、凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等。等。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 气门穿过气门导管，在其尾端通过气门锁环固定着气门弹簧气门穿过气门导管，在其尾端通过气门锁环固定着气门弹簧座。气门弹簧套于气门杆外围，并有一定的预紧力。气门弹座。气门弹簧套于气门杆外围，并有一定的预紧力。气门弹簧的上端抵于弹簧座，下端抵于缸盖。当气门关闭时，在气簧的上端抵于弹簧座，下端抵于缸盖。当气门关闭时，在气门弹簧预紧力的作用下，气门头部密封锥面压紧在气门座上，门弹簧预紧力的作用下，气门头部密封锥面压紧在气门座上，将气道封闭。摇臂轴通过支架固定在缸盖上平面，摇臂套在将气道封闭。摇臂轴通过支架固定在缸盖上平面，摇臂套在摇臂轴上，可绕摇臂轴转动。摇臂长臂端与气门杆尾部接触，摇臂轴上，可绕摇臂轴转动。摇臂长臂端与气门杆尾部接触，短臂端装有调整气门间隙的调整螺钉。凸轮轴安装在缸体的短臂端装有调整气门间隙的调整螺钉。凸轮轴安装在缸体的一侧，挺柱呈杯状，位于挺柱导向体内，下端与凸轮轴接触。一侧，挺柱呈杯状，位于挺柱导向体内，下端与凸轮轴接触。推杆为一细长杆件，上端与摇臂调整螺钉接触，下端穿过缸推杆为一细长杆件，上端与摇臂调整螺钉接触，下端穿过缸盖与挺柱接触。盖与挺柱接触。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装三、配气机构的分类三、配气机构的分类配气机构按气门的布置位置不同可分为顶置式配气机构、中置式配气机构和下置式配气机构。顶置式配气机构的优点很多，如进气阻力小，燃烧室结构紧凑等。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装顶置式配气机构的具体分类方法如下。顶置式配气机构的具体分类方法如下。1.按凸轮轴的位置分类按凸轮轴的位置分类顶置式配气机构按凸轮轴的位置来分，又顶置式配气机构按凸轮轴的位置来分，又可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴顶置式。轮轴顶置式。上一页 下一页返回3.1配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 (1)凸轮轴下置式。这种布置形式如凸轮轴下置式。这种布置形式如图图3一一2所示，大多数载货汽车和大、中型客车发所示，大多数载货汽车和大、中型客车发动机都采用这种方式。凸轮轴平行布置在动机都采用这种方式。凸轮轴平行布置在曲轴的一侧，由于曲轴和凸轮轴位置靠近，曲轴的一侧，由于曲轴和凸轮轴位置靠近，只用一对正时齿轮传动。优点只用一对正时齿轮传动。优点:简化曲轴与简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置凸轮轴之间的传动装置(齿轮传动齿轮传动)，有利，有利于发动机的布置于发动机的布置;缺点缺点:气门和凸轮轴相距较气门和凸轮轴相距较远，因而气门传动零件较多，结构较复杂，远，因而气门传动零件较多，结构较复杂，发动机高度也有所增加。发动机高度也有所增加。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 (2)凸轮轴中置式。为减小气门传动组零件凸轮轴中置式。为减小气门传动组零件的往复运动惯性力，某些速度较高的发动的往复运动惯性力，某些速度较高的发动机将下置式凸轮轴的位置抬高到缸体的上机将下置式凸轮轴的位置抬高到缸体的上部，缩短了传动零件的长度，称之为凸轮部，缩短了传动零件的长度，称之为凸轮轴中置式配气机构，如轴中置式配气机构，如图图3 -3与与图图3一一4所所示，由于凸轮轴与曲轴距离较远，故在一示，由于凸轮轴与曲轴距离较远，故在一对正时齿轮中间加了一个中间传动齿轮。对正时齿轮中间加了一个中间传动齿轮。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 (3)凸轮轴上置式。凸轮轴上置式配气机构的凸轮凸轮轴上置式。凸轮轴上置式配气机构的凸轮轴直接布置在缸盖上，如轴直接布置在缸盖上，如图图3一一5与与图图3一一6所示。所示。优点优点:凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，省却了推凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，省却了推杆、挺柱，使往复运动质量大大减小，因此它适合杆、挺柱，使往复运动质量大大减小，因此它适合于高速发动机；于高速发动机；缺点缺点:由于凸轮轴离曲轴中心较远，因而都采用链由于凸轮轴离曲轴中心较远，因而都采用链条传动或同步齿形带传动，使得正时传动机构较为条传动或同步齿形带传动，使得正时传动机构较为复杂，而且拆装气缸盖也比较困难。复杂，而且拆装气缸盖也比较困难。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 2.按曲轴到凸轮轴的传动方式分类按曲轴到凸轮轴的传动方式分类顶置式配气机构按曲轴到凸轮轴的传动方式来分类，顶置式配气机构按曲轴到凸轮轴的传动方式来分类，可分为齿轮传动、链传动和啮形带传动。可分为齿轮传动、链传动和啮形带传动。(1)齿轮传动。凸轮轴下置、中置的配气机构大多齿轮传动。凸轮轴下置、中置的配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动。一般从曲轴到凸轮轴的采用圆柱形正时齿轮传动。一般从曲轴到凸轮轴的传动只需一对正时齿轮，如传动只需一对正时齿轮，如图图3一一7所示，若齿轮所示，若齿轮直径过大，可在中间加装一个惰轮，如直径过大，可在中间加装一个惰轮，如YC6105柴油机就用此传动形式。为了啮合平稳，减小噪声，柴油机就用此传动形式。为了啮合平稳，减小噪声，正时齿轮多用斜齿。在中、小功率发动机上，曲轴正时齿轮多用斜齿。在中、小功率发动机上，曲轴正时齿轮用钢来制造，而凸轮轴正时齿轮则用铸铁正时齿轮用钢来制造，而凸轮轴正时齿轮则用铸铁或夹布胶木制造，以减小噪声。或夹布胶木制造，以减小噪声。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 (2)链传动。链条与链轮的传动特别适用于凸轮轴链传动。链条与链轮的传动特别适用于凸轮轴上置的配气机构。为使在工作时链条有一定的张力上置的配气机构。为使在工作时链条有一定的张力而不至脱链，通常装有导链板、张紧轮装置等。为而不至脱链，通常装有导链板、张紧轮装置等。为了使链条调整方便，有的发动机使用一根链条传动，了使链条调整方便，有的发动机使用一根链条传动，如如图图3一一8所示。所示。(3)齿形带传动。近年来，在高速发动机上还广泛齿形带传动。近年来，在高速发动机上还广泛采用齿形带来代替传动链，如采用齿形带来代替传动链，如图图3一一9所示。这种所示。这种齿形带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙齿形带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。采用齿形带传动，能减少噪声织物，以增加强度。采用齿形带传动，能减少噪声和减少结构质量，也可以降低成本。和减少结构质量，也可以降低成本。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 3.按每缸气门的数量分类按每缸气门的数量分类顶置式配气机构按每缸气门的数量分类，可分为顶置式配气机构按每缸气门的数量分类，可分为双气门式和双气门式和多气门式多气门式，具体叙述如下。，具体叙述如下。一般发动机较多采用一个进气门和一个排气门。其特点是结一般发动机较多采用一个进气门和一个排气门。其特点是结构简单，能适应各种燃烧室。但其气缸换气受到进气通道的构简单，能适应各种燃烧室。但其气缸换气受到进气通道的限制，故都用于低速发动机。在很多新型汽车发动机上多采限制，故都用于低速发动机。在很多新型汽车发动机上多采用每缸四气门的结构，即两个进气门和两个排气门，如用每缸四气门的结构，即两个进气门和两个排气门，如12V150Z型柴油机就是这种形式。采用这种形式后，进气型柴油机就是这种形式。采用这种形式后，进气门总的通过断面较大，充气效率较高，排气门的直径可适当门总的通过断面较大，充气效率较高，排气门的直径可适当减小，使其工作温度相应降低，提高了工作可靠性。减小，使其工作温度相应降低，提高了工作可靠性。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装此外，采用四气门后还可适当减小气门升程，改善此外，采用四气门后还可适当减小气门升程，改善配气机构的性能。四气门的汽油机还有利于改善排配气机构的性能。四气门的汽油机还有利于改善排放性能。放性能。新型奥迪轿车的新型奥迪轿车的V形六缸五气门发动机和捷达形六缸五气门发动机和捷达FA113型四缸五气门发动机就采用五气门技术。型四缸五气门发动机就采用五气门技术。由于采用了三个进气门，提高了充气效率，而且燃由于采用了三个进气门，提高了充气效率，而且燃油消耗低、转矩大及排污少。大多五气门发动机采油消耗低、转矩大及排污少。大多五气门发动机采用了紧凑浴盆式燃烧室，火花塞位于燃烧室中心，用了紧凑浴盆式燃烧室，火花塞位于燃烧室中心，如如图图3一一10所示。所示。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 当每缸采用多气门时，气门排列的方案通当每缸采用多气门时，气门排列的方案通常是同名气门排成一列，分别用进气凸轮常是同名气门排成一列，分别用进气凸轮轴和排气凸轮轴驱动。两凸轮轴均有曲轴轴和排气凸轮轴驱动。两凸轮轴均有曲轴正时齿轮通过正时带驱动，其结构示意图正时齿轮通过正时带驱动，其结构示意图如如图图3一一9所示所示。四、配气机构的工作原理四、配气机构的工作原理凸轮轴是通过正时齿轮由曲轴驱动的。四冲程发动凸轮轴是通过正时齿轮由曲轴驱动的。四冲程发动机完成一个工作循环，曲轴旋转两周机完成一个工作循环，曲轴旋转两周(7200) ,各各缸进、排气门各开启一次，凸轮轴只需转一周，因缸进、排气门各开启一次，凸轮轴只需转一周，因此曲轴转速与凸轮轴转速之比为此曲轴转速与凸轮轴转速之比为2:1。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装工作原理工作原理:当凸轮基圆部分与挺柱接触时，挺柱不当凸轮基圆部分与挺柱接触时，挺柱不升高升高;当凸轮轴上凸起部分与挺柱接触时，将挺柱当凸轮轴上凸起部分与挺柱接触时，将挺柱顶起，挺柱通过推杆、调整螺钉使摇臂绕摇臂轴顺顶起，挺柱通过推杆、调整螺钉使摇臂绕摇臂轴顺时钊摆动，摇臂的长臂端向下推动气门，压缩气门时钊摆动，摇臂的长臂端向下推动气门，压缩气门弹簧，将气门头部推离气门座而打开。当凸轮凸起弹簧，将气门头部推离气门座而打开。当凸轮凸起部分的顶点转过挺柱后，便逐渐减小了对挺柱的推部分的顶点转过挺柱后，便逐渐减小了对挺柱的推力，气门在其弹簧张力的作用下，开度逐渐减小，力，气门在其弹簧张力的作用下，开度逐渐减小，直至最后关闭，使气缸密封，如直至最后关闭，使气缸密封，如图图3一一10所示。所示。上一页 下一页返回3.1 配齐机构机构认识及拆装配齐机构机构认识及拆装 从上述工作过程可以看出，气门的开启是通过气门从上述工作过程可以看出，气门的开启是通过气门传动组的作用来完成的，而气门的关闭则是由气门传动组的作用来完成的，而气门的关闭则是由气门弹簧来完成的。气门的开闭时刻与规律完全取决于弹簧来完成的。气门的开闭时刻与规律完全取决于凸轮的轮廓曲线形状。每次气门打开时，压缩弹簧，凸轮的轮廓曲线形状。每次气门打开时，压缩弹簧，为气门关闭积蓄能量。为气门关闭积蓄能量。上一页返回3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素 配气相位就是用曲轴转角表不进、排气门的开闭时刻和开启配气相位就是用曲轴转角表不进、排气门的开闭时刻和开启持续时间。持续时间。发动机在换气过程中，若能够做到排气彻底、进气充分，则发动机在换气过程中，若能够做到排气彻底、进气充分，则可以提高充气系数，增大发动机输出的功率。四冲程发动机可以提高充气系数，增大发动机输出的功率。四冲程发动机的每一个工作行程，其曲轴要旋转的每一个工作行程，其曲轴要旋转1800。由于现代发动机转。由于现代发动机转速很高，一个行程经历的时间是很短的。如上海桑塔纳的四速很高，一个行程经历的时间是很短的。如上海桑塔纳的四冲程发动机，在最大功率时的转速达冲程发动机，在最大功率时的转速达5 600 r/min，一个，一个行程的时间只有行程的时间只有0. 0054 s。这样短时间的进气和排气过程。这样短时间的进气和排气过程往往会使发动机充气不足或排气不净，从而使发动机功率下往往会使发动机充气不足或排气不净，从而使发动机功率下降。因此，现代发动机都采用延长进、排气时间，使气门旱降。因此，现代发动机都采用延长进、排气时间，使气门旱开晚关，以改善进、排气状况，提高发动机的动力性。开晚关，以改善进、排气状况，提高发动机的动力性。下一页返回3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素 一、进气门的配气相位一、进气门的配气相位1.进气提前角进气提前角在排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始在排气行程接近终了，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，用气提前角，用表示。表示。一般为一般为100-300，如，如图图3一一11所所示。示。由于进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下移动时，进由于进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下移动时，进气门已有一定开度，所以可较快地获得较大进气通道截面，气门已有一定开度，所以可较快地获得较大进气通道截面，减少进气阻力。减少进气阻力。上一页 下一页返回3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素 2.进气迟后角进气迟后角在进气行程下止点过后，活塞重又上行一段，进气门才关闭。在进气行程下止点过后，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，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，用用表示表示 ,般为般为400 - 800，如，如图图3一一11所示。所示。上一页 下一页返回3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素 进气门晚关，是因为活塞到达下止点时，由于进气阻力的影进气门晚关，是因为活塞到达下止点时，由于进气阻力的影响，气缸内的压力仍低于大气压，且气流还有相当大的惯性，响，气缸内的压力仍低于大气压，且气流还有相当大的惯性，仍能继续进气。下止点过后，随着活塞的上行，气缸内压力仍能继续进气。下止点过后，随着活塞的上行，气缸内压力逐渐增大，进气气流速度也逐渐减小，直到流速等于零时，逐渐增大，进气气流速度也逐渐减小，直到流速等于零时，进气门便关闭的进气门便关闭的角最适宜。若角最适宜。若过大，便会将进入气缸的气过大，便会将进入气缸的气体重新又压回进气管。体重新又压回进气管。进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为上一页 下一页返回3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素 二、排气门的配气相位二、排气门的配气相位1.排气提前角排气提前角在做功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开始开启。在做功行程的后期，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，用角，用表示。表示。 一般为一般为400-800，如，如图图3一一11所示。所示。在做功行程结束前，气缸内还有在做功行程结束前，气缸内还有0.3-0. 5 MPa的压力，做的压力，做功能力已经不大，但此时如提前打开排气门，可利用此压力功能力已经不大，但此时如提前打开排气门，可利用此压力使气缸内的废气迅速地自由排出，待活塞到达下止点时，气使气缸内的废气迅速地自由排出，待活塞到达下止点时，气缸内只剩下缸内只剩下110-120 kPa的压力，使排气行程所消耗的功的压力，使排气行程所消耗的功率大为减小。此外，高温废气的旱排，还可防止发动机过热。率大为减小。此外，高温废气的旱排，还可防止发动机过热。但若但若r角过大，则得不偿失。角过大，则得不偿失。上一页 下一页返回3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素 2.排气迟后角排气迟后角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，用所对应的曲轴转角称为排气迟后角，用表示。表示。一般为一般为100-300，如，如图图3一一11所示。所示。由于活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，且废气由于活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，且废气流有一定的惯性，所以排气门适当晚关可使废气排得较干净。流有一定的惯性，所以排气门适当晚关可使废气排得较干净。排气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为排气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为上一页 下一页返回3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素 三、气门重叠与气门重叠角三、气门重叠与气门重叠角由于进气门旱开和排气门晚关，在排气终了和进气刚开始、由于进气门旱开和排气门晚关，在排气终了和进气刚开始、活塞处于上止点附近时，进、排气川司时开启，这种现象称活塞处于上止点附近时，进、排气川司时开启，这种现象称为气门重叠。进排气川司时开启过程对应的曲轴转角，称为为气门重叠。进排气川司时开启过程对应的曲轴转角，称为气门重叠角。气门重叠角的大小为气门重叠角。气门重叠角的大小为+，如，如图图3一一11所示。所示。上一页 下一页返回3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素 由于气门必须旱开晚关，气门重叠现象是不可避免的。由于由于气门必须旱开晚关，气门重叠现象是不可避免的。由于新鲜气流和废气气流都有各自的流动惯性，在短时间内不会新鲜气流和废气气流都有各自的流动惯性，在短时间内不会改变流向，只要角度选择合适，就不会出现废气倒流进气道改变流向，只要角度选择合适，就不会出现废气倒流进气道和新鲜气体随废气一起排出的现象。相反，进入气缸内部的和新鲜气体随废气一起排出的现象。相反，进入气缸内部的新鲜气体可增加气缸内的气体压力，有利于废气的排出。但新鲜气体可增加气缸内的气体压力，有利于废气的排出。但气门重叠角必须选择适当，否则会出现气体倒流现象。气门重叠角必须选择适当，否则会出现气体倒流现象。四、配气相位图四、配气相位图通常将进、排气门的实际启闭时刻和开启过程，用曲轴转角通常将进、排气门的实际启闭时刻和开启过程，用曲轴转角的环形图来表不，这种图形称为配气相位图，如的环形图来表不，这种图形称为配气相位图，如图图3一一12所所示。示。上一页 下一页返回3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素 发动机在工作时，活塞上下移动，通过连杆使与之相连的曲发动机在工作时，活塞上下移动，通过连杆使与之相连的曲拐绕曲轴主轴颈轴线转动。用曲轴转角可以表不出曲拐相对拐绕曲轴主轴颈轴线转动。用曲轴转角可以表不出曲拐相对于上下止点的角位置。于上下止点的角位置。图图3一一12 (a)表示、排气中气门开启表示、排气中气门开启过程曲拐转过的角度，分别为过程曲拐转过的角度，分别为+1800+和和+1800+。将此图的曲拐位置图重叠在一起即为将此图的曲拐位置图重叠在一起即为图图3-12(b)的配气相位的配气相位图。图中，很直观地看出气门启闭时刻相对于活塞上、下止图。图中，很直观地看出气门启闭时刻相对于活塞上、下止点的曲拐位置，气门的提前角和迟后角，气门的实际开启时点的曲拐位置，气门的提前角和迟后角，气门的实际开启时间对应的曲轴转角，以及气门重叠角等。间对应的曲轴转角，以及气门重叠角等。上一页 下一页返回3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素 五、配气相位对发动机工作性能的影响五、配气相位对发动机工作性能的影响配气相位四个角度的大小，对发动机性能有很大影响。进气配气相位四个角度的大小，对发动机性能有很大影响。进气提前角增大或排气迟后角增大使重叠角增大时，会出现废气提前角增大或排气迟后角增大使重叠角增大时，会出现废气倒流、新鲜气体随废气排出的现象。不但影响废气的排出量倒流、新鲜气体随废气排出的现象。不但影响废气的排出量和进气的充气量大小，对于汽油机来说，还会造成燃料的浪和进气的充气量大小，对于汽油机来说，还会造成燃料的浪费。相反，若气门重叠角过小，又会造成排气不彻底和进气费。相反，若气门重叠角过小，又会造成排气不彻底和进气量减少。量减少。上一页 下一页返回3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素 对发动机性能影响最大的是进气迟后角。该角过小，会导致对发动机性能影响最大的是进气迟后角。该角过小，会导致进气门关闭过旱而影响进气。但该角过大，进气门关闭过晚，进气门关闭过旱而影响进气。但该角过大，进气门关闭过晚，会由于活塞上行，气缸内压力升高，将进入气缸内的气体重会由于活塞上行，气缸内压力升高，将进入气缸内的气体重新又压回到进气道内，同样影响发动机的进气量。新又压回到进气道内，同样影响发动机的进气量。排气提前角过大，会将仍有做功能力的高温高压气体排出气排气提前角过大，会将仍有做功能力的高温高压气体排出气缸，造成发动机功率下降，油耗增大。由于排气压力过高还缸，造成发动机功率下降，油耗增大。由于排气压力过高还会造成排气管产生放炮现象。但排气提前角过小，不但因排会造成排气管产生放炮现象。但排气提前角过小，不但因排气阻力而增加发动机的功耗，还可能造成发动机过热。气阻力而增加发动机的功耗，还可能造成发动机过热。上一页 下一页返回3.2 配气相位及其影响因素配气相位及其影响因素 合理的配气相位是根据发动机结构形式、转速等因索通过反合理的配气相位是根据发动机结构形式、转速等因索通过反复试验而确定的。结构不同，酉己气相位也不同。目前，大复试验而确定的。结构不同，酉己气相位也不同。目前，大多数发动机的配气相位是不能改变的。它是按照发动机性能多数发动机的配气相位是不能改变的。它是按照发动机性能要求，通过试验来确定某一转速下较合适的配气相位。因此，要求，通过试验来确定某一转速下较合适的配气相位。因此，发动机在这一转速下运转时，配气相位最合适，而在其他转发动机在这一转速下运转时，配气相位最合适，而在其他转速下运转时，配气相位就不是最合适的。速下运转时，配气相位就不是最合适的。现在，有采用集中控制系统的发动机，其配气相位可以随发现在，有采用集中控制系统的发动机，其配气相位可以随发动机转速、负荷变化而自动调整。调整装置装在凸轮轴正时动机转速、负荷变化而自动调整。调整装置装在凸轮轴正时齿轮齿轮(或正时链轮或正时链轮)与凸轮轴之间，接受集中控制系统电脑的与凸轮轴之间，接受集中控制系统电脑的指令，对发动机配气相位进行自动调整。指令，对发动机配气相位进行自动调整。上一页 返回3.3 发动机的换气过程发动机的换气过程发动机的排气过程和进气过程统称为换气过程。其任务是尽可发动机的排气过程和进气过程统称为换气过程。其任务是尽可能将缸内的废气排除干净，并吸入更多的新鲜混合气。换气过能将缸内的废气排除干净，并吸入更多的新鲜混合气。换气过程的质量对发动机的动力性、经济性和排放性能有重要的影响。程的质量对发动机的动力性、经济性和排放性能有重要的影响。 一、充气效率一、充气效率每循环实际进入每循环实际进入气缸内的新鲜充气量与在进气状态下充满气缸气缸内的新鲜充气量与在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜充气量的比值，称为充气效率工作容积的新鲜充气量的比值，称为充气效率V，即，即下一页返回3.3 发动机的换气过程发动机的换气过程式中式中G实际进入实际进入气缸内的新鲜充气量的质量气缸内的新鲜充气量的质量;G0进气状态下充满气缸工作容积的新鲜充气量的质量。进气状态下充满气缸工作容积的新鲜充气量的质量。因为因为GG0 ,所以非增压发动机的充气效率所以非增压发动机的充气效率V1.越大，越大，说明每循环进入气缸的充气量愈多，混合气燃烧时可能放出说明每循环进入气缸的充气量愈多，混合气燃烧时可能放出的热量愈大，则发动机发出的功率愈大，动力性愈好。的热量愈大，则发动机发出的功率愈大，动力性愈好。上一页 下一页返回3.3 发动机的换气过程发动机的换气过程二、提高发动机充气效率的措施二、提高发动机充气效率的措施1.减小进气系统的流动损失减小进气系统的流动损失(1)增大进气门直径，配置适当大小的排气门。增大进气门增大进气门直径，配置适当大小的排气门。增大进气门直径，可使进气门通道截面增大，减小进气阻力。直径，可使进气门通道截面增大，减小进气阻力。(2)增加进气门数目。采用两进两排的四气门结构，每缸四增加进气门数目。采用两进两排的四气门结构，每缸四气门的发动机与每缸两气门发动机相比，在气缸直径相同的气门的发动机与每缸两气门发动机相比，在气缸直径相同的情况下，进气门面积可增大情况下，进气门面积可增大30%，排气门面积可增大，排气门面积可增大40%.这对换气过程极为有利，由此可获得较高的这对换气过程极为有利，由此可获得较高的V.上一页 下一页返回3.3 发动机的换气过程发动机的换气过程(3)增大气门升程。适当增加气门升程，改进凸轮轮廓设计，增大气门升程。适当增加气门升程，改进凸轮轮廓设计，在惯性力容许的条件下，使气门开闭得尽可能快。以提高气在惯性力容许的条件下，使气门开闭得尽可能快。以提高气门处的通过能力，减小进气阻力。门处的通过能力，减小进气阻力。(4)减小进气门锥角。在气门升程相同的情况下，若将进气减小进气门锥角。在气门升程相同的情况下，若将进气门锥角由门锥角由450减小为减小为300,可增大气流通过端面，减小进气阻可增大气流通过端面，减小进气阻力。力。上一页 下一页返回3.3 发动机的换气过程发动机的换气过程2.减小进气道和进气管的阻力减小进气道和进气管的阻力(1)较大的通道面积。常采用圆形、较大的通道面积。常采用圆形、D形和矩形三种形状的形和矩形三种形状的截面。截面。(2)减少弯道和截面突变。尽量使其截面的变化转折缓和，减少弯道和截面突变。尽量使其截面的变化转折缓和，减少对气流的阻力和涡流损失。减少对气流的阻力和涡流损失。(3)直接喷射代替化油器。因汽油直接喷射系统的进气道是直接喷射代替化油器。因汽油直接喷射系统的进气道是一个光滑的圆管，它没有化油器式的供油系统进气道中的喉一个光滑的圆管，它没有化油器式的供油系统进气道中的喉管，进气道直径大，空气流动阻力小，进气流量呈圆柱状向管，进气道直径大，空气流动阻力小，进气流量呈圆柱状向缸内流动，可以充分利用进气惯性以增加进气量，能进一步缸内流动，可以充分利用进气惯性以增加进气量，能进一步提高提高V，提高发动机功率。，提高发动机功率。上一页 下一页返回3.3 发动机的换气过程发动机的换气过程3.进、排气管分置进、排气管分置柴油机中采取进、排气管分置于气缸两侧的布置方案，以免柴油机中采取进、排气管分置于气缸两侧的布置方案，以免排气加热进气，使排气加热进气，使V得以提高。得以提高。4.减少排气系统对气流的阻力减少排气系统对气流的阻力(1)减少排气门处阻力。排气系统中最小的流通截面在排气减少排气门处阻力。排气系统中最小的流通截面在排气门处，应设法减小废气排出时的阻力。如加大气门升程及采门处，应设法减小废气排出时的阻力。如加大气门升程及采用四气门结构，均能有效地提高用四气门结构，均能有效地提高V。(2)减少排气道和排气管阻力。应避免排气道内截面突变、减少排气道和排气管阻力。应避免排气道内截面突变、急转弯、凸台，以减少排气阻力。急转弯、凸台，以减少排气阻力。上一页 下一页返回3.3 发动机的换气过程发动机的换气过程5.合理选择配气定时合理选择配气定时在进、排气门开闭的四个提前和迟后角中，合理选择进气门在进、排气门开闭的四个提前和迟后角中，合理选择进气门迟闭角，能提高迟闭角，能提高V。因此在配气定时控制中，重点是控制进。因此在配气定时控制中，重点是控制进气门的合理关闭时刻，其次是气门重叠角。气门的合理关闭时刻，其次是气门重叠角。(1)增大进气迟闭角。在进气门开启持续角保持不变的情况增大进气迟闭角。在进气门开启持续角保持不变的情况下，随着发动机转速的升高，控制进气凸轮轴相对于正时齿下，随着发动机转速的升高，控制进气凸轮轴相对于正时齿形带旋转一个角度，从而改变进气配气正时，提高充气系数。形带旋转一个角度，从而改变进气配气正时，提高充气系数。(2)适当增加气门重叠角。发动机高速运转时，通过改变进适当增加气门重叠角。发动机高速运转时，通过改变进气门开启持续时间和升程，增大进气迟后角和重叠角，从而气门开启持续时间和升程，增大进气迟后角和重叠角，从而提高充气效率。提高充气效率。上一页 下一页返回3.3 发动机的换气过程发动机的换气过程6.利用进、排气管内的动态效应利用进、排气管内的动态效应当发动机的进、排气管具有较长的长度时，由于管内气体具当发动机的进、排气管具有较长的长度时，由于管内气体具有相当的惯性和可压缩性，在进、排气过程间歇而又周期性有相当的惯性和可压缩性，在进、排气过程间歇而又周期性的进行中，根据流体力学的规律，势必要在进气管内引起一的进行中，根据流体力学的规律，势必要在进气管内引起一定的动力现象。这种现象可视为是管内气流的惯性效应和管定的动力现象。这种现象可视为是管内气流的惯性效应和管内压力的波动效应共同作用的结果。他们对改善发动机的换内压力的波动效应共同作用的结果。他们对改善发动机的换气过程，提高气缸的气过程，提高气缸的V有很大影响。有很大影响。一般而言，进气管长度长，压力波波长大，可使发动机中低一般而言，进气管长度长，压力波波长大，可使发动机中低转速区功率增大转速区功率增大;进气管长度短时，压力波波长短，可使发动进气管长度短时，压力波波长短，可使发动机高速区功率增大。机高速区功率增大。上一页 下一页返回3.3 发动机的换气过程发动机的换气过程7.采用发动机增压技术采用发动机增压技术所谓增压，是在增压器中压缩进入发动机进气管前的充量，所谓增压，是在增压器中压缩进入发动机进气管前的充量，增加其密度，使进入气缸的实际进气量比自然吸气发动机的增加其密度，使进入气缸的实际进气量比自然吸气发动机的进气量多，从而达到增加发动机功率、改善燃料经济性和排进气量多，从而达到增加发动机功率、改善燃料经济性和排放性能的目的。放性能的目的。上一页 返回3.4 气门组的构造和检修气门组的构造和检修一、气门组零件的结构一、气门组零件的结构气门组包括气门、气门密封锥面、气门杆身、气门弹簧座的气门组包括气门、气门密封锥面、气门杆身、气门弹簧座的固定、气门座、气门导管和气门弹簧等零件。气门组的组成固定、气门座、气门导管和气门弹簧等零件。气门组的组成如如图图3一一13所示。所示。1.气门气门气门分为进气门和排气门两种。气门分为进气门和排气门两种。(1)气门的作用。气门是用来封闭气道的。气门由头部和杆气门的作用。气门是用来封闭气道的。气门由头部和杆身两部分组成，如身两部分组成，如图图3一一14所示。头部用来封闭进、排气道，所示。头部用来封闭进、排气道，杆身用来在气门开闭过程中起导向作用。杆身用来在气门开闭过程中起导向作用。下一页返回3.4 气门组的构造和检修气门组的构造和检修(2)气门的工作条件。气门的工作条件是很恶劣的气门的工作条件。气门的工作条件是很恶劣的:气门头部直接与气缸内燃烧的高温气体接触，承气门头部直接与气缸内燃烧的高温气体接触，承受的工作温度很高，进气门达受的工作温度很高，进气门达570-670 K，排气门高达，排气门高达1050一一1200 K。气门散热困难，主要靠头部密封锥面与气门座接触处散热，气门散热困难，主要靠头部密封锥面与气门座接触处散热，气门杆与气门导管之间也能散失一部分热量，但散热面积小气门杆与气门导管之间也能散