汽车发动机构造4章24学时.pptx
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1、22:16:531 配气机构的功用及组成一、分类一、分类(一)按气门布置的位置来分(一)按气门布置的位置来分 1 1、气门顶置、气门顶置式式 气门布置在气门布置在缸盖上。缸盖上。由由凸轮、挺柱、凸轮、挺柱、推杆、摇臂、推杆、摇臂、气门和气门气门和气门弹簧等组成。弹簧等组成。第1页/共46页22:16:53工作过程(1)(1)气门打开:曲轴通过正时齿轮驱气门打开:曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转,使凸轮轴上的凸轮凸动凸轮轴旋转,使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺柱、推杆、调整螺钉,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
2、压缩。推开气门,同时使弹簧进一步压缩。(2)(2)气门关闭:当凸气门关闭:当凸轮的凸起部分的顶轮的凸起部分的顶点转过挺柱以后,点转过挺柱以后,气门在其弹簧张力气门在其弹簧张力的作用下,开度逐的作用下,开度逐渐减小,直至最后渐减小,直至最后关闭,进气或排气关闭,进气或排气过程即告结束。过程即告结束。第2页/共46页22:16:53特点:特点:气门行程大,结构较复杂;进气门行程大,结构较复杂;进气阻力小,气流搅动大,能达到较高气阻力小,气流搅动大,能达到较高的压缩比;的压缩比;燃烧室紧凑,表面积小,燃烧室紧凑,表面积小,热效率高且具有良好的抗爆性和高速热效率高且具有良好的抗爆性和高速性,易于提高发
3、动机的动力性和经济性,易于提高发动机的动力性和经济性,目前的汽车发动机都采用气门顶性,目前的汽车发动机都采用气门顶置式配气机构。置式配气机构。第3页/共46页22:16:53进排气门都布置在气缸的一侧,进排气门都布置在气缸的一侧,结构简单、零件数目少。结构简单、零件数目少。2 2、气门侧置式、气门侧置式气门布置在同气门布置在同一侧导致燃烧一侧导致燃烧室结构不紧凑、室结构不紧凑、热量损失大、热量损失大、进气道曲折、进气道曲折、进气阻力大,进气阻力大,使发动机性能使发动机性能下降,已趋于下降,已趋于淘汰。淘汰。第4页/共46页22:16:53(二)按凸轮轴的布置位置来分(二)按凸轮轴的布置位置来分
4、 1、凸轮轴下置2、凸轮轴中置3、凸轮轴上置第5页/共46页22:16:53不利因素:不利因素:凸轮凸轮轴与气门相距较轴与气门相距较远,动力传递路远,动力传递路线较长,环节多,线较长,环节多,高速运转时可能高速运转时可能会破坏定时规律。会破坏定时规律。因此不适用于高因此不适用于高速发动机速发动机有利因素有利因素:简化简化曲轴与凸轮轴之曲轴与凸轮轴之间才传动装置,间才传动装置,有利于发动机的有利于发动机的布置。布置。1 1、凸轮轴下置、凸轮轴下置适用于CA6102、EQ6100等低速发动机第6页/共46页22:16:53传动方式传动方式:凸轮:凸轮轴经过挺柱直接轴经过挺柱直接驱动摇臂,省去驱动摇
5、臂,省去了推杆。了推杆。应用应用:适用于发:适用于发动机转速动机转速较高较高时,时,可以减少气门传可以减少气门传动机构的往复运动机构的往复运动质量。动质量。凸轮轴挺柱活塞摇臂调整螺钉2 2、凸轮轴中置式、凸轮轴中置式适用于YC6105、JM491Q等中、低速发动机第7页/共46页22:16:53凸轮轴上置有三种结构,一是凸轮轴通过凸轮轴上置有三种结构,一是凸轮轴通过摇摇臂臂来驱动气门,二是凸轮轴通过摆臂来驱动来驱动气门,二是凸轮轴通过摆臂来驱动气门(图气门(图3-43-4)。如)。如CA488CA488、本田、本田B20B20等等3 3、凸轮轴上置(、凸轮轴上置(OHCOHC)另一种是凸轮轴直
6、接驱另一种是凸轮轴直接驱动动气门气门或带液力挺柱的或带液力挺柱的气门,此种配气机构的气门,此种配气机构的往复运动质量更小,特往复运动质量更小,特别适应于高速发动机。别适应于高速发动机。如奔驰如奔驰320E、欧宝、欧宝V6特点:凸轮轴与气门距离特点:凸轮轴与气门距离近,不需要推杆、挺柱,近,不需要推杆、挺柱,使往复运动的惯量减少使往复运动的惯量减少第8页/共46页22:16:53(三)、按照曲轴和凸轮轴的传动方式分(三)、按照曲轴和凸轮轴的传动方式分 1、齿轮传动、齿轮传动 2、链条传动、链条传动 3、齿形带传动、齿形带传动第9页/共46页22:16:53特点:特点:配气相位准确,工作配气相位准
7、确,工作可靠性和耐久性好。可靠性和耐久性好。噪音、噪音、磨损较大,空间布置困难,磨损较大,空间布置困难,重量大;重量大;一般从曲轴到凸轮一般从曲轴到凸轮轴只需一对正时齿轮传动,轴只需一对正时齿轮传动,若齿轮直径过大,可增加一若齿轮直径过大,可增加一个中间齿轮。为了啮合平稳,个中间齿轮。为了啮合平稳,减小噪声,正时齿轮多用圆减小噪声,正时齿轮多用圆柱形斜齿轮柱形斜齿轮材料:材料:曲轴正时齿轮:曲轴正时齿轮:钢制钢制凸轮轴正时齿轮:凸轮轴正时齿轮:铸铁,夹铸铁,夹布胶木布胶木1 1、齿轮传动、齿轮传动传动路线:传动路线:曲轴正时齿轮曲轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮应用:应用:凸轮轴下置、中
8、置式配凸轮轴下置、中置式配气机构,多用于低速发动机。气机构,多用于低速发动机。如如195等等第10页/共46页22:16:53特点:特点:优点:优点:空间布置自由度大,对机型变空间布置自由度大,对机型变化适应性强,制造成本低,工作可靠,维修化适应性强,制造成本低,工作可靠,维修方便。方便。缺点:缺点:链条容易松弛,须带张紧器,配气相链条容易松弛,须带张紧器,配气相位容易变化,需定期调整,噪声、磨损大,位容易变化,需定期调整,噪声、磨损大,耐久性较差。耐久性较差。2 2、链条传动、链条传动 传动路线:传动路线:曲轴曲轴链条链条凸轮轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮应用:应用:凸轮轴上置式配气机构,如本田凸
9、轮轴上置式配气机构,如本田B20等等第11页/共46页22:16:53特点:特点:优点:优点:兼顾齿轮传动和链条传动兼顾齿轮传动和链条传动的主要优点,配气相位准确,但要解决的主要优点,配气相位准确,但要解决皮带松弛问题;空间布置自由度大;传皮带松弛问题;空间布置自由度大;传动效率高,磨损、噪声小不需润滑,动效率高,磨损、噪声小不需润滑,齿形带传动,噪声小、成本低齿形带传动,噪声小、成本低缺点:缺点:工作可靠性、耐久性差,摩擦阻工作可靠性、耐久性差,摩擦阻力大,怕机油(一般用齿形皮带罩壳密力大,怕机油(一般用齿形皮带罩壳密封住),工作性能随温度变化大。封住),工作性能随温度变化大。3 3、齿形带
10、传动、齿形带传动传动路线:传动路线:曲轴曲轴齿形皮带齿形皮带凸轮轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮应用:应用:凸轮轴上置式配气机构,如凸轮轴上置式配气机构,如JL465Q齿形皮带材料:齿形皮带材料:氯丁橡胶氯丁橡胶第12页/共46页22:16:53(四)、按气门数及排列方式来分(四)、按气门数及排列方式来分双气门和多气门。双气门和多气门。1、双气门、双气门一般发动机都采用每缸两个一般发动机都采用每缸两个气门,即一个进气门和一个气门,即一个进气门和一个排气门的结构。为了改善换排气门的结构。为了改善换气,在可能的条件下,应尽气,在可能的条件下,应尽量加大气门的直径,特别是量加大气门的直径,特别是进气门的直径
11、。进气门的直径。排列排列 :一列一列驱动驱动:一根凸轮轴驱动:一根凸轮轴驱动进排气道进排气道:汽油机:置于机体一侧,进气预热汽油机:置于机体一侧,进气预热 ,提高汽油挥发性,提高汽油挥发性柴油机:置于机体两侧,防止进气预热,提高充气效率柴油机:置于机体两侧,防止进气预热,提高充气效率第13页/共46页22:16:542.2.多气门的排列及驱动多气门的排列及驱动 大排量、高转速、高功率的新型大排量、高转速、高功率的新型汽车发动机多采用多气门结构。汽车发动机多采用多气门结构。如四气门、五气门(三进两出)、如四气门、五气门(三进两出)、八气门等。八气门等。1).1).同名气门排成两列,由一个凸轮同名
12、气门排成两列,由一个凸轮通过通过T T形驱动杆同时驱动,并且所有气形驱动杆同时驱动,并且所有气门都可以由一根凸轮轴驱动门都可以由一根凸轮轴驱动。2).2).同名气门排成一列同名气门排成一列 ,进排气门分,进排气门分别位于曲轴中心线的两侧,分别采用两别位于曲轴中心线的两侧,分别采用两凸轮轴驱动,每缸两同名气门采用两个凸轮轴驱动,每缸两同名气门采用两个形状和位置相同的凸轮驱动。形状和位置相同的凸轮驱动。四气门的布置四气门的布置宝来宝来1.8T1.8T五气门第14页/共46页22:16:542.配气定时及气门间隙一、定义:配气相位是用曲轴转角表配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻及开示
13、的进、排气门的实际开闭时刻及开启的持续时间。通常用环形配气相位启的持续时间。通常用环形配气相位图来表示图来表示进气门打开持续时间:180+排气门打开持续时间:180+第15页/共46页22:16:54配气相位演示配气相位演示配气相位演示配气相位演示第16页/共46页22:16:54理论上讲进、压、功、排各占理论上讲进、压、功、排各占180180,也就是说进、排气门,也就是说进、排气门都是在上、下止点开闭,延续时间都是曲轴转角都是在上、下止点开闭,延续时间都是曲轴转角180180。但实。但实际上,高速发动机各个行程持续时间非常短,使发动机进气际上,高速发动机各个行程持续时间非常短,使发动机进气不
14、足,排气不净,因此需对简单配气相位进行改进。改进措不足,排气不净,因此需对简单配气相位进行改进。改进措施有:施有:J 进气门早开:进气门早开:增大了进气行程开始时气门的开启高度,增大了进气行程开始时气门的开启高度,减小进气阻力,增加进气量。减小进气阻力,增加进气量。J 进气门晚关:进气门晚关:延长了进气时间,在大气压和气体惯性力延长了进气时间,在大气压和气体惯性力的作用下,增加进气量。的作用下,增加进气量。J 排气门早开:排气门早开:借助气缸内的高压自行排气,大大减小了借助气缸内的高压自行排气,大大减小了排气阻力,使排气干净。排气阻力,使排气干净。J 排气门晚关:排气门晚关:延长了排气时间,在
15、废气压力和废气惯性延长了排气时间,在废气压力和废气惯性力的作用下,使排气干净。力的作用下,使排气干净。第17页/共46页22:16:54二、二、气门重叠气门重叠 由于进气门早开,排气门晚关,进气门在上止点前由于进气门早开,排气门晚关,进气门在上止点前开启,而排气门在上止点后关闭,势必造成在同一时开启,而排气门在上止点后关闭,势必造成在同一时间内两个气门同时开启的现象,这个现象叫气门重叠,间内两个气门同时开启的现象,这个现象叫气门重叠,把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫作把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫作气门重气门重叠角叠角+。在这段时间内,在这段时间内,可燃混合气和废可燃混合气和废气
16、是否会乱串呢气是否会乱串呢?不会的,这是因为不会的,这是因为:a.进、排气流各自有自己的流进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性动方向和流动惯性,而重叠时间,而重叠时间又很短,不至于混乱,即吸入的又很短,不至于混乱,即吸入的可燃混合气不会随同废气排出,可燃混合气不会随同废气排出,废气也不会经进气门倒流入进气废气也不会经进气门倒流入进气管,而只能从排气门排出;管,而只能从排气门排出;b.进气门附近有降压作用进气门附近有降压作用,有,有利于进气。利于进气。第18页/共46页22:16:54提前开启作用:提前开启作用:可以减少进气阻力,减少进排气消耗可以减少进气阻力,减少进排气消耗功。功。延时关闭
17、作用延时关闭作用:利用进排气惯性,以增大进排气量。利用进排气惯性,以增大进排气量。1030 4080 4080 1030-进气提前角进气提前角 -进气延迟角进气延迟角-排气提前角排气提前角 -进气延迟角进气延迟角 气门叠开角:气门叠开角:+第19页/共46页22:16:54三、气门间隙(一)定义及其存在位置1、定义:在发动机冷态装配时,在气门及其相邻传动机构之间留有适当地间隙,以补偿气门受热后的膨胀量。这一间隙就称为气门间隙。2、位置:在气门与其相邻传动件之间。第20页/共46页22:16:54(二)、气门间隙过大与过小的危害:二)、气门间隙过大与过小的危害:间隙过大:间隙过大:进、排气门开启
18、迟后,缩短了进排进、排气门开启迟后,缩短了进排气时间,降低了气门的开启高度,改变了正常的气时间,降低了气门的开启高度,改变了正常的配气相位,使发动机因进气不足,排气不净而功配气相位,使发动机因进气不足,排气不净而功率下降;此外,还使配气机构零件的撞击增加,率下降;此外,还使配气机构零件的撞击增加,磨损加快。磨损加快。无间隙或间隙过小:无间隙或间隙过小:发动机工作后,零件受发动机工作后,零件受热膨胀,将气门推开,使气门关闭不严,造成漏热膨胀,将气门推开,使气门关闭不严,造成漏气,功率下降,并使气门的密封表面严重积碳或气,功率下降,并使气门的密封表面严重积碳或烧坏,甚至气门撞击活塞。烧坏,甚至气门
19、撞击活塞。第21页/共46页22:16:54柴油机:柴油机:进气门进气门 0.300.300.35mm0.35mm排气门排气门 0.350.350.40mm0.40mm 汽油机:汽油机:进气门进气门 0.250.250.30mm0.30mm排气门排气门 0.300.300.35mm0.35mm(四)、气门间隙的调整(四)、气门间隙的调整:(三)、气门间隙的大小(冷车间隙)(三)、气门间隙的大小(冷车间隙)气门间隙调整原则:气门间隙调整原则:1 1、不可调区域:、不可调区域:将要排气,正在排气,排气刚完的排气门将要排气,正在排气,排气刚完的排气门不可调不可调。将要进气,正在进气,进气刚完的进气门
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