渔业机械第一章第四节-配气机构课件.ppt

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1、第四节第四节 配配 气气 机机 构构一、概述一、概述1功用：功用：配气机构是进、排气管道的控制机构，它按照气缸的配气机构是进、排气管道的控制机构，它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，准时地开闭进、排气门、工作顺序和工作过程的要求，准时地开闭进、排气门、向气缸供给可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）向气缸供给可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）并及时排出废气。另外，当进、排气门关闭时，保证气并及时排出废气。另外，当进、排气门关闭时，保证气缸密封缸密封。进气充分、排气彻底，四行程发动机都采用气进气充分、排气彻底，四行程发动机都采用气门式配气机构。门式配气机构。2充气效率充气效率 新鲜空气

2、或可燃混合气被吸入气缸愈多，则发动机可新鲜空气或可燃混合气被吸入气缸愈多，则发动机可能发出的功率愈大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程能发出的功率愈大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用度，用充气效率表示。充气效率表示。越高，表明进入气缸的新气越多，越高，表明进入气缸的新气越多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量也就越大，发动机的功可燃混合气燃烧时可能放出的热量也就越大，发动机的功率越大。率越大。3.型式型式(1)气门布置方式(如图)气气门门位位于于气气缸缸盖盖上上称称为为气气门门顶顶置置式式配配气气机机构构，由由凸凸轮轮、挺挺柱柱、推推杆杆、摇摇臂臂、气气门门和和气气门门弹弹簧簧等等组组成成

3、。其其特特点点，进进气气阻阻力力小小，燃燃烧烧室室结结构构紧紧凑凑，气气流流搅搅动动大大，能能达达到到较较高高的的压压缩缩比比，目目前前国国产产的的汽汽车车发发动动机机都都采采用用气气门门顶顶置置式式配配气气机机构。构。气气门门位位于于气气缸缸体体侧侧面面称称为为气气门门侧侧置置式式配配气气机机构构，由由凸凸轮轮、挺挺柱柱、气气门门和和气气门门弹弹簧簧等等组组成成。省省去去了了推推杆杆、摇摇臂臂等等零零件件，简简化化了了结结构构。因因为为它它的的进进、排排气气门门在在气气缸缸的的一一侧侧，压压缩缩比比受受到到限限制制，进进排排气气门门阻阻力力较较大大，发发动动机机的的动动力力性性和和高速性均较

4、差，逐渐被淘汰。高速性均较差，逐渐被淘汰。(3)凸轮轴传动方式(如图)凸轮轴下置，中置的的配配气气机机构构大大多多采采用用圆圆柱柱形形正正时时齿齿轮轮传传动动，一一般般从从曲曲轴轴到到凸凸轮轮轴轴只只需需一一对对正正时时齿齿轮轮传传动动，若若齿齿轮轮直直径径过过大大，可可增增加加一一个个中中间间齿齿轮轮。为为了了啮啮合合平平稳稳，减小噪声，正时齿轮多用斜齿。减小噪声，正时齿轮多用斜齿。链条与链轮的传动适适用用于于凸凸轮轮轴轴上上置置的的配配气气机机构构，但但其其工工作作可可靠靠性性和和耐耐久久性性不不如如齿齿轮轮传传动动。近近年年来来高高速速汽汽车车发发动动机机上上广广泛泛采采用用齿齿形形皮皮

5、带带来来代代替替传传动动链链，齿齿形形带带传传动，噪声小、工作可靠、成本低。动，噪声小、工作可靠、成本低。4组成组成包括气门组和气门传动组（1）气门）气门(valve)（图）（图）功用：控制进、排气管的开闭工作条件：承受高温、高压、冲击、润滑困难。要求：足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。材料：进气门采用合金钢（铬钢或镍铬等），排气门采用耐热合金钢（硅铬钢等）。构造：气门由头部、杆身和尾部组成。气门头顶部形状有平顶，球面顶和喇叭形顶等。平平顶顶：结构简单、制造方便、吸热面积小，质量小、进、排气门均可采用。球面顶：适用于排气门，强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但受热面积大，质量

6、和惯性力大，加工较复杂。喇叭形顶：适用于进气门，进气阻力小，但受热面积大。有的发动机进气门头部直径比排气门大，两气门一样大时，排气门有记号。杆身杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向作用，杆身与头部采用圆滑过渡连接。尾部制有凹槽（锥形槽或环形槽）用来安装锁紧件。（3）气门座）气门座(valve port)气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸，气门头部的热量亦经过气门座外传。气门座可以在缸盖或缸体上直接镗出，也可以采用镶嵌式结构。镶嵌式结构气门座都采用较好的材料（合金铸铁、奥氏体钢等）单独制作。（4）气门弹簧）气门弹簧(valve spring)（图）（图）功用：保证气门回位气门弹簧的作用在于

7、保证气门回位，在气门关闭时，保证气门与气门座之间的密封，在气门开启时，保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，它的一端支承在气缸盖上，另一端压靠在气门杆尾端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的尾端。（5）锁片、卡簧）锁片、卡簧其功用是在气门弹簧力的作用下把弹簧座和气门杆锁住，使弹簧力作用到气门杆上。2气门传动组气门传动组 功用：传递凸轮轴气门之间的运动气门传动组包括，凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂气门间隙调整螺钉等。（1）凸轮轴）凸轮轴(camshaft)功用：控制气门的开启和关闭，每一个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。凸轮的形状影响气门的开闭时刻及高度，凸

8、轮的排列影响气门的开闭时刻和工作顺序。（根据凸轮轴可以判断工作顺序）工作中，凸轮轴受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因此对凸轮表面要求耐磨，凸轮轴要有足够的韧性和刚度.（2）挺柱）挺柱(tappet)挺柱的功用是将凸轮的推力传给推杆（或气门杆），并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力，近年来，液压挺柱被广泛地采用。（4）摇臂）摇臂(rocker arm)摇臂实际上是一个双臂杠杆，将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆端打开气门。三、配气相位和气门间隙三、配气相位和气门间隙1配气相位配气相位(valve timing)（图）（图）（1）定义：配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间

9、，通常用环形图表示-配气相位图。（2）理论上的配气相位分析理论上讲进、压、功、排各占180，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180。但实际表明，简单配气相位对实际工作是很不适应的，它不能满足发动机对进、排气门的要求。原因：气门的开、闭有个过程开启总是由小大关闭总是由大小气体惯性的影响随着活塞的运动同样造成进气不足、排气不净发动机速度的要求实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，当转速为5600r/min时一个行程只有60/（56002）=0.0054s，就是转速为1500r/min，一个行程也只有0.02s，这样短的进气或排气过程，使发动机进气不足，排气不净

10、。可见，理论上的配气相位不能满足发动机进饱排净的要求，那么，实际的配气相位又是怎样满足这个要求的呢？下面我们就进行分析。由此可见，气门具有早开晚关的可能，那么气门早开晚关对发动机实际工作又有什么好处呢？进气门早开：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。进气门晚关：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。排气门早开：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。排气门晚关：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。气门重叠由于进气门早开，排气门晚关，势必造成在同一时间内两个气门同时开启。把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫

11、作气门重叠角。在这段时间内，可燃混合气和废气是否会乱串呢？不会的，这是因为：a.进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性，而重叠时间又很短，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不会随同废气排出，废气也不会经进气门倒流入进气管，而只能从排气门排出；b.进气门附近有降压作用，有利于进气。气门重叠角+=2060从上面的分析，可以看出实际配气相位和理论上的配气相位相差很大，实际配气相位，气门要早开晚关，主要是为了满足进气充足，排气干净的要求。但实际中，究竟气门什么时候开？什么时候关最好呢？这主要根据各种车型，经过实验的方法确定，由凸轮轴的形状、位置及配气机构来保证。2气门间隙气门间隙(valve clear

12、ance)（1）定义：气门间隙是指气门完全关闭（凸轮的凸起部分不顶挺柱）时，气门杆尾端与摇臂或挺柱之间的间隙。（2）作用：给热膨胀留有余地保证气门密封不同机型，气门间隙的大小不同，根据实验确定，一般冷态时，排气门间隙大于进气门间隙，进气门间隙约为0.250.3mm，排气门间隙约为0.30.35mm。间隙过大：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，磨损加快。间隙过小：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。思考题：思考题：11简述配气机构的功用。简述配气机构的功用。2气门顶置式配气机构有哪几种？气门顶置式配气机构有哪几种？3气门为什么要早开，晚关？气门为什么要早开，晚关？4什么是配气相位？画出配气相位图，并标出气门重叠角。什么是配气相位？画出配气相位图，并标出气门重叠角。5简述配气机构各主要零件功用和结构特点简述配气机构各主要零件功用和结构特点。