汽车构造(上)第三章 自学课件.ppt

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1、第三章 配气机构(VVT-i)1车辆与动力工程系第三章 配气机构(VTEC)2车辆与动力工程系第三章 配气机构(16V)3车辆与动力工程系第三章 配气机构(DOHC、12V)4车辆与动力工程系第三章 配气机构(TWIN CAM)5车辆与动力工程系第三章 配气机构(TWIN CAM)6车辆与动力工程系第三章 配气机构(DOHC 16V)7车辆与动力工程系第三章 配气机构(5V)8车辆与动力工程系第三章 配气机构n第一节 配气机构的功用及组成n第二节 配气定时n第三节 气门组n第四节 气门传动组n总结n补充：VVT、VTEC、Valve tronic s-vt、CVVTn作业9车辆与动力工程系第一

2、节 配气机构的功用及组成n配气机构概述n配气机构的组成n气门布置形式n凸轮轴布置形式n凸轮轴传动方式n气门数及其排列方式返回10车辆与动力工程系配气机构概述n功用：按工作循环和发火次序的要求，定时开、闭进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出n组成：气门组、气门传动组n工作条件：很大的惯性力、热应力、润滑差n要求：排气要彻底、进气要充分；减小振动和噪声；可靠性好、寿命长；配气正确、便于调整(高的换气质量，低的换气功的消耗)返回11车辆与动力工程系配气机构的组成n气门组和传动组12车辆与动力工程系配气机构的组成13车辆与动力工程系配气机构的组成返回14车辆与动力工程系气门布置型式-顶置式n结构

3、特征：气门倒挂在气缸盖上n优点：燃烧室结构紧凑、冷却面积小、进气弯道小、充气性好、动力性好、压缩比较高、热效率高、经济性好n缺点：结构复杂、发动机高度增加侧置式15车辆与动力工程系气门布置型式-侧置式n结构特征：气门在气缸侧面n优点：配气机构传动较简单、缸盖形状简化、发动机高度可降低n缺点：燃烧室结构不紧凑、限制了压缩比的提高、充气性差、动力性、热效率、经济性都有所下降n目前已淘汰返回16车辆与动力工程系凸轮轴布置型式下置式n结构特征：凸轮轴置于曲轴箱内n优点：凸轮轴离曲轴近，可以简单地用一对齿轮传动n缺点：零件多、传动链长、整机刚度差中置式17车辆与动力工程系凸轮轴布置型式中置式n结构特征：

4、凸轮轴置于机体上部n优点：减少了推杆，从而减轻了配气机构的往复运动质量、增大了机构的刚度n说明：有些凸轮轴中置的配气机构和下置式没什么区别，只是推杆较短上置式18车辆与动力工程系凸轮轴布置型式上置式n结构特征：凸轮轴置于气缸盖上n优点：运动件少、整机刚度大、传动机构紧凑、适用于高速发动机n缺点：凸轮轴距曲轴距离较远使得正时传动机构复杂、气缸盖结构复杂n广泛使用返回19车辆与动力工程系凸轮轴传动方式适用范围：适用于凸轮轴下置或中置优点：啮合平稳、噪声低、工作可靠、耐久性好适用范围：适用于凸轮轴上置缺点：工作可靠性、耐久性差和噪声大返回20车辆与动力工程系每缸气门数返回n两气门n三气门n四气门n五

5、气门21车辆与动力工程系第二节 配气定时n定义：配气定时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n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 n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 n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 n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n通常用环形图表示-配气定时图22车辆与动力工程系配气定时图（配气相位图）n-进气提前角 一般=1030 n-进气延迟角 一般=4080n-排气提前角 一般=4080n-进气延迟角 一般=1030 n

6、气门重叠角+=2060 气门间隙23车辆与动力工程系配气定时图返回24车辆与动力工程系气门间隙n定义：发动机在冷态下，当气门关闭状态时，气门与传动件之间的间隙n作用：给热膨胀留有余地，保证气门密封n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 25车辆与动力工程系气门间隙n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 n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

7、使气门的密封表面严重积碳或烧坏，甚至气门撞击活塞 n采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙 返回26车辆与动力工程系第三节 气门组n气门n气门座n气门导管n气门弹簧n气门旋转机构返回气门组的组成27车辆与动力工程系气门n功用要求n工作条件n气门材料n气门构造返回28车辆与动力工程系气门的功用与要求n功用：n打开和关闭进排气道，形成燃烧室的一部分n要求：n气门头部与气门座贴合严密、密封要好n气门导管导向要良好n气门弹簧作用力要均匀（气门头在气门座上不偏斜），弹力足够，急闭、紧压返回29车辆与动力工程系气门工作条件及材料n高温：直接与高温燃气接触，温度高n进气门：570K670Kn排气门：1050

8、K1200Kn材料：耐热合金钢n头部：贵重金属；杆部：一般金属n压力：气压力、惯性力n润滑：极差n冷却：极差返回30车辆与动力工程系气门构造n头部n气门锥角n杆部尾部n气门散热返回31车辆与动力工程系气门构造返回32车辆与动力工程系气门头部n平顶：结构简单、制造方便、吸热面积小，质量小、进、排气门均可采用 n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，质量和惯性力大，加工较复杂 n喇叭形顶：适用于进气门，进气阻力小，质量小，但受热面积大返回33车辆与动力工程系气门锥角n气门锥角一般为450，也有300，气门头边缘应保持一定厚度，一般为1-3 mm，以防工作中冲击损

9、坏和被高温烧蚀。气门密封锥面与气门座配对研磨不可互换 返回34车辆与动力工程系气门杆部和尾部n气门杆部：杆部与头部制成一体，装在气门导管内起导向和导热作用，杆部与头部采用圆滑过渡连接n为了节省耐热合金钢材料，有的排气门头部用耐热合金钢，而杆部用普通合金钢制造，然后再焊接在一起n尾部：制有凹槽（锥形槽或环形槽）用来安装气门弹簧座锁紧件 返回35车辆与动力工程系弹簧座的固定方式返回1、气门2、气门弹簧3、气门弹簧座4、气门锁夹5、圆柱销36车辆与动力工程系气门座与气门座圈n气门座：气缸盖上与气门锥面相贴合的部位n工作条件：气门座的温度很高，又承受频率极高的冲击载荷，容易磨损n气门座圈：铝合金气缸盖

10、采用镶嵌由合金或粉末冶金或奥氏体钢制成的气门座圈，用以延长气缸盖寿命n安装：过盈配合压入气缸盖上的座孔中n与气门锥面的配合：气门锥角比气门座或气门座圈锥角小0.50 10，以减小接触面气门座圈37车辆与动力工程系气门座圈返回38车辆与动力工程系气门导管n功用：导热 导向 润滑 构造39车辆与动力工程系气门导管构造返回40车辆与动力工程系气门弹簧n功用：气门弹簧的作用在于保证气门回位，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n避免共振措施：变螺距弹簧；锥形气门弹簧 双气门弹簧结构；气门弹簧阻尼器返回41车辆与动力工程系气门旋转机构n功用：使

11、气门头部沿圆周温度均匀，减小气门头部热变形；同时气门缓慢旋转时在密封锥面上产生轻微的摩擦力，有阻止沉积物的作用返回42车辆与动力工程系气门传动组n功用：使进、排气门能按配气相位规定的时刻开闭，且保证有足够的开度n组成：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、正时齿轮返回43车辆与动力工程系凸轮轴n功用n工作条件n要求n材料n凸轮型线n凸轮位置n凸轮轴构造n轴承及润滑返回44车辆与动力工程系凸轮轴基本情况n功用：按工作次序和配气相位开启和关闭气门n工作条件：凸轮轴受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，接触应力很大n要求：凸轮表面要求耐磨，凸轮轴要有足够的韧性和刚度n材料：优质碳钢或合金钢模锻、球墨铸铁铸造n表面

12、处理：轴颈和凸轮工作表面经热处理后磨光返回45车辆与动力工程系凸轮型线O点：凸轮轴旋转中心A点：挺柱开始上移B点：气门开始开启C点：气门开度最大D点：气门闭合E点：挺柱复位返回46车辆与动力工程系凸轮相对角位置n 同名凸轮相对角位置决定于凸轮轴旋转方向、发动机工作顺序及气缸数或作功间隔角n异名凸轮轴相对角位置决定于配气定时及凸轮轴旋转方向n四缸发动机同名凸轮彼此夹角为90度n六缸发动机同名凸轮彼此夹角为60 度返回47车辆与动力工程系凸轮轴构造48车辆与动力工程系凸轮轴构造返回49车辆与动力工程系凸轮轴承及润滑n中置式和下置式凸轮轴承制成衬套压入整体式轴承座孔内，再加工轴承内孔，使其与凸轮轴颈

13、相配合，轴颈大小从前向后依次减小n上置式凸轮轴承多由上、下两片轴瓦对合而成，装入剖分式轴承座内n轴承材料多与主轴承相同，也有采用粉末冶金衬套或青铜衬套n润滑：高压油路润滑和飞溅润滑返回50车辆与动力工程系挺柱概述n功用：将来自凸轮的运动和力传给推杆或气门，并承受凸轮所施加的侧向力，并将其传给机体或气缸盖n破坏形式：工作时由于底面与凸轮接触，接触面积小，应力大，故此摩擦磨损严重n材料：碳钢、合金钢、镍铬合金铸铁、冷激合金铸铁n分类：机械挺柱和液力挺柱返回51车辆与动力工程系机械挺柱n减轻磨损措施：1、采用偏心安装2、球型底面结构3、镶嵌耐磨金属4、采用滚轮式5、桶形侧面返回菌式桶式52车辆与动力

14、工程系液压挺柱 优点：可以不留气门间隙，保证气门受热膨胀时仍能与气门座密合n1挺柱体n2单向阀架n3柱塞n4卡环n5支承座n6蝶形弹簧n7单向阀n8柱塞弹簧返回53车辆与动力工程系推杆n功用：将从凸轮轴传来的推力传给摇臂n它是配气机构中最容易弯曲的零件n要求：有很高的刚度，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些 n构造：可空心、可实心，两头有球头返回54车辆与动力工程系摇臂n功用：将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆端打开气门 n要求：足够的强度和刚度并且质量尽可能小n构造：双臂杠杆55车辆与动力工程系摇臂返回56车辆与动力工程系正时齿轮n曲轴和凸轮轴之间的传动是靠正时齿轮完成的，其传动比

15、为2：1n正时齿轮上有正时记号，安装时必须对准，以保证正确的配气定时和发火时刻n材料：中碳钢（曲轴）、铸铁或夹布胶木（凸轮轴）n构造：为了保证齿轮啮合平顺、噪声低、磨损小，采用圆柱螺旋齿轮正时齿轮返回57车辆与动力工程系配气机构综述58车辆与动力工程系发动机歌诀n上死点、下死点，两点都是极端点；n二者距离叫行程，活塞往复直线行；n活塞至上向下行，不是进气便作功；n活塞至下向上行，不是压气便排气；n活塞跑、曲轴转，进压燃排成循环；n活塞椭圆呈锥形，下有裙部上有顶；n凹凸平顶内加肋，环槽套在活塞颈；n活塞销、穿当腰，重量轻、强度高；59车辆与动力工程系发动机歌诀n连杆断面工字形，润滑油孔体中藏；n

16、大头颈上装轴瓦，小头圆孔青铜装；n活塞推动曲轴转，要靠连杆当桥梁；n轴颈曲拐好帮手，平衡重来助威风。n气缸体、气缸垫，螺杆缸套紧固上；n气门机构盖内装，气缸体内缸套镶；n油道水道体内藏，喷油嘴装缸盖上；n发动机、要呼吸，气门机构承担起；60车辆与动力工程系发动机歌诀n上部装在缸盖上，下部装在气缸体；n不论上部与下部，时间不能差毫厘；n推杆上下溜，摇臂就磕头；n座圈销片卡弹簧，气门沿着导管走；n偏心设在凸轮轴，顶动顶杆向上游；n间隙小、气门跑，太大还会叮当敲；n厚、薄规来检查，0.3 左右为正好；n转动飞轮对准线，校正间隙定时间；n进气提前若干度，延后还在48度。返回61车辆与动力工程系补充：V

17、VTnVVT（Variable Valve Timing）n可变气门正时。由于采用电子控制单元（ECU）控制，因此丰田起了一个好听的中文名称叫“智慧型可变气门正时系统”。该系统主要控制进气门凸轮轴，又多了一个小尾巴“i”，就是英文“Intake”（进气）的代号。这些就是“VVTi”的字面含义了。VVTi是一种控制进气凸轮轴气门正时的装置，它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。62车辆与动力工程系补充：VTEC vtecnVariable Valve Timing and Lift Electronic Control Syst

18、emn可变气门正时及升程电子控制系统,其主要作用是在低速时提供良好的燃油经济性和运转平顺性，在高转速时增加扭矩输出，以提高加速性能。63车辆与动力工程系补充：Valve tronicn连续可变阀门时序结构n德国博世（Bosch）公司的汽油直喷系统“DI-Motronic”已被“宝马7系列”的V型12缸引擎采用。新型V型引擎的汽油直喷系统共两个压缩机，每排汽缸各配一个。压缩机通过电磁铁控制阀门，以精确的时序向燃烧室喷射汽油。燃烧量通过精确测定吸入空气量来决定。通过配合作用DI-Motronic和Valve tronic，在排量6.0L时，最高输出功率可达327kW（445ps），最大扭矩可达600Nm（61.2kg.m）。而且，还可减少尾气中的有害物质，符合欧洲4号尾气排放标准返回64车辆与动力工程系本章作业n配气机构的功用是什么？n为什么在采用机械挺柱的配气机构中要留气门间隙？间隙过大或过小有何危害？n如何根据凸轮轴判断发动机的发火次序？n进、排气门为什么要早开晚关？n为什么进气门头部直径比排气门大？参考答案65车辆与动力工程系