配气机构的构造与维修.ppt

教学目标 重点要求：概述；配气机构零部件的构造。 一般要求：配气机构的维修。 第三章第三章 配气机构的构造与维修配气机构的构造与维修 第一节 概述 一、配气机构的作用 按发动机各缸的工作循环和作功次序 定时地将各气缸的进、排气门开启和关闭 ，以便新鲜的可燃混合气（汽油机）或空 气（柴油机）及时进入气缸，废气及时从 气缸排出。 对配气机构的要求：减小进气和排气的阻 力；使进气和排气都尽可能充分和完善。 二、气门式配气机构的布置与传动 1、组成：由气门组和气门传动组组成。 气门组 功用：封闭进、排气道。 组成：气门、气门座、气门弹簧、气门导管等。各车 型基本相同。 气门传动组 功用：是使气门定时开启和关闭。 组成：正时传动装置、凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂和 摇臂轴等。各车型差异较大。 2、分类： 按气门布置的形式：气门顶置、气门侧置 按凸轮轴布置的形式：下置、中置、上置 按凸轮轴传动的形式：齿轮传动、链传动、同步带传动 按每缸气门数及其排列方式：二气门、三气门、四气门、 五气门等 (一)气门布置的型式 有气门顶置、气门侧置 两种 气门顶置式应用最为广泛 主要特点：气门安装在气缸盖 上，气门头部朝下，开启时 向下运动。 优点：进气阻力小，充气系数 大，燃烧室结构紧凑，有利 于提高发动机的动力性和经 济性。 缺点：若凸轮轴中置或下置时 ，凸轮轴与气门相距较远， 气门传动零件较多，结构较 复杂，发动机高度也有增加 等。 顶值式动画 （二）凸轮轴布置的型式 按凸轮轴位置分：下置、侧置、顶置。 1下置凸轮轴式配气机构 特点： 凸轮轴在气缸下部 正时齿轮传动 需较长推杆 需摇臂和摇臂轴 特点： 凸轮轴在气缸侧 正时皮带或链条传动 需较短推杆 需摇臂和摇臂轴 2侧置（中置）凸轮 轴式配气机构 特点： 凸轮轴在气缸盖上 正时皮带或链条传动 不需推杆 摇臂和摇臂轴可有可无 3顶置凸轮轴式配气 机构 （三）凸轮轴传动的方式 齿轮传动、链传动、齿形带（同步带）传动 齿形带（同步带）传动 汽油机凸轮轴的链传动装置 （四）每缸气门数及其排列方式 1、二气门 2、四气门或五气门 每缸 四气 门的 布置 及其 驱动 按气门开启结构来分 1、利用摇臂开启 2、利用凸轮轴直接开启 （五）气门间隙 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（气门组与气门 传动组之间）。 为什么要有气门间隙？由于气门传动组零件是 刚性体，受热膨胀而使气门关闭不严。为补偿 气门受热后的膨胀量，在冷态装配时常在气门 组与气门传动组之间(气门尾杆部与摇臂头部之 间)留有一定的间隙。 3、气门间隙的功用 补偿气门受热后的膨胀量。 装液力挺杆的无气门间隙。 气门间隙的大小根据车型不同而不同： 小车气门间隙一般为：0.150.25 mm； 大车气门间隙一般为：0.250.45 mm。 排气门由于受热温度较高，气门间隙一般留 大些。 气门间隙过大： 进排气门开启时间缩短，造成进气不充 分，发动机充量系数下降，功率下降，排气 不干净，发动机热负荷增加，缸盖受热变形 增大；配气机构传动件之间以及气门与气门 座之间产生较大撞击及响声，加速它们之间 的磨损。 气门间隙过小： 气门受热膨胀后造成气门关闭不严，产 生漏气，使发动机的动力性下降，热负荷增 加，气门被烧坏等。 4、气门间隙的检查与调整 （1）基本原则 必须在气门完全关闭状态时进行。 必须在规定的冷机或热机状态下 进行。 （2）确定可调气门的方法 确定一缸压缩上止点位置：看点火正时标记、看分电器、看第6缸 气门、火花塞孔塞棉团等。 逐缸检查调整：按作功间隔角和点火顺序逐缸进行。 两次调整法：按点火顺序和“双排不进”分两次进行。 （3）操作方法 工具：塞尺、一字型旋具、梅花扳手。 调整气门间隙 （六）配气相位 1、配气相位： 用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻 和开启的持续时间。 配气相位图：用曲轴转角的环形图来表示的配 气相位。 2、配气相位对发动机工作的影响： 影响发动机的动力性、功率。 配气相位对发动机工作的要求：延长进、排气 时间。进气门早开晚关，排气门早开晚关。 3、配气相位角： （1）进气门配气相位 进气门提前开启角：从进气门开始开启到活 塞运行到上止点，曲轴转过的角度，一般为 1030。 进气门的迟后关闭角度：从进气行程下止点 到进气门完全关闭，曲轴转过的角度，一般为 4080。 进气门开启持续角：从进气门开始开启到完全 关闭，曲轴转过的角度，即+180+。 进气门配气相位 （2）排气门配气相位 排气门提前开启角：从排气门开始开启到活 塞运行到下止点，曲轴转过的角度 ，一般为 4080。 进气门的迟后关闭角度：从排气行程上止点 到排气门完全关闭，曲轴转过的角度，一般为 1030。 进气门开启持续角：从排气门开始开启到完全 关闭，曲轴转过的角度，即+180+。 进气门配气相位 进、排气门配气相位动画 （3）气门叠开角 气门叠开 ：排气上止点附近， 进、排气门同时开启的现象。 气门叠开角：气门叠开过程中， 曲轴转过的角度，即+。 配气相位图 一、气门组 组成：气门、气门座、气门 导管、气门弹簧、气门弹 簧座及锁片。 要求：气门头部与气门座 贴合严密；气门导管与 气门杆上下运动有良好的 导向；气门弹簧的两端 面与气门杆的中心线相垂 直；气门弹簧的弹力足 以克服气门及其传动件的 运动惯性。 第二节 配气机构的构造 1-气门；2-气门弹簧；3-气门弹簧座 4-锁片；5-气门导管 1、气门 组成：头部和杆部。 功用：头部是用来密封气缸的进、排气通道；杆部是用来为气门 的运动导向。 工作条件：受高温、气体压力、气门弹簧力以及传动零件惯性力 的作用。 材料：进气门：中碳合金钢、耐热合金钢； 排气门：耐热合金钢； 形状、结构：气门头顶面：平顶、凸顶(球面顶)、凹顶(喇叭顶) 。 平顶：机构简单、制造方便。目前使用最多。 凸顶：强度高、排气阻力小、废气的清除效果好。用于排气门。 凹顶：进气阻力小、顶部受热面积大。用于进气门。 气门头部的机构型式 平顶凸顶凹顶 气门锥角：工作锥面(气门头部与气门座接触的平面)与气门顶 平面的夹角。进气门的锥角常见的有45和30两种，排气门 的锥角都是45。 气门工作锥面用来与气门接触，起到密封气道的作用。 气门头部与气门座之间的密封锥面在装配前，必须相互研 磨，以保证良好的配合。 气门顶部边缘与工作锥面间应有一定厚度，以防工作中受 冲击损坏或被高温气体烧坏，一般气门边缘的厚度为13mm 。 2、气门座： 一般在气缸盖上直接 镗出。 功用：与气门头部共同对 气缸起密封作用，并 接受气门传来的热量。 工作条件：高温、磨损严 重。 类型：直接镗出（进气门 座）、镶嵌式（排气门和 铝合金发动机的进、排气 门座）。 气门座 气门座锥角 b=13mm 3、气门导管 功用：导向作用、导热作用。 工作条件：高温、磨损严重。 材料：灰铸铁、球墨铸铁或 铁基粉末冶金材料。 桥车发动机的铝合金缸盖的气门 导管多采用铜锌合金制造，耐磨 、 耐热和加工性均比较好。 安装：气门导管压装在气缸盖或 气缸体的导管座孔中。气门导管 内外圆柱面经加工后压入气缸盖 的气门导管孔中，然后再精铰内 孔，并用卡环定位。 1-气门导管；2-卡环 3-气缸盖；4-气门座 结构特点： 空心管状结构； 伸入气道部分成 锥形。 后端装气门油封 ； 有些带限位卡环 ； 与座孔过盈配合 ； 内孔与气门杆间 隙配合。 4气门油封 位置：气门导管上部。 功用：防止漏油。 组成：橡胶圈和弹簧。 更换时机：沿气门杆漏油。 更换油封注意事项： 使用专用工具安装。 有些进排气门油封不同。 安装气门油封 5、气门弹簧 功用：克服在气门关闭过程中气门及传动件的惯 性力，保证气门及时落座并紧紧贴合。 要求：气门弹簧应具有足够的刚度和安装预紧力 。 形状：圆柱形螺旋弹簧。 材料：高碳锰钢、硌钒钢。 防止共振：提高气门弹簧的刚度；采用不等 螺距的圆柱弹簧；采用双气门弹簧。 气门旋转机构：低摩擦型自由旋转机构；强制旋 转机构 。 气门弹簧的固定方式： a) 锁片式、b) 锁销式。 1-气门杆；2-气门弹簧；3-气门弹簧座；4-锁片；5-锁销 气门弹簧的结构形式 a) 等螺距弹簧；b) 变螺距弹簧；c) 双弹簧结构 （1）气门旋转机构 6、气门组零件的其他结构 作用：改善气门与气 门座密封锥面的工作 条件；使气门头部受 热均匀而减少变形； 自洁作用。 类型：低摩擦型自由 旋转机构a)和强制旋 转机构b)。 （2）气门机油防漏装置 作用：防止机油过多地从气门导管流入燃烧室造成烧机 油和积炭 二、气门传动组 组成：凸轮轴、正时齿轮、挺柱、导管、推杆、摇臂 及摇臂轴。 功用：使进、排气门能按配气相位规定的时刻定时开启和关 闭，且保证有足够的开度。 1、凸轮轴 组成：凸轮、凸轮轴轴颈、偏心轮和螺旋齿轮等组成。 功用：使气门按一定的工作次序和配气相位及时开 闭，并保证气门有足够的升程。 材料：优质钢模锻、合金铸铁、球墨铸铁。 同一气缸的进排气凸轮的相对转角位置是与既定的配气相位相 适应的。 四缸四冲程汽油机凸轮轴 凸轮轴的构造 1-凸轮；2-凸轮轴轴颈；3-驱动汽油泵的偏心轮 4-驱动分电器和机油泵的螺旋齿轮 凸轮轴前端装有正时齿轮或链轮或同步带轮等。 凸轮轴安装在气缸盖上(上置式)或气缸体(中置或下置式)的 座孔或剖分式轴承座中。 汽车用发动机多采用函数凸轮，其轮廓曲线是对称的。 汽车用发动机多采用函数凸轮，其轮廓曲线是对称的。 驱动：凸轮轴均由曲轴传动。用曲轴通过 一对正时齿轮驱动。在装配曲轴与凸轮轴 时必须将正时记号对正。 定位：轴向定位装置。 作用：防止轴向窜动。几种 常见的有以下几种： 止推凸缘定位：凸轮轴正时 齿轮与气缸体之间。 轴承的翻边定位：用轴承的 翻边代替止推片进行定位。 卡块定位：在凸轮轴的尾端 或前端加工一环形槽，再用 固定于气缸盖后端面或前端 面的半圆形卡块卡入槽中进 行定位。 润滑油自动控制定位：装配 时，凸轮轴的轴向间隙较大 ，但发动机工作时，润滑油 进入凸轮轴轴端，能防止窜 动。 2、挺柱 功用：将凸轮的推力传给推杆或气门，并承 受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。 类型：挺柱根据其作用原理不同，分为普通 挺柱和液压挺柱两大类。 材料：镍硌合金、冷激合金铸铁。 （1）普通挺柱 常见结构形式有菌式、筒式 和滚轮式。 大多数发动机采用筒式；某 些大型柴油机采用滚轮式； 侧置气门发动机多采用菌式 。 筒式滚轮式 普通挺杆 构造： 常用筒式结构； 内外底部为球面，分别与凸轮和推杆配合； 侧面有泄油孔； 外圆与导向孔配合。 挺杆导向孔： 在缸体或缸盖上直接加工； 专设挺杆导向体。 普通 筒式 挺杆 注意： 装用普通挺杆的配气机 构中有气门间隙。 （2）液压挺柱 组成：挺柱体、卡簧、球座、柱塞、单向阀架、柱塞弹簧、 单向阀碟形弹簧等。 工作原理：当凸轮转到工作面使挺柱上推时，挺柱像一个 刚体一样推动气门开启；当凸轮转到非工作面，解除了 对推杆的推力，向挺杆体腔内油压降低。若气门、推杆 受热膨胀，挺柱回落后向挺柱体腔内的补油过程便会减少 补油量或使挺柱体腔内的油液从柱塞与挺柱体间隙中泄漏 一部分。 特点： 可消除配气机构中间隙，减小个零件的冲击载荷和噪声，同 时凸轮轮廓可设计得比较陡些，使气门开启和关闭更快， 以减少进排气阻力，改善发动机的换气，提高发动机的性 能，特别是高速。 液压挺柱 （1）功用：传力，实现 无间隙传动。 （2）结构： 液压挺柱由挺柱体、柱 塞、球座、柱塞弹簧、 单向阀和单向阀弹簧等 组成。挺柱体和柱塞上 有油孔与发动机机体上 相应的油孔相通。球座 为推杆的支承座。单向 阀有片式和球式两种。 推杆 球座 挺柱体 柱塞 单向阀 凸轮 碟形弹簧 柱塞回 位弹簧 液压挺柱 工作过程：挺柱外圆 上的环形油槽与4对齐 时,润滑系机油从3进 入到6(7引导)，这时缸 盖主油道与6相通。凸 轮转动，挺柱和柱塞 下移动时，1被压，油 压升高，加上13，5紧 压在11下端阀座上，1 和6分隔开，液体具有 不可压缩性，整个挺 柱如一刚体下移，推 开气门。上移刚好相 反。 解决了因有气门间隙而产生的冲击及噪音问题。 凸轮轴上置式发动机采用的液压挺柱 液力挺杆的构造 功用：传力，实现无间隙传动。 组成：挺杆体、柱塞、弹簧和单向阀、 推杆支座等。 工作原理： 液力挺杆1 润滑油经油道、油孔进入挺杆内； 低压腔A、高压腔B充满油； 热胀时，B腔从柱塞与挺杆体间隙泄油； 冷缩时，A腔油经单向阀向B腔补充； B腔油量改变挺杆长度，实现无间隙。 3、推杆 功用：将从凸轮轴经 过挺柱传来的推力传给摇臂(凸轮 轴中置和下置式配气机构)。 材料：属于细长件，要求有 很高的刚度。 对铝合金缸体和缸盖的发动 机，推杆一般用硬铝制造； 铸铁缸体和缸盖的发动机， 推杆一般用钢制造。 结构：空心或实心杆件； 两端为球状尖形或凹形端头 。 4、摇臂 功用：将推杆和凸轮传来的力改变 方向，作用到气门杆以推开气门 或直接将凸轮轴的运动传给气门 （上置凸轮轴式）。即：改变传 力方向，增力，调整气门间隙。 工作过程：实际是一个双臂杠杆。 摇臂的两臂一般不等长，长臂用 于推动气门；短臂安装有调整螺 钉，用来调整气门间隙。 材料：一般采用45号钢冲压而成， 也有用铸铁或铸钢精铸而成 1-气门间隙调整螺钉； 2-锁紧螺母；3-摇臂 4-摇臂套轴 摇臂组 7-摇臂：安装在摇臂轴上，两摇臂间装有一个定位弹 簧，防止轴向窜动。 2-摇臂轴：空心轴，在安装各摇臂部位的径向有油孔 。 有摇臂轴的摇臂总成 第三节 配气机构的维修 一、配气机构的拆卸 1、上置凸轮轴式配气机构的拆卸 2、下置凸轮轴式配气机构的拆卸 二、气门组的维修 1、气门的检修 （1）气门的拆装注意事项 用专用工具压缩气门弹簧； 气门位置不能错； 防止锁片或锁销丢失。 （2）气门杆弯曲检查与修理 设备：平台、支架、百分表。 检查项目：直线度误差。 要求：不超过0.03mm 。 修理方法：冷压校正。 气门拆装工具 气门杆弯曲检查 （3）气门杆弯曲检查与修理 检查方法：图示。 （4）气门磨损和烧蚀的检查与修理 磨损检查：测量图示尺寸。 磨损修理：超过允许值更换。 烧蚀检查：观察工作锥面。 烧蚀修理：光磨或更换。 气门磨损检查尺寸 注意：气门光磨后，应铰 修气门座，并研磨。 2气门座的铰修 工具：气门座铰刀。 步骤： （1）铰修前检查气门导管； （2）选择铰刀和铰刀杆； （3）用粗铰刀铰修工作锥面； （4）试配，调整工作锥面位置和宽度。 （5）用细铰刀精铰并垫细砂布修磨。 （6）研磨气门。气门座铰刀 注意：铰削时，两手握住手柄垂直向下用力，并只作顺 时针方向转动，不允许倒转或只在小范围内转动。 3气门与气门座的研磨 时机：气门密封不良或铰修气门座后进行气门研磨。 目的：保证密封。 方法：手工或机械。 注意事项： 使用研磨砂，先粗后细 。 研磨时加以冲击。 研磨后检查密封性。 4气门座圈的更换 时机：座圈烧蚀、损坏、松动、下沉均需更换。 注意事项： 拆时不可硬撬，可用镗削等方法。 安装前，应加工座孔，保证过盈量约0.080.12mm。 安装时，冷冻新座圈或加热缸盖。 5气门导管磨损的检查与维修 检查项目： 与气门杆配合间隙。 检查方法：（2种） 测量气门杆直径和导 管孔径计算。 测量气门头部摆动量 。 修理方法： 更换气门、导管或两 者均换。 检查气门头 部摆动量 6更换气门导管 用气门导管冲子和锤子按规定方向拆除装导管。 装限位卡环的，拆前将漏出承孔的部分敲断。 拆导管时，铸铁缸盖可不加热，铝合金缸盖应加热。 装前铰削座孔，过盈量约0.015mm0.065mm。 装前用热水或喷灯加热缸盖，温度6080 。 装后导管伸出气道的高度应符合规定。 装后铰削内孔。 7气门弹簧的维修 裂纹或拆断检查：观察。 自由长度检查与修理：用直尺测量。 垂直度检查与修理：用直尺和塞尺测量。 弹力检查与修理：用检验仪测量弹力与长度关系。 维修方法：更换。 检 查 垂 直 度 检 查 弹 簧 弹 力 三、凸轮轴的构造与维修 1、凸轮轴的维修 （1）凸轮轴轴向间隙的检查与修理 检查方法：用塞尺或百分表检查。 要求：一般允许极限间隙为0.300.35mm。 修理方法：更换止推凸缘或隔圈。 用百分表 检查轴向 间隙 （2）凸轮