发动机配气机构ppt课件

1、第三章第三章 配气机构配气机构 一、作用一、作用 按照发动机的工作循环和发火次序，定按照发动机的工作循环和发火次序，定时实现换气。时实现换气。 达到进气尽可能充分、排气尽可能干净达到进气尽可能充分、排气尽可能干净的目的。的目的。 在各种工况下，保持最佳的充气效率，在各种工况下，保持最佳的充气效率，最佳性能。最佳性能。二、组成二、组成气门组实物气门组实物气门式气门式气孔式气孔式1. 凸轮轴下置式配气机构凸轮轴下置式配气机构 （1组成：气门传动组和气门组组成：气门传动组和气门组 气门传动组：从正时齿轮开始至推动气门传动组：从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件。气门动作的所有零件。 功用：定时驱动

2、气门使其开闭。功用：定时驱动气门使其开闭。 气门组：主要由气门锁片、气门弹簧气门组：主要由气门锁片、气门弹簧座、气门弹簧、气门、气门导管、气门座座、气门弹簧、气门、气门导管、气门座等组成。等组成。 功用：维持气门的关闭。功用：维持气门的关闭。 凸轮轴凸轮轴挺柱挺柱推杆推杆摇臂摇臂凸轮轴正凸轮轴正时齿轮时齿轮摇臂轴摇臂轴 （2 2工作过程：工作过程： A. A. 气门打开：由曲轴通过正时齿气门打开：由曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上的凸轮凸起轮驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺柱、推杆、调整螺钉，推动摇臂部分通过挺柱、推杆、调整螺钉，推动摇臂摆转，摇臂的另一端便向下推开气门

3、，同时摆转，摇臂的另一端便向下推开气门，同时使弹簧进一步压缩。使弹簧进一步压缩。 B. B. 气门关闭：当凸轮的凸起部分气门关闭：当凸轮的凸起部分的顶点转过挺柱以后，气门在其弹簧张力的的顶点转过挺柱以后，气门在其弹簧张力的作用下，开度逐渐减小，直至最后关闭，进作用下，开度逐渐减小，直至最后关闭，进气或排气过程即告结束。压缩和作功行程中，气或排气过程即告结束。压缩和作功行程中，气门在弹簧张力作用下严密关闭，使气缸密气门在弹簧张力作用下严密关闭，使气缸密闭。闭。 2. 凸轮轴上置式配气机构 通过摇臂驱动气门可分为 单凸轮轴 直接驱动气门 双凸轮轴运用：主要应用于高速发动机。桑塔纳轿车发动机桑塔纳轿

4、车发动机凸轮轴凸轮轴上置上置直接直接驱动驱动挺柱体挺柱体气门气门顶置顶置双凸轮轴双凸轮轴上置直接上置直接驱动气门驱动气门（3运用：运用：凸轮轴下置式、凸轮轴下置式、凸轮轴中置式。凸轮轴中置式。1. 齿轮传动齿轮传动（1优点：优点：配气相位准确，配气相位准确，工作可靠性好，工作可靠性好，耐久性好。耐久性好。（2缺陷：缺陷：噪音、磨损较大，噪音、磨损较大，布置困难。布置困难。（3运用：运用：凸轮轴上置式凸轮轴上置式2. 链传动链传动（1优点：优点：布置自由度大，布置自由度大，制造成本低，制造成本低，工作可靠。工作可靠。（2缺陷：缺陷：配气相位易变，配气相位易变，噪声、磨损大，噪声、磨损大，耐久性较

5、差。耐久性较差。 3. 齿形带传齿形带传动动（1优点优点配气相位准配气相位准确，确，布置自由度布置自由度大，大，磨损、噪声磨损、噪声小。小。（2缺陷缺陷可靠性、耐可靠性、耐久性差，摩久性差，摩擦阻力大，擦阻力大，随温度变化随温度变化大大 。齿形齿形带传带传动动曲轴正曲轴正时齿形时齿形带轮带轮中间中间轮轮水泵传水泵传动齿形动齿形带轮带轮张紧张紧轮轮凸轮轴正凸轮轴正时齿形带时齿形带轮轮 1. 定义：进、排气门的实际开闭时刻及其开定义：进、排气门的实际开闭时刻及其开启的持续时间。启的持续时间。2. 延长进、排气时间的原因延长进、排气时间的原因（1气门的开、闭有个过程；气门的开、闭有个过程； （2气体

6、惯性的影响；气体惯性的影响； （3） 发动机速度的要求发动机速度的要求 。举例：当发动机转速为举例：当发动机转速为5600r/min时，一个行程时，一个行程持续时间：持续时间：60/（56002）=0.0054s 3. 配气相位图的解释 进气提前角:减少节流损失 进气滞后角:气流惯性，压力差 180进气持续角 排气提前角:压力差 排气滞后角:气流惯性，压力差 180排气持续角 4. 气门重叠气门重叠 （1定义：进气门、排气门同时开启的现象。定义：进气门、排气门同时开启的现象。 气门重叠角气门重叠角 （2引起的问题： 当气门重叠角较小时，新鲜气体和废气利用惯性可以保持原来的流动方向，不会产生废气

7、倒流回进气管和新鲜气体随废气排出的问题。 当气门重叠角过大时，发动机小负荷运转时，当气门重叠角过大时，发动机小负荷运转时，由于进气管压力很低，易出现废气倒流现象。由于进气管压力很低，易出现废气倒流现象。实际配气相位演示实际配气相位演示1030 4080 4080 1030 5. 影响配气相位的因素影响配气相位的因素 发动机结构形式、发动机转速等。发动机结构形式、发动机转速等。 按发动机性能要求通过试验确定某按发动机性能要求通过试验确定某一常用转速下较合适的配气相位。一常用转速下较合适的配气相位。 变相位发动机。变相位发动机。1. 定义：指当气门处于关闭状态时气门与传定义：指当气门处于关闭状态时

8、气门与传动件之间的间隙。动件之间的间隙。2. 留有气门间隙的原因留有气门间隙的原因发动机工作时，气门及发动机工作时，气门及传动件将因温度的升高传动件将因温度的升高而膨胀，造成气门关闭而膨胀，造成气门关闭不严，气缸漏气。不严，气缸漏气。3. 气门间隙的大小气门间隙的大小（1由厂家确定：冷态时，进气门间隙由厂家确定：冷态时，进气门间隙0.250.35mm，排气门间隙，排气门间隙0.300.35mm。（2气门间隙过小：漏气，功率下降，气门烧气门间隙过小：漏气，功率下降，气门烧坏。坏。（3气门间隙过大：使传动零件之间以及气门气门间隙过大：使传动零件之间以及气门和气门座之间产生撞击，气门开启的持续时间减

9、和气门座之间产生撞击，气门开启的持续时间减少。少。4. 气门间隙的测量和调整气门间隙的测量和调整（1丈量：塞尺。丈量：塞尺。（2调整调整前提条件：必须使气门前提条件：必须使气门处于完全关闭的状态，处于完全关闭的状态，挺柱与凸轮的基圆部分挺柱与凸轮的基圆部分接触。接触。调整方法：调整螺钉调整方法：调整螺钉 调整垫片调整垫片凸轮轴凸轮轴上置上置直接直接驱动驱动挺柱体挺柱体气门气门顶置顶置作用：在任何情况下，必须保证燃烧室的密封性。作用：在任何情况下，必须保证燃烧室的密封性。气门组实物图气门组实物图气门是保证发动机工作性能良好气门是保证发动机工作性能良好和可靠的重要零件之一。和可靠的重要零件之一。

10、1. 气门的构造气门的构造由头部和杆部两部分组成。由头部和杆部两部分组成。气门头部的散热：通过气门座、气门头部的散热：通过气门座、气门杆。气门杆。头部头部 过渡圆滑过渡圆滑 杆部杆部 作用：（作用：（1散热；散热； （2降低阻力；降低阻力； （3增加强度。增加强度。 （1气门头部气门头部功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击力的开关，承受冲击力(高温、高速气流冲击高温、高速气流冲击)。 a. 气门顶形状：气门顶形状：a)平顶平顶 b)球面顶球面顶 c)喇叭顶喇叭顶平顶式平顶式结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较结构简单，

11、制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门都可采用。小，进、排气门都可采用。球面顶球面顶适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但球形的受热面积大，质废气的清除效果好，但球形的受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。量和惯性力大，加工较复杂。喇叭顶喇叭顶凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气阻力，但其顶部受热面积大，故可以减少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排气门。适用于进气门，而不宜用于排气门。b. 气门锥角：气门锥角：定义：气门与气门座之间的配合面做

12、成锥面，称定义：气门与气门座之间的配合面做成锥面，称为气门密封锥面；其锥角，称为气门锥角。为气门密封锥面；其锥角，称为气门锥角。作用：作用：就象锥形塞子可以塞紧瓶口一样，能获得较就象锥形塞子可以塞紧瓶口一样，能获得较大的气门座合压力，以提高密封性和导热性。大的气门座合压力，以提高密封性和导热性。 气门落座时有自动定位作用。气门落座时有自动定位作用。 避免使气流拐弯过大而降低流速。避免使气流拐弯过大而降低流速。 有了锥角，气门落座时能挤掉接触面的沉积有了锥角，气门落座时能挤掉接触面的沉积物，即有自洁作用。物，即有自洁作用。 要求：要求： 锥面要研磨，宽度要合适，一般锥面要研磨，宽度要合适，一般1

13、3mm。一般做成一般做成45锥角。锥角。气气门门实实物物图图进气门进气门排气门排气门两气门一样大时，排气门有记号。两气门一样大时，排气门有记号。c. 气门直径：进气门直径一般大于排气门直径。气门直径：进气门直径一般大于排气门直径。 （2气门杆部：用来为气门运动时导向、承受侧压力气门杆部：用来为气门运动时导向、承受侧压力并传走一部分热量。气门杆呈圆柱形，在气门导管中并传走一部分热量。气门杆呈圆柱形，在气门导管中不断进行往复运动。其表面须经过热处理和磨光，以不断进行往复运动。其表面须经过热处理和磨光，以保证与气门导管的配合精度和耐磨性。保证与气门导管的配合精度和耐磨性。 较高的加工精度，表较高的加

14、工精度，表面经过热处理和磨光，面经过热处理和磨光，保证同气门导管的配保证同气门导管的配合精度和耐磨性合精度和耐磨性气门杆尾部：气门杆尾部：环形槽、锁销孔环形槽、锁销孔凹槽凹槽易断裂处易断裂处充钠中空气门杆充钠中空气门杆定义：在中空的气门杆中填定义：在中空的气门杆中填入一入一 半金属钠。半金属钠。作用：旨在减轻气门质量和作用：旨在减轻气门质量和减小减小 气门运动的惯性力。气门运动的惯性力。增增 强排气门的散热能力。强排气门的散热能力。缘由：钠的熔点的是缘由：钠的熔点的是97.8，沸沸 点为点为880，所以在，所以在气门气门 工作时，钠变成液体。工作时，钠变成液体。运用：高度强化的发动机排运用：高

15、度强化的发动机排气门。气门。a） 锁片式锁片式 b锁销式锁销式1-气门杆；气门杆；2-气门弹簧；气门弹簧；3-弹簧座；弹簧座；4-锁片；锁片；5-卡环；卡环； 6-锁销锁销a. 弹簧座的固定：气门杆端的形状决定于气门弹簧座的固定方式弹簧座的固定：气门杆端的形状决定于气门弹簧座的固定方式6b. 防松装置：为防止气门防松装置：为防止气门弹簧折断时，气门落入气弹簧折断时，气门落入气缸造成严重事故，可在气缸造成严重事故，可在气门杆尾部加工一个环形槽，门杆尾部加工一个环形槽，内装上弹簧卡环。内装上弹簧卡环。 图图3-28 锁片式结构锁片式结构 1-气门杆；气门杆；2-气门弹簧；气门弹簧；3-弹簧座；弹簧

16、座；4-锁片；锁片；5-卡环卡环 c. 气门旋转机构气门旋转机构构造：构造：作用：可使气门头沿圆作用：可使气门头沿圆周温度均匀，减小气门周温度均匀，减小气门头部热变形。阻止沉积头部热变形。阻止沉积物形成的自洁作用。物形成的自洁作用。 2. 气门的工作条件与材料工作条件：A、进气门570K-670K，排气门1050K-1200K。B、头部承受气体压力、气门弹簧力等。C、冷却和润滑条件差。D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。性能：强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨资料：进气门进气门570K-670K570K-670K，采用合金钢铬钢或铬镍钢），采用合金钢铬钢或铬镍钢）排气门排气门1050K-120

17、0K1050K-1200K，采用耐热合金钢硅铬钢），采用耐热合金钢硅铬钢）1.作用：导向作用，保证气门作直线往复运动，使作用：导向作用，保证气门作直线往复运动，使气门与气门座正确贴合。此外，气门导管还在气门杆气门与气门座正确贴合。此外，气门导管还在气门杆与气缸盖之间起导热作用。与气缸盖之间起导热作用。 2. 外形：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。 3. 资料：灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金。 4. 防落装置：卡环定位。导管和气门导管孔是过盈配合。导管和气门杆是间隙配合。 1. 作用：气门座与气门头部共同对气缸起密封作用：气门座与气门头部共同对气缸起密封作用，并

18、接受气门传来的热量。作用，并接受气门传来的热量。 2. 分类：分类： a. 镗出式气门座用于汽油机进气门）；镗出式气门座用于汽油机进气门）； b. 镶嵌式气门座用于汽油机排气门、采用铝镶嵌式气门座用于汽油机排气门、采用铝合金缸盖的发动机的进、排气门和柴油机进合金缸盖的发动机的进、排气门和柴油机进气门）。气门）。 优点：节省材料，提高使用寿命，改换、维优点：节省材料，提高使用寿命，改换、维修方便。修方便。 缺陷：导热性差，加工精度要求高，零落缺陷：导热性差，加工精度要求高，零落过盈配合）。过盈配合）。 1. 作用：作用： （1保证气门自动回位关闭而密封。保证气门自动回位关闭而密封。 （2保证气门

19、与气门座的座合压力。保证气门与气门座的座合压力。 （3吸收气门在开启和关闭过程中传动零件所产吸收气门在开启和关闭过程中传动零件所产生的惯性力，以防止各种传动件彼此分离而破坏配气机生的惯性力，以防止各种传动件彼此分离而破坏配气机构正常工作。构正常工作。 2. 材料和固定：材料为高锰钢、铬钒钢，热处理；材料和固定：材料为高锰钢、铬钒钢，热处理；固定方法为一端靠在气缸盖上，一端靠在弹簧座上。固定方法为一端靠在气缸盖上，一端靠在弹簧座上。 3. 具有足够的刚度和安装预紧力的原因：气门弹具有足够的刚度和安装预紧力的原因：气门弹簧必须承受气门关闭过程中气门及传动件产生的惯性力，簧必须承受气门关闭过程中气门

20、及传动件产生的惯性力，也必须克服配气机构因高速运转时产生的振动而引起的也必须克服配气机构因高速运转时产生的振动而引起的附加负荷。预紧力保证气门处于关闭状态时，关闭严实。附加负荷。预紧力保证气门处于关闭状态时，关闭严实。4. 防止气门弹簧共振的方法防止气门弹簧共振的方法（1提高气门弹簧的自然振动频率提高气门弹簧的自然振动频率 设法提高气门弹簧的刚度，如加粗钢丝直径或减小设法提高气门弹簧的刚度，如加粗钢丝直径或减小弹簧的圈径。弹簧的圈径。优点：方法较简单。优点：方法较简单。缺陷：由于弹簧刚度大，增加了功率消耗和零件之间缺陷：由于弹簧刚度大，增加了功率消耗和零件之间的冲击载荷。的冲击载荷。 （2采用

21、双气门弹簧采用双气门弹簧 每个气门装两根直径不同、旋向相反的内外弹簧。每个气门装两根直径不同、旋向相反的内外弹簧。由于两弹簧的自然振动频率不同，当某一弹簧发生由于两弹簧的自然振动频率不同，当某一弹簧发生共振时，另一弹簧可起减振作用。旋向相反，可以共振时，另一弹簧可起减振作用。旋向相反，可以防止一根弹簧折断时卡入另一根弹簧内，导致好的防止一根弹簧折断时卡入另一根弹簧内，导致好的弹簧被卡住或损坏。另外，万一某根弹簧折断时，弹簧被卡住或损坏。另外，万一某根弹簧折断时，另一根弹簧仍可保持气门不落入气缸内。另一根弹簧仍可保持气门不落入气缸内。 （3 3采用不等螺距弹簧采用不等螺距弹簧 这种弹簧在工作时，

22、螺距小的一端逐渐叠合，这种弹簧在工作时，螺距小的一端逐渐叠合，有效圈数逐渐减小，自然频率也就逐渐提高，有效圈数逐渐减小，自然频率也就逐渐提高，使共振成为不可能。使共振成为不可能。 留意：螺距小的一端应朝向气门头部。留意：螺距小的一端应朝向气门头部。 （4 4采用等螺距的单弹簧，在其内圈加一个过采用等螺距的单弹簧，在其内圈加一个过盈配合的阻尼摩擦片来消除共振。盈配合的阻尼摩擦片来消除共振。（5 5采用锥形气门弹簧采用锥形气门弹簧锥形气门弹簧的刚度和固有频率沿弹簧轴线方锥形气门弹簧的刚度和固有频率沿弹簧轴线方向是变化的。向是变化的。留意：安装时，应使弹簧大端朝向气缸盖。留意：安装时，应使弹簧大端朝

23、向气缸盖。图图3-35 气门弹簧气门弹簧 a)等螺距弹簧；等螺距弹簧；b)不等螺距弹簧；不等螺距弹簧；c)双螺旋弹簧双螺旋弹簧凸轮轴凸轮轴挺柱挺柱推杆推杆摇臂摇臂凸轮轴正凸轮轴正时齿轮时齿轮摇臂轴摇臂轴作用：使进、排气门能按配气相位规定的时刻开闭，作用：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。且保证有足够的开度。1. 构造构造进、排气凸轮：用以使气门按一定的工作次序和进、排气凸轮：用以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。配气相位及时开闭，并保证气门有足够的升程。偏心轮、齿轮。偏心轮、齿轮。凸轮轴轴颈：用来支承凸轮轴，一般凸轮轴每隔凸轮轴轴颈：

24、用来支承凸轮轴，一般凸轮轴每隔两个气缸设置一个轴颈，也有全支撑的。两个气缸设置一个轴颈，也有全支撑的。凸轮凸轮凸轮轴轴颈凸轮轴轴颈驱动分电器的螺旋齿轮驱动分电器的螺旋齿轮螺栓螺栓垫片垫片正时齿轮正时齿轮止推凸缘止推凸缘止推座止推座凸轮轴凸轮轴衬套衬套驱动汽驱动汽油泵的油泵的偏心轮偏心轮气门开启点气门开启点消除气门消除气门间隙阶段间隙阶段气门升程最大时刻气门升程最大时刻气门关闭点气门关闭点出现气门出现气门间隙阶段间隙阶段凸轮的工作过程如下：当凸轮按图中方向转过凸轮的工作过程如下：当凸轮按图中方向转过EA时，挺柱处于时，挺柱处于最低位置不动，气门处于关闭状态。凸轮转至最低位置不动，气门处于关闭状态

25、。凸轮转至A点时，挺柱开点时，挺柱开始移动。继续转动，在缓冲段始移动。继续转动，在缓冲段AB内的某点内的某点M处消除气门间隙，处消除气门间隙，气门开始开启，至气门开始开启，至C点时气门开度最大，而后逐渐关小，至缓点时气门开度最大，而后逐渐关小，至缓冲段冲段DE内某点内某点N时，气门完全关闭。以后，挺柱继续下落，出时，气门完全关闭。以后，挺柱继续下落，出现气门间隙，至现气门间隙，至E点时挺柱又处于最低位置。点时挺柱又处于最低位置。 点火顺序：点火顺序：12431243 根据上述道理，只要知道了凸轮轴的旋转方向和同根据上述道理，只要知道了凸轮轴的旋转方向和同名凸轮的相对位置，就可以判断发动机的工作

26、顺序。名凸轮的相对位置，就可以判断发动机的工作顺序。 2. a) 同名凸轮的相对角位置同名凸轮的相对角位置 凸轮轴上各缸进气凸轮轴上各缸进气(排气排气)凸轮，即同名凸轮的相对凸轮，即同名凸轮的相对角位置与凸轮轴的转动方向、各缸的工作顺序和作功角位置与凸轮轴的转动方向、各缸的工作顺序和作功间隔角有关。间隔角有关。点火顺序：点火顺序：153624153624 b) 异名凸轮的相对角位置异名凸轮的相对角位置 同一气缸的进、排气凸轮，即异名凸轮同一气缸的进、排气凸轮，即异名凸轮的相对角位置。它是由发动机的配气相位的相对角位置。它是由发动机的配气相位和凸轮轴的转向所决定的。和凸轮轴的转向所决定的。 3.

27、 凸轮轴的材料：凸轮轴的材料一般用优质钢模锻而成，也可采用合金铸铁或球墨铸铁铸造。凸轮各轴颈的工作表面一般经热处理后精磨，以改善其耐磨性。 4. 凸轮轴的驱动 4. 凸轮轴轴向定位：凸轮轴轴向定位：止推轴承、止推轴承、止推片、止推片、止推螺钉、止推螺钉、止推凸缘定位。止推凸缘定位。 1. 作用：挺柱是凸轮的从动件。作用是将作用：挺柱是凸轮的从动件。作用是将凸轮的推力传给推杆或气门杆），并承受凸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。轮轴旋转时所施加的侧向力。 2. 分类：分为机械挺柱又分为平面挺柱分类：分为机械挺柱又分为平面挺柱和滚轮式挺柱）、液力挺柱。和滚轮式挺柱）、

28、液力挺柱。 （1平面挺柱平面挺柱 平面挺柱由于结构简单、质量轻，被广泛平面挺柱由于结构简单、质量轻，被广泛用于车用发动机上。用于车用发动机上。 为减轻平面挺柱工作面的磨损，可采取下为减轻平面挺柱工作面的磨损，可采取下列结构措施：列结构措施： a. 挺柱轴线偏离凸轮的对称轴线。一般e取13mm。 发动机工作时凸轮与挺柱底面的摩擦力可使挺柱围绕自身的轴线旋转，以达到挺柱底面磨损均匀的目的。 b. 将挺柱底面做成球面，将凸轮工作面制成锥角很小的锥面。这样使凸轮与挺柱的接触点偏离挺柱轴线，使挺柱自转。 c. 在挺柱底面镶嵌耐磨金属块。 d. 将挺柱侧表面制成桶形，由于它的自位作用，使磨损均匀。 （2滚轮式挺柱 滚轮式挺柱，其优点是可以减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。这种挺柱结构复杂，重量较大，多用于大缸径柴油机上。 （3液力挺柱液力挺柱 目的：解决了因有气门间隙而产生的冲击及噪音问题。目的：解决了因有气门间隙而产生的冲击及噪音问题。 消除了配气机构中的间隙，减小了各零件的冲击载荷和消除了配