配气机构介绍.ppt课件.ppt
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1、配气机构介绍(一)按气门的布置形式分:(一)按气门的布置形式分:1)顶置气门式)顶置气门式2)侧置气门式)侧置气门式.(二)按凸轮轴的布置位置分:(二)按凸轮轴的布置位置分:1)下置凸轮轴式)下置凸轮轴式2)顶置凸轮轴式)顶置凸轮轴式.(三)按凸轮轴的传动方式分:(三)按凸轮轴的传动方式分:1)齿轮传动式)齿轮传动式2)链条传动式)链条传动式3)齿形皮带传动式)齿形皮带传动式.1)二气门(传统一进一排)二气门(传统一进一排)2)多气门(四气门为主)多气门(四气门为主)1、组成:、组成:由由气门组气门组和和气门传动组气门传动组组成组成2、分类:、分类:(四)按每缸气门数目分:(四)按每缸气门数目
2、分:3、优缺点:曲轴到气门距离近,方、优缺点:曲轴到气门距离近,方便齿轮传动,气门间隙调整方便,但便齿轮传动,气门间隙调整方便,但气道拐弯多,流动阻力大,充气效率气道拐弯多,流动阻力大,充气效率低,燃烧室扁平,结构不紧凑,容易低,燃烧室扁平,结构不紧凑,容易爆震,压缩比低(仅为爆震,压缩比低(仅为6)。)。.1、结构特点:、结构特点: 气门布置在气缸体一侧,气门头部朝上,没气门布置在气缸体一侧,气门头部朝上,没有摇臂、推杆,下置式凸轮轴,齿轮传动。有摇臂、推杆,下置式凸轮轴,齿轮传动。.2、工作原理:、工作原理: 正时齿轮副带动凸轮轴转动,转到凸轮正时齿轮副带动凸轮轴转动,转到凸轮桃尖顶起气门
3、挺杆,推动气门克服弹簧预桃尖顶起气门挺杆,推动气门克服弹簧预紧力开启。紧力开启。 凸轮基圆与气门挺杆接触时,气门在气门凸轮基圆与气门挺杆接触时,气门在气门弹簧预紧力的作用下关闭。弹簧预紧力的作用下关闭。.二、顶置气门式气门机构二、顶置气门式气门机构3、优缺点:凸轮轴靠近曲轴,便于齿、优缺点:凸轮轴靠近曲轴,便于齿轮驱动,但凸轮离气门远,气门传动机轮驱动,但凸轮离气门远,气门传动机构复杂,零件多,机构刚性差,动力特构复杂,零件多,机构刚性差,动力特性差,难以适应高速化。性差,难以适应高速化。结构特点:气门布置在气缸盖上,气结构特点:气门布置在气缸盖上,气 门头部朝下。门头部朝下。.优点:气道平滑
4、,充气效率高,燃烧室优点:气道平滑,充气效率高,燃烧室 紧凑,压缩比高。紧凑,压缩比高。.缺点:气门离曲轴远,传动机构复杂。缺点:气门离曲轴远,传动机构复杂。.(一)下置式凸轮轴(一)下置式凸轮轴.1、结构特点:凸轮轴布置在曲轴侧面,、结构特点:凸轮轴布置在曲轴侧面,有挺柱、推杆、大摇臂。有挺柱、推杆、大摇臂。.2、工作原理:正时齿轮副带动凸轮轴、工作原理:正时齿轮副带动凸轮轴转动,凸轮桃尖顶起挺柱、推杆、大摇转动,凸轮桃尖顶起挺柱、推杆、大摇臂的一端(调整螺钉),绕摇臂轴转动,臂的一端(调整螺钉),绕摇臂轴转动,另一端(长)镀铬面推动气门克服弹簧另一端(长)镀铬面推动气门克服弹簧预紧力使气门
5、开启预紧力使气门开启 凸轮轴布置在气缸盖上,气门传动凸轮轴布置在气缸盖上,气门传动机构容易布置,省去刚性较差的推杆机构容易布置,省去刚性较差的推杆等零件,机构动力特性好,容易上高等零件,机构动力特性好,容易上高速,但曲轴离凸轮轴远,驱动机构复速,但曲轴离凸轮轴远,驱动机构复杂,空间布置困难。杂,空间布置困难。A:带单摇臂:带单摇臂 适用于半球形燃烧室,进、排气道分置于发动机纵向两侧。适用于半球形燃烧室,进、排气道分置于发动机纵向两侧。 摇臂的镀铬面与凸轮型面接触,摇臂转动时,摇臂的调整螺摇臂的镀铬面与凸轮型面接触,摇臂转动时,摇臂的调整螺钉端(长)压迫气门杆克服弹簧预紧力使气门开启钉端(长)压
6、迫气门杆克服弹簧预紧力使气门开启优点是气优点是气门间隙调整方便,凸轮最大升程可以较小,但气门夹角偏大,门间隙调整方便,凸轮最大升程可以较小,但气门夹角偏大,不利于布置直的进气道。不利于布置直的进气道。(二)顶置凸轮轴(二)顶置凸轮轴(OHC)1、单顶置凸轮轴(、单顶置凸轮轴(SOHC)(Single Over Head Camshaft)(1)二气门(传统)二气门(传统)B:凸轮直接驱动气门:凸轮直接驱动气门 完全取消气门摇臂,完全取消气门摇臂,由凸轮直接驱动气门。一由凸轮直接驱动气门。一根凸轮轴上有进、排气凸根凸轮轴上有进、排气凸轮(轮(混合凸轮混合凸轮)使得气门)使得气门只能直上直下运动,
7、不能只能直上直下运动,不能采用结构紧凑的半球形燃采用结构紧凑的半球形燃烧室,进排气道左右分置。烧室,进排气道左右分置。优点是气门机构刚性好,优点是气门机构刚性好,具有良好的动力特性,更具有良好的动力特性,更适应高速机,但气门间隙适应高速机,但气门间隙调整困难。调整困难。.上海桑塔纳时代超人上海桑塔纳时代超人200GSI AJR电喷发动机的配气机构电喷发动机的配气机构 上海桑塔纳时代超人上海桑塔纳时代超人AJR发发动机、红旗动机、红旗488-3发动机、一汽发动机、一汽奥迪奥迪100以及南汽索菲姆柴油以及南汽索菲姆柴油机均使用这一配气机构。机均使用这一配气机构。2、双顶置凸轮轴、双顶置凸轮轴 双顶
8、置凸轮轴一般用于四双顶置凸轮轴一般用于四气门配气机构,齿形皮带传气门配气机构,齿形皮带传动。大多数是完全取消气门动。大多数是完全取消气门摇臂的摇臂的气门直接传动方式气门直接传动方式。与两气门相比,气门质量小,与两气门相比,气门质量小,配气机构动力特性更好,更配气机构动力特性更好,更容易上高速机,而且,由于容易上高速机,而且,由于便于采用结构紧凑的半球形便于采用结构紧凑的半球形燃烧室,气门夹角较小,便燃烧室,气门夹角较小,便于布置直的进气道,进气阻于布置直的进气道,进气阻力较小,发动机高速动力性力较小,发动机高速动力性能较高。为便于气门间隙调能较高。为便于气门间隙调整,有的发动机带整,有的发动机
9、带单气门摇单气门摇臂驱动气门臂驱动气门,但凸轮外形一,但凸轮外形一般不对称。般不对称。调整螺钉调整螺钉调整螺钉调整螺钉三、凸轮轴的传动方式三、凸轮轴的传动方式(三)齿形皮带传动:(三)齿形皮带传动:(1)优点:兼顾齿轮传动和链条传动的主要优点(配气相位准确,)优点:兼顾齿轮传动和链条传动的主要优点(配气相位准确,但要解决皮带松弛问题;空间布置自由度大;磨损、噪声小)。但要解决皮带松弛问题;空间布置自由度大;磨损、噪声小)。(2)缺点:工作可靠性、耐久性差,摩擦阻力大,怕机油(一般)缺点: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封住),工作性能随温度变化大用齿形皮带罩壳密封
10、住),工作性能随温度变化大 。 (一)齿轮传动:(一)齿轮传动:(1)优点:配气相位准确,工作可靠性和耐久性好。)优点:配气相位准确,工作可靠性和耐久性好。(2)缺点:噪音、磨损较大,空间布置困难,重量大。)缺点:噪音、磨损较大,空间布置困难,重量大。 一般用斜齿,以提高工作平稳性。一般用斜齿,以提高工作平稳性。 (二)链传动:(二)链传动:(1)优点:空间布置自由度大,对机型变化适应性强,制造成本)优点: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,维修方便。低,工作可靠,维修方便。(2)缺点:链条容易松弛,须带张紧器,配气相位容易变化,需)缺点:链条容易松弛,须带张紧器,配气
11、相位容易变化,需定期调整,噪声、磨损大,耐久性较差。定期调整,噪声、磨损大,耐久性较差。序列齿轮传动结构图序列齿轮传动结构图链条传动结构图链条传动结构图上链条张紧装置上链条张紧装置下链条张紧轮下链条张紧轮曲轴链轮曲轴链轮中间链轮中间链轮凸轮轴链轮凸轮轴链轮导链板导链板(1)三气门(二进、一排)三气门(二进、一排)(2)四气门(二进、二排)(常见)四气门(二进、二排)(常见)(3)五气门(三进、二排)五气门(三进、二排)(4)七气门(四进、三排)(国外实验研究过,不理想)七气门(四进、三排)(国外实验研究过,不理想).多气门优点:多气门优点:1、在相同缸径条件下,气门头部尺寸小,重量轻,气门升程
12、小,、在相同缸径条件下,气门头部尺寸小,重量轻,气门升程小,有利于高速化;有利于高速化;2、进气总通过断面积增加,有利于提高充气效率;、进气总通过断面积增加,有利于提高充气效率;3、有利于形成结构紧凑的燃烧室;、有利于形成结构紧凑的燃烧室;4、排气门热负荷低。、排气门热负荷低。多气门缺点:结构复杂,成本高。多气门缺点:结构复杂,成本高。四气门四气门五气门机构五气门机构五气门机构五气门机构(单顶置凸轮轴、单摇臂驱动气门)(单顶置凸轮轴、单摇臂驱动气门)原因:原因:发动机工作时气门及气门传动件发动机工作时气门及气门传动件受热膨胀受热膨胀,如果冷态时无,如果冷态时无气门间隙或气门间隙过小,则在热态时
13、势必引起气门间隙或气门间隙过小,则在热态时势必引起气门关闭不严气门关闭不严,造成在压缩和作功行程中造成在压缩和作功行程中漏气漏气,导致发动机,导致发动机功率下降功率下降,排气门烧排气门烧坏坏,严重时,严重时甚至不能起动甚至不能起动。气门间隙过大,则会引起气门及气门。气门间隙过大,则会引起气门及气门座、气门传动件之间产生座、气门传动件之间产生撞击撞击,磨损加剧磨损加剧,机械噪声加大机械噪声加大,而且,而且气门开启时刻推迟、关闭时刻提前,气门开启时刻推迟、关闭时刻提前,换气持续时间缩短换气持续时间缩短,也会导,也会导致发动机致发动机功率下降功率下降。2)顶置凸轮轴:)顶置凸轮轴:(2)顶置气门式配
14、气机构:)顶置气门式配气机构:i、带单摇臂(图、带单摇臂(图c所示)所示)ii、直接驱动(图、直接驱动(图d、e所示)所示)1)下置式凸轮轴(图)下置式凸轮轴(图b所示)所示)为什么发动机在冷态时必须预留适当大小的气门间隙?为什么发动机在冷态时必须预留适当大小的气门间隙?针对不同气门机构的发动机,如何调整气门间隙?针对不同气门机构的发动机,如何调整气门间隙?调整调整:(1)侧置气门式配气机构(图)侧置气门式配气机构(图a所示):所示): 图(图(a)所示:打开气缸体侧)所示:打开气缸体侧面挺杆处盖板,松开锁紧螺面挺杆处盖板,松开锁紧螺母,母,调高调整螺栓(逆时针调高调整螺栓(逆时针方向转动),
15、气门间隙减小方向转动),气门间隙减小,调低调整螺栓(顺时针方向调低调整螺栓(顺时针方向转动),气门间隙增大。转动),气门间隙增大。用用厚薄规检查(图示)。厚薄规检查(图示)。(b)带双摇臂,气门间隙调)带双摇臂,气门间隙调整螺钉在短摇臂端、推杆一侧,整螺钉在短摇臂端、推杆一侧,顺时针方向转动调整螺钉顺时针方向转动调整螺钉,摇,摇臂绕摇臂轴逆时针方向转动臂绕摇臂轴逆时针方向转动(凸轮、推杆静止不动),(凸轮、推杆静止不动),气气门间隙减小门间隙减小;逆时针方向转动逆时针方向转动调整螺钉调整螺钉,摇臂绕摇臂轴顺时,摇臂绕摇臂轴顺时针方向转动,针方向转动,气门间隙增大气门间隙增大。图图c所示,带单摇
16、臂,凸轮所示,带单摇臂,凸轮直接驱动短摇臂端,气门直接驱动短摇臂端,气门间隙调整螺钉在长摇臂端。间隙调整螺钉在长摇臂端。顺时针方向转动调整螺钉,顺时针方向转动调整螺钉,气门间隙减小,逆时针方气门间隙减小,逆时针方向转动调整螺钉,气门间向转动调整螺钉,气门间隙增大。隙增大。图图d所示,凸轮直接驱动气所示,凸轮直接驱动气门,无气门间隙调整螺钉,门,无气门间隙调整螺钉,气门间隙调整垫片在挺柱壳气门间隙调整垫片在挺柱壳内,内,只有卸下凸轮轴后才能只有卸下凸轮轴后才能更换调整垫片更换调整垫片,调整气门间,调整气门间隙非常困难。隙非常困难。图图e所示,凸轮直接驱动气门,无气门间隙调整螺钉,气门间隙调所示,
17、凸轮直接驱动气门,无气门间隙调整螺钉,气门间隙调整垫片在挺柱体顶上,用专用工具取出调整垫片,更换另一厚度整垫片在挺柱体顶上,用专用工具取出调整垫片,更换另一厚度的调整垫片(每个调整垫片均有厚度值,用厚薄规测出现在的气的调整垫片(每个调整垫片均有厚度值,用厚薄规测出现在的气门间隙后,根据需要调整到的气门间隙值换算出所需更换的调整门间隙后,根据需要调整到的气门间隙值换算出所需更换的调整垫片厚度值)。垫片厚度值)。0 0 0h 0000hhhh日本丰田佳美轿车两次调整四缸机气门间隙次序表:日本丰田佳美轿车两次调整四缸机气门间隙次序表:(发火次序:(发火次序:1-3-4-2)处于处于TDC位置的气缸位
18、置的气缸进气门调整进气门调整排气门调整排气门调整1412341324请同学们考虑为什么?请同学们考虑为什么?如果发火次序是如果发火次序是1-2-4-3呢?呢?配气相位:配气相位:用曲轴转角表示进、排气门开闭时刻,并用圆弧表用曲轴转角表示进、排气门开闭时刻,并用圆弧表示气门的开启角度和关闭角度。示气门的开启角度和关闭角度。 活塞顶一般需设避阀坑(气门重叠角大者避阀坑较深,压缩活塞顶一般需设避阀坑(气门重叠角大者避阀坑较深,压缩比大者避阀坑较深)。比大者避阀坑较深)。为什么气门要提前开启和迟后关闭?为什么气门要提前开启和迟后关闭?原因:原因:1、进气门早开:减少节流损失、进气门早开:减少节流损失
19、2、进气门迟闭:利用气流惯性多进气、进气门迟闭:利用气流惯性多进气 3、排气门早开:(、排气门早开:(1)自由排气,排除大部分废气)自由排气,排除大部分废气 (2)减少压缩负功)减少压缩负功 4、排气门迟闭:利用气流惯性多排气、排气门迟闭:利用气流惯性多排气.气门重叠角:气门重叠角:在进气上止点前后,有一段时间进、排气门同时开在进气上止点前后,有一段时间进、排气门同时开启,重叠的曲轴转角叫气门重叠角。启,重叠的曲轴转角叫气门重叠角。.汽油机气门重叠角为什么不能过大?汽油机气门重叠角为什么不能过大?原因:如果过大,在怠速或低负荷运转时,节气门开度极小,进原因:如果过大,在怠速或低负荷运转时,节气
20、门开度极小,进气管内真空度很大,废气会倒流入进气管内。这既会造成废气稀气管内真空度很大,废气会倒流入进气管内。这既会造成废气稀释,又会引起进气管内释,又会引起进气管内“放炮放炮”现象。现象。.最佳的气门重叠角随发动机转速上升而增大;最佳的气门重叠角随发动机转速上升而增大;.汽油机的气门重叠角汽油机的气门重叠角柴油机。柴油机。.4、气门弹簧弹力足以克服、气门弹簧弹力足以克服气门及气门传动件的惯性力,气门及气门传动件的惯性力,使气门能迅速开、闭,并保使气门能迅速开、闭,并保证气门与气门座之间有一定证气门与气门座之间有一定的接触应力,以保证密封。的接触应力,以保证密封。组成:由气门、气门导管、气门座
21、和气门弹簧等零件组成组成:由气门、气门导管、气门座和气门弹簧等零件组成作用:密封燃气。作用:密封燃气。要求:要求:1、气门头部与气门座必须贴合紧密;、气门头部与气门座必须贴合紧密;2、气门杆在气门导管内孔中上、气门杆在气门导管内孔中上、下滑动自如,无卡滞现象;下滑动自如,无卡滞现象;.3、气门弹簧两端面与气门杆中、气门弹簧两端面与气门杆中心线垂直;心线垂直;.c、凸球面形、凸球面形-强度高,排气阻力小,易清除废气,但吸热面强度高,排气阻力小,易清除废气,但吸热面 积大,质量大,加工复杂,仅适用于排气门。积大,质量大,加工复杂,仅适用于排气门。.一、气门一、气门(1)结构:由头部和杆部组成。)结
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