第一节_配气机构的构造和工作原理

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进、排气门同时开启过程对应的曲轴转角。
6、配气相位与发动机转速和负荷关系
• 发动机转速不同,配气相位也应不同。转 速越高,每一次进、排气时间越短,要求 提前角和迟后角越大。
• 发动机负荷不同,配气相位也应不同,汽 油机小负荷运转时,进气压力较低,气门 重叠角应减小,否则易出现废气倒流现象。
• 目前大多数发动机配气相位是不能改变的, 少数电脑控制发动机配气相位可以随发动 机转速、负荷变化而自动调整。
配气机构的零件和组件
一、气门组 1、组成: 气门、气门座、气门导管、气门锁片、气门 油封及气门弹簧。
2、种类:
进气门和排气门
3、作用: 密封进、排气道
4、组成:
1)头部:
(1)气门顶部形状有平顶、球面顶、喇叭形 顶 (2)气门密封锥面与顶平角之间夹角称为气 门锥角
2)杆身:
气门杆与气门导管配合,气门杆端形状取决 于气门弹簧座固定方式,分别是锁片固定 和锁销固定。
工作原理:
气门打开过程,油路断开,球阀压紧在阀 座上液力挺柱相当于一个尺寸不变的刚体, 气门关闭气门弹簧推动气门及挺柱上移, 油路接通,球阀打开补偿气门间隙。 3、推杆
①存在的机构: 中置式和下置式的配气机构
②安装:
推杆下端与挺柱接触、上端与摇臂调来自百度文库螺钉 接触
③结构特点:
推杆下端常做成球形,上端做成凹球形,杆 身多为空心管
2、气门间隙的常见值:
通常进气门间隙为0.25-0.30mm,排气门间隙 为0.30-0.35mm
3、气门间隙的测量工具以及调节装置
①测量工具: 塞尺
②因为磨损等原因,设有气门间隙调整螺 钉或调整垫块等气门间隙调整装置。
③液力挺柱: 不需要气门间隙及其调整装置,能随时调 整补偿气门的胀、缩量。
二、配气相位
结构特点:
长臂的端头与气门杆尾端接触的部位制成 圆弧状
链条传动
学习目标
1、气门间隙的定义、常见数值大小以及测量 工具
2、配气相位的定义、理论与实际的差异 3、进气门的配气相位 4、排气门的配气相位 5、气门重叠以及气门重叠角 6、配气相位与发动机转速和负荷的关系
一、气门间隙
1、定义:
冷态时在凸轮轴基圆面到气门杆端面之间留 有供机件热膨胀用的间隙,以确保气门关闭 严密,用△表示
下置式凸轮轴采用一对正时齿轮传动,凸轮轴 逆时针转动;采用同步带或链传动的顶置式凸 轮轴顺时针转动
②辨别进、排气凸轮
按照先排气后进气的规律判别
③判定发动机各缸的发火顺序
从凸轮轴前端看,各缸同名凸轮逆着凸轮轴 旋转方向便是发动机进(排)气顺序,也 是发火顺序
d、凸轮轴轴承及润滑
①轴承多采用压入气缸体承孔中的衬套,有 的采用轴颈直接与气缸盖上镗出的承孔配合
排气行程曲拐转到活塞到达上止点位置时, 排气门并未关闭,而是在曲拐转过上止点后 一个角度γ,活塞下行进入进气行程时,排 气门关闭。
5、气门重叠及气门重叠角
①定义: 进气门曲拐转到距上止点位置α角时打开, 排气门在曲拐转过上止点位置δ角时关闭, 在一段时间内进、排气门同时开启现象。
②气门重叠角α+δ :
⑥凸轮轴的轮廓曲线和凸轮轴的相对角位置
a、凸轮轴的轮廓曲线
凸轮的轮廓曲线的作用,气门开启与关闭过 程的运动规律取决于此曲线。
凸轮轮廓中,O为凸轮轴的轴心,圆弧EA为 凸轮的基圆,AB和DE为凸轮的缓冲段, BCD为凸轮的工作段,C点时升程最大,它 决定了气门的最大开度。
凸轮的工作过程如下:当凸轮按图中方向转
过摇臂摆动将气门打开
ⅱ、凸轮—挺柱式传动机构,通过挺柱将气 门打开
2、凸轮轴下置式
用途:
大多数载货汽车和大、中型客车 发动机,采用一对正时齿轮传动
3、凸轮轴中置式:
用途: 多用于柴油机,采用在一对正时 齿轮之间加入一个中间齿轮传动
四、曲轴与凸轮轴之间传动方式
分类: 齿轮传动、链传动和同步带传动
1、齿轮传动: 凸轮轴下置式的采用一对齿轮传动
2、挺柱 ①功用: 将凸轮的推力传给推杆或气门杆 ②材料: 镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁 ③制作工艺: 表面热处理后精磨 ④类型: 筒式和滚轮式 ⑤液力挺柱的一般构造和工作原理
一般构造:
杯形油缸的外圆柱面与挺住体的导向孔 配合,内圆柱面与柱塞配合,球阀被补偿 弹簧压靠在柱塞下端面的阀座上,补偿弹 簧使挺柱与油缸始终和凸轮与气门杆保持 接触,挺柱体内的低压油腔,气缸盖油道 内的机油通过量油孔,斜油孔和环油槽进 入挺柱体内的低压油腔,柱塞下端油腔内 部称为高压油腔,当球阀打开时,高压油 腔和低压油腔相通。
2、三气门发动机的气门排列方式
每缸三个气门的发动机,有两个进气门,一 个排气门。进、排气门各排成一列
3、四气门发动机的气门排列方式
①同名气门排列两列,由一个凸轮轴通过T 形杆同时驱动,用一根凸轮轴驱动
②同名气门排成在同一列,一般用两根凸 轮轴驱动
三、凸轮轴的布置形式
1、凸轮轴上置式 ①用途: 轿车上的高速强化发动机 ②传动形式: 同步带传动或链条传动 ③分类: ⅰ、凸轮—摇臂式传动结构,通
②采用压力润滑气缸体和气缸盖上钻有油道 与轴承相通
③正时齿轮及凸轮轴的轴向定位
a、凸轮轴正时齿轮多为用夹布胶木制成的圆 柱斜齿轮
优点:
传动平稳、噪声小
连接方式: 半圆链连接
安装:
凸轮轴齿轮和曲轴正时齿轮上 的正时记号对准
定位: 止推凸缘、止推凸缘固定螺栓
学习目标:
1、挺柱的功用、材料、制作工艺和类型 2、液力挺柱的制作工艺和一般构造 3、挺杆存在的机构、安装和结构特点、缺点 4、摇臂组的组成、摇臂的定义、结构特点 5、无声摇臂的组成和工作原理
④缺点:
承受压力的细长杆,很容易弯曲变形。
4、摇臂组与摇臂
①摇臂组组成:
摇臂、摇臂轴、摇臂轴支座及定位弹簧等
安装:
摇臂轴为空心轴安装在摇臂轴支座孔内, 支座用螺栓固定在气缸盖上,摇臂轴利用 摇臂轴紧固螺钉固定在支座上,油道润滑, 在两个摇臂之间套装一个定位弹簧,防止 轴向窜动
②摇臂
定义: 是一个以中间轴孔为支点的不等臂杠杆,长 臂一端推动气门,在摇臂短臂端螺孔中旋入 用于调整气门间隙用的调整螺钉
学习目标
1、顶置气门式配气机构的分类 2、每缸气门数及排列方式 3、凸轮轴上置式、中置式及下置式用途,
传动结构 4、曲轴与凸轮轴之间的传动方式
一、顶置气门式配气机构的分类
1、按每缸的气门数 双气门式、三气门式(两进一排)、四气门 式(两进两排)和五气门式(三进两排) 2、凸轮轴的位置 顶置式、下置式、中置式
③凸轮轴轴承和润滑:
轴承采用压入气缸体承孔中的衬套,顶置凸 轮轴发动机轴颈直接与气缸盖上镗出承孔 配合。润滑方式为压力润滑。
④凸轮轴安装:
凸轮轴齿轮和曲轴 正时齿轮上的正时 记号对准,保证正 确配气相位。
⑤结构特点:
凸轮轴是一根细长的轴,每缸的进、排气门 凸轮两侧各有一道凸轮轴颈的全支撑结构, 轴颈做成从前向后依次减小的结构前端通 过键装有正时齿轮或同步带轮等
六、配气机构的工作过程
气门的开启是 通过气门传动 组的作用完成 的,而气门的 关闭则是由气 门弹簧来完成 的。气门的启 闭时刻和规律 完全取决于凸 轮的轮廓曲线。
凸轮轮廓与气门的运动规律
气门开启点
气门升程最大时刻 气门关闭点
七、配气机构的工作特点
四冲程发动机每完成一个工作循环各缸的进、 排气门需要开闭一次,即需要凸轮轴转过 一圈,而曲轴需要转两圈。曲轴转速与凸 轮轴转速之比为2:1。气门传动组使气门 开启,气门弹簧使气门关闭。
②进气迟后角β:
在进气行程曲拐转到活塞到达下止点位置时, 进气门并未关闭,而是曲拐转过下止点后一 个角度β,活塞上行进入压缩行程时,进气门 才关闭。
4、排气门配气相位
①排气提前角γ :
作功行程接近终了,活塞到达下止点之前, 即曲拐转到距下止点位置还差一个角度δ时, 排气门便开始开启。
②排气迟后角δ :
第三章 配气机构的构造与维修 杭后职教中心—石伟
第一节 配气机构的构造
学习目标 1、配气机构的作用和对其要求 2、配气机构的组成 3、气门组和气门传动组的组成和作用 4、配气机构的布置形式 5、配气机构的工作过程
一、配气机构的作用
按照发动机各缸作功的次序和每一个气缸工 作循环的要求,定时开启关闭各气缸的进、 排气门,配合发动机各缸实现进气,压缩, 作功和排气的工作过程。
3、曲轴到凸轮轴的传动方式
齿轮传动、链传动、和同步带传动
二、每缸气门数及其排列方式
1、两气门发动机的气门排列方式
进、排气门沿气缸盖的纵向排列一列,相 邻两缸的同名气门就可以合用一个气道
柴油机的进、排气道一般分置于气缸盖的 两侧,以免排气对进气加热 汽油机进、排气道通常置于缸盖的一侧, 以便预热进气道的混合气
序 8、凸轮轴的轴向定位
二、气门传动组
组成: 凸轮轴和正时齿轮、挺柱及其导管、推杆、 摇臂总成和摇臂轴等。
作用:
使进、排气门按配气相位规定的时刻开闭,并 保证有足够的开度。
1、凸轮轴 ①构造:
凸轮轴上制有各缸进、排气凸轮,下置式 凸轮轴上还有螺旋齿轮和偏心轮。
②材料:
优质钢模锻而成,或合金铸铁、球墨铸铁铸造。
过EA时,挺柱处于最低位置不动,气门处 于关闭状态。凸轮转至A点时,挺柱开始移 动。继续转动,在缓冲段AB内的某点M处消 除气门间隙,气门开始开启,至C点时气门 开度最大,而后逐渐关小,至缓冲段DE内 某点N时,气门完全关闭。此后,挺柱继续 下落,出现气门间隙,至E点时挺柱又处于
最低位置。
b、凸轮的相对角位置
凸轮轴中置式在一对正时齿轮之间加入了一 个中间齿轮
凸轮轴正时齿轮的齿数是曲轴正时齿轮的两 倍
2、链传动
分类: 链条有滚子链和齿形链 优点: 链条传动的可靠性好,使用寿命长 缺点: 噪声大,需要润滑和定期张紧
3、同步带传动 优点: 具有链传动的精确性,又具有带
传动的平稳,噪声小的优点
同步带的张紧装置
三、气门弹簧
1.功用: 关闭气门,使气门压紧在气门座上,防止发 动机振动时发生跳动。
2.安装: 一端支承在气缸盖上,另一端压在气门杆的
弹簧座上,弹簧座用锁片固定在气门末端。
3.形式: 等螺距弹簧、变螺距圆柱弹簧、内外弹簧。
学习目标:
1、气门传动组的组成和作用 2、凸轮轴的构造和材料 3、凸轮轴安装和轴承安装以及润滑方式 4、凸轮轴的结构特点 5、凸轮轴的轮廓曲线以及工作过程 6、凸轮轴的相对位置角理论和实际的差别 7、通过凸轮轴的进排气门判断各缸的发火顺
二、对配气机构的要求:
气门要关闭严密,开闭及时,开度足够。
三、配气机构的组成
气门组和气门传动组
四、气门组的组成
气门、气门导管、 气门弹簧、气门弹 簧座
气门组的作用:
封闭气缸的进、排气道口
五、气门传动组的组成:
凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂轴及气门间隙调 整螺钉等组成
气门传动组的作用:
气门传动组使气门打开和控制开启与关 闭的时刻和规律
1、组成: 张紧器、张紧轮支架和张紧轮
2、工作过程:
张紧轮绕张紧轮支架上的心轴转动,张紧 轮支架绕固定在机体上的心轴转动,当张 紧器的顶杆弹性顶压在支架心轴一侧时, 支架绕其心轴做正时针转动,使左、右两 个张紧轮始终压靠在同步带的背侧,使其 保持张紧状态。
3、材料
用氯丁橡胶制成,中间夹有高强度的纤维心 线
①理论:
从排气门开启到进气门开启,曲轴正好转过 180°,对应凸轮轴进、排气门凸轮轴的夹 角为90°
②实际:
存在进、排气提前角且排气提前角γ大于进气 提前角α对应的曲轴转角大于180°,对应的 凸轮轴上两异名凸轮排、进气凸轮之间的夹 角略大于90°
c、通过凸轮轴的转动方向,辨别进排气门凸 轮,进而判断各缸的发火顺序 ①确定凸轮轴的旋转方向
1、定义:
发动机进、排气门实际的开启与关闭时 刻与开启持续的时间
2、理论:
进气门当曲拐处于上止点时开启,下止 点时关闭,排气门上止点时关闭,下止 点时开启。实际为使发动机进气充足, 排气干净,使气门早开迟闭。
3、进气门的配气相位
①进气提前角α:
在排气行程接近终了时,活塞到达上止点之 前,即曲拐转到离上止点位置还差一个角度α 时,进气门便开始开启
5、材料: 进气门采用中碳合金钢
一、气门导管
1.作用: 导向作用,导热作用。
2.材料: 灰铸铁、球墨铸铁或粉末冶金制成。 二、气门座 1.定义:进、排气道口与气门密封锥面
直接贴和部位。 2.作用:密封作用、散热作用。
3.形式: 镶嵌式和缸盖加工式。
4.密封干涉角: 气门锥角比气门座锥角小0.5~1°,有利 于磨合期加速磨合。
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