第四章配氣系統(tǒng)

1、l概述概述 l配氣機(jī)構(gòu)的構(gòu)造配氣機(jī)構(gòu)的構(gòu)造l氣門間隙氣門間隙 l配氣相位配氣相位 l配氣機(jī)構(gòu)的組成和零件配氣機(jī)構(gòu)的組成和零件一、功用： 按照發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸內(nèi)所進(jìn)行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定按照發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸內(nèi)所進(jìn)行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時(shí)開啟和關(guān)閉氣缸的進(jìn)、排氣門，使新鮮可燃混合氣時(shí)開啟和關(guān)閉氣缸的進(jìn)、排氣門，使新鮮可燃混合氣(汽油機(jī)汽油機(jī))或空氣或空氣(柴油機(jī)柴油機(jī))得以及時(shí)進(jìn)入氣缸，廢氣得以及時(shí)從氣缸排出。得以及時(shí)進(jìn)入氣缸，廢氣得以及時(shí)從氣缸排出。 二、充氣效率： 在進(jìn)氣行程中，實(shí)際進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量在進(jìn)氣行程中，實(shí)際進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量與

2、在進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮空氣或可燃混合與在進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量之比。氣的質(zhì)量之比。 v=M/M0 M 進(jìn)氣過程中，實(shí)際進(jìn)氣過程中，實(shí)際進(jìn)進(jìn)入氣缸的新氣的質(zhì)量；入氣缸的新氣的質(zhì)量； Mo在理想狀態(tài)下，在理想狀態(tài)下，充滿氣缸工作容積的新氣質(zhì)量充滿氣缸工作容積的新氣質(zhì)量。 充氣效率越高越好，而其大小與配氣機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)有直接的關(guān)系。充氣效率越高越好，而其大小與配氣機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)有直接的關(guān)系。充氣效率一般為何充氣效率一般為何值值?（取值范圍）（取值范圍）l氣門組l傳動(dòng)組l驅(qū)動(dòng)組一、氣門的布置型式 1、氣門頂置式 組成：組成：2、氣門側(cè)置式已、氣門側(cè)置式已

3、很少使用。很少使用。A、氣門行程大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，燃燒室緊湊。B、曲軸與凸輪軸傳動(dòng)比為2:1。1、凸輪軸下置 有利因素：簡(jiǎn)化曲軸與凸輪軸之間的傳動(dòng)裝置（齒輪傳動(dòng)），有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的布置。 不利因素不利因素是什么？是什么？凸輪軸與氣門相凸輪軸與氣門相距較遠(yuǎn)，動(dòng)力傳距較遠(yuǎn)，動(dòng)力傳遞路線較長(zhǎng)，環(huán)遞路線較長(zhǎng)，環(huán)節(jié)多，因此不適節(jié)多，因此不適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。 傳動(dòng)方式：凸輪軸經(jīng)過挺柱直接驅(qū)動(dòng)搖臂，省去了推桿。 應(yīng) 用：適用于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可以減少氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。凸輪軸凸輪軸挺柱挺柱活塞活塞搖臂搖臂調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘應(yīng)用：高速發(fā)動(dòng)機(jī) 如：桑塔納轎車發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸凸輪軸活塞特點(diǎn)：特點(diǎn)：

4、 凸輪軸與氣門凸輪軸與氣門距離近，不需要推桿、距離近，不需要推桿、挺柱，使往復(fù)運(yùn)動(dòng)的挺柱，使往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣量減少。慣量減少。雙凸輪軸上置式發(fā)動(dòng)機(jī) 成本低，但工作成本低，但工作性能好性能好可靠性、耐久性可靠性、耐久性略差，噪聲大，略差，噪聲大，造價(jià)高造價(jià)高工作可靠，嚙合工作可靠，嚙合平穩(wěn)、噪聲小平穩(wěn)、噪聲小特點(diǎn)特點(diǎn)凸輪軸下置、凸輪軸下置、中置式配氣中置式配氣機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)曲軸正時(shí)齒輪（鋼）曲軸正時(shí)齒輪（鋼）凸輪軸正時(shí)齒輪（鑄鐵凸輪軸正時(shí)齒輪（鑄鐵或膠木）或膠木）齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)應(yīng)用應(yīng)用傳動(dòng)路線傳動(dòng)路線傳動(dòng)方式傳動(dòng)方式凸輪軸上置凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)式配氣機(jī)構(gòu)曲軸曲軸齒形皮帶齒形皮帶凸輪凸輪軸正時(shí)齒輪軸正時(shí)

5、齒輪齒形帶傳動(dòng)齒形帶傳動(dòng)凸輪軸上置凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)式配氣機(jī)構(gòu) 曲軸曲軸鏈條鏈條凸輪軸正凸輪軸正時(shí)齒輪時(shí)齒輪鏈條傳動(dòng)鏈條傳動(dòng)一汽一汽audi轎車的齒形帶傳動(dòng)裝置轎車的齒形帶傳動(dòng)裝置凸輪軸凸輪軸曲軸曲軸充氣效率更高，排放性能好，降低油耗充氣效率高，有利于改善排放氣道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于缸蓋冷卻優(yōu)缺點(diǎn)同名氣門排成一列同名氣門排成2列，同名氣門排成1列所有氣門排成一列，進(jìn)、排氣門交替布置排列方式一般為3進(jìn)2排兩進(jìn)兩排，排氣門直徑可減小一進(jìn)一排，進(jìn)氣門直徑大于排氣門結(jié)構(gòu)特點(diǎn)多數(shù)新款轎車前者：1根凸輪軸和T型桿驅(qū)動(dòng)；后者：兩根凸輪軸每缸4氣門寶來1.8T貨車發(fā)動(dòng)機(jī)代表車型分別用2根凸輪軸驅(qū)動(dòng)同名氣門一根凸輪

6、軸驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式每缸5氣門每缸2氣門每缸氣門數(shù)每缸每缸4氣門排列方式氣門排列方式每缸每缸4氣門驅(qū)動(dòng)方式氣門驅(qū)動(dòng)方式l氣門頂置，下置凸輪軸（OHV）l氣門頂置，上置凸輪軸（OHC）l氣門頂置，雙搖臂，上置凸輪軸（OHV/OHC）l氣門頂置，上置雙凸輪軸（OHV/DOHC）1、用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門的實(shí)際開閉時(shí)刻和開啟的持續(xù)時(shí)間 ，稱為配氣相位。1030 4080 4080 1030 上止點(diǎn)下止點(diǎn)氣門疊開：當(dāng)進(jìn)氣門早開和排氣門晚關(guān)時(shí)，出現(xiàn)的進(jìn)排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象。 氣門疊開角：氣門同時(shí)開啟的角度（+ ）。排氣過程排氣過程進(jìn)氣過程進(jìn)氣過程氣門疊開的后果？氣門疊開的后果？1、概念： 氣門間隙：為保證

7、氣門關(guān)閉嚴(yán)密，通常發(fā)動(dòng)機(jī)在冷態(tài)裝配時(shí)，在氣門桿尾端與氣門驅(qū)動(dòng)零件（搖臂、挺柱或凸輪）之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙。氣門桿氣門桿搖臂搖臂氣門間隙氣門間隙氣門氣門間隙間隙進(jìn)氣門進(jìn)氣門 0.250.30mm排氣門排氣門 0.300.35mm為何排氣為何排氣門間隙大門間隙大于進(jìn)氣門于進(jìn)氣門間隙？間隙？氣門間隙氣門間隙氣門間隙氣門間隙1、氣門組氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、彈簧座、鎖片等零件組成。要求：要求：保證氣缸的密封。保證氣缸的密封。功用：功用： 燃燒室的組成部分，是氣體進(jìn)、燃燒室的組成部分，是氣體進(jìn)、出燃燒室通道的開關(guān)，承受沖擊力、出燃燒室通道的開關(guān)，承受沖擊力、高溫沖擊、高速氣流沖擊。高溫沖擊、高速

8、氣流沖擊。 工作條件：工作條件： A、進(jìn)氣門、進(jìn)氣門600K700K，排氣門，排氣門800K1100K。 B、頭部承受氣體壓力、氣門彈簧力、頭部承受氣體壓力、氣門彈簧力、傳動(dòng)慣性力等，傳動(dòng)慣性力等， C、冷卻和潤(rùn)滑條件差，、冷卻和潤(rùn)滑條件差， D、被氣缸中燃燒生成物中的物質(zhì)所、被氣缸中燃燒生成物中的物質(zhì)所腐蝕。腐蝕。 性能：性能： 強(qiáng)度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨強(qiáng)度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨進(jìn)氣門進(jìn)氣門570K670K（鉻鋼（鉻鋼或鉻鎳鋼）或鉻鎳鋼） 排氣門排氣門1050K1200K（硅鉻鋼）（硅鉻鋼）頭部頭部桿部桿部凹頂頭部與桿部的過渡部分具有一定的流線形，可以減凹頂頭部與桿部的過渡部分

9、具有一定的流線形，可以減少進(jìn)氣阻力，但其頂部受熱面積大，故適用于進(jìn)氣門，少進(jìn)氣阻力，但其頂部受熱面積大，故適用于進(jìn)氣門，而不宜用于排氣門。而不宜用于排氣門。凹頂式凹頂式（喇叭頂）（喇叭頂）適用于排氣門，因?yàn)槠鋸?qiáng)度高，排氣阻力小，廢氣的清適用于排氣門，因?yàn)槠鋸?qiáng)度高，排氣阻力小，廢氣的清除效果好，但球形的受熱面積大，質(zhì)量和慣性力大，加除效果好，但球形的受熱面積大，質(zhì)量和慣性力大，加工較復(fù)雜。工較復(fù)雜。 凸頂式凸頂式（球面頂）（球面頂）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，吸熱面積小，質(zhì)量也較小，進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，吸熱面積小，質(zhì)量也較小，進(jìn)、排氣門都可采用。排氣門都可采用。平頂式平頂式 進(jìn)氣門進(jìn)氣門排氣門排氣門

10、氣門錐角：氣門頭部與氣門座圈接觸的錐面與氣門頂部平面氣門錐角：氣門頭部與氣門座圈接觸的錐面與氣門頂部平面的夾角。的夾角。錐角作用：錐角作用： A、獲得較大的氣門座合壓力，提高密封性和導(dǎo)熱性。、獲得較大的氣門座合壓力，提高密封性和導(dǎo)熱性。 B、氣門落座時(shí)有較好的對(duì)中、定位作用。、氣門落座時(shí)有較好的對(duì)中、定位作用。 C、避免氣流拐彎過大而降低流速。、避免氣流拐彎過大而降低流速。裝配前應(yīng)將裝配前應(yīng)將密封錐面研密封錐面研磨。磨。邊緣應(yīng)保持邊緣應(yīng)保持一定的厚度，一定的厚度，13mm。進(jìn)氣門：一般為進(jìn)氣門：一般為30，原因是在相同氣門升程情況下，錐角小，原因是在相同氣門升程情況下，錐角小時(shí)進(jìn)氣阻力??；但由

11、于頭部邊緣較薄，剛度差，密封性及導(dǎo)熱時(shí)進(jìn)氣阻力?。坏捎陬^部邊緣較薄，剛度差，密封性及導(dǎo)熱性均差。性均差。排氣門：一般為排氣門：一般為45。因其熱負(fù)荷較大。因其熱負(fù)荷較大圓柱形，不斷做圓柱形，不斷做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。往復(fù)運(yùn)動(dòng)。較高的加工精度，表面經(jīng)較高的加工精度，表面經(jīng)過熱處理和磨光，保證同過熱處理和磨光，保證同氣門導(dǎo)管的配合精度和耐氣門導(dǎo)管的配合精度和耐磨性磨性氣門桿尾部：氣門桿尾部：其其形狀決定于彈簧形狀決定于彈簧座固定方式座固定方式 凹槽凹槽易斷裂處易斷裂處凹槽（環(huán)槽）：安裝兩半錐凹槽（環(huán)槽）：安裝兩半錐形鎖片。形鎖片。鎖銷孔：用鎖銷固定。鎖銷孔：用鎖銷固定。功用：保證氣門的回位，使氣門功用：保

12、證氣門的回位，使氣門與氣門座緊密貼合。與氣門座緊密貼合。 材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼氣門彈簧的裝配氣門彈簧的裝配氣門彈簧氣門彈簧氣門彈簧座氣門彈簧座鎖片鎖片氣門關(guān)閉氣門關(guān)閉保證氣門及時(shí)關(guān)保證氣門及時(shí)關(guān)閉、密封閉、密封氣門開啟氣門開啟保證氣門不脫離保證氣門不脫離凸輪凸輪圓柱形螺旋彈簧圓柱形螺旋彈簧圓柱等螺距彈簧圓柱等螺距彈簧不等距彈簧不等距彈簧 隨著有效圈數(shù)的隨著有效圈數(shù)的減少，自然頻率減少，自然頻率提高。提高。氣門彈簧要避免發(fā)生氣門彈簧要避免發(fā)生共振（當(dāng)工作頻率和共振（當(dāng)工作頻率和自身頻率相等或成某自身頻率相等或成某一倍數(shù)時(shí)），主要措一倍數(shù)時(shí)），主要措施有：不等距彈簧、施有：

13、不等距彈簧、雙彈簧雙彈簧提高彈簧自身剛度，提高彈簧自身剛度，改變其自振頻率改變其自振頻率旋向相反的兩旋向相反的兩個(gè)彈簧，防止個(gè)彈簧，防止斷裂的彈簧卡斷裂的彈簧卡入另一彈簧入另一彈簧，一根折斷后另一根折斷后另一根可繼續(xù)工一根可繼續(xù)工作作應(yīng)用車型：應(yīng)用車型： 奧迪奧迪100，捷達(dá)，桑塔納，捷達(dá)，桑塔納, 廣州標(biāo)致廣州標(biāo)致5051、組成：、組成：凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂。凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂。2、功用：定時(shí)驅(qū)動(dòng)氣門開閉，并保證氣門有足夠的開度和適、功用：定時(shí)驅(qū)動(dòng)氣門開閉，并保證氣門有足夠的開度和適當(dāng)?shù)臍忾T間隙。當(dāng)?shù)臍忾T間隙。凸輪凸輪挺柱挺柱推桿推桿搖臂搖臂凸輪軸正凸輪軸正時(shí)齒輪時(shí)齒輪搖臂軸搖臂軸

14、作用：作用： 驅(qū)動(dòng)和控制各缸氣門的開啟和關(guān)閉，使其符合發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序、配氣相驅(qū)動(dòng)和控制各缸氣門的開啟和關(guān)閉，使其符合發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序、配氣相位和氣門開度的變化規(guī)律等要求。位和氣門開度的變化規(guī)律等要求。 工作條件：工作條件： 承受氣門間歇性開啟的沖擊載荷。承受氣門間歇性開啟的沖擊載荷。 耐磨，抗沖擊韌性，剛度。耐磨，抗沖擊韌性，剛度。 材料：材料： 優(yōu)質(zhì)鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵優(yōu)質(zhì)鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：凸輪、軸頸、偏心輪、螺旋齒輪；每凸輪、軸頸、偏心輪、螺旋齒輪；每2氣缸一個(gè)軸頸；軸頸直徑前氣缸一個(gè)軸頸；軸頸直徑前后依次減?。涣碛锌招耐馆嗇S，如捷達(dá)后依次減小；另有空心凸輪軸，如捷達(dá)

15、EA113凸輪凸輪凸輪軸軸頸凸輪軸軸頸驅(qū)動(dòng)分電器的螺旋齒輪驅(qū)動(dòng)分電器的螺旋齒輪工作條件：承受氣門彈簧的張力，工作條件：承受氣門彈簧的張力，間歇性的沖擊載荷。間歇性的沖擊載荷。 凸輪性能：表面有良好的耐磨性，凸輪性能：表面有良好的耐磨性，足夠的剛度、韌性。足夠的剛度、韌性。 凸輪與挺柱線接凸輪與挺柱線接觸，接觸壓力大，觸，接觸壓力大，磨損快。磨損快。 同一氣缸的進(jìn)、排氣凸輪的相對(duì)角位置是與相應(yīng)的配氣相位相對(duì)同一氣缸的進(jìn)、排氣凸輪的相對(duì)角位置是與相應(yīng)的配氣相位相對(duì)應(yīng)的。應(yīng)的。四缸發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪投影四缸發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪投影點(diǎn)火順序：點(diǎn)火順序： 1243凸輪輪廓應(yīng)保證氣門的運(yùn)動(dòng)規(guī)律符合配氣相位的要求凸輪輪廓應(yīng)保

16、證氣門的運(yùn)動(dòng)規(guī)律符合配氣相位的要求氣門開啟點(diǎn)氣門開啟點(diǎn)消除氣門消除氣門間隙階段間隙階段氣門升程最大時(shí)刻氣門升程最大時(shí)刻氣門關(guān)閉點(diǎn)氣門關(guān)閉點(diǎn)出現(xiàn)氣門出現(xiàn)氣門間隙階段間隙階段緩沖結(jié)束點(diǎn)緩沖結(jié)束點(diǎn)A、齒輪傳動(dòng)：應(yīng)用在下置凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。采用斜齒齒輪。、齒輪傳動(dòng)：應(yīng)用在下置凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。采用斜齒齒輪。曲軸正時(shí)曲軸正時(shí)齒形帶輪齒形帶輪中間軸齒中間軸齒形帶輪形帶輪張緊輪張緊輪凸輪軸正時(shí)凸輪軸正時(shí)齒形帶輪齒形帶輪（1）作用：將凸）作用：將凸輪的推力傳給推桿輪的推力傳給推桿或氣門?；驓忾T。 （2）挺柱的分類：）挺柱的分類：氣門側(cè)置式氣門側(cè)置式菌式菌式減小摩擦所造成的對(duì)減小摩擦所造成的對(duì)挺柱的側(cè)向力。多用挺柱的側(cè)

17、向力。多用于大缸徑柴油機(jī)。于大缸徑柴油機(jī)。滾輪式滾輪式氣門頂置式氣門頂置式，減輕質(zhì)，減輕質(zhì)量量筒式筒式錐形凸輪錐形凸輪挺柱受凸輪側(cè)向推力，產(chǎn)生一定傾斜，長(zhǎng)期會(huì)挺柱受凸輪側(cè)向推力，產(chǎn)生一定傾斜，長(zhǎng)期會(huì)造成挺柱與導(dǎo)管間的單面磨損及挺柱與凸輪間造成挺柱與導(dǎo)管間的單面磨損及挺柱與凸輪間的不均勻磨損。因此將凸輪制成錐面，將挺柱的不均勻磨損。因此將凸輪制成錐面，將挺柱底部制成球面，以使磨損均勻。底部制成球面，以使磨損均勻。由于存在氣門間隙，在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)由于存在氣門間隙，在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的震動(dòng)和噪聲，不適宜要求行駛生較大的震動(dòng)和噪聲，不適宜要求行駛平穩(wěn)和低噪聲的發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)和低噪聲的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪為何要成錐形？凸輪為何要成錐形？作用：作用： 將挺柱傳來的推力傳給搖臂。將挺柱傳來的推力傳給搖臂。 工作情況：工作情況： 是氣門機(jī)構(gòu)中最容易彎曲的零件。是氣門機(jī)構(gòu)中最容易彎曲的零件。強(qiáng)度要求高，盡量短。強(qiáng)度要求高，盡量短。 材料：材料： 硬鋁或鋼硬鋁或鋼空心推桿空心推桿實(shí)心推桿實(shí)心推桿硬鋁推桿硬鋁推桿鋼支承鋼支承搖臂結(jié)構(gòu)