3講 配氣系統(tǒng).ppt

1、2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,第四章 配氣機(jī)構(gòu),概述 配氣機(jī)構(gòu)的構(gòu)造 氣門(mén)間隙 配氣相位 配氣機(jī)構(gòu)的組成和零件,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,4.1概述,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，定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉氣缸的進(jìn)、排氣門(mén)，使新鮮可燃混合氣(汽油機(jī))或空氣(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。 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)量與在進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣狀態(tài)下充滿(mǎn)氣缸工作容積的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量之比。P79 v=M/M0 M 進(jìn)氣過(guò)程中，實(shí)際進(jìn)入氣缸的新氣的質(zhì)量； Mo在理想狀態(tài)下，充滿(mǎn)氣缸工

2、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。,充氣效率一般為何值?（取值范圍）,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,三、氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu),氣門(mén)組 傳動(dòng)組 驅(qū)動(dòng)組,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,4.2配氣機(jī)構(gòu)的構(gòu)造,一、氣門(mén)的布置型式 1、氣門(mén)頂置式 組成：,2、氣門(mén)側(cè)置式已很少使用。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,3、氣門(mén)頂置式配氣機(jī)構(gòu)工作過(guò)程,A、氣門(mén)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。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,二、凸輪軸的布置型式,1、凸輪軸下置

3、 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。,不利因素是什么？,凸輪軸與氣門(mén)相距較遠(yuǎn)，動(dòng)力傳遞路線(xiàn)較長(zhǎng)，環(huán)節(jié)多，因此不適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,2、凸輪軸中置式,傳動(dòng)方式：凸輪軸經(jīng)過(guò)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(mén)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。,凸輪軸,挺柱,活塞,搖臂,調(diào)整螺釘,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,3、凸輪軸上置式,應(yīng)用：高速發(fā)動(dòng)機(jī) 如：桑塔納轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī),凸輪軸,凸輪軸,活塞,特點(diǎn)： 凸輪軸與氣門(mén)距離近，不需要推桿、挺柱，使往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣量減少。,雙凸輪軸上置式發(fā)動(dòng)機(jī)

4、,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,三、凸輪軸的傳動(dòng)方式,成本低，但工作性能好,可靠性、耐久性略差，噪聲大，造價(jià)高,工作可靠，嚙合平穩(wěn)、噪聲小,特點(diǎn),凸輪軸下置、中置式配氣機(jī)構(gòu),曲軸正時(shí)齒輪（鋼）凸輪軸正時(shí)齒輪（鑄鐵或膠木）,齒輪傳動(dòng),應(yīng)用,傳動(dòng)路線(xiàn),傳動(dòng)方式,凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu),曲軸齒形皮帶凸輪軸正時(shí)齒輪,齒形帶傳動(dòng),凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu),曲軸鏈條凸輪軸正時(shí)齒輪,鏈條傳動(dòng),2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,傳動(dòng)方式圖例,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,齒帶傳動(dòng)圖例,一汽audi轎車(chē)的齒形帶傳動(dòng)裝置,凸輪軸,曲軸,2010.

5、4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,四、各缸氣門(mén)數(shù)及其排列方式,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(mén)排成一列,同名氣門(mén)排成2列，同名氣門(mén)排成1列,所有氣門(mén)排成一列，進(jìn)、排氣門(mén)交替布置,排列方式,一般為3進(jìn)2排,兩進(jìn)兩排，排氣門(mén)直徑可減小,一進(jìn)一排，進(jìn)氣門(mén)直徑大于排氣門(mén),結(jié)構(gòu)特點(diǎn),多數(shù)新款轎車(chē),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(mén),寶來(lái)1.8T,貨車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī),代表車(chē)型,分別用2根凸輪軸驅(qū)動(dòng)同名氣門(mén),一根凸輪軸驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)方式,每缸5氣門(mén),每缸2氣門(mén),每缸氣門(mén)數(shù),2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,每缸4

6、氣門(mén)排列方式,每缸4氣門(mén)驅(qū)動(dòng)方式,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,常用氣門(mén)頂置配氣機(jī)構(gòu)的類(lèi)型,氣門(mén)頂置，下置凸輪軸（OHV） 氣門(mén)頂置，上置凸輪軸（OHC） 氣門(mén)頂置，雙搖臂，上置凸輪軸（OHV/OHC） 氣門(mén)頂置，上置雙凸輪軸（OHV/DOHC）,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,五、配氣相位,1、用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門(mén)的實(shí)際開(kāi)閉時(shí)刻和開(kāi)啟的持續(xù)時(shí)間 ，稱(chēng)為配氣相位。,1030 ,4080 ,4080 ,1030 ,上止點(diǎn),下止點(diǎn),2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,2、配氣相位演示,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,3、氣門(mén)疊開(kāi),氣門(mén)疊開(kāi)：當(dāng)進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)和

7、排氣門(mén)晚關(guān)時(shí)，出現(xiàn)的進(jìn)排氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟的現(xiàn)象。 氣門(mén)疊開(kāi)角：氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟的角度（+ ）。,排氣過(guò)程,進(jìn)氣過(guò)程,氣門(mén)疊開(kāi)的后果？,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,六、氣門(mén)間隙,1、概念： 氣門(mén)間隙：為保證氣門(mén)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(mén)桿尾端與氣門(mén)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(mén)桿,搖臂,氣門(mén)間隙,為何排氣門(mén)間隙大于進(jìn)氣門(mén)間隙？,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,氣門(mén)間隙,氣門(mén)間隙,氣門(mén)間隙,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,七、配氣機(jī)構(gòu)的零件和組件,1、氣門(mén)組 氣門(mén)、氣門(mén)座、氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)彈簧、彈簧座、鎖片等零件組成。,要求： 保證氣缸

8、的密封。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,氣門(mén)組實(shí)物圖,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,1）氣門(mén),功用：燃燒室的組成部分，是氣體進(jìn)、出燃燒室通道的開(kāi)關(guān)，承受沖擊力、高溫沖擊、高速氣流沖擊。 工作條件： A、進(jìn)氣門(mén)600K700K，排氣門(mén)800K1100K。 B、頭部承受氣體壓力、氣門(mén)彈簧力、傳動(dòng)慣性力等， C、冷卻和潤(rùn)滑條件差， D、被氣缸中燃燒生成物中的物質(zhì)所腐蝕。 性能： 強(qiáng)度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨,進(jìn)氣門(mén)570K670K（鉻鋼或鉻鎳鋼） 排氣門(mén)1050K1200K（硅鉻鋼）,頭部,桿部,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,氣門(mén)頭部的結(jié)構(gòu)形式,凹頂頭部與桿部

9、的過(guò)渡部分具有一定的流線(xiàn)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(mén)，而不宜用于排氣門(mén)。,凹頂式（喇叭頂）,適用于排氣門(mén)，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，加工較復(fù)雜。,凸頂式（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)、排氣門(mén)都可采用。,平頂式,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,氣門(mén)與氣門(mén)座實(shí)物圖,進(jìn)氣門(mén),排氣門(mén),2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,氣門(mén)錐角,氣門(mén)錐角：氣門(mén)頭部與氣門(mén)座圈接觸的錐面與氣門(mén)頂部平面的夾角。 錐角作用： A、獲得較大的氣門(mén)座合壓力，提高密封性和導(dǎo)熱性。 B、氣門(mén)落座時(shí)有較好的對(duì)中

10、、定位作用。 C、避免氣流拐彎過(guò)大而降低流速。,裝配前應(yīng)將密封錐面研磨。,邊緣應(yīng)保持一定的厚度，13mm。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,氣門(mén)錐角的大小,進(jìn)氣門(mén)：一般為30，原因是在相同氣門(mén)升程情況下，錐角小時(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。 排氣門(mén)：一般為45。因其熱負(fù)荷較大,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,氣門(mén)桿,圓柱形，不斷做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。,較高的加工精度，表面經(jīng)過(guò)熱處理和磨光，保證同氣門(mén)導(dǎo)管的配合精度和耐磨性,氣門(mén)桿尾部：其形狀決定于彈簧座固定方式,凹槽,易斷裂處,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,氣門(mén)桿彈簧座的固定形式,凹槽（環(huán)槽

11、）：安裝兩半錐形鎖片。 鎖銷(xiāo)孔：用鎖銷(xiāo)固定。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,4）氣門(mén)彈簧,功用：保證氣門(mén)的回位，使氣門(mén)與氣門(mén)座緊密貼合。 材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼,氣門(mén)彈簧的裝配,氣門(mén)彈簧,氣門(mén)彈簧座,鎖片,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,氣門(mén)彈簧,圓柱形螺旋彈簧,圓柱等螺距彈簧,不等距彈簧,隨著有效圈數(shù)的減少，自然頻率提高。,氣門(mén)彈簧要避免發(fā)生共振（當(dāng)工作頻率和自身頻率相等或成某一倍數(shù)時(shí)），主要措施有：不等距彈簧、雙彈簧,提高彈簧自身剛度，改變其自振頻率,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,雙彈簧布置,旋向相反的兩個(gè)彈簧，防止斷裂的彈簧卡入另一彈簧，一根折斷后另一根

12、可繼續(xù)工作,應(yīng)用車(chē)型： 奧迪100，捷達(dá)，桑塔納, 廣州標(biāo)致505,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,2、氣門(mén)驅(qū)動(dòng)組,1、組成：凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂。 2、功用：定時(shí)驅(qū)動(dòng)氣門(mén)開(kāi)閉，并保證氣門(mén)有足夠的開(kāi)度和適當(dāng)?shù)臍忾T(mén)間隙。,凸輪,挺柱,推桿,搖臂,凸輪軸正時(shí)齒輪,搖臂軸,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,1）凸輪軸,作用： 驅(qū)動(dòng)和控制各缸氣門(mén)的開(kāi)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(mén)開(kāi)度的變化規(guī)律等要求。 工作條件： 承受氣門(mén)間歇性開(kāi)啟的沖擊載荷。 耐磨，抗沖擊韌性，剛度。 材料： 優(yōu)質(zhì)鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵 結(jié)構(gòu)：凸輪、軸頸、偏心輪、螺旋齒輪；每2氣缸一個(gè)軸頸；

13、軸頸直徑前后依次減??；另有空心凸輪軸，如捷達(dá)EA113,凸輪,凸輪軸軸頸,驅(qū)動(dòng)分電器的螺旋齒輪,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,凸輪,工作條件：承受氣門(mén)彈簧的張力，間歇性的沖擊載荷。 凸輪性能：表面有良好的耐磨性，足夠的剛度、韌性。,凸輪與挺柱線(xiàn)接觸，接觸壓力大，磨損快。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,同名凸輪的相對(duì)角位置,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。,四缸發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪投影,點(diǎn)火順序： 1243,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,凸輪的輪廓,凸輪輪廓應(yīng)保證氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律符合配氣相位的要求,氣門(mén)開(kāi)啟點(diǎn),消除氣門(mén)間隙階段,氣門(mén)升程最大時(shí)

14、刻,氣門(mén)關(guān)閉點(diǎn),出現(xiàn)氣門(mén)間隙階段,緩沖結(jié)束點(diǎn),2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,凸輪軸的驅(qū)動(dòng),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。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,B、鏈條和齒形皮帶傳動(dòng)：鏈條傳動(dòng)噪聲小，用于中置式或頂置式凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。,曲軸正時(shí)齒形帶輪,中間軸齒形帶輪,張緊輪,凸輪軸正時(shí)齒形帶輪,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,2）挺柱P99,（1）作用：將凸輪的推力傳給推桿或氣門(mén)。 （2）挺柱的分類(lèi)：,氣門(mén)側(cè)置式,菌式,減小摩擦所造成的對(duì)挺柱的側(cè)向力。多用于大缸徑柴油機(jī)。,滾輪式,氣門(mén)頂置式，減輕質(zhì)量,筒式,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,挺柱端面與凸輪的關(guān)系,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)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，將挺柱底部制成球面，以使磨損均勻。,由于存在氣門(mén)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，不適宜要求行駛平穩(wěn)和低噪聲的發(fā)動(dòng)機(jī),凸輪為何要成錐形？,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院,3）氣門(mén)推桿,作用： 將挺柱傳來(lái)的推力傳給搖臂。 工作情況： 是氣門(mén)機(jī)構(gòu)中最容易彎曲的零件。強(qiáng)度要求高，盡量短。 材料： 硬鋁或鋼,實(shí)心推桿,硬鋁推桿,鋼支承,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東