3講 配氣系統(tǒng).ppt

1、2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,第四章 配氣機構(gòu),概述 配氣機構(gòu)的構(gòu)造 氣門間隙 配氣相位 配氣機構(gòu)的組成和零件,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,4.1概述,一、功用： 按照發(fā)動機每個氣缸內(nèi)所進行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開啟和關(guān)閉氣缸的進、排氣門，使新鮮可燃混合氣(汽油機)或空氣(柴油機)得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出。 二、充氣效率： 在進氣行程中，實際進入氣缸內(nèi)的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量與在進氣系統(tǒng)進氣狀態(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。P79 v=M/M0 M 進氣過程中，實際進入氣缸的新氣的質(zhì)量； Mo在理想狀態(tài)下，充滿氣缸工

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&廣東機電學院,三、氣門式配氣機構(gòu),氣門組 傳動組 驅(qū)動組,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,4.2配氣機構(gòu)的構(gòu)造,一、氣門的布置型式 1、氣門頂置式 組成：,2、氣門側(cè)置式已很少使用。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,3、氣門頂置式配氣機構(gòu)工作過程,A、氣門行程大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，燃燒室緊湊。B、曲軸與凸輪軸傳動比為2:1。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,二、凸輪軸的布置型式,1、凸輪軸下置

3、 有利因素：簡化曲軸與凸輪軸之間的傳動裝置（齒輪傳動），有利于發(fā)動機的布置。,不利因素是什么？,凸輪軸與氣門相距較遠，動力傳遞路線較長，環(huán)節(jié)多，因此不適用于高速發(fā)動機。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,2、凸輪軸中置式,傳動方式：凸輪軸經(jīng)過挺柱直接驅(qū)動搖臂，省去了推桿。 應(yīng) 用：適用于發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高時，可以減少氣門傳動機構(gòu)的往復(fù)運動質(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&廣東機電學院,3、凸輪軸上置式,應(yīng)用：高速發(fā)動機 如：桑塔納轎車發(fā)動機,凸輪軸,凸輪軸,活塞,特點： 凸輪軸與氣門距離近，不需要推桿、挺柱，使往復(fù)運動的慣量減少。,雙凸輪軸上置式發(fā)動機

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

5、4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,四、各缸氣門數(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)簡單，利于缸蓋冷卻,優(yōu)缺點,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、排氣門交替布置,排列方式,一般為3進2排,兩進兩排，排氣門直徑可減小,一進一排，進氣門直徑大于排氣門,結(jié)構(gòu)特點,多數(shù)新款轎車,前者：1根凸輪軸和T型桿驅(qū)動； 后者：兩根凸輪軸,每缸4氣門,寶來1.8T,貨車發(fā)動機,代表車型,分別用2根凸輪軸驅(qū)動同名氣門,一根凸輪軸驅(qū)動,驅(qū)動方式,每缸5氣門,每缸2氣門,每缸氣門數(shù),2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,每缸4

6、氣門排列方式,每缸4氣門驅(qū)動方式,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,常用氣門頂置配氣機構(gòu)的類型,氣門頂置，下置凸輪軸（OHV） 氣門頂置，上置凸輪軸（OHC） 氣門頂置，雙搖臂，上置凸輪軸（OHV/OHC） 氣門頂置，上置雙凸輪軸（OHV/DOHC）,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,五、配氣相位,1、用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進、排氣門的實際開閉時刻和開啟的持續(xù)時間 ，稱為配氣相位。,1030 ,4080 ,4080 ,1030 ,上止點,下止點,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,2、配氣相位演示,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,3、氣門疊開,氣門疊開：當進氣門早開和

7、排氣門晚關(guān)時，出現(xiàn)的進排氣門同時開啟的現(xiàn)象。 氣門疊開角：氣門同時開啟的角度（+ ）。,排氣過程,進氣過程,氣門疊開的后果？,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,六、氣門間隙,1、概念： 氣門間隙：為保證氣門關(guān)閉嚴密，通常發(fā)動機在冷態(tài)裝配時，在氣門桿尾端與氣門驅(qū)動零件（搖臂、挺柱或凸輪）之間留有適當?shù)拈g隙。,氣門桿,搖臂,氣門間隙,為何排氣門間隙大于進氣門間隙？,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,氣門間隙,氣門間隙,氣門間隙,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,七、配氣機構(gòu)的零件和組件,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： 保證氣缸

8、的密封。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,氣門組實物圖,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,1）氣門,功用：燃燒室的組成部分，是氣體進、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。 工作條件： A、進氣門600K700K，排氣門800K1100K。 B、頭部承受氣體壓力、氣門彈簧力、傳動慣性力等， C、冷卻和潤滑條件差， D、被氣缸中燃燒生成物中的物質(zhì)所腐蝕。 性能： 強度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨,進氣門570K670K（鉻鋼或鉻鎳鋼） 排氣門1050K1200K（硅鉻鋼）,頭部,桿部,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,氣門頭部的結(jié)構(gòu)形式,凹頂頭部與桿部

9、的過渡部分具有一定的流線形，可以減少進氣阻力，但其頂部受熱面積大，故適用于進氣門，而不宜用于排氣門。,凹頂式（喇叭頂）,適用于排氣門，因為其強度高，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)簡單，制造方便，吸熱面積小，質(zhì)量也較小，進、排氣門都可采用。,平頂式,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,氣門與氣門座實物圖,進氣門,排氣門,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,氣門錐角,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。 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。 B、氣門落座時有較好的對中

10、、定位作用。 C、避免氣流拐彎過大而降低流速。,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&廣東機電學院,氣門錐角的大小,進氣門：一般為30，原因是在相同氣門升程情況下，錐角小時進氣阻力小；但由于頭部邊緣較薄，剛度差，密封性及導(dǎo)熱性均差。 排氣門：一般為45。因其熱負荷較大,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,氣門桿,圓柱形，不斷做往復(fù)運動。,較高的加工精度，表面經(jīng)過熱處理和磨光，保證同氣門導(dǎo)管的配合精度和耐磨性,氣門桿尾部：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&廣東機電學院,氣門桿彈簧座的固定形式,凹槽（環(huán)槽

11、）：安裝兩半錐形鎖片。 鎖銷孔：用鎖銷固定。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,4）氣門彈簧,功用：保證氣門的回位，使氣門與氣門座緊密貼合。 材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼,氣門彈簧的裝配,氣門彈簧,氣門彈簧座,鎖片,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,氣門彈簧,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。,氣門彈簧要避免發(fā)生共振（當工作頻率和自身頻率相等或成某一倍數(shù)時），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&廣東機電學院,雙彈簧布置,旋向相反的兩個彈簧，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)用車型： 奧迪100，捷達，桑塔納, 廣州標致505,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,2、氣門驅(qū)動組,1、組成：凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂。 2、功用：定時驅(qū)動氣門開閉，并保證氣門有足夠的開度和適當?shù)臍忾T間隙。,凸輪,挺柱,推桿,搖臂,凸輪軸正時齒輪,搖臂軸,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,1）凸輪軸,作用： 驅(qū)動和控制各缸氣門的開啟和關(guān)閉，使其符合發(fā)動機的工作順序、配氣相位和氣門開度的變化規(guī)律等要求。 工作條件： 承受氣門間歇性開啟的沖擊載荷。 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氣缸一個軸頸；

13、軸頸直徑前后依次減小；另有空心凸輪軸，如捷達EA113,凸輪,凸輪軸軸頸,驅(qū)動分電器的螺旋齒輪,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,凸輪,工作條件：承受氣門彈簧的張力，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。,凸輪與挺柱線接觸，接觸壓力大，磨損快。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,同名凸輪的相對角位置,同一氣缸的進、排氣凸輪的相對角位置是與相應(yīng)的配氣相位相對應(yīng)的。,四缸發(fā)動機凸輪投影,點火順序： 1243,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,凸輪的輪廓,凸輪輪廓應(yīng)保證氣門的運動規(guī)律符合配氣相位的要求,氣門開啟點,消除氣門間隙階段,氣門升程最大時

14、刻,氣門關(guān)閉點,出現(xiàn)氣門間隙階段,緩沖結(jié)束點,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,凸輪軸的驅(qū)動,A、齒輪傳動：應(yīng)用在下置凸輪軸發(fā)動機。采用斜齒齒輪。,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,B、鏈條和齒形皮帶傳動：鏈條傳動噪聲小，用于中置式或頂置式凸輪軸發(fā)動機。,曲軸正時齒形帶輪,中間軸齒形帶輪,張緊輪,凸輪軸正時齒形帶輪,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,2）挺柱P99,（1）作用：將凸輪的推力傳給推桿或氣門。 （2）挺柱的分類：,氣門側(cè)置式,菌式,減小摩擦所造成的對挺柱的側(cè)向力。多用于大缸徑柴油機。,滾輪式,氣門頂置式，減輕質(zhì)量,筒式,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,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，長期會造成挺柱與導(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。,由于存在氣門間隙，在高速運動時會產(chǎn)生較大的震動和噪聲，不適宜要求行駛平穩(wěn)和低噪聲的發(fā)動機,凸輪為何要成錐形？,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東機電學院,3）氣門推桿,作用： 將挺柱傳來的推力傳給搖臂。 工作情況： 是氣門機構(gòu)中最容易彎曲的零件。強度要求高，盡量短。 材料： 硬鋁或鋼,實心推桿,硬鋁推桿,鋼支承,2010.4,廣東博導(dǎo)教育&廣東