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第三章配氣機(jī)構(gòu) 配氣機(jī)構(gòu)的主要零部件 概述 配氣相位 可變進(jìn)氣系統(tǒng) 3 1概述 v M M0M 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)氣缸工作容積的新氣質(zhì)量 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 功用 一 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)口狀態(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 二 配氣機(jī)構(gòu)的布置型式 目前國(guó)產(chǎn)的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)都采用氣門(mén)頂置式配氣機(jī)構(gòu) 氣門(mén)頂置式 進(jìn)排氣門(mén)都布置在氣缸的一側(cè) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 零件數(shù)目少 氣門(mén)布置在同一側(cè)導(dǎo)致燃燒室結(jié)構(gòu)不緊湊 熱量損失大 進(jìn)氣道曲折 進(jìn)氣阻力大 使發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降 已趨于淘汰 氣門(mén)側(cè)置式 三 凸輪軸的布置型式 1 凸輪軸下置不利因素 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) 有利因素 簡(jiǎn)化曲軸與凸輪軸之間才傳動(dòng)裝置 有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的布置 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 3 凸輪軸上置式 應(yīng)用 高速發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)代轎車(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) 四 凸輪軸的傳動(dòng)方式 五 氣門(mén)數(shù)目及排列方式 每缸四氣門(mén)的布置 六 氣門(mén)間隙 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 凸輪軸 1 概念 為何排氣門(mén)間隙大于進(jìn)氣門(mén)間隙 實(shí)物圖 測(cè)量氣門(mén)間隙 擰松緊定螺母 調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘 3 2配氣相位 氣門(mén)從開(kāi)啟到關(guān)閉所經(jīng)歷的曲軸轉(zhuǎn)角 稱(chēng)為配氣相位 上止點(diǎn) 下止點(diǎn) 一 概念 配氣相位演示 二 氣門(mén)重疊 氣門(mén)重疊 當(dāng)進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)和排氣門(mén)遲關(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)重疊角 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)重疊角 3 3配氣機(jī)構(gòu)的主要零部件 一 氣門(mén)組 氣門(mén)組實(shí)物圖 鎖片 彈簧座 1 氣門(mén) A 進(jìn)氣門(mén)570K 670K 排氣門(mén)1050K 1200K B 頭部承受氣體壓力 氣門(mén)彈簧力等 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 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 頭部 桿部 工作條件 性能 強(qiáng)度和剛度大 耐熱 耐腐蝕 耐磨 進(jìn)氣門(mén) 鉻鋼或鉻鎳鋼 排氣門(mén) 硅鉻鋼 氣門(mén)頭部的結(jié)構(gòu)形式 氣門(mén)錐角 氣門(mén)錐角概念 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 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 1 3mm 氣門(mén)實(shí)物圖 進(jìn)氣門(mén) 大 排氣門(mén) 小 氣門(mén)桿部 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 環(huán)形槽 鎖銷(xiāo)孔 凹槽 易斷裂處 2 氣門(mén)導(dǎo)管 作用 為氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向 保證氣門(mén)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)兼起導(dǎo)熱作用 工作條件 工作溫度較高 約500K 潤(rùn)滑困難 易磨損 材料 用含石墨較多的鑄鐵 能提高自潤(rùn)滑作用 加工方法 外表面加工精度較高 內(nèi)表面精絞裝配 氣門(mén)桿與氣門(mén)間隙0 05 0 12mm 氣門(mén)導(dǎo)管 氣缸蓋 過(guò)盈配合 卡環(huán) 防止氣門(mén)導(dǎo)管在使用中脫落 伸入深度應(yīng)適量 錐度可減少氣流阻力 3 氣門(mén)座 氣門(mén)座概念 氣缸蓋的進(jìn) 排氣道與氣門(mén)錐面相結(jié)合的部位 作用 靠其內(nèi)錐面與氣門(mén)錐面的緊密貼合密封氣缸 接受氣門(mén)傳來(lái)的熱量 氣門(mén)密封干涉角 比氣門(mén)錐角大0 5 1度的氣門(mén)座圈錐角 氣門(mén)座 汽油機(jī) 排氣門(mén)采用鑲嵌式氣門(mén)座柴油機(jī) 進(jìn)氣門(mén)采用鑲嵌式氣門(mén)座 氣門(mén)座圈 以較大過(guò)盈量鑲嵌在氣門(mén)座上的圓環(huán) 鑲嵌式氣門(mén)座特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 提高氣門(mén)座的使用壽命 便于更換 缺點(diǎn) 導(dǎo)熱性差 加工精度高 脫落時(shí)易造成嚴(yán)重事故 氣門(mén)座圈 4 氣門(mén)彈簧 功用 保證氣門(mén)的回位 材料 高錳碳鋼 鉻釩鋼 氣門(mén)彈簧 氣門(mén)彈簧座 鎖片 氣門(mén)彈簧 圓柱形螺旋彈簧 圓柱等螺距彈簧 不等距彈簧應(yīng)用 CA7560 隨著有效圈數(shù)的減少 自然頻率提高 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 應(yīng)用車(chē)型 奧迪100 捷達(dá) 桑塔納 氣門(mén)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 為了使氣門(mén)頭部溫度均勻 防止局部過(guò)熱引起的變形和清除氣門(mén)座積炭 可設(shè)法使氣門(mén)在工作中相對(duì)氣門(mén)座緩慢旋轉(zhuǎn) 氣門(mén)緩慢旋轉(zhuǎn)時(shí)在密封錐面上產(chǎn)生輕微的摩擦力 有阻止沉積物形成的自潔作用 鎖片 錐形套筒 二 氣門(mén)傳動(dòng)組 1 組成 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 凸輪軸 挺柱 推桿 搖臂 凸輪軸正時(shí)齒輪 搖臂軸 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 材料 優(yōu)質(zhì)鋼 合金鑄鐵 球墨鑄鐵結(jié)構(gòu) 斜齒輪 驅(qū)動(dòng)分電器 機(jī)油泵 偏心輪 驅(qū)動(dòng)器汽油泵 凸輪 凸輪性能 承受氣門(mén)彈簧的張力 間歇性的沖擊載荷 表面有良好的耐磨性 足夠的剛度 凸輪與挺柱線(xiàn)接觸 接觸壓力大 磨損快 工作條件 凸輪的輪廓 凸輪輪廓與氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 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)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) 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 1 2 4 3 凸輪軸軸向定位 凸輪軸的軸向定位 作用 為了防止凸輪軸在工作中產(chǎn)生軸向竄動(dòng)和承受斜齒輪產(chǎn)生的軸向力 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 正時(shí)齒輪及正時(shí)標(biāo)記 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 2 挺柱 1 作用 將凸輪的推力傳給推桿或氣門(mén) 2 挺柱的分類(lèi) 普通挺柱和液力挺柱 液力挺柱 結(jié)構(gòu) 見(jiàn)右圖性能 消除了配氣機(jī)構(gòu)的間隙 減小了各零件的沖擊載荷和噪聲提高發(fā)動(dòng)機(jī)高速時(shí)的性能 卡環(huán) 閥架 支承座 單向閥 柱塞彈簧 碟形彈簧 挺桿體 柱塞 推桿 桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)液壓挺柱工作示意圖 氣門(mén)關(guān)閉時(shí) 氣門(mén)打開(kāi)時(shí) 單向閥 彈簧被壓縮 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 材料 硬鋁或鋼 4 搖臂 功用 搖臂結(jié)構(gòu)示意圖 將推桿或凸輪傳來(lái)的力改變方向 作用到氣門(mén)桿端以推開(kāi)氣門(mén) 搖臂 分類(lèi) 普通搖臂和無(wú)噪聲搖臂 搖臂組示意圖 搖臂軸 螺栓 搖臂軸支座 搖臂軸緊固螺釘 搖臂襯套 調(diào)整螺釘 搖臂 定位彈簧 桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu) 3 4可變進(jìn)氣系統(tǒng) 可變進(jìn)氣系統(tǒng)可以顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效果 且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 故廣泛應(yīng)用于轎車(chē)汽油機(jī)上 可變進(jìn)氣系統(tǒng)主要有以下幾種形式 一 多氣門(mén)分段工作進(jìn)氣系統(tǒng) 二 雙進(jìn)氣管分段工作進(jìn)氣系統(tǒng) 三 進(jìn)氣管長(zhǎng)度及面積可變進(jìn)氣系統(tǒng) 四 配氣相位可變進(jìn)氣系統(tǒng) 五 氣門(mén)定時(shí)和升程可變進(jìn)氣系統(tǒng) 小結(jié) 氣門(mén)組 氣門(mén)傳動(dòng)組 結(jié)束