發(fā)動機3-配氣機構(gòu)2011

1、第三章第三章 配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)(Valve System )氣門組氣門組 概述概述 配氣相位配氣相位氣門傳動組氣門傳動組3.13.1概概 述述 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，使新鮮可燃混合氣可燃混合氣( (汽油機汽油機) )或空氣或空氣( (柴油機柴油機) )得以及時進入氣缸，得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出。廢氣得以及時從氣缸排出。一一 功用功用二二 組成組成氣門組、氣門傳動組氣門組、氣門傳動組三、凸輪軸的布置形式三、凸輪軸的布置形式凸輪

2、軸下置凸輪軸下置凸輪軸中置凸輪軸中置凸輪軸上置凸輪軸上置四、氣門驅(qū)動形式四、氣門驅(qū)動形式搖臂搖臂直接驅(qū)動直接驅(qū)動擺臂擺臂3.2 3.2 配氣相位與氣門間隙配氣相位與氣門間隙 (Valve Timing and Valve Lash ) 以曲軸轉(zhuǎn)角表示的以曲軸轉(zhuǎn)角表示的進、排氣門開閉時刻及進、排氣門開閉時刻及其開啟的持續(xù)時間。其開啟的持續(xù)時間。配氣相位配氣相位( (Valve Timing ) ) 氣門的開、閉有個過程氣門的開、閉有個過程 氣體慣性的影響氣體慣性的影響 進氣不足，排氣不凈進氣不足，排氣不凈理論上：理論上：進氣時間和排氣時間各占進氣時間和排氣時間各占180曲軸轉(zhuǎn)角。曲軸轉(zhuǎn)角。實際上

3、：實際上：2 2、延長進、排氣時間、延長進、排氣時間1 1、結(jié)構(gòu)上進行改進（如增大進、排氣、結(jié)構(gòu)上進行改進（如增大進、排氣管道截面）管道截面）措措 施施表示表示活塞在活塞在不同位置不同位置時時氣缸內(nèi)氣體氣缸內(nèi)氣體壓力壓力的變化的變化情況情況PVr示功圖示功圖大氣壓力線大氣壓力線cZb上止點上止點下止點下止點 a 進氣進氣壓縮壓縮做功做功排氣排氣進氣行程末進氣行程末，氣缸內(nèi)壓力，氣缸內(nèi)壓力小于大氣壓，仍能進氣；小于大氣壓，仍能進氣；排氣行程末排氣行程末，氣缸內(nèi)壓力，氣缸內(nèi)壓力大于大氣壓，仍能排氣大于大氣壓，仍能排氣進排氣門晚關(guān)進排氣門晚關(guān)做功行程后期做功行程后期高壓有利于高壓有利于排氣，并對做功

4、無影響；排氣，并對做功無影響；排氣行程排氣門完全打開排氣行程排氣門完全打開進排氣門早開進排氣門早開進排氣門開進排氣門開啟時間延長啟時間延長進氣行程氣門完全打開進氣行程氣門完全打開030 3080 4080 030 上止點上止點下止點下止點可變配氣定時可變配氣定時(Variable Valve Timing )進氣延遲角和氣進氣延遲角和氣門重疊角隨發(fā)動門重疊角隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速改變機轉(zhuǎn)速改變大小不當(dāng)有何影響？二、氣門間隙二、氣門間隙(Valve Lash )氣門間隙氣門間隙：為保證氣門關(guān)閉嚴(yán)密，通常發(fā)動機在冷態(tài)裝為保證氣門關(guān)閉嚴(yán)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、挺柱或配時，

5、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(dāng)?shù)拈g隙。凸輪）之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙。氣氣 門桿門桿凸輪軸凸輪軸氣門氣門間間 隙隙進氣門進氣門0.250.250.30mm0.30mm排氣門排氣門0.300.300.35mm0.35mm1 1、概念：、概念：驅(qū)動零件實 物 圖測量氣門間隙測量氣門間隙擰松緊定螺母，調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘擰松緊定螺母，調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘3.3 3.3 氣門組氣門組一、構(gòu)成一、構(gòu)成氣門導(dǎo)管氣門彈簧氣門座圈氣門氣門組實物圖氣門組實物圖鎖片鎖片彈簧座彈簧座1 1、氣門、氣門A A、進氣門、進氣門570K570K670K670K，排氣門，排氣門1050K1050K1200K 1200

6、K B B、頭部承受氣體壓力、氣門彈簧力等、頭部承受氣體壓力、氣門彈簧力等C C、冷卻和潤滑條件差、冷卻和潤滑條件差 D D、被氣缸中燃燒生成物中的物質(zhì)所腐、被氣缸中燃燒生成物中的物質(zhì)所腐蝕蝕 功用：功用：燃燒室的組成部分，是氣體進、出燃燒室通道的開關(guān)，燃燒室的組成部分，是氣體進、出燃燒室通道的開關(guān)，承受高溫、氣體力和氣門彈簧力、沖擊力。承受高溫、氣體力和氣門彈簧力、沖擊力。 頭部頭部桿部桿部工作條件：工作條件：性能：性能：A A、耐熱、良好的導(dǎo)熱性；、耐熱、良好的導(dǎo)熱性；B B、強度和剛度大，耐沖擊；、強度和剛度大，耐沖擊； C C、耐腐蝕、耐磨、耐腐蝕、耐磨進氣門：中碳合進氣門：中碳合金鋼

7、；金鋼； 排氣門：排氣門：耐熱合金鋼耐熱合金鋼氣門頭部的結(jié)構(gòu)形式氣門頭部的結(jié)構(gòu)形式平頂式平頂式結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，吸熱面積小，質(zhì)量也較小，進、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。排氣門都可采用。凸頂式凸頂式（球面頂）（球面頂）適用于排氣門，因為其強度高，排氣阻力小，廢氣的清適用于排氣門，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。較復(fù)雜。凹頂式凹頂式（喇叭頂）（喇叭頂）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具有一定的流線形，可以減少進氣阻力

8、，但其頂部受熱面積大，故適用于進氣門，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。而不宜用于排氣門。氣門錐角氣門錐角氣門錐角概念：氣門錐角概念：氣門頭部與氣門座圈接觸的錐面與氣門氣門頭部與氣門座圈接觸的錐面與氣門頂部平面的夾角。頂部平面的夾角。錐角作用：錐角作用： A 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 B、氣門落座時有較好的對中、定位作用。、氣門落座時有較好的對中、定位作用。C 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)將密裝配前應(yīng)將密封錐面研磨。封錐面研磨。邊緣應(yīng)保持一定邊緣應(yīng)

9、保持一定的厚度，的厚度，1 13mm3mm。傳熱傳熱氣門實物圖氣門實物圖進氣門（大）進氣門（大）排氣門（?。┡艢忾T（?。忾T頭部熱量如何傳遞？氣門頭部熱量如何傳遞？氣門桿部氣門桿部較高的加工精度，表較高的加工精度，表面經(jīng)過熱處理和磨光，面經(jīng)過熱處理和磨光，保證同氣門導(dǎo)管的配保證同氣門導(dǎo)管的配合精度和耐磨性合精度和耐磨性氣門桿尾部：氣門桿尾部：環(huán)形槽、氣門環(huán)形槽、氣門鎖夾槽鎖夾槽凹槽凹槽易斷裂處易斷裂處每缸氣門數(shù)每缸氣門數(shù)1 1 進氣增加進氣增加2 2 氣門質(zhì)量變小氣門質(zhì)量變小3 3 火花塞布置有火花塞布置有利于燃燒利于燃燒 2 2、氣門導(dǎo)管、氣門導(dǎo)管作用：作用： 為氣門的運動導(dǎo)向，為氣門的運動

10、導(dǎo)向，保證氣門直線運動兼起導(dǎo)保證氣門直線運動兼起導(dǎo)熱作用。熱作用。 工作條件：工作條件： 工作溫度較高，工作溫度較高，約約500K500K。潤滑困難，易磨。潤滑困難，易磨損。損。 材料：材料： 用含石墨較多的鑄用含石墨較多的鑄鐵，能提高自潤滑作用。鐵，能提高自潤滑作用。 加工方法：加工方法： 外表面加工精外表面加工精度較高度較高 ，內(nèi)表面精鉸內(nèi)表面精鉸 裝配：裝配： 氣門桿與氣門間隙氣門桿與氣門間隙0.050.050.12mm0.12mm。 氣門導(dǎo)管氣門導(dǎo)管氣缸蓋氣缸蓋卡環(huán)：防止氣門導(dǎo)卡環(huán)：防止氣門導(dǎo)管在使用中脫落。管在使用中脫落。3 3、氣門座、氣門座 氣門座概念：氣門座概念： 氣缸蓋的進、

11、排氣道與氣門錐面相結(jié)合的部位。氣缸蓋的進、排氣道與氣門錐面相結(jié)合的部位。 作用：作用： 靠其內(nèi)錐面與氣門錐面的緊密貼合密封氣缸?？科鋬?nèi)錐面與氣門錐面的緊密貼合密封氣缸。 接受氣門傳來的熱量。接受氣門傳來的熱量。 氣門座氣門座氣門座圈：氣門座圈： 以較大過盈量鑲嵌在氣門座上的圓環(huán)。以較大過盈量鑲嵌在氣門座上的圓環(huán)。鑲嵌式氣門座特點：鑲嵌式氣門座特點： 優(yōu)點：優(yōu)點：提高氣門座的使用壽命，便于更換。提高氣門座的使用壽命，便于更換。 缺點：缺點：導(dǎo)熱性差，加工精度高，脫落時易造導(dǎo)熱性差，加工精度高，脫落時易造成嚴(yán)重事故。成嚴(yán)重事故。氣門座圈氣門座圈材料：材料：合金鑄鐵或粉末冶金合金鑄鐵或粉末冶金 4

12、4、氣門彈簧、氣門彈簧功用：功用：保證氣門關(guān)閉時密封，克服慣保證氣門關(guān)閉時密封，克服慣性力，使傳動件與凸輪軸不脫離。性力，使傳動件與凸輪軸不脫離。 材料：材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼。高錳碳鋼、鉻釩鋼。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 保證氣門及時保證氣門及時關(guān)閉、密封關(guān)閉、密封氣門開啟氣門開啟 保證氣門不脫保證氣門不脫離凸輪離凸輪避免工作中氣門彈簧共振，可采取下列結(jié)構(gòu)避免工作中氣門彈簧共振，可采取下列結(jié)構(gòu)措施措施：1)1)采用雙氣門彈簧采用雙氣門彈簧 2)2)采用變螺距氣門彈簧采用變螺距氣門彈簧 3)3)采用錐形氣門彈簧采用錐形氣門彈簧4)4)采用氣門彈簧振動阻尼器采用

13、氣門彈簧振動阻尼器二、氣門傳動組二、氣門傳動組 1 1、組成、組成 2 2、功用、功用：定時驅(qū)動氣門開閉，并保證氣門有足夠的開度和適：定時驅(qū)動氣門開閉，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。凸輪軸凸輪軸挺柱挺柱推桿推桿搖臂搖臂凸輪軸正凸輪軸正時齒輪時齒輪搖臂軸搖臂軸1 1、凸輪軸、凸輪軸作用：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。順序、配氣相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。 材料：材

14、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)：軸頸軸頸凸輪凸輪正時齒輪正時齒輪凸輪凸輪凸輪性能：凸輪性能： 承受氣門彈簧的張力，間歇性承受氣門彈簧的張力，間歇性的沖擊載荷。的沖擊載荷。 表面有良好的耐磨性，足夠的表面有良好的耐磨性，足夠的剛度。剛度。 凸輪與挺柱線接觸，接觸壓凸輪與挺柱線接觸，接觸壓力大，磨損快。力大，磨損快。工作條件：工作條件：凸輪的輪廓凸輪的輪廓凸輪輪廓與氣門的運動規(guī)律凸輪輪廓與氣門的運動規(guī)律氣門開啟點氣門開啟點消除氣門間消除氣門間隙階段隙階段氣門升程最大時刻氣門升程最大時刻氣門關(guān)閉點氣門關(guān)閉點出現(xiàn)氣門間出現(xiàn)氣門間隙階段隙階段緩沖結(jié)束點緩沖結(jié)束點同

15、名凸輪的相對角位置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。相位相對應(yīng)的。四缸發(fā)動機凸輪投影四缸發(fā)動機凸輪投影1 12 24 43 3點火順序：點火順序：凸輪軸的傳動方式凸輪軸的傳動方式傳動方式傳動方式圖圖 示示應(yīng)應(yīng) 用用齒輪傳動齒輪傳動 凸輪軸下置、凸輪軸下置、中置式配氣機構(gòu)中置式配氣機構(gòu)鏈條傳動鏈條傳動 凸輪軸中或上凸輪軸中或上置式配氣機構(gòu)置式配氣機構(gòu) 齒形帶傳動齒形帶傳動 凸輪軸上置式凸輪軸上置式配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)2 2、挺、挺 柱柱（1 1）作用：）作用：將凸輪的推力傳給推桿或氣門。將凸輪的推力傳給

16、推桿或氣門。 （2 2）挺柱的分類：）挺柱的分類：普通挺柱和液力挺柱。普通挺柱和液力挺柱。普通普通挺柱挺柱用途用途 圖示圖示筒式筒式氣門頂置氣門頂置滾輪式滾輪式減小摩擦、磨損小。減小摩擦、磨損小。多用于大缸徑柴油機。多用于大缸徑柴油機。液力挺柱液力挺柱結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：見右圖見右圖 性能：性能： 消除了配氣機消除了配氣機構(gòu)的間隙，減小了構(gòu)的間隙，減小了各零件的沖擊載荷各零件的沖擊載荷和噪聲提高發(fā)動機和噪聲提高發(fā)動機高速時的性能。高速時的性能。卡環(huán)卡環(huán)閥架閥架推桿支座推桿支座單向閥單向閥柱塞彈簧柱塞彈簧單向閥彈簧單向閥彈簧挺柱體挺柱體柱塞柱塞3 3、氣門推桿、氣門推桿作用：作用： 將挺柱傳來的推力傳將挺柱傳來的推力傳給搖臂。給搖臂。 工作情況：工作情況： 是氣門機構(gòu)中最容易是氣門機構(gòu)中最容易彎曲的零件。彎曲的零件。 材料：材料： 硬鋁（機體和汽缸蓋硬鋁（機體和汽缸蓋均為鋁合金）或鋼。均為鋁合金）或鋼。淬硬、磨光淬硬、磨光 短臂短臂 長臂長臂4 4、搖臂、搖臂功用：功用： 搖臂結(jié)構(gòu)示意圖搖臂結(jié)構(gòu)示意圖將推桿