汽車發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)教案

1、配氣機(jī)構(gòu)任務(wù)一配氣機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)1 .掌握配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2 .掌握配氣機(jī)構(gòu)和主要零部件功用。配氣機(jī)構(gòu)的功用是按照發(fā)動機(jī)各缸工作過程的需要，定時地開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，使新鮮燃油混合氣得以及時進(jìn)入氣缸，廢氣得以及時排出氣缸。完成發(fā)動機(jī)工作循環(huán)。在進(jìn)氣終了時，新鮮燃油混合氣被吸進(jìn)氣缸愈多，則發(fā)動機(jī)可能發(fā)出的功率愈大。燃油混合氣充滿氣缸的程度，用充氣效率來表示。充氣效率越高，表明充入氣缸的空氣量越多，燃燒后放出的熱量越多，發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率就越大。為提高充氣系數(shù)，配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)制造時，一是要求其結(jié)構(gòu)有利于減小進(jìn)氣和排氣的阻力，而且進(jìn)排氣門的開啟時刻和持續(xù)開啟時間比較適當(dāng)，使進(jìn)氣過程和排氣過程都盡

2、可能充分，二是盡可能降低進(jìn)氣終了時汽缸內(nèi)的溫度。配氣機(jī)構(gòu)就是要保證在發(fā)動機(jī)各工況工作，特別是高速高負(fù)荷條件下，滿足充氣效率的要求。a)氣門劉翌;b)氣門頂置；1.氣門的布置形式及凸輪軸的布置形式1)根據(jù)氣門安裝位置不同，分氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)、氣門側(cè)置式配氣機(jī)構(gòu)(1)氣門位于氣缸蓋上稱為氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)，由凸輪、挺柱、推桿、搖臂、氣門和氣門彈簧等組成。其特點(diǎn)，進(jìn)氣阻力小，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，氣流攪動大，能達(dá)到較高的壓縮比，目前國產(chǎn)的汽車發(fā)動機(jī)都采用氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)。氣門的布置形(2)氣門位于氣缸體側(cè)面稱為氣門側(cè)置式配氣機(jī)構(gòu)，由凸輪、挺柱、氣門和氣門彈簧等組成。省去了推桿、搖臂等零件，簡化了結(jié)構(gòu)。

3、因?yàn)樗倪M(jìn)、排氣門在氣缸的一側(cè)，壓縮比受到限制，進(jìn)排氣門阻力較大，發(fā)動機(jī)的動力性和高速性均較差。逐漸被淘汰。2)按凸輪軸布置位置，分為凸輪軸下置式、凸輪軸式中置式、凸輪軸上置式。a)凸輪軸下置式；b)凸輪軸中強(qiáng)式二c)凸輪軸上茬式:凸輪軸布置形式(1)凸輪軸下置式，主要缺點(diǎn)是氣門和凸輪軸相距較遠(yuǎn)，因而氣門傳動零部件較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，發(fā)動機(jī)高度也有所增加。(2)凸輪軸中置，凸輪軸位于氣缸體的中部由凸輪軸經(jīng)過挺柱直接驅(qū)動搖臂，省去推桿,這種結(jié)構(gòu)稱為凸輪軸中置配氣機(jī)構(gòu)。(3)凸輪軸上置，凸輪軸布置在氣缸蓋上。凸輪軸上置有兩種結(jié)構(gòu)，一是凸輪軸直接通過搖臂來驅(qū)動氣門，這樣既無挺柱，又無推桿，往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量

4、大大減小，此結(jié)構(gòu)適于高速發(fā)動機(jī)。另一種是凸輪軸直接通過液壓挺柱來驅(qū)動氣門，此種配氣機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量更小，特別適應(yīng)于高速發(fā)動機(jī)。(4)單上置凸輪軸(SOHC驅(qū)動的頂置氣門這種布置形式的發(fā)動機(jī)在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)型轎車(如西耶那、賽歐、奇瑞等)被廣泛采用，它是利用單凸輪軸驅(qū)動氣門，并將凸輪軸布置在氣缸蓋上。通過凸輪、搖臂直接推動氣門開啟和關(guān)閉。單頂置凸輪軸的布置也有如下幾種形式：如圖a為氣門平行布置，凸輪壓搖臂再推開氣門。b所示氣門也是平行布置，但它是采用凸輪頂起搖臂，使搖臂繞搖臂軸旋轉(zhuǎn)后再頂開氣門。c是氣門成夾角布置，單凸輪軸推動搖臂，再推動雙列氣門。d是單凸輪軸推動成夾角布置的4氣門布置。后兩種形式廣

5、泛用在多氣門發(fā)動機(jī)上。由于它僅用一根凸輪軸同時驅(qū)動進(jìn)排氣門，結(jié)構(gòu)簡單布置緊湊。(5)雙上置凸輪軸(DOHC膽動的頂置氣門雙頂置凸輪軸的布置有兩種形式：1)雙凸輪軸的凸輪通過搖臂驅(qū)動氣門的形式。2)雙凸輪軸的凸輪直接驅(qū)動挺柱從而驅(qū)動氣門的形式。雙頂置凸輪軸布置形式的發(fā)動機(jī)在國內(nèi)中高檔轎車（如奧迪A6、帕薩特）以及某些經(jīng)濟(jì)型轎車（如夏利2000、美日、優(yōu)利歐、海馬323、）上被廣泛采用。DOHC發(fā)動機(jī)與SOHC發(fā)動機(jī)相比，在性能上各有利弊，在發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)、制造和使用方面，兩者各有不同。DOHC發(fā)動機(jī)可以調(diào)節(jié)不同工況下的配氣相位，而SOHC則只能維持設(shè)計(jì)時的標(biāo)準(zhǔn)，這點(diǎn)對賽車尤為重要，所以絕大多數(shù)的賽車

6、發(fā)動機(jī)均采用DOHC設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，但DOHC發(fā)動機(jī)制造工藝較復(fù)雜成本較高（如圖3-1-4中B所示）。雙上置凸輪軸2.配氣機(jī)構(gòu)的傳動配氣機(jī)構(gòu)的傳動大致有以下幾種形式。1）齒輪傳動凸輪軸下置的配氣機(jī)構(gòu)大多采用圓柱形正時齒輪傳動。一般從曲軸到凸輪軸的傳動只需一對正時齒輪，必要時可加裝中間齒輪。為了嚙合平穩(wěn)，減小噪聲，正時齒輪多用斜齒。在中、小功率發(fā)動機(jī)上曲軸正時齒輪用鋼來制造，而凸輪軸正時齒輪則用鑄鐵或夾布膠木制造，以減小噪聲。為了裝配時保證正確的配氣相位，齒輪上都有正時記號，裝配時必須使記號對齊（記號的種類有：點(diǎn)、字母、數(shù)字等）。解放CA1091和東風(fēng)EQ1090E型載貨汽車的配氣機(jī)構(gòu)均采用齒輪傳動。

7、齒輪傳動2）鏈傳動鏈傳動一般用在凸輪軸頂置的配氣機(jī)構(gòu)中，為了不致脫鏈和工作時鏈條具有適度的張力，一般裝有導(dǎo)鏈板和張緊輪等裝置（如圖3-6所示）。鏈傳動的優(yōu)點(diǎn)是布置容易，若傳動距離較長時，還可用兩級鏈傳動。但其可靠性和耐久性不如齒輪傳動，其傳動性能在很大程度上取決于鏈條的制造質(zhì)量。另外由于多處使用導(dǎo)鏈板和張緊輪，結(jié)構(gòu)質(zhì)量噪聲（除無聲鏈）也較大。此種傳動方式在奔馳、寶馬等高檔車型上比較常見。鏈條傳動鏈傳動3）同步帶傳動現(xiàn)代高速汽車發(fā)動機(jī)上廣泛采用同步帶傳動的形式。如圖3-7所示為發(fā)動機(jī)的雙頂置凸輪軸的傳動布置如圖。中間設(shè)置一個張緊輪，可以調(diào)整同步帶的張緊力。采用同步帶傳動，不但可以減少噪聲，減少結(jié)

8、構(gòu)質(zhì)量而且有效降低了成本。一汽奧迪100和捷達(dá)、高爾夫、上海桑塔納轎車配氣機(jī)構(gòu)均采用同步帶傳動。齒帶傳動同步帶傳動3.氣門數(shù)目及排列方式一般發(fā)動機(jī)都采用每缸兩氣門，即一個進(jìn)氣門和一個排氣門的結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步改善氣缸的換氣性能，在結(jié)構(gòu)允許的條件下，應(yīng)盡量增大進(jìn)氣門頭部的直徑。當(dāng)氣缸直徑較大，活塞平均線速度較高時，每缸一進(jìn)一排的氣門結(jié)構(gòu)就不能保證良好的充氣效率，因此，在現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)上普遍采用每缸多氣門結(jié)構(gòu)。如奔馳s320型汽車發(fā)動機(jī)采用每缸三氣門結(jié)構(gòu)（如圖3-8所示）；POL01.4L型汽車發(fā)動機(jī)采用每缸四氣門結(jié)構(gòu)；帕薩特1.8T型發(fā)動機(jī)、捷達(dá)王，發(fā)動機(jī)采用每缸五氣門結(jié)構(gòu)（三個進(jìn)氣門、兩個排氣門

9、）。氣門數(shù)目的增加，使發(fā)動機(jī)的進(jìn)、排氣通道的橫截面積大大增加，提高了發(fā)動機(jī)的充氣效率，改善了發(fā)動機(jī)的動力性能。氣門數(shù)目及排列方式任務(wù)二氣門組與氣門傳動組學(xué)習(xí)目標(biāo)1 .掌握氣門組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2 .掌握氣門組的零部件功用。3 .掌握氣門傳動組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。4 .掌握氣門傳動組的零部件功用。i.氣門組氣門組由氣門、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧座、氣門彈簧、鎖片等零件組成。有的進(jìn)氣門還設(shè)有氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。氣門組應(yīng)保證氣門能夠?qū)崿F(xiàn)氣缸的密封，因此要求：?氣門頭部與氣門座貼合嚴(yán)密；?氣門導(dǎo)管對氣門桿的往復(fù)運(yùn)動有良好的導(dǎo)向；?氣門彈簧的兩端面與氣門桿的中心線相垂直，以保證氣門頭部在氣門座上不偏斜；?氣門彈簧的彈力足以克服

10、氣門及其傳動件的運(yùn)動慣性力，使氣門能迅速開閉，并保證氣門緊壓在氣門座上。1）氣門氣門由氣門頭部及桿部兩部分組成。氣門頭部頂面的形狀有凸頂、平頂和凹頂（如圖3-9所示）。凸頂?shù)膭偠却?，受熱面積也大，用于某些排氣門；平頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)簡單、制造方便，受熱面積小，應(yīng)用最多；氣門頂部形狀為漏斗形，其質(zhì)量小、慣性小，頭部與桿部有較大的過渡圓弧，使氣流阻力小，以及具有較大的彈性，對氣門座的適應(yīng)性好（又稱柔性氣門），容易獲得較好的密封，但受熱面積大，易存廢氣，容易過熱及受熱易變形，所以僅用作進(jìn)氣門；凹頂氣門的剛性和彈性居于平頂和漏斗形頂之間，對氣門座口也有較好的適應(yīng)性，應(yīng)用也較多。a-凸頂；b-平頂或45氣門頭部的

11、工作面被加工成錐形，它與氣門座相配合形成密封帶，此錐形面的錐角一般為30氣門桿是一個圓柱形的桿，一端與頭部相連接，另一端稱為氣門桿端，與彈簧座相連。氣門桿端與彈簧座連接的方式有兩種。一種是帶有鎖片的桿端，在氣門桿端部車有溝槽，在溝槽上裝有兩個半圓形的鎖片，鎖片外表面為圓錐面，具有內(nèi)錐面的彈簧座安裝在鎖片外面。在彈簧的支撐下，彈簧座緊壓兩個半圓鎖片使其緊箍在氣門桿端部，這樣彈簧座、鎖片與氣門連成二個整體，在凸輪控制下，與氣門一起運(yùn)動。另一種氣門桿尾部是利用氣門調(diào)整座來固定氣門彈簧的。氣門調(diào)整座的桿部車有外螺紋它與氣門桿上部的內(nèi)螺紋相配合，調(diào)整座底面的圓周上銃有小齒。在調(diào)整座的下面有齒鎖，在齒鎖的

12、上端面的圓周上也銃有小齒，齒鎖上的小齒與氣門調(diào)整座上的小齒互相咬合，齒鎖的內(nèi)孔作成三棱形，氣門桿外表面也加工成三棱形，使其與齒鎖內(nèi)孔相配合。在氣門調(diào)整座擰入氣門桿后，在彈簧力的作用下，使套在氣門桿外面的齒鎖與氣門調(diào)整座緊緊咬住，從而使氣門調(diào)整座、齒鎖與氣門形成了一個整體。帶鎖片氣門氣門調(diào)整座外螺紋氣門2）氣門導(dǎo)管氣門導(dǎo)管的功用是：在氣門作往復(fù)直線運(yùn)動時進(jìn)行導(dǎo)向，以保證氣門與氣門座之間的密封；當(dāng)凸輪直接作用于氣門桿端時，承受側(cè)向作用力并散出氣門的部分熱量。氣門導(dǎo)管內(nèi)、外圓柱面經(jīng)加工后壓入氣缸蓋或氣缸體的氣門導(dǎo)管孔中，然后再精校內(nèi)孔。為了防止軸向運(yùn)動，設(shè)有卡環(huán)定位槽，它與定位卡環(huán)配合便可防止工作時

13、導(dǎo)管移動而落入氣缸中。氣門桿與氣門導(dǎo)管之間一般留有微量間隙，使氣門桿能在導(dǎo)管中自由運(yùn)動。氣門導(dǎo)管工作溫度較高，潤滑較差，一般用含石墨較高的鑄鐵或鐵基粉末冶金制成，以提高自潤滑性能。3）氣門座氣門座的功用是防止氣門直接落座在氣缸蓋上而引起缸蓋的過度磨損。有些發(fā)動機(jī)的氣門座是在缸蓋上直接加工出來的，而大多數(shù)發(fā)動機(jī)的氣門座是用耐熱合金鋼或合金鑄鐵單獨(dú)制成座圈，然后壓入氣缸蓋中，以提高使用壽命和便于修理更換。4）氣門彈簧氣門彈簧的功用是：保證氣門回位；在氣門關(guān)閉及振動彈跳時保證氣門與氣門座之間的密封；保證氣門在工作時不致因慣性力而與凸輪分離。發(fā)動機(jī)的氣門彈簧一般采用圓柱螺旋彈簧。有的發(fā)動機(jī)上每個氣門采

14、用直徑不同的兩個彈簧，這兩個彈簧同心地安裝在氣門導(dǎo)管的外面（如圖3-13所示）。采用兩個彈簧既可減低彈簧的高度，從而降低發(fā)動機(jī)的高度尺寸，又可提高彈簧工作可靠性，可以抑制共振的產(chǎn)生。為了保證兩圈彈簧在工作時不至互相卡住，內(nèi)、外彈簧的螺旋方向應(yīng)該相反。有些發(fā)動機(jī)采用不等距的圓柱螺旋彈簧，其目的也是為了減少共振的產(chǎn)生。在安裝時，通常螺距較小的一側(cè)朝向缸蓋，或?qū)⒂猩珮?biāo)的一側(cè)按維修手冊要求安裝。圓柱螺旋彈簧同心氣門5）氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)彈簧為改善氣門局部過熱和清除氣門桿及氣門座錐面上的積炭，有些發(fā)動機(jī)上采用了氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由外殼、底座、碟形彈簧、滾珠與回位彈簧所組成。底座的內(nèi)孔與氣門導(dǎo)管相配合，

15、以保證底座不旋轉(zhuǎn)。底座上有6個凹槽，6個滾珠和回位彈簧分別放在每個凹槽中。碟形彈簧支承在底座的凸臺上，其外邊緣與外殼相連。碟形彈簧與滾珠之間有間隙。氣門關(guān)閉時，碟形彈簧的彈力大于氣門彈簧的預(yù)緊力，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)處于自由狀態(tài)。氣門開啟時，氣門彈簧彈力增大，碟形彈簧開始產(chǎn)生變形，變形量由小至大逐漸變化，直至與滾珠接觸為止。當(dāng)氣門彈簧彈力繼續(xù)增大，便迫使?jié)L珠向凹槽低處移動，由于底座不能轉(zhuǎn)動，在摩擦力作用下，碟形彈簧以上的部分產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，從而帶動氣門一起旋轉(zhuǎn)一個微小的角度。/門逐漸關(guān)閉時，彈簧力不斷放松，碟形彈簧不斷復(fù)原，當(dāng)復(fù)原到一定程度，滾珠在回位彈簧作用下，便返回原處。這樣氣門每開、閉一次，就向一個方向轉(zhuǎn)

16、過一定的角度。1糠招彈簧"九門錦夫軾片I3-鋼球威轉(zhuǎn)機(jī)荷殼體;5門嬋簧座6-氣門彈簧7-氣門2復(fù)位拜苣；氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6）氣門油封氣門桿與氣門導(dǎo)管之間有一定的間隙。配氣機(jī)構(gòu)工作時，會有適量的潤滑油從此間隙流進(jìn)氣門和排氣門上，對氣門桿和氣門導(dǎo)管進(jìn)行潤滑。但如果進(jìn)入的潤滑油量過大，過多的潤滑油就會進(jìn)入燃燒室內(nèi)燃燒（即發(fā)生燒機(jī)油現(xiàn)象），這不僅增加了潤滑油的消耗量，還會在氣門、氣門錐面以及氣門桿上產(chǎn)生積碳，影響氣門的密封，甚至有可能造成氣門桿與氣門導(dǎo)管咬死，造成嚴(yán)重后果。為了防止由于過量機(jī)油進(jìn)入燃燒室而造成這種嚴(yán)重后果的發(fā)生，一般在氣門導(dǎo)管上端安裝有橡膠油封，這就是氣門油封。氣門油封2.氣門傳

17、動組凸輪軸的位置不同，其傳動的形式也不同。下置式凸輪軸傳動組由推桿、挺柱、搖臂和搖臂軸等組成（如圖3-15所示）。上置凸輪軸傳動組有兩種結(jié)構(gòu)，一是凸輪軸直接通過搖臂來驅(qū)動氣門。另一種是凸輪軸直接通過液壓挺柱來驅(qū)動氣門。上置式凸輪軸傳動組由搖臂和搖臂軸和液壓挺桿等組成。氣門傳動組的作用是使進(jìn)、排氣門能按配氣相位規(guī)定的時刻開閉，且保證有足夠的開度。卜置式凸輪軸傳動1-眄始軸f時含卷常褪；”凸槍:如甘：；-卒禺就：八昌格物：和抵住體；g汽門就片：7上尢n卿黃原:虹、門處機(jī)門通時.io-%"導(dǎo)管；1】一址3門座i12一梅三門座:門-排十門；上置式凸輪軸傳動1）凸輪軸功用：控制氣門的開啟和關(guān)閉

18、，每一個進(jìn)、排氣門分別有相應(yīng)的進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪。凸輪的形狀影響氣門的開閉時刻及高度，凸輪的排列影響氣門的開閉時刻和工作順序。凸輪軸主要由凸輪、凸輪軸軸頸等組成。對于下置凸輪軸的汽油機(jī)還具有用以驅(qū)動機(jī)油泵、分電器的螺旋齒輪和用以驅(qū)動汽油泵的偏心輪。凸輪受到氣門間歇性開啟的周期性沖擊載荷，因此要求凸輪表面要耐磨，凸輪軸要有足夠的韌性和剛度。凸輪軸一般用優(yōu)質(zhì)鍛鋼或特種鑄鐵制成。凸輪和軸頸的工作表面經(jīng)熱處理后還要精磨和拋光，以提高其硬度及耐磨性。凸輪軸柒軟色箱軸軸的凸輪軸為了確保進(jìn)氣門和排氣門與活塞位置保持正確的關(guān)系，優(yōu)化燃燒和發(fā)動機(jī)性能，保證凸輪軸和曲軸正時正確是關(guān)鍵。下置式凸輪與曲軸間用一對正時

19、齒輪傳動，安裝時候必須對準(zhǔn)正時齒輪上正時記號（記號的種類有：點(diǎn)、字母、數(shù)字等，頂置式凸輪與曲軸相距較遠(yuǎn)，用鏈條或同步帶傳動，配氣正時較復(fù)雜，而且不同車型正時記號位置有所不同，如桑塔納轎車發(fā)動機(jī)采用單頂置凸輪軸，配氣正時點(diǎn)有兩處，帕薩特1.8T轎車發(fā)動機(jī)采用雙頂置凸輪軸，配氣正時點(diǎn)有四處。正時齒輪標(biāo)記配氣正時標(biāo)記2）挺柱挺柱是凸輪的從動件。它的功用是：將來自凸輪的運(yùn)動和作用力傳至推桿，承受凸輪傳來的側(cè)作用力，并將此側(cè)作用力傳給發(fā)動機(jī)機(jī)體。挺柱分為平面挺柱與滾子挺柱。平面挺柱由作為工作面的圓盤和起導(dǎo)向作用的圓柱體組成。在挺柱的內(nèi)部有球窩，與推桿下端的球頭相配合，挺柱的工作面與凸輪相接觸。滾子挺柱結(jié)

20、構(gòu)比較復(fù)雜，質(zhì)量也較大，一般用于缸徑較大，轉(zhuǎn)速較低或某些具有特殊要求的發(fā)動機(jī)上。由于配氣機(jī)構(gòu)中存在間隙，在高速運(yùn)行時會產(chǎn)生很大的振動和噪聲，這對某些要求行駛平穩(wěn)與低噪聲的發(fā)動機(jī)來說是很不適宜的。液壓挺柱就解決了這個問題。平面挺柱浪子挺柱液壓挺柱結(jié)構(gòu)圖平面挺柱與滾子挺柱紅旗CA7560型轎車發(fā)動機(jī)所用的液壓挺柱結(jié)構(gòu)圖。在挺柱體4中裝有柱塞2,在柱塞上端壓入支撐座5。柱塞經(jīng)常被柱塞彈簧8壓向上方，其最上位置由卡環(huán)1來限制，柱塞下端的單向閥架3內(nèi)裝有單向閥碟形彈簧6和單向閥7。發(fā)動機(jī)工作時，發(fā)動機(jī)潤滑系中的機(jī)油從主油道經(jīng)挺柱體側(cè)面的油孔流入，并經(jīng)常充滿柱塞內(nèi)腔及其下面的空腔。當(dāng)氣門關(guān)閉時，彈簧8使柱

21、塞2連同壓合在柱塞中的支撐座5緊靠著推桿，整個配氣機(jī)構(gòu)中不存在間隙。當(dāng)挺柱被凸輪推舉向上時，推桿作用于支撐座5和柱塞2上的反力力圖使柱塞克服柱塞彈簧8的彈力而相對于挺柱l向下移動，于是柱塞下部空腔內(nèi)的油壓迅速增高，使單向閥7關(guān)閉。由于液體的不可壓縮性，整個挺柱便如同一個剛體一樣上升，這樣便保證了必要的氣門升程。1 .卡環(huán)2 .柱塞3 .單向詢架4 .挺柱體5 .支撐座&單向碟形彈簧7 .單向閥8 .柱案彈簧液壓挺柱的結(jié)構(gòu)當(dāng)氣門開始關(guān)閉或冷卻收縮時，柱塞所受壓力縮小，由于柱塞彈簧8的作用，柱塞向上運(yùn)動，始終與推桿保持接觸，同時柱塞下部空腔中產(chǎn)生真空度，于是單向閥7再次被吸開，油液便流入挺

22、柱體腔，再度充滿整個挺柱內(nèi)腔。由上述工作過程可以看出，若氣門受熱膨脹伸長，由于氣門彈簧的彈力大于挺柱彈簧力，迫使柱塞下移，將挺柱內(nèi)腔油液從柱塞與挺柱體之間的間隙中擠出。每次氣門關(guān)閉以后柱塞上移受限，補(bǔ)油量減少，從而使挺柱自動"縮短"，保證氣門關(guān)閉緊密，相反，若氣門冷卻收縮，柱塞彈簧將使柱塞上移，單向閥打開，柱塞內(nèi)腔的油液進(jìn)入柱塞下腔。每次氣門關(guān)閉后，柱塞上移量增大，補(bǔ)油量增加，從而使挺柱苞好我柱體：2,柱塞：工缸筒：4彈簧；5-氣門桿；6-四輪”也油腔；竹-單向闕；9-供油孔；高壓晚.自動“伸長"，保證配氣機(jī)構(gòu)無間隙。因此，配氣機(jī)構(gòu)中不留氣門間隙仍能保證氣門可靠地

23、關(guān)閉。采用液壓挺柱消除了配氣機(jī)構(gòu)中的間隙，減小了各零件的沖擊和噪聲。同時凸輪輪廓可設(shè)計(jì)得陡一些，以便氣門開啟和關(guān)閉得更快，減小進(jìn)、排氣阻力，改善發(fā)動機(jī)的換氣，提高發(fā)動機(jī)的性能，特別是高速性能。但液壓挺柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求較高，而且磨損后無法調(diào)整，只能更換。一汽奧迪100、捷達(dá)/高爾夫、紅旗CA7220及上海桑塔納型轎車發(fā)動機(jī)均采用液壓挺柱。奧迪轎車和桑塔納轎車發(fā)動機(jī)上采用的液壓挺柱，其特點(diǎn)為：采用倒置的液壓挺柱，直接推動氣門的開啟；挺柱體上是由上蓋和圓筒，經(jīng)過加工后再用激光焊接成一體的薄壁零件。奧迪發(fā)動機(jī)上液壓挺柱3 .推桿推桿位于挺柱與搖臂之間，它的作用是個細(xì)長的桿，其上、下兩端裝有凹、

24、凸的球頭，上端的凹槽與搖臂上的球頭相接觸，下端的凸頭與挺柱的凹槽相接觸。由于推桿傳遞的力很大，因此必須保證良好的縱向穩(wěn)定性，為此，推桿往往采用鋼管制造，以保證在不增加質(zhì)量的情況下提高抗彎性。推桿4 .搖臂搖臂的功用是將挺桿（或凸輪）傳來的力，改變方向后作用于氣門端面，推開或關(guān)閉氣門。同時利用搖臂兩邊臂的長度比（搖臂比）來改變氣門的升程。它可以在小的凸輪升程下（或挺柱升程），獲得較大的氣門升程。一般將與氣門接觸的工作面做成圓弧形。當(dāng)搖臂作擺動時，可沿氣門端面滑動，這樣可使兩者之間的接觸力盡可能沿氣門軸線作運(yùn)動。搖臂內(nèi)往往鉆有油道或油孔，以便潤滑。在搖臂與挺桿接觸端，鉆有螺絲孔，用以安裝調(diào)節(jié)氣門間

25、隙的調(diào)節(jié)螺釘，并設(shè)有緊固螺釘螺母。一般螺釘?shù)南露俗鞒赏馇蝾^或內(nèi)凹球坑，以很好的與挺桿頭配合。搖臂一般用45鋼模鍛或球墨鑄鐵精密鑄造。斷面作成"工"字型或"T"字型。為了降低配氣機(jī)構(gòu)的驅(qū)動力矩，以降低摩擦消耗功率，很多轎車發(fā)動機(jī)上將搖臂與凸輪接觸方式由滑動改為滾動。由于采用了滾動接觸，其配氣系統(tǒng)的驅(qū)動力矩可降低1/3左右。在中低速區(qū)，發(fā)動機(jī)的全體摩擦力最大可降低14%左右。采用滾輪后，慣性問題可通過最佳設(shè)計(jì)來加以解決，以確保與滑動接觸相同的高速隨動性。據(jù)臂與氣門閾驚自動補(bǔ)傳器搖臂軸滾動滾輪式搖臂搖臂軸安裝在缸蓋上，而搖臂套在搖臂軸上，并用彈簧支在兩個相鄰搖

26、臂的側(cè)面，以保證搖臂的軸向位置。搖臂軸上有油道，以保證搖臂和搖臂軸的潤滑。任務(wù)三配氣正時學(xué)習(xí)目標(biāo)1 .掌握配氣相位的概念及功用;2 .了解可變配氣相位。1 .配氣相位1）配氣相位是指進(jìn)、排氣門的實(shí)際開閉時刻與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系，通常用相對于上、下止點(diǎn)曲拐位置的曲軸轉(zhuǎn)角的環(huán)形圖來表示。這種圖形稱為配氣相位。理論上四沖程發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣門應(yīng)該在曲拐處在上止點(diǎn)時開啟，在曲拐轉(zhuǎn)到下止點(diǎn)時關(guān)閉；排氣門則應(yīng)該在曲拐在下止點(diǎn)時開啟，在上止點(diǎn)時關(guān)閉。進(jìn)氣時間和排氣時間各占180。曲軸轉(zhuǎn)角。但是實(shí)際發(fā)動機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)速都很高，活塞每一行程所用時間都很短。這樣短時間的進(jìn)氣或排氣過程，往往會使發(fā)動機(jī)充氣不足或排氣不凈，從而使發(fā)

27、動機(jī)功率下降。因此，現(xiàn)代發(fā)動機(jī)都采取進(jìn)、排氣門早開遲閉的方法，即氣門的開啟和關(guān)閉的時刻并不正好是曲拐處在上止點(diǎn)和下止點(diǎn)的時刻，而是分別提早和延遲一定曲軸轉(zhuǎn)角，以改善進(jìn)、排氣狀況，從而提高發(fā)動機(jī)的動力性。配氣相位圖如圖3-26所示，在排氣行程接近終了，活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前，即曲軸轉(zhuǎn)到離上止點(diǎn)位置還差一個角度時，進(jìn)氣門便開始開啟，直到活塞過了下止點(diǎn)重又上行，即曲軸轉(zhuǎn)到超過下止點(diǎn)位置以后一個角度時，進(jìn)氣門才關(guān)閉。這樣，整個進(jìn)氣行程持續(xù)時間相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角180°+a+b。a角一般為10°30°,b角一般為40°80°。進(jìn)氣門提前開啟的目的，是為了保證進(jìn)氣

28、行程開始時進(jìn)氣門已開大，新鮮氣體能順利地充入氣缸。當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)時，氣缸內(nèi)壓力仍低于大氣壓力，在壓縮行程開始階段，活塞上移速度較慢的情況下，仍可以利用氣流慣性和壓力差繼續(xù)進(jìn)氣，因此進(jìn)氣門晚關(guān)一點(diǎn)是有利于充氣的。同樣，在做功行程接近終了，活塞到達(dá)下止點(diǎn)前，排氣門便開始開啟，提前開啟的角度g般約為40。80。經(jīng)過整個排氣行程，在活塞越過上止點(diǎn)后，排氣門才關(guān)閉，排氣門關(guān)閉的延遲角d一般約為10°30°。整個排氣過程的持續(xù)時間相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角180°+g+do排氣提前開啟的原因是：當(dāng)做功行程活塞接近下止點(diǎn)時，氣缸內(nèi)的氣體雖有0.3MPa0.4MPa的壓力，但就對活塞做功而

29、言，作用不大，這時若稍開啟排氣門，大部分廢氣在此壓力作用下可迅速自缸內(nèi)排出。當(dāng)活塞到下止點(diǎn)時，氣缸內(nèi)壓力已大大下降，約為0.115MPa,這時排氣門的開度進(jìn)一步增加，從而減少了活塞上行時的排氣阻力。高溫廢氣的迅速排出，還可以防止發(fā)動機(jī)過熱。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時，燃燒室內(nèi)的廢氣壓力仍高于大氣壓力，加之排氣時氣流有一定慣性，所以排氣門遲一點(diǎn)關(guān)，可以使廢氣排放得更干凈。進(jìn)氣門早開：增大了進(jìn)氣行程開始時氣門的開啟高度，減小進(jìn)氣阻力，增加進(jìn)氣量。進(jìn)氣門晚關(guān)：延長了進(jìn)氣時間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下，增加進(jìn)氣量。排氣門早開：借助氣缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。排氣門晚關(guān)：延長了排氣

30、時間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下，使排氣干凈。2）由于進(jìn)氣門在上止點(diǎn)前開啟，而排氣門在上止點(diǎn)后才關(guān)閉，這就出現(xiàn)了在一段時間內(nèi)排氣門和進(jìn)氣門同時開啟的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為氣門重疊，重疊的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門重疊角。由于新鮮氣流和廢氣流的流動慣性都比較大，在短時間內(nèi)是不會改變流向的。因此只要?dú)忾T重疊角選擇適當(dāng)，廢氣就不會倒流入進(jìn)氣管，新鮮氣體也不會隨同廢氣排出，這對于換氣是有利的。但應(yīng)注意，如氣門重疊角過大，當(dāng)汽油機(jī)小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)氣管內(nèi)壓力很低時，就可能出現(xiàn)廢氣倒流，使進(jìn)氣量減少。合理的氣門重疊角，可利用進(jìn)氣流的慣性排除殘余廢氣，增加新鮮充氣量。一般氣門重疊角在20°80°之間。

31、對于不同發(fā)動機(jī)，由于結(jié)構(gòu)形式、轉(zhuǎn)速各不相同，因而配氣相位也不相同。合理的配氣相位應(yīng)根據(jù)發(fā)動機(jī)性能要求，通過反復(fù)試驗(yàn)確定。2 .氣門間隙（以小型車輛為例）發(fā)動機(jī)工作時，氣門將因溫度升高而膨脹，如果氣門及其傳動件之間，在冷態(tài)時無間隙或間隙過小，則在熱態(tài)時，氣門及其傳動件的受熱膨脹勢必引起氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成發(fā)動機(jī)在壓縮和做功行程中漏氣，而使功率下降，嚴(yán)重時甚至不易起動，為了消除這種現(xiàn)象，通常在發(fā)動機(jī)冷態(tài)裝配時，在氣門與其傳動機(jī)構(gòu)中留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以補(bǔ)償氣門受熱后的膨脹量，這一間隙通常稱為氣門間隙。有的發(fā)動機(jī)采用液壓挺柱，挺柱的長度能自動調(diào)整，隨時補(bǔ)償氣門的熱膨脹量，故不需要預(yù)留氣門間隙。在發(fā)動機(jī)冷態(tài)

32、時，進(jìn)氣門的間隙為0.25mm0.30mm（大型車0.40mm0.60mm）,排氣門的間隙為0.30mm0.35mm（大型車0.40mm0.60mm)o如果氣門間隙過小，發(fā)動機(jī)在熱態(tài)下可能因氣門關(guān)閉不嚴(yán)而發(fā)生漏氣，導(dǎo)致功率下降，甚至氣門燒壞。如果氣門間隙過大，則使傳動零件之間以及氣門和氣門座之間產(chǎn)生撞擊響聲，并加速磨損。同時，也會使氣門開啟的持時間減少，氣缸的充氣以及排氣情況變壞。3 .可變配氣相位用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門開閉時刻和開啟持續(xù)時間，稱為配氣相位。進(jìn)氣配氣相位為180。+進(jìn)氣提前角a+進(jìn)氣遲后角3,排氣配氣相位為180。+排氣提前角丫a+排氣遲后角8。試驗(yàn)證明：在進(jìn)、排氣門早開、

33、晚關(guān)的過程中，進(jìn)氣門的晚關(guān)，對充氣效率影響最大，其次是重疊角的大小，人們多在進(jìn)氣門方面改善性能指標(biāo)。通過試驗(yàn)證明，兩種進(jìn)氣遲后角的充氣效率和功率變化規(guī)律是：1)低速時，晚關(guān)60°的充氣效率低、發(fā)動機(jī)功率升高遲后。2)高速時，超過23002500r/min后，晚關(guān)60°的充氣效率和功率，明顯優(yōu)于40°的相位角。1 )本田車系可變氣門相位VTECVTECM構(gòu)在本田轎車車系許多車上采用，VTEC是英文縮寫，其全稱為：VarbleValveTiming&ValveLiftElecctronicControl,意思是可變氣門相位與升程電子控制?？偯约铀贂r遇髓行at時

34、VTEC本田車系可變氣門相位VTEC(1) VTEC機(jī)構(gòu)的工作原理發(fā)動機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時ECM無工作指令，油道內(nèi)無控制油壓，各搖臂中的柱塞都在各自的柱塞孔中，各搖臂獨(dú)自擺動，互不影響。主搖臂隨主凸輪開閉主進(jìn)氣門，次凸輪推動次搖臂微開次進(jìn)氣門；中間搖臂只是“空轉(zhuǎn)”。發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到23002500r/min時，車速達(dá)到10km/h以上時；節(jié)氣門開度達(dá)到25艱上時；冷卻液溫度在60c以上時。ECM旨令VTEC電磁閥開啟液壓油道，油壓推動正時柱塞、同步柱塞和限位柱塞移動，將三個搖臂栓為一體。由于中間凸輪的升程大于另外兩個凸輪，且凸輪的相位角也加大，主次進(jìn)氣門都大幅度地同步開閉。此時，發(fā)動機(jī)

35、處于“雙進(jìn)雙排”工作狀態(tài)，功率明顯的加大?？梢娝?lián)時有輕微噪音，是正常現(xiàn)象。汽車在靜止?fàn)顟B(tài)空轉(zhuǎn)時VTEC機(jī)構(gòu)不投入工作。VTEC機(jī)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)的好壞，除電控部件外，主要決定于滑潤系統(tǒng)的特設(shè)油道油壓值。對機(jī)油品質(zhì)、潤滑系統(tǒng)相關(guān)部件和曲軸的軸承配合間隙要求嚴(yán)格（0.020.04mnD，必須使用本田車系的專用純正機(jī)油。另外本田系列的采用可調(diào)氣門間隙的配氣機(jī)構(gòu)，氣門間隙的調(diào)整必須在冷態(tài)下進(jìn)行。VTEC機(jī)構(gòu)的正時柱塞處，尚有慣性鎖止片，用扭簧控制，片端插入正時柱塞的鎖止槽中，該鎖止片依靠高速時的慣性力解脫。鏈條式配氣相位工作原理圖2 ）大眾車系可變氣門正時機(jī)構(gòu)VVTo采用雙頂置凸輪軸、4氣門結(jié)構(gòu)。排氣凸輪

36、軸通過正時齒形皮帶與曲軸相連接，進(jìn)、排氣土林軸之間采用鏈條驅(qū)動，鏈條上裝有油壓張緊器?？勺兿辔徽{(diào)節(jié)器是在液壓緊鏈器的基礎(chǔ)上，加裝了用ECU控制的電磁閥，形成了一個“配氣相位調(diào)節(jié)總成”部件（1）工作原理當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于1300r/min時，電磁控制閥不通電，進(jìn)氣凸輪軸即反向轉(zhuǎn)動一定角度九進(jìn)氣門早開角度變小，進(jìn)、排氣門的重疊角變小，防止發(fā)動機(jī)回火，低速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高于1300r/min時，電磁控制閥通電，進(jìn)氣門早開角度變大，進(jìn)、排氣門的重疊角變大，廢氣排出率加大，提高了容積效率和轉(zhuǎn)矩值。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高于3600r/min時，電磁控制閥又?jǐn)嚯?，調(diào)節(jié)工作結(jié)束，進(jìn)氣門又回到不提前的位置，晚開和

37、晚關(guān)角度加大，可利用氣體的慣性能量，提高功率值。大眾車系可變氣門正時機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是只改變進(jìn)氣門開、關(guān)時間的早晚，配氣相位角值不變（時間平移一即早開、早關(guān)；晚開、晚關(guān)），不改變進(jìn)氣門升程的大小。3 ）豐田車系智能可變氣門正時系統(tǒng)VVT-i。(1)VVT-i(VariableValveTimingintelligent)系統(tǒng)用來控制進(jìn)氣凸輪軸在40°曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，保持最佳的氣門正時，以適應(yīng)發(fā)動機(jī)工作狀況，從而實(shí)現(xiàn)在所有速度范圍提高轉(zhuǎn)矩和燃油經(jīng)濟(jì)性，減少廢氣排放量。這種結(jié)構(gòu)只是改變進(jìn)氣門開、關(guān)時間的早晚，配氣相位角值不變(時間平移一即早開、早關(guān)；晚開、晚關(guān))，不改變進(jìn)氣門升程的大小。正時機(jī)

38、構(gòu)VVT-i原理圖(2)汽車運(yùn)用VVT-i后，發(fā)動機(jī)的性能可得到提高。提高的進(jìn)氣效率提高發(fā)動機(jī)的功率和扭矩輸出提高發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性改善發(fā)動機(jī)在怠速和低負(fù)荷時的穩(wěn)定性在發(fā)動機(jī)工作過程中，系統(tǒng)持續(xù)不斷的修正正時以得到最適宜的進(jìn)氣效果。任務(wù)四配氣機(jī)構(gòu)的常見故障學(xué)習(xí)目標(biāo)1 .掌握配氣機(jī)構(gòu)常見故障判斷方法。配氣機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)的重要組成部分，功用是：按照發(fā)動機(jī)各汽缸的工作順序要求，定時開啟和關(guān)閉各汽缸的進(jìn)排氣門，使新鮮的可燃混合氣進(jìn)入汽缸，廢氣及時從汽缸排出。配氣機(jī)構(gòu)零部件磨損、燒蝕損壞或變形都會直接影響到發(fā)動機(jī)的技術(shù)性能，易使發(fā)動機(jī)啟動困難、運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。1 .配氣機(jī)構(gòu)常見故障部位及分析1)氣門與氣門座。

39、在高溫高壓、潤滑不良、沖擊載荷條件下工作，產(chǎn)生機(jī)械磨損和化學(xué)腐蝕，氣門桿彎曲變形，氣門表面凹陷、麻點(diǎn)、積炭，導(dǎo)管燒蝕、座圈燒蝕松動，工作不正常、異響、功率下降，氣門桿彎曲變形，用百分表測量，較削修磨氣門及座圈。2）氣門彈簧。長期使用，彈性減弱、損傷、折斷，氣門關(guān)閉不嚴(yán)，發(fā)動機(jī)啟動困難，功率下降、甚至造成（頂置式）氣門掉入汽缸中，經(jīng)檢查達(dá)不到技術(shù)要求的應(yīng)予更換。3）氣門推桿。潤滑不良、磨損過限而致折斷、彎曲變形，氣門關(guān)閉不嚴(yán)，使汽缸不工作，更換新件。4）搖臂及軸。磨損過甚松曠，氣門關(guān)閉不嚴(yán)，并發(fā)出金屬異響，焊修或電鍍修磨。5）氣門挺桿。潤滑不良而致底部剝落、外圈表面擦傷，配合松曠，下、下運(yùn)動發(fā)生偏斜、搖擺、異響，氣門間隙變化，應(yīng)修磨或更換6）凸輪軸。受周期性不均衡負(fù)荷作用，凸輪外形高度磨損及彎曲變形，引起凸輪軸、軸頸和軸承表面磨損，配氣準(zhǔn)確性不良，氣門腳間隙調(diào)整困難，充氣不足，廢氣排不干凈，功率下降，應(yīng)閃壓校正，重新選配軸承。7）正時齒輪。磨損過限，齒隙變大，工作中產(chǎn)生異響噪音，配合間隙直超過0.15mm時應(yīng)更換齒輪副。2 .配氣機(jī)構(gòu)常見故障判斷1 .凸輪軸響現(xiàn)象1）在發(fā)動機(jī)上部發(fā)出有節(jié)奏較鈍重的“嗒嗒”聲。2）中速時明顯，高速時響聲雜亂或消失。原因1）凸輪軸軸向間隙過大，產(chǎn)生軸向竄動。2）凸輪軸有彎、扭變形。3）凸輪工作表面磨損。4）凸輪軸軸頸磨損，徑向間隙過