第3章發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)與換氣系統(tǒng)優(yōu)秀課件

第3章發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)與換氣系統(tǒng)§3.1 配氣機(jī)構(gòu)1、功用：按照發(fā)動機(jī)每個氣缸內(nèi)所進(jìn)行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開啟和關(guān)閉氣缸的進(jìn)、排氣門，使新鮮可燃混合氣(汽油機(jī))或空氣(柴油機(jī))及時進(jìn)入氣缸，將廢氣及時排出氣缸。2、充氣效率ηv：在進(jìn)氣行程中，實際進(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)下充滿氣缸工作容積的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量之比。

ηv=M/M0

M——進(jìn)氣過程中，實際進(jìn)入氣缸的新氣的質(zhì)量；

M0——在理想狀態(tài)下，充滿氣缸工作容積的新氣質(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)系氣門裝在缸體上氣門裝在缸蓋上一、配氣機(jī)構(gòu)的類型3）、氣門頂置式配氣機(jī)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。本教材只涉及氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)2、凸輪軸的布置型式1）凸輪軸下置有利因素：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(jī)的布置。

不利因素是什么？凸輪軸與氣門相距較遠(yuǎn)，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(jī)。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(jī)轉(zhuǎn)速較高時，可以減少氣門傳動機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量。（柴油機(jī)應(yīng)用較多)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)動機(jī)如：桑塔納轎車發(fā)動機(jī)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(yùn)動的慣量減少。雙凸輪軸上置式發(fā)動機(jī)3、凸輪軸的傳動方式傳動方式傳動路線特點應(yīng)用齒輪傳動曲軸正時齒輪（鋼）→凸輪軸正時齒輪（鑄鐵或膠木）工作可靠，嚙合平穩(wěn)、噪聲小凸輪軸下置、中置式配氣機(jī)構(gòu)鏈條傳動曲軸→鏈條→凸輪軸正時齒輪可靠性、耐久性略差，噪聲大，造價高凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)齒形帶傳動曲軸→齒形皮帶→凸輪軸正時齒輪成本低，但工作性能好凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)傳動方式圖例二、配氣機(jī)構(gòu)的組成氣門組：密封、傳熱氣門驅(qū)動組：打開氣門氣門組氣門驅(qū)動組搖臂氣門1、氣門組氣門組；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：保證氣缸的密封。三、配氣機(jī)構(gòu)的構(gòu)造2）氣門功用： 燃燒室的組成部分，是氣體進(jìn)、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(jìn)氣門600K~700K，排氣門800K~1100K。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(qiáng)度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨進(jìn)氣門采用鉻鋼或鉻鎳鋼等，排氣門采用硅鉻鋼等耐熱合金鋼。頭部桿部3）氣門頭部的結(jié)構(gòu)形式平頂式結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，吸熱面積小，質(zhì)量也較小，進(jìn)、排氣門都可采用。凸頂式（球面頂）適用于排氣門，因為其強(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。凹頂式（喇叭頂）凹頂頭部與桿部的過渡部分具有一定的流線形，可以減少進(jìn)氣阻力，但其頂部受熱面積大，故適用于進(jìn)氣門，而不宜用于排氣門。

氣門與氣門座實物圖進(jìn)氣門排氣門一般情況下，進(jìn)氣門頭部大于排氣門，以提高充氣系數(shù)。4）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、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，1~3mm。氣門錐角的大小進(jìn)氣門：一般為30°或45°。在相同氣門升程情況下，錐角小則進(jìn)氣阻力?。坏^部結(jié)構(gòu)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(fù)荷較大。密封：（1）1-2mm接觸環(huán)帶，（2）各缸氣門不能互換。5)氣門桿圓柱形，不斷做往復(fù)運(yùn)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氣門桿彈簧座的固定形式凹槽（環(huán)槽）：安裝兩半錐形鎖片。鎖銷孔：用鎖銷固定。6）氣門座氣門座：氣缸蓋的進(jìn)、排氣道與氣門錐面相結(jié)合的部位。作用：靠其內(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。

氣門座合金鑄鐵、奧氏體鋼結(jié)構(gòu)型式（1）直接在缸蓋上鏜出。（2）鑲氣門座圈。氣門座圈： 以較大過盈量鑲嵌在氣門座上的圓環(huán)。鑲嵌式氣門座特點： 優(yōu)點：提高氣門座的使用壽命，便于更換。 缺點：導(dǎo)熱性差，加工精度高，脫落時易造成嚴(yán)重事故。

汽油機(jī)：排氣門采用鑲嵌式氣門座，進(jìn)氣門直接在缸蓋鏜 柴油機(jī)：進(jìn)排氣門均采用鑲嵌式氣門座鋁合金氣缸蓋為何氣門座都要鑲嵌氣門座圈？7）氣門導(dǎo)管作用：

為氣門的運(yùn)動導(dǎo)向，保證氣門直線運(yùn)動兼起導(dǎo)熱作用。工作條件：

工作溫度較高，約500K。潤滑困難，易磨損。材料：

用含石墨較多的合金鑄鐵或粉末冶金材料，能提高自潤滑作用。加工方法：

外表面加工精度較高，內(nèi)表面精絞氣門導(dǎo)管氣缸蓋過盈配合卡環(huán)：防止氣門導(dǎo)管在使用中脫落。倒角伸入深度應(yīng)適量。錐度可減少氣流阻力。裝配：氣門桿與氣門導(dǎo)管間隙0.05～0.12mm。8）氣門彈簧功用：使氣門與氣門座緊密貼合保證氣門的密封。保證氣門在開閉時因慣性力和沖擊力而產(chǎn)生彼此脫離的現(xiàn)象。氣門彈簧氣門彈簧座鎖片氣門關(guān)閉保證氣門及時關(guān)閉、密封氣門開啟保證氣門不脫離凸輪材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼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(dāng)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，一根折斷后另一根可繼續(xù)工作應(yīng)用車型：奧迪100，捷達(dá)，桑塔納,廣州標(biāo)致505減小彈簧高度。防止共振產(chǎn)生斷裂。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(dāng)?shù)臍忾T間隙。凸輪挺柱推桿搖臂凸輪軸正時齒輪搖臂軸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(jī)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；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)動分電器的螺旋齒輪凸輪工作條件：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。同名凸輪的相對角位置各缸的同名凸輪的相對角位置為如右圖所示點火順序：1—2—4—3異名凸輪的相對角位置與配氣相位有關(guān)其中，i—缸數(shù)。凸輪的輪廓凸輪輪廓應(yīng)保證氣門的運(yùn)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刻氣門關(guān)閉點出現(xiàn)氣門間隙階段緩沖結(jié)束點凸輪軸的軸向定位：正時齒輪止推板隔圈（調(diào)節(jié)環(huán)）凸輪軸頸凸輪軸的軸向間隙氣缸體利用調(diào)節(jié)環(huán)控制軸向竄動竄動量作用：為了防止凸輪軸在工作中產(chǎn)生軸向竄動和承受斜齒輪產(chǎn)生的軸向力。凸輪軸的軸向定位：止推軸承：第一軸承止推片：正時齒輪與第一軸頸之間止推螺釘：正時齒輪蓋上以上各結(jié)構(gòu)中均應(yīng)留有一定間隙，并可調(diào)整。止推片凸輪軸的驅(qū)動與正時記號A、齒輪傳動：應(yīng)用在下置凸輪軸發(fā)動機(jī)。采用斜齒齒輪。曲軸齒數(shù)：凸輪軸齒數(shù)=1:2傳動比三、配氣相位與氣門間隙1）、概念：用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、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。10°~30°40°~80°40°~80°10°~30°上止點下止點1、配氣相位2、配氣相位演示3）、氣門疊開氣門疊開：當(dāng)進(jìn)氣門早開和排氣門晚關(guān)時，出現(xiàn)的進(jìn)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(jìn)氣過程氣門疊開的后果？2、氣門間隙1、概念：

氣門間隙：為保證氣門關(guān)閉嚴(yán)密，通常發(fā)動機(jī)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(dāng)?shù)拈g隙。氣門桿搖臂氣門間隙氣門間隙進(jìn)氣門0.25~0.30mm排氣門0.30~0.35mm為何排氣門間隙大于進(jìn)氣門間隙？氣門間隙過大：

進(jìn)排氣門開啟時間縮短，造成進(jìn)氣不充分，發(fā)動機(jī)充量系數(shù)下降，功率下降，排氣不干凈，發(fā)動機(jī)熱負(fù)荷增加，缸蓋受熱變形增大；配氣機(jī)構(gòu)傳動件之間以及氣門與氣門座之間產(chǎn)生較大撞擊及響聲，加速它們之間的磨損。氣門間隙過?。?/p>

氣門受熱膨脹后造成氣門關(guān)閉不嚴(yán)，產(chǎn)生漏氣，使發(fā)動機(jī)的動力性下降，熱負(fù)荷增加，氣門被燒壞等。氣門間隙調(diào)整原則調(diào)整原則：1、不可調(diào)區(qū)域：將要排氣，正在排氣，排氣剛完的排氣門不可調(diào)。將要進(jìn)氣，正在進(jìn)氣，進(jìn)氣剛完的進(jìn)氣門不可調(diào)。2、調(diào)氣門間隙的步驟：1）畫出配氣相位圖2）排出各缸的位置3）當(dāng)一缸在壓縮上止點時，判斷其它缸位于何行程，并判斷間隙是否可調(diào)。實物圖測量氣門間隙擰松緊定螺母，調(diào)正調(diào)節(jié)螺釘

換氣系統(tǒng)的功用是按照內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)，及時地供給新鮮、充量空氣或可燃混合氣，并盡可能徹底排出廢氣。

§3.2換氣系統(tǒng)換氣系統(tǒng)的主要組成如右圖：

一、空氣濾清器

4125A柴油機(jī)空氣濾清器屬于復(fù)合濕式濾清器，包括干式慣性、濕式慣性、和濕式過濾三級。作用：清除流向氣缸空氣中所含的灰塵和沙粒。慣性式、過濾式、復(fù)合式。干式、濕式（2）干式紙質(zhì)濾清器

紙質(zhì)空氣濾清器具有重量輕，高度小，成本低，效率高，性能穩(wěn)定的特點，缺點是使用壽命較短。一般每12000km用壓縮空氣清潔濾芯。其濾芯是用樹脂處理的微孔濾紙制成的。

系統(tǒng)作用：消聲、滅火、凈化廢氣。系統(tǒng)組成：消聲器、滅火器、廢氣凈化器、排氣管道。

排氣系統(tǒng)

二、消聲器降低汽車拖拉機(jī)排氣噪聲；消除廢氣中可能存在的火焰和火星。四、內(nèi)燃機(jī)廢氣進(jìn)化一、污染物的來源：曲軸箱竄氣燃油蒸氣發(fā)動機(jī)燃燒廢氣二、污染物的分類及危害：CO、NO、NO2、HC

三、排氣凈化措施：防止油氣蒸發(fā)——曲軸箱、燃油箱機(jī)外凈化方法——空氣噴射、熱反應(yīng)器、催化劑優(yōu)化循環(huán)控制——進(jìn)氣溫度自動調(diào)節(jié)裝置電控汽油噴射廢氣再循環(huán)改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu)催化轉(zhuǎn)化器

CatalyticConverters換氣過程進(jìn)氣充分，排氣徹底。

研究換氣過程的目的是：了解換氣過程進(jìn)行的狀況，分析影響充量的各種因素，從中尋找減少換