汽車(chē)構(gòu)造3課件

12五月2024汽車(chē)構(gòu)造3第一節(jié)配氣機(jī)構(gòu)的功用及組成氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)由氣門(mén)組和氣門(mén)傳動(dòng)組兩部分組成，每組的零件組成則與氣門(mén)的位置、凸輪軸的位置和氣門(mén)驅(qū)動(dòng)形式等有關(guān)。現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)均采用頂置氣門(mén)，即進(jìn)、排氣門(mén)置于氣缸蓋內(nèi)，倒掛在氣缸頂上。凸輪軸的位置有下置式、中置式和上置式3種。

2一、凸輪軸下置式配氣機(jī)構(gòu)

凸輪軸置于曲軸箱內(nèi)的配氣機(jī)構(gòu)為凸輪軸下置式配氣機(jī)構(gòu)。其中氣門(mén)組零件包括氣門(mén)、氣門(mén)座圈、氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)彈簧、氣門(mén)彈簧座和氣門(mén)鎖夾等；氣門(mén)傳動(dòng)組零件則包括凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸、搖臂軸座和氣門(mén)間隙調(diào)整螺釘?shù)?。下置凸輪軸由曲軸定時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸通過(guò)定時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)凸輪的上升段頂起挺柱時(shí)，經(jīng)推桿和氣門(mén)間隙調(diào)整螺釘推動(dòng)搖臂繞搖臂軸擺動(dòng)，壓縮氣門(mén)彈簧使氣門(mén)開(kāi)啟。當(dāng)凸輪的下降段與挺柱接觸時(shí)，氣門(mén)在氣門(mén)彈簧力的作用下逐漸關(guān)閉。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)，每個(gè)氣缸進(jìn)、排氣一次。這時(shí)曲軸轉(zhuǎn)兩周，而凸輪軸只旋轉(zhuǎn)一周，所以曲軸與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比或傳動(dòng)比為2∶1。3二、凸輪軸中置式配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸置于機(jī)體上部的配氣機(jī)構(gòu)被稱為凸輪軸中置式配氣機(jī)構(gòu)。與凸輪軸下置式配氣機(jī)構(gòu)的組成相比，減少了推桿，從而減輕了配氣機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，增大了機(jī)構(gòu)的剛度，更適用于較高轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)。有些凸輪軸中置式配氣機(jī)構(gòu)的組成與凸輪軸下置式配氣機(jī)構(gòu)沒(méi)有什么區(qū)別，只是推桿較短而已，如YC6105Q、6110A、依維柯8210.22S和福特2.5ID等發(fā)動(dòng)機(jī)都是這種機(jī)構(gòu)。4三、凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸置于氣缸蓋上的配氣機(jī)構(gòu)為凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)(OHC)。其主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)件少，傳動(dòng)鏈短，整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度大，適合于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。由于氣門(mén)排列和氣門(mén)驅(qū)動(dòng)形式的不同，凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)有多種多樣的結(jié)構(gòu)形式。5氣門(mén)驅(qū)動(dòng)形式有搖臂驅(qū)動(dòng)、擺臂驅(qū)動(dòng)和直接驅(qū)動(dòng)三種類型。1.搖臂驅(qū)動(dòng)、單凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸推動(dòng)液力挺柱，液力挺柱推動(dòng)搖臂，搖臂再驅(qū)動(dòng)氣門(mén)；或凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)搖臂，搖臂驅(qū)動(dòng)氣門(mén)。62.擺臂驅(qū)動(dòng)、凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)由于擺臂驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的配氣機(jī)構(gòu)比搖臂驅(qū)動(dòng)式剛度更好，更有利于高速發(fā)動(dòng)機(jī)，因此在轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用比較廣泛。如CA4883、SH680Q、克萊斯勒A452、奔馳QM615、奔馳M115等發(fā)動(dòng)機(jī)均為單上置凸輪軸(SOHC)擺臂驅(qū)動(dòng)式配氣機(jī)構(gòu)；而本田B20A、尼桑VH45DE、三菱3G81、富士EJ20等發(fā)動(dòng)機(jī)都是雙上置凸輪軸(DOHC)擺臂驅(qū)動(dòng)式配氣機(jī)構(gòu)。7第一節(jié)配氣機(jī)構(gòu)的功用及組成3.直接驅(qū)動(dòng)、凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)在這種形式的配氣機(jī)構(gòu)中，凸輪通過(guò)吊杯形機(jī)械挺柱驅(qū)動(dòng)氣門(mén)；或通過(guò)吊杯形液力挺柱驅(qū)動(dòng)氣門(mén)。與上述各種形式的配氣機(jī)構(gòu)相比，直接驅(qū)動(dòng)式配氣機(jī)構(gòu)的剛度最大，驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的能量損失最小。因此，在高度強(qiáng)化的轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。如奧迪、捷達(dá)、桑塔納、馬自達(dá)6、歐寶V6、奔弛320E，還有依維柯8140.01、8140.21等均為直接驅(qū)動(dòng)式配氣機(jī)構(gòu)。8第二節(jié)配氣定時(shí)及氣門(mén)間隙一、配氣定時(shí)（配氣相位）以曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)閉時(shí)刻及其開(kāi)啟的持續(xù)時(shí)間稱作配氣定時(shí)。進(jìn)氣門(mén)在進(jìn)氣行程上止點(diǎn)之前開(kāi)啟謂之早開(kāi)。從進(jìn)氣門(mén)開(kāi)到上止點(diǎn)曲軸所轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱作進(jìn)氣提前角，記作α。進(jìn)氣門(mén)在進(jìn)氣行程下止點(diǎn)之后關(guān)閉謂之晚關(guān)。從進(jìn)氣行程下止點(diǎn)到進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱作進(jìn)氣遲后角，記作β。整個(gè)進(jìn)氣過(guò)程持續(xù)的時(shí)間或進(jìn)氣持續(xù)角為180°+α＋β曲軸轉(zhuǎn)角。一般α＝0°～30°、β＝30°～80°曲軸轉(zhuǎn)角。排氣門(mén)在作功行程結(jié)束之前，即在作功行程下止點(diǎn)之前開(kāi)啟，謂之排氣門(mén)早開(kāi)。從排氣門(mén)開(kāi)啟到下止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱作排氣提前角，記作γ。排氣門(mén)在排氣行程結(jié)束之后，即在排氣行程上止點(diǎn)之后關(guān)閉，謂之排氣門(mén)晚關(guān)。從上止點(diǎn)到排氣門(mén)關(guān)閉曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱作排氣遲后角，記作δ。整個(gè)排氣過(guò)程持續(xù)時(shí)間或排氣持續(xù)角為180°＋γ＋δ曲軸轉(zhuǎn)角。一般γ＝40°～80°、δ＝0°～30°曲軸轉(zhuǎn)角。由于進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)和排氣門(mén)晚關(guān)，致使活塞在上止點(diǎn)附近出現(xiàn)進(jìn)、排氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟的現(xiàn)象，稱其為氣門(mén)重疊。重疊期間的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門(mén)重疊角，它等于進(jìn)氣提前角與排氣遲后角之和，即α＋δ。9二、可變配氣定時(shí)機(jī)構(gòu)采用可變配氣定時(shí)機(jī)構(gòu)可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不同，要求不同的配氣定時(shí)。這是因?yàn)椋寒?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變時(shí)，由于進(jìn)氣流速和強(qiáng)制排氣時(shí)期的廢氣流速也隨之改變，因此在氣門(mén)晚關(guān)期間利用氣流慣性增加進(jìn)氣和促進(jìn)排氣的效果將會(huì)不同。例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣流慣性小，若此時(shí)配氣定時(shí)保持不變，則部分進(jìn)氣將被活塞推出氣缸，使進(jìn)氣量減少，氣缸內(nèi)殘余廢氣將會(huì)增多。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣流慣性大，若此時(shí)增大進(jìn)氣遲后角和氣門(mén)重疊角，則會(huì)增加進(jìn)氣量和減少殘余廢氣量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程臻于完善?？傊臎_程發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣定時(shí)應(yīng)該是進(jìn)氣遲后角和氣門(mén)重疊角隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而加大。如果氣門(mén)升程也能隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而加大，則將更有利于獲得良好的發(fā)動(dòng)機(jī)高速性能。10三、氣門(mén)間隙發(fā)動(dòng)機(jī)在冷態(tài)下，當(dāng)氣門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，氣門(mén)與傳動(dòng)件之間的間隙稱為氣門(mén)間隙。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣門(mén)及其傳動(dòng)件，如挺柱、推桿等都將因?yàn)槭軣崤蛎浂扉L(zhǎng)。如果氣門(mén)與其傳動(dòng)件之間，在冷態(tài)時(shí)不預(yù)留間隙，則在熱態(tài)下由于氣門(mén)及其傳動(dòng)件膨脹伸長(zhǎng)而頂開(kāi)氣門(mén)，破壞氣門(mén)與氣門(mén)座之間的密封，造成氣缸漏氣，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，起動(dòng)困難，甚至不能正常工作。為此，在裝配發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，在氣門(mén)與其傳動(dòng)件之間需預(yù)留適當(dāng)?shù)拈g隙，即氣門(mén)間隙。氣門(mén)間隙既不能過(guò)大，也不能過(guò)小。間隙過(guò)小，不能完全消除上述弊?。婚g隙過(guò)大，在氣門(mén)與氣門(mén)座以及各傳動(dòng)件之間將產(chǎn)生撞擊和響聲。最適當(dāng)?shù)臍忾T(mén)間隙由發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠根據(jù)試驗(yàn)確定。11第三節(jié)氣門(mén)組

一、氣門(mén)1.氣門(mén)的工作條件氣門(mén)的工作條件非常惡劣。首先，氣門(mén)直接與高溫燃?xì)饨佑|，受熱嚴(yán)重，而散熱困難，因此氣門(mén)溫度很高。其次，氣門(mén)承受氣體力和氣門(mén)彈簧力的作用，以及由于配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)件的慣性力使氣門(mén)落座時(shí)受到?jīng)_擊。第三，氣門(mén)在潤(rùn)滑條件很差的情況下以極高的速度啟閉并在氣門(mén)導(dǎo)管內(nèi)作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此外，氣門(mén)由于與高溫燃?xì)庵杏懈g性的氣體接觸而受到腐蝕。2.氣門(mén)材料進(jìn)氣門(mén)一般用中碳合金鋼制造，如鉻鋼、鉻鉬鋼和鎳鉻鋼等。排氣門(mén)則采用耐熱合金鋼制造，如硅鉻鋼、硅鉻鉬鋼、硅鉻錳鋼等。3.氣門(mén)構(gòu)造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣門(mén)均為菌形氣門(mén)，由氣門(mén)頭部和氣門(mén)桿兩部分構(gòu)成。氣門(mén)頂面有平頂、凹頂和凸頂?shù)刃螤睢Ｄ壳皯?yīng)用最多的是平頂氣門(mén)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，受熱面積小，進(jìn)、排氣門(mén)都可采用。12氣門(mén)與氣門(mén)座或氣門(mén)座圈之間靠錐面密封。氣門(mén)錐面與氣門(mén)頂面之間的夾角稱為氣門(mén)錐角。進(jìn)、排氣門(mén)的氣門(mén)錐角一般均為45°，只有少數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門(mén)錐角為30°。134.每缸氣門(mén)數(shù)一般發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸有兩個(gè)氣門(mén)，即一個(gè)進(jìn)氣門(mén)和一個(gè)排氣門(mén)。進(jìn)氣門(mén)頭部直徑比排氣門(mén)大15％～30％，目的是增大進(jìn)氣門(mén)通過(guò)斷面面積，減小進(jìn)氣阻力，增加進(jìn)氣量。凡是進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)數(shù)量相同時(shí)，進(jìn)氣門(mén)頭部直徑總比排氣門(mén)大。每缸兩氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)又稱兩氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)代高性能汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用每缸三、四、五個(gè)氣門(mén)，其中尤以四氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)為數(shù)最多四氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)每缸兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)，兩個(gè)排氣門(mén)。其突出的優(yōu)點(diǎn)是氣門(mén)通過(guò)斷面積大，進(jìn)、排氣充分，進(jìn)氣量增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和功率提高。其次是每缸四個(gè)氣門(mén)，每個(gè)氣門(mén)的頭部直徑較小，每個(gè)氣門(mén)的質(zhì)量減輕，運(yùn)動(dòng)慣性力減小，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。最后，四氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)多采用篷形燃燒室，火花塞布置在燃燒室中央，有利于燃燒。14二、氣門(mén)座與氣門(mén)座圈三、氣門(mén)導(dǎo)管四、氣門(mén)彈簧氣門(mén)彈簧的功用是保證氣門(mén)關(guān)閉時(shí)能緊密地與氣門(mén)座或氣門(mén)座圈貼合，并克服在氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)配氣機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的慣性力，使傳動(dòng)件始終受凸輪控制而不相互脫離。15氣門(mén)彈簧一般為等螺距圓柱形螺旋彈簧。當(dāng)氣門(mén)彈簧的工作頻率與其固有的振動(dòng)頻率相等或?yàn)檎麛?shù)倍時(shí)，氣門(mén)彈簧就會(huì)發(fā)生共振。共振時(shí)將使配氣定時(shí)遭到破壞，使氣門(mén)發(fā)生反跳和沖擊，甚至使彈簧折斷。為防止共振的發(fā)生，可采取下列結(jié)構(gòu)措施：1)采用雙氣門(mén)彈簧在柴油機(jī)和高性能汽油機(jī)上廣泛采用每個(gè)氣門(mén)安裝兩個(gè)直徑不同，旋向相反的內(nèi)、外彈簧。由于兩個(gè)彈簧的固有頻率不同，當(dāng)一個(gè)彈簧發(fā)生共振時(shí)，另一個(gè)彈簧能起到阻尼減振作用。采用雙氣門(mén)彈簧可以減小氣門(mén)彈簧的高度，而且當(dāng)一個(gè)彈簧折斷時(shí)，另一個(gè)彈簧仍可維持氣門(mén)工作。彈簧旋向相反，可以防止折斷的彈簧圈卡入另一個(gè)彈簧圈內(nèi)使其不能工作或損壞。2)采用變螺距氣門(mén)彈簧某些高性能汽油機(jī)采用變螺距單氣門(mén)彈簧。變螺距彈簧的固有頻率不是定值，從而可以避開(kāi)共振。3)采用錐形氣門(mén)彈簧錐形氣門(mén)彈簧的剛度和固有振動(dòng)頻率沿彈簧軸線方向是變化的，因此可以消除發(fā)生共振的可能性。16五、氣門(mén)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)當(dāng)氣門(mén)工作時(shí)，如能產(chǎn)生緩慢的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可使氣門(mén)頭部周向溫度分布比較均勻，從而減小氣門(mén)頭部的熱變形。同時(shí)，氣門(mén)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在密封錐面上產(chǎn)生輕微的摩擦力，能夠清除錐面上的沉積物。17由于氣門(mén)驅(qū)動(dòng)形式和凸輪軸位置的不同，氣門(mén)傳動(dòng)組的零件組成差別很大。一、凸輪軸1．凸輪軸工作條件及材料凸輪軸承受周期性的沖擊載荷。凸輪與挺柱之間的接觸應(yīng)力很大，相對(duì)滑動(dòng)速度也很高，因此，凸輪工作表面的磨損比較嚴(yán)重。2.凸輪軸構(gòu)造凸輪軸是通過(guò)凸輪軸軸頸支承在凸輪軸軸承孔內(nèi)的，因此凸輪軸軸頸數(shù)目的多少是影響凸輪軸支承剛度的重要因素。如果凸輪軸剛度不足，工作時(shí)將發(fā)生彎曲變形，這會(huì)影響配氣定時(shí)。下置式凸輪軸每隔1～2個(gè)氣缸設(shè)置一個(gè)凸輪軸軸頸。183.凸輪軸軸承中置式和下置式凸輪軸的軸承一般制成襯套壓入整體式軸承座孔內(nèi)，再加工軸承內(nèi)孔，使其與凸輪軸軸頸相配合。上置式凸輪軸的軸承多由上、下兩片軸瓦對(duì)合而成，裝入剖分式軸承座孔內(nèi)。軸承材料多與主軸承相同，在低碳鋼鋼背上澆敷減摩合金層。也有的凸輪軸軸承采用粉末冶金襯套或青銅襯套。194.凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪