汽車構(gòu)成教案(第三章)

1、汽車構(gòu)成教案 主講：孫桂權(quán)第三章 配氣機(jī)構(gòu)內(nèi)容提要目前，四沖程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都采用氣門式配氣機(jī)構(gòu)。其功用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作循環(huán)的要求，定時(shí)開啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門，使新氣進(jìn)入氣缸，廢氣從氣缸排出。進(jìn)入氣缸內(nèi)的新氣數(shù)量或稱進(jìn)氣量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響很大。進(jìn)氣量越多，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率和轉(zhuǎn)矩越大。因此，配氣機(jī)構(gòu)首先要保證進(jìn)氣充分，進(jìn)氣量盡可能的多；同時(shí)，廢氣要排除干凈，因?yàn)闅飧變?nèi)殘留的廢氣越多，進(jìn)氣量將會(huì)越少。第一節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)的功用及組成功用：其功用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作循環(huán)的要求，定時(shí)開啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門，使新氣進(jìn)入氣缸，廢氣從氣缸排出。氣門式配氣機(jī)構(gòu)由氣門組和氣門傳動(dòng)組兩部分組

2、成，每組的零件組成則與氣門的位置、凸輪軸的位置和氣門驅(qū)動(dòng)形式等有關(guān)?，F(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)均采用頂置氣門，即進(jìn)、排氣門置于氣缸蓋內(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。第一節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)的功用及組成 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) 。 其中氣門組零件包括氣門、氣門座圈、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、氣門彈簧座和氣門鎖夾等；氣門傳動(dòng)組零件則包括凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸、搖臂軸座和氣門間隙調(diào)整螺釘?shù)取?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)推桿和氣門間隙調(diào)整螺釘推動(dòng)搖臂繞搖臂軸

3、擺動(dòng)，壓縮氣門彈簧使氣門開啟。當(dāng)凸輪的下降段與挺柱接觸時(shí)，氣門在氣門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。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)

4、構(gòu)。 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)。由于氣門排列和氣門驅(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。第一節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)的功用及組成 氣門驅(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；或凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)搖臂，搖臂驅(qū)動(dòng)氣門。2.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)，因此在轎車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用比較廣泛。如CA488

5、3、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)。 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，凸輪通過吊杯形機(jī)械挺柱驅(qū)動(dòng)氣門；或通過吊杯形液力挺柱驅(qū)動(dòng)氣門。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)氣門的能量損失最小。因此，在高度強(qiáng)化的轎車發(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)

6、式配氣機(jī)構(gòu)。 一、配氣定時(shí)（配氣相位） 以曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門開閉時(shí)刻及其開啟的持續(xù)時(shí)間稱作配氣定時(shí)。 進(jìn)氣門在進(jìn)氣行程上止點(diǎn)之前開啟謂之早開。從進(jìn)氣門開到上止點(diǎn)曲軸所轉(zhuǎn)過的角度稱作進(jìn)氣提前角，記作 。進(jìn)氣門在進(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)氣門關(guān)閉曲軸轉(zhuǎn)過的角度稱作進(jìn)氣遲后角，記作 。整個(gè)進(jìn)氣過程持續(xù)的時(shí)間或進(jìn)氣持續(xù)角為180+ 曲軸轉(zhuǎn)角。一般 030、3080曲軸轉(zhuǎn)角。排氣門在作功行程結(jié)束之前，即在作功行程下止點(diǎn)之前開啟，謂之排氣門早開。從排氣門開啟到下止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)過的角度稱作排氣提前角，記作 。排氣門在排氣行程結(jié)束之后，即在排氣行程上止點(diǎn)之后關(guān)閉，謂之排氣門晚關(guān)。從

7、上止點(diǎn)到排氣門關(guān)閉曲軸轉(zhuǎn)過的角度稱作排氣遲后角，記作 。整個(gè)排氣過程持續(xù)時(shí)間或排氣持續(xù)角為180 曲軸轉(zhuǎn)角。一般 4080、030曲軸轉(zhuǎn)角。由于進(jìn)氣門早開和排氣門晚關(guān)，致使活塞在上止點(diǎn)附近出現(xiàn)進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象，稱其為氣門重疊。重疊期間的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門重疊角，它等于進(jìn)氣提前角與排氣遲后角之和，即 。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

8、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)的換氣過程臻于完善?？傊?，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣定時(shí)應(yīng)該是進(jìn)氣遲后角和氣門重疊角隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而加大。如果氣門升程也能隨發(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。 三、氣門間隙 發(fā)動(dòng)機(jī)在冷態(tài)下，當(dāng)氣門處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，氣門與傳動(dòng)件之間的間隙稱為氣門間隙。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣門及其傳動(dòng)件，如挺柱、推桿等都將因?yàn)槭軣崤蛎浂扉L。如果氣門與其傳動(dòng)件之間，在冷態(tài)時(shí)不預(yù)留間隙，則在熱態(tài)下由于氣門及其傳動(dòng)件膨脹伸長而頂開氣門，破壞氣門與氣門座之間的密封，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)，在氣門與其傳動(dòng)件之間需預(yù)留適當(dāng)?shù)拈g隙，即氣門間隙。氣門間隙既不能過大，也不能過小。間隙過小，不能完全消除上述弊?。婚g隙過大，在氣門與氣門座以及各傳動(dòng)件之間將產(chǎn)生撞擊和響聲。最適當(dāng)?shù)臍忾T間隙由發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠根據(jù)試驗(yàn)確定。Background