配氣機(jī)構(gòu)課件

配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)第三章配氣機(jī)構(gòu)第一節(jié)氣門式配氣機(jī)構(gòu)的布置及傳動第二節(jié)配氣相位第三節(jié)配氣機(jī)構(gòu)的零件和組件第四節(jié)思考題第三章配氣機(jī)構(gòu)第一節(jié)氣門式配氣機(jī)構(gòu)的布置及傳動5－凸輪軸正時齒形帶輪6－凸輪軸油封7－半軸鍵8－凸輪軸9－液力挺柱10－氣門鎖片11－上氣門彈簧座12－氣門彈簧13－氣門油封14－氣門導(dǎo)管15－進(jìn)氣門座圈16－排氣門座圈17－排氣門18－進(jìn)氣門5－凸輪軸正時齒形帶輪第三章配氣機(jī)構(gòu)功用：按照發(fā)動機(jī)的工作順序定時、定量實現(xiàn)換氣過程。達(dá)到進(jìn)氣盡可能充分、排氣盡可能干凈的目的。衡量進(jìn)氣充分程度的指標(biāo)充氣效率:實際進(jìn)氣量與進(jìn)氣狀態(tài)下理論上充滿氣缸工作容積的新鮮充量之比

M----進(jìn)氣過程中，實際充入氣缸的新氣質(zhì)量就配氣機(jī)構(gòu)而言，提高充氣效率，主要是要求有利于減小進(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)，使吸氣和排氣卻盡可能充分。換氣機(jī)構(gòu)形式：氣門式、氣口式、氣門-氣口式

返回結(jié)束第三章配氣機(jī)構(gòu)功用：按照發(fā)動機(jī)的工作順序定時、定量實第一節(jié)氣門配氣機(jī)構(gòu)的布置和傳動1.1氣門配氣機(jī)構(gòu)包含氣門組和氣門傳動組。1.2分類(1)按氣門布置型式（氣門頂置式、氣門中置式、氣門側(cè)置式）(2)按凸輪軸的布置位置（凸輪軸下置式和凸輪軸中置式及凸輪軸上置式(3)按曲軸和凸輪軸的傳動方式（齒輪傳動式、鏈條傳動式、齒條傳動式）(4)按氣缸門數(shù)目（二氣門式、四氣門式）返回結(jié)束第一節(jié)氣門配氣機(jī)構(gòu)的布置和傳動1.1氣門配氣1.2.1按氣門布置型式（1）氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)氣門位于氣缸蓋上稱為氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)，其特點，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，適于高轉(zhuǎn)速、高壓縮比的發(fā)動機(jī)。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)（2）氣門側(cè)置式氣門設(shè)置在機(jī)體上。凸輪軸必須下置。所以此種已淘汰1.2.1按氣門布置型式（1）氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)第三章__配氣機(jī)構(gòu)課件1.2.2凸輪軸的布置型式1、凸輪軸下置式凸輪軸布置在缸體的下部曲軸箱內(nèi)，氣門和凸輪軸相距較遠(yuǎn)。氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)復(fù)雜，配氣機(jī)構(gòu)噪聲較大。2、凸輪軸中置式凸輪軸布置在缸體上部。驅(qū)動氣門所需零部件數(shù)目較少。凸輪軸經(jīng)過挺柱直接驅(qū)動搖臂而省去挺桿3、凸輪軸上置式凸輪軸布置在缸蓋上。驅(qū)動氣門所需零部件數(shù)目最少。適用于高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)，應(yīng)用較廣泛。1）凸輪軸直接通過搖臂來驅(qū)動氣門。傳動結(jié)構(gòu)沒有挺柱、推桿。適用于高速發(fā)動機(jī)。2）凸輪軸直接驅(qū)動氣門，往復(fù)運動質(zhì)量最小，對凸輪軸和氣門彈簧設(shè)計的要求也最低1.2.2凸輪軸的布置型式1、凸輪軸下置式第三章__配氣機(jī)構(gòu)課件第三章__配氣機(jī)構(gòu)課件1.2.3按凸輪軸的動力傳動方式來分

1、鏈傳動：可靠性、耐久性差，噪音大。2、齒形帶傳動：可以減少鏈傳動時的高噪音，減少機(jī)構(gòu)質(zhì)量，降低成本。前兩種適于凸輪軸離曲軸較遠(yuǎn)、高轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)。需要張緊裝置。3、齒輪傳動：多用在凸輪軸中、下置式的配氣機(jī)構(gòu)中。一般從曲軸到凸輪軸只需一對正時齒輪傳動，若齒輪直徑過大，可增加一個中間齒輪。為了嚙合平穩(wěn)，減小噪聲，正時齒輪多采用圓柱形斜齒。返回結(jié)束1.2.3按凸輪軸的動力傳動方式來分

1、鏈傳動：可第三章__配氣機(jī)構(gòu)課件皮帶傳動皮帶傳動鏈傳動鏈傳動1.2.4按氣門數(shù)及排列方式來分

雙氣門和多氣門。四氣門排列方案：1、同名氣門排成兩列（用一根凸輪軸）2、同名氣門排成一列（用兩根凸輪軸1.2.4按氣門數(shù)及排列方式來分

雙氣門和多氣門。配氣機(jī)構(gòu)分類按氣門數(shù)分類兩氣門四氣門五氣門配氣機(jī)構(gòu)分類按氣門數(shù)分類五氣門（3進(jìn)2排）五氣門（3進(jìn)2排）1.3.氣門間隙1.3.1定義在發(fā)動機(jī)冷態(tài)裝配時，在氣門及其傳動結(jié)構(gòu)中，留有適當(dāng)間隙，以補(bǔ)償氣門受熱后的膨脹量，這一間隙稱為氣門間隙。(氣門完全關(guān)閉（凸輪的凸起部分不頂挺柱）時，氣門桿尾端與搖臂或挺柱之間的間隙)返回結(jié)束1.3.氣門間隙1.3.1定義返回結(jié)束1.3.2、位置：在氣門與其相鄰傳動件之間。1.3.3、間隙大?。ɡ滠囬g隙）柴油機(jī)：進(jìn)氣門0.30～0.35mm排氣門0.35～0.40mm汽油機(jī)：進(jìn)氣門0.25～0.30mm排氣門0.30～0.35mm

注:采用液壓挺柱的配氣機(jī)構(gòu)不需要留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。氣門間隙過小：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1.3.2、位置：在氣門與其相鄰傳動件之間。第二節(jié)配氣相位

一、配氣相位（配氣定時）

(1)定義

用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門的開啟時刻和開啟延續(xù)時間；也可以用一環(huán)形相位圖來表示，即配氣相位圖。（2）理論上的配氣相位分析理論上講進(jìn)、壓、功、排各占180°，也就是說進(jìn)、排氣門都是在上、下止點開閉，延續(xù)時間都是曲軸轉(zhuǎn)角180°。但實際表明，簡單配氣相位對實際工作是很不適應(yīng)的，它不能滿足發(fā)動機(jī)對進(jìn)、排氣門的要求。返回結(jié)束第二節(jié)配氣相位一、配氣相位（原因：①氣門的開、閉有個過程開啟總是由小→大關(guān)閉總是由大→?、跉怏w慣性的影響隨著活塞的運動同樣造成進(jìn)氣不足、排氣不凈③發(fā)動機(jī)速度的要求實際發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速很高，活塞每一行程歷時都很短，當(dāng)轉(zhuǎn)速為5600r/min時一個行程只有60/5600×2）=0.0054s，就是轉(zhuǎn)速為1500r/min，一個行程也只有0.02s，這樣短的進(jìn)氣或排氣過程，使發(fā)動機(jī)進(jìn)氣不足，排氣不凈。可見，理論上的配氣相位不能滿足發(fā)動機(jī)進(jìn)飽排凈的要求，那么，實際的配氣相位又是怎樣滿足這個要求的呢？原因：（3）實際的配氣相位分析

1)氣門早開晚關(guān)對發(fā)動機(jī)實際工作好處: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，大大減小了排氣力使排氣干凈。排氣門晚關(guān)：延長了排氣時間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用，使排氣干凈。2)氣門重疊

把兩個氣門同時開啟時間相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角叫作氣門重疊角。進(jìn)、排氣流各自有自己的流動方向和流動慣性，而重疊時間又很短，不至于混亂，即吸入的可燃混合氣不會隨同廢氣排出，廢氣也不會經(jīng)進(jìn)氣門倒流入進(jìn)氣管，而只能從排氣門排出；進(jìn)氣門附近有降壓作用，有利于進(jìn)氣（3）實際的配氣相位分析3)進(jìn)、排氣門的實際開閉時刻和延續(xù)時間

實際進(jìn)氣時刻和延續(xù)時間：在排氣行程接近終了時，活塞到達(dá)上止點前，即曲軸轉(zhuǎn)到離上止點還差一個角度α，進(jìn)氣門便開始開啟，進(jìn)氣行程直到活塞越過下止點后β時，進(jìn)氣門才關(guān)閉。進(jìn)氣門打開持續(xù)時間：180°+α+β。

α-進(jìn)氣提前角一般α=10°～30°

β-進(jìn)氣延遲角一般β=40°～80°

所以進(jìn)氣過程曲軸轉(zhuǎn)角為230°～290°實際排氣時刻和延續(xù)時間：同樣，作功行程接近終了時，活塞在止點前排氣門便開始開啟，提前開啟的角度γ一般為40°～80°，活塞越過下止點后δ角排氣門關(guān)閉，δ一般為10°～30°，整個排氣過程相當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角180°+γ+δ。

γ-排氣提前角一般γ=40°～80°

δ-進(jìn)氣延遲角一般δ=10°～30°所以排氣過程曲軸轉(zhuǎn)角為230°～290°氣門重疊角α+δ=20°～60°從上面的分析，可以看出實際配氣相位和理論上的配氣相位相差很大，實際配氣相位，氣門要早開晚關(guān)，主要是為了滿足進(jìn)氣充足，排氣干凈的要求。3)進(jìn)、排氣門的實際開閉時刻和延續(xù)時間注：不同的發(fā)動機(jī)，由于結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)速的不同，起配氣定時也不相同。即使是同一臺發(fā)動機(jī)，其配氣定時也應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。欲使配氣定時隨發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化，需采用可變配氣定時機(jī)構(gòu)。注：不同的發(fā)動機(jī)，由于結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)速的不同，起配氣定時也不相同。第三節(jié)配氣機(jī)構(gòu)的零件和組件一.氣門組（一）組成：氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、氣門油封、鎖片、幻燈片17（二）.要求：1.密封性2.導(dǎo)管導(dǎo)向好3.氣門彈簧的兩端面與氣門桿的中心線垂直4.彈簧的彈力足5.開啟時，對空氣阻力小。返回結(jié)束第三節(jié)配氣機(jī)構(gòu)的零件和組件一.氣門組返回結(jié)束（三）：主要零件1.氣門(valve)

1）功用：控制進(jìn)、排氣管的開閉2）工作條件：承受高溫、高壓、沖擊、潤滑困難。3）要求：足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨、耐高溫、耐腐蝕、耐沖擊。4）材料：進(jìn)氣門采用中碳合金鋼（鉻鋼或鎳鉻等），排氣門采用耐熱合金鋼（硅鉻鋼等）。5）構(gòu)造：氣門由頭部、桿部組成。鎖夾槽氣門頂（三）：主要零件鎖夾槽氣門頂?shù)谌耞_配氣機(jī)構(gòu)課件氣門頭部是一個具有圓錐斜面的圓盤。氣門錐角是氣門密封錐面的與水平面之間的夾角一般為45°，也有30°，氣門頭邊緣應(yīng)保持一定厚度，一般為1-3mm，以防工作中沖擊損壞和被高溫?zé)g。氣門密封錐面與氣門座配對研磨。氣門頭部是一個具有圓錐斜面的圓盤。氣門錐角是氣門密封錐面的與氣門頂面形狀：有平頂，球面頂和喇叭形頂?shù)绕巾敚航Y(jié)構(gòu)簡單、制造方便、吸熱面積小，質(zhì)量小、進(jìn)、排氣門均可采用。球面頂：適用于排氣門，強(qiáng)度高，排氣阻力小，廢氣的清除效果好，但受熱面積大，質(zhì)量和慣性力大，加工較復(fù)雜。喇叭形頂：適用于進(jìn)氣門，進(jìn)氣阻力小，但受熱面積大氣門頂面形狀：有平頂，球面頂和喇叭形頂?shù)葰忾T桿→桿身與頭部制成一體，裝在氣門導(dǎo)管內(nèi)起導(dǎo)向作用，桿身與頭部采用圓滑過渡連接。表面有較高的加工精度和較低的粗糙度,與氣門導(dǎo)管保持較小的配合間隙(0.05-0.12mm),以減小磨損,并起到良好的導(dǎo)向和散熱作用.尾端→制有凹槽（錐形槽或環(huán)形槽）用來安裝鎖緊件.其形狀取決于氣門彈簧座的固定方式.常用的結(jié)構(gòu)是用剖分或兩半的錐形鎖片來固定彈簧.第三節(jié)配氣機(jī)構(gòu)的零件和組件鎖片、卡簧鎖片、卡簧其功用是在氣門彈簧力的作用下把彈簧座和氣門桿鎖住，使彈簧力作用到氣門桿上氣門桿→桿身與頭部制成一體，裝在氣門導(dǎo)管內(nèi)起導(dǎo)向作用，桿身與2.氣門導(dǎo)管(valveguide)

功用：①起導(dǎo)向作用，保證氣門作直線往復(fù)運動。

②起導(dǎo)熱作用，將氣門頭部傳給桿身的熱量，通過氣缸蓋傳出去。為了保證導(dǎo)向，導(dǎo)管應(yīng)有一定的長度，氣門導(dǎo)管的工作溫度也較高，約500k。氣門導(dǎo)管和氣門的潤滑是靠配氣機(jī)構(gòu)飛濺出來的機(jī)油進(jìn)行潤滑的，因此易磨損。為了改善潤滑性能，氣門導(dǎo)管常用灰鑄鐵或球墨鑄鐵或鐵基粉未治金制造。導(dǎo)管內(nèi)、外圓面加工后壓入氣缸蓋的氣門導(dǎo)管孔內(nèi)，然后再精鉸內(nèi)孔。為了防止氣門導(dǎo)管在使用過程中松脫，有的發(fā)動機(jī)對氣門導(dǎo)管用卡環(huán)定位2.氣門導(dǎo)管(valveguide)3.氣門座(valveport)

氣門座與氣門頭部密封錐面配合密封氣缸，氣門頭部的熱量亦經(jīng)過氣門座外傳。氣門座可以在缸蓋或缸體上直接鏜出，也可以采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)。鑲嵌式結(jié)構(gòu)氣門座都采用較好的材料（合金鑄鐵、奧氏體鋼等）單獨制作4.氣門彈簧(valvespring)

功用：保證氣門緊貼氣門座，防止氣門落座時發(fā)生跳動等。常用雙彈簧結(jié)構(gòu)氣門彈簧的作用在于保證氣門回位，在氣門關(guān)閉時，保證氣門與氣門座之間的密封，在氣門開啟時，保證氣門不因運動時產(chǎn)生的慣性力而脫離凸輪。氣門彈簧多為圓柱形螺旋彈簧，它的一端支承在氣缸蓋上，另一端壓靠在氣門桿尾端的彈簧座上，彈簧座用鎖片固定在氣門桿的尾端。3.氣門座(valveport)第三章__配氣機(jī)構(gòu)課件氣門彈簧氣門彈簧氣門彈簧座氣門彈簧座5.氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為了使氣門頭部溫度均勻，防止局部過熱引起的變形和清除氣門座積炭，可設(shè)法使氣門在工作中相對氣門座緩慢旋轉(zhuǎn)。氣門緩慢旋轉(zhuǎn)時在密封錐面上產(chǎn)生輕微的摩擦力，有阻止沉積物形成的自潔作用。5.氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

二氣門傳動組（一）功用：傳遞凸輪軸→氣門之間的運動（二）組成:凸輪軸、挺柱、正時齒輪、推桿、搖臂氣門間隙調(diào)整螺釘、搖臂及搖臂軸等（三）主要零件

1.凸輪軸(camshaft)功用：控制氣門的開啟和關(guān)閉，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。（根據(jù)凸輪軸可以判斷工作順序）工作中，凸輪軸受到氣門間歇性開啟的周期性沖擊載荷，因此對凸輪表面要求耐磨，凸輪軸要有足夠的韌性和剛度返回結(jié)束

二氣門傳動組返回結(jié)束1）四沖程配氣凸輪軸與曲軸轉(zhuǎn)速之比1