混合動力汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修 課件 項目三任務(wù)1 配氣機構(gòu)認(rèn)知

項目三混合動力汽車發(fā)動機

配氣機構(gòu)檢修任務(wù)一

配氣機構(gòu)認(rèn)知

《混合動力汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

《混合動力汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

【案例導(dǎo)入】客戶李先生駕駛一輛混合動力汽車來到維修站，反應(yīng)該車運行中配氣機構(gòu)異響，并伴隨動力電池電量低于50%，動力不足、機油和燃油消耗增大、尾氣排放超標(biāo)等現(xiàn)象，經(jīng)過拆檢發(fā)現(xiàn)是氣門磨損過度，請向客戶解釋故障原因及解決方法?！痘旌蟿恿ζ嚢l(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

【知識介紹】一、配氣機構(gòu)的作用與組成配氣機構(gòu)的作用是按照發(fā)動機各缸的工作順序和每一個氣缸工作循環(huán)的要求，定時開啟和關(guān)閉各缸的進、排氣門，配合發(fā)動機各缸實現(xiàn)進氣、壓縮、做功、排氣的工作過程。配氣機構(gòu)工作性能的好壞，對發(fā)動機有重要的影響。對配氣機構(gòu)總的要求是氣門關(guān)閉嚴(yán)密、開閉及時、開度足夠。如果氣門關(guān)閉不嚴(yán)，在壓縮沖程中會漏氣，造成氣缸壓力不足和燃?xì)赓|(zhì)量的缺失；在做功沖程中會泄壓，使燃燒壓力降低。如果氣門開閉不及時或開度不夠，則會造成進氣不充分，排氣不徹底，以上情況均會引起發(fā)動機功率下降，甚至不能啟動。配氣機構(gòu)主要由凸輪軸、凸輪軸正時齒形輪、曲軸正時齒形輪、正時鏈條或正時皮帶、液壓挺柱、氣門組件等組成，如圖3-1所示?！痘旌蟿恿ζ嚢l(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

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二、配氣機構(gòu)的工作過程氣門打開時由曲軸通過正時皮帶或正時鏈條驅(qū)動凸輪軸旋轉(zhuǎn)，使凸輪軸上的凸輪通過液壓挺住挺柱向下推開氣門，同時使彈簧進一步壓縮。

當(dāng)凸輪頂點轉(zhuǎn)過液壓挺柱以后，氣門在其彈簧張力的作用下，開度逐漸減小，直至最后關(guān)閉，進氣或排氣過程即告結(jié)束。壓縮和作功行程中，氣門在彈簧張力作用下嚴(yán)密關(guān)閉，使氣缸密閉?！痘旌蟿恿ζ嚢l(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

三、正時皮帶和正時鏈條配氣機構(gòu)的驅(qū)動動力來自曲軸前端的正時齒形輪，柴油機多使用齒輪將動力傳遞給凸輪軸，汽油機有兩種形式將動力傳遞給凸輪軸，即正時皮帶和正時鏈條，常見配氣機構(gòu)驅(qū)動形式如圖3-2所示?！痘旌蟿恿ζ嚢l(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

正時皮帶或正時鏈條起到承上啟下的作用，上部連接是發(fā)動機氣缸蓋的正時帶輪、下部連接是曲軸正時帶輪。汽車發(fā)動機工作過程中，在氣缸不斷重復(fù)進氣、壓縮、作工、排氣四個過程，并且，每個步驟的時機都要與活塞的運動狀態(tài)和位置相配合，使進氣與排氣及活塞升降相互協(xié)調(diào)起來，正時皮帶或正時鏈條的正確安裝，保證了進排氣凸輪軸與曲軸的相對位置，也就保證了進排氣門的開閉時刻與活塞位置的正確性，正時皮帶的“正時”，實際指的是“配氣正時”。如果配氣正時不正確，將影響發(fā)動機的運轉(zhuǎn)及啟動，甚至造成“頂氣門”等嚴(yán)重機械故障。正時皮帶如圖3-3所示，正時皮帶具有技術(shù)成熟，成本較低，噪音較小等優(yōu)點?！痘旌蟿恿ζ嚢l(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

如圖3-4所示正時鏈條，正時鏈條具有技術(shù)可靠，更換周期長甚至無需更換等優(yōu)點，缺點是噪音較大，隨著使用時間其會被拉長，導(dǎo)致配氣相位發(fā)生變化?！痘旌蟿恿ζ嚢l(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

四、配氣機構(gòu)的分類配氣機構(gòu)按每缸氣門的數(shù)量，可分為雙氣門式和多氣門式?，F(xiàn)代高速發(fā)動機普遍采用多氣門結(jié)構(gòu)。氣門數(shù)的增加，使發(fā)動機的進、排氣通道的橫截面積增加，提高了發(fā)動機的充氣效率，改善了發(fā)動機的動力性能。按凸輪軸的位置，可分為凸輪軸下置式、凸輪軸中置式和凸輪軸上置式，如圖3-5所示。凸輪軸下置式即凸輪軸布置在氣缸體上靠近曲軸的一側(cè)，一般只用一對正時齒輪傳動，大多數(shù)載貨汽車和大中型客車發(fā)動機采用這種方式。凸輪軸上置式即凸輪軸直接布置在缸蓋上。凸輪軸直接通過挺柱來驅(qū)動氣門，省去了推桿、搖臂等，使往復(fù)運動質(zhì)量大大減小，因此它適合于高速發(fā)動機。由于凸輪軸離曲軸中心較遠(yuǎn)，因而都采用鏈條傳動或同步齒形帶傳動。凸輪軸中置式是為減小氣門傳動組零件的往復(fù)運動慣性力，某些速度較高的發(fā)動機將下置式凸輪軸的位置抬高到氣缸體的上部，縮短了傳動零件的長度，稱之為凸輪軸中置式配氣機構(gòu)。由于凸輪軸與曲軸距離較遠(yuǎn)，故在一對正時齒輪中間加一個中間傳動齒輪?！痘旌蟿恿ζ嚢l(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

五、配氣相位用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進、排氣門開閉時刻和開啟持續(xù)時間，稱為配氣相位。進、排氣門的開閉時刻稱為配氣正時。配氣相位的內(nèi)容包括：進氣提前角、進氣滯后角、排氣提前角、排氣滯后角，如圖3-7所示。《混合動力汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

（一）進氣提前角進氣提前角是指在排氣沖程接近終了，活塞到達上止點之前，進氣門便開始開啟，即從進氣門開始開啟到上止點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進氣提前角，用α表示，α一般為10°～30°。進氣提前的目的是進氣門早開，使得活塞到達上止點開始向下運動時，因進氣門已有一定開度，所以可較快地獲得較大的進氣通道截面，減少進氣阻力。（二）進氣滯后角在進氣沖程下止點過后，活塞又上行一段，進氣門才關(guān)閉，即從下止點到進氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進氣遲后角，用β表示，β一般為40°～80°。進氣滯后的目的是到下止點時，由于進氣阻力的影響，缸內(nèi)的壓力仍低于大氣壓，利用缸內(nèi)外的壓差繼續(xù)進氣；利用氣流的慣性繼續(xù)進氣。過下止點后隨活塞上行，缸內(nèi)壓力漸大，氣流流速減小至零時進氣門關(guān)閉最佳?！痘旌蟿恿ζ嚢l(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

（三）排氣提前角在作功行程的后期，活塞到達下止點前，排氣門便開始開啟，即從排氣門開始開啟到下止點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣提前角，用γ表示，γ一般為40°～80°。排氣提前的目的是一定的殘余壓力，做功意義已不大，利用此壓力使廢氣自由排出；廢氣的提前排出也可使排氣行程消耗的功率減少；高溫廢氣的早排，還可以防止發(fā)動機過熱。

（四）排氣滯后角在活塞越過上止點后，排氣門才關(guān)閉，從上止點到排氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣遲后角，用δ表示，δ一般為10°～30°。排氣滯后的目的是到達上止點時，缸內(nèi)壓力仍高于大氣壓，利用缸內(nèi)外壓力差繼續(xù)排氣；活塞到達上止點時，廢氣流還有一定的慣性，仍能繼續(xù)排氣。所以可利用氣流慣性繼續(xù)排氣?！痘旌蟿恿ζ嚢l(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

六、液壓挺柱（一）功用液壓挺柱用于將來自凸輪軸的運動和作用力傳遞給氣門組件，能自動消除氣門及傳動機構(gòu)的間隙，減小了各零件的沖擊和噪聲，而且凸輪輪廓可設(shè)計得比較陡一些，氣門開啟和關(guān)閉更快，以減小進排氣阻力，改善發(fā)動機的換氣，提高發(fā)動機的性能，特別是高速性能。不需要調(diào)整氣門間隙，使用維護方便。（二）組成液壓挺柱由挺桿體、液壓缸、柱塞、補償彈簧和球閥等組成，如圖3-8所示?！痘旌蟿恿ζ嚢l(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

（三）工作過程凸輪軸上的偏心凸輪隨凸輪軸的轉(zhuǎn)動驅(qū)動液壓挺柱，當(dāng)凸輪尖頭與液壓挺柱接觸時，挺柱體下移，高、低壓油腔被隔開，整個挺桿下移，推開氣門，如圖3-9所示。挺柱體上行時，球閥處于關(guān)閉狀態(tài)，整個挺桿上升，直至凸輪處于基圓位置，氣門關(guān)閉；此時，潤滑油進入低壓油腔；補償彈簧推動柱塞上行；壓力油頂開球閥進入高壓油腔，兩腔相通充滿潤滑油，這時挺桿頂面與凸輪緊貼。如圖3-10所示?！痘旌蟿恿ζ嚢l(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

七、凸輪軸凸輪軸的作用是用于控制氣門的開啟和關(guān)閉，保證氣門有足夠的升程，每一個進、排氣門分別有相應(yīng)的進氣凸輪和排氣凸輪。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，如圖3-11所示。凸輪軸的布置形式有下置式、中置式和頂置式，其中頂置式應(yīng)用最為廣泛。《混合動力汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

八、氣門組件氣門組件由氣門鎖片、氣門彈簧上座、氣門油封、氣門彈簧、氣門彈簧下座、氣門組成，如圖3-12所示《混合動力汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

（一）氣門氣門是燃燒室的組成部分，是氣體進、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。由頭部和桿部組成，如圖3-13所示。氣門頭部與氣門座接觸的部位設(shè)計成錐面，便于氣門落座時自行對正中心，接觸良好。桿部的尾端設(shè)有凹槽，用于定位鎖片。多數(shù)發(fā)動機都采用4氣門結(jié)構(gòu)，即兩個進氣門兩個排氣門，一般進氣門比排氣門稍大，也有兩氣門、三氣門、五氣門發(fā)動機，但應(yīng)用較少。《混合動力汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修》中國人民大學(xué)出版社

（二）氣門油封氣門油封用于發(fā)動機氣門導(dǎo)桿的密封，可以防止機油進入進排氣管，造成機油流失，防止汽油與空氣的混合氣體以及排放廢氣泄漏

，防止發(fā)動機機油進入燃燒室。氣門油封是發(fā)動機氣門組的重要零件之一，在高溫下與汽油和機油相接觸，因此需要采用耐熱性和耐油性優(yōu)良的材料，一般為氟橡膠制作。如圖3-14所示。由于氣門油封工作環(huán)境惡劣，隨著