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文檔簡介
課件編號:XSL-fdjgzywxyth-101制作:許世梁汽車發動機構造與維修配氣機構構造與維修汽車運用與維修:許世梁制第一節配氣機構的組成和工作原理一、作用:控制發動機進氣和排氣,根據發動機工作次序和工作循環的要求,定時開啟和關閉進、排氣門,讓進氣行程的進氣門盡可能多的進入可燃混合氣或空氣,在排氣行程將廢氣快速完全的排出氣缸。二、分類及其組成1.分類2.配氣機構的組成:主要有氣門驅動組和氣門組兩大部分根據凸輪軸的位置不同頂置式側置式根據氣門數量不同分為二氣門四氣門五氣門(三個進氣門、兩個排氣門)三、工作原理1.頂置式凸輪軸配氣機構工作原理:發動機工作時由曲軸正時齒輪通過齒形帶驅動凸輪軸總成,當凸輪軸上凸輪桃尖下壓挺柱時,氣閥打開,當凸輪桃尖離開挺柱時,氣閥關閉。其結構特點為:
1.凸輪軸布置在氣缸蓋上。2.凸輪軸直接通過搖臂來驅動氣門,沒有挺柱和推桿,使往復運動質量大大減小,因此它適用于高速發動機。
上置凸輪軸式配氣機構的驅動方式有:鏈條驅動和同步齒形帶傳動2.側置式凸輪軸配氣機構工作原理發動機工作時由曲軸正時齒輪直接驅動凸輪軸總成,當凸輪軸的桃尖頂起挺柱時,挺柱推著推桿一起上升,搖臂上的推力驅使搖臂繞軸轉動,搖臂壓縮氣閥彈簧使氣閥下行并打開。然后凸輪軸繼續轉動,當凸輪的桃尖離開挺柱時,氣閥便在氣閥彈簧的彈力作用下上升,關閉氣門。工作過程特點: A、氣門行程大,結構較復雜,燃燒室緊湊。
B、曲軸與凸輪軸傳動比為2:1。注意:不管是那種形式的配氣機構,當發動機完成一個工作循環時,曲軸轉動兩圈,各凸輪軸都只轉動一圈,控制各氣閥均開閉一次第二節配氣機構主要部件的構造與維修一、構造組成(一)、氣門組氣門組實物圖1.氣門組氣門組的主要機件有氣門氣門座氣門導管氣門彈簧彈簧座氣門鎖片氣門油封等
氣門工作原理:氣閥插在氣閥導管中上下運動,氣門腳由氣門氣門鎖片固定在氣門彈簧座內,與氣門座圈相配合。其功用主要是維持氣門的關閉。氣門是由頭部和桿部組成的。頭部用來封閉氣缸的進、排氣通道,桿部則主要為氣門的運動導向。
氣門桿較高的加工精度,表面經過熱處理和磨光,保證同氣門導管的配合精度和耐磨性氣門桿尾部:環形槽、鎖銷孔凹槽易斷裂處氣門頭部的結構形式平頂式結構簡單,制造方便,吸熱面積小,質量也較小,進、排氣門都可采用。凸頂式(球面頂)適用于排氣門,因為其強度高,排氣阻力小,廢氣的清除效果好,但球形的受勢面積大,質量和慣性力大加工較復雜。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,可以減少進氣阻力,但其頂部受熱面積大,故適用于進氣門,而不宜用于排氣門。進排氣閥:
分類:
平頂凹頂凸頂按頭部氣門錐面與氣門頂面之間的夾角稱為氣門錐角,一般為45?少數進氣門為30?。氣門錐角小,氣門通過斷面較大,進氣阻力較小,可以增加進氣量。但氣門頭部邊緣較薄,剛度較差,致使密封性變差。氣門錐角大,可提高氣門頭部邊緣的剛度,氣門落座時有較好的自動對中作用及較大的接觸壓力,有利于密封與傳熱及擠掉密封面上的積炭。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。裝配前應將密封錐面研磨。邊緣應保持一定的厚度,1~3mm。氣門實物圖進氣門排氣門2.氣門彈簧:(1)作用:氣門彈簧的作用是保證氣門關閉時能緊密地與氣門座貼合,克服在氣門開啟時配氣機構產生的慣性力,使傳動件始終受凸輪軸控制而不脫離。(2)材料:氣門彈簧一般采用優質冷拔彈簧鋼絲,如高錳鋼、鉻釩鋼等并經過熱處理,表面鍍鋅、磷化。氣門彈簧一般采用圓柱形螺旋彈簧,為了防止彈簧發生共振,可采用變螺距圓柱彈簧。現代高速發動機多采用同心安裝的內外兩根氣門彈簧,這樣既提高了氣門彈簧工作的可靠性,又能有效防止共振發生,安裝時,內外彈簧的螺旋方向應相反,以防止折斷的彈簧卡入另一個彈簧圈內。功用:保證氣門的回位。材料:高錳碳鋼、鉻釩鋼氣門彈簧的裝配氣門彈簧氣門彈簧座鎖片氣門關閉保證氣門及時關閉、密封氣門開啟保證氣門不脫離凸輪氣門彈簧圓柱形螺旋彈簧圓柱等螺距彈簧不等距彈簧應用:CA7560不等螺距彈簧安裝時應注意什么問題?隨著有效圈數的減少,自然頻率提高。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應用車型:奧迪100,捷達,桑塔納,廣州標致505二、氣門驅動組1、組成2、功用:定時驅動氣門開閉,并保證氣門有足夠的開度和適當的氣門間隙。凸輪軸挺柱推桿搖臂凸輪軸正時齒輪搖臂軸2023/2/1滾動的車輪凸輪 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。凸輪與挺柱線接觸,接觸壓力大,磨損快。2023/2/1滾動的車輪凸輪的輪廓凸輪輪廓與氣門的運動規律氣門開啟點消除氣門間隙階段氣門升程最大時刻氣門關閉點出現氣門間隙階段緩沖結束點2023/2/1滾動的車輪同名凸輪的相對角位置
同一氣缸的進、排氣凸輪的相對角位置是與相應的配氣相位相對應的。四缸發動機凸輪投影點火順序:1—3—4—22023/2/1滾動的車輪凸輪軸的軸向定位: 作用: 為了防止凸輪軸在工作中產生軸向竄動和承受斜齒輪產生的軸向力。正時齒輪止推板隔圈(調節環)凸輪軸頸凸輪軸的軸向間隙氣缸體利用調節環控制軸向竄動竄動量2023/2/1滾動的車輪凸輪軸的驅動A、齒輪傳動:應用在下置凸輪軸發動機。采用斜齒齒輪。2023/2/1滾動的車輪B、鏈條和齒形皮帶傳動:鏈條傳動噪聲小,用于中置式或頂置式凸輪軸發動機。
曲軸正時齒形帶輪中間軸齒形帶輪張緊輪凸輪軸正時齒形帶輪2023/2/1滾動的車輪挺柱端面與凸輪的關系錐形凸輪凸輪為何要成錐形?2.挺柱分類普通挺柱液壓挺柱工作過程:(1)氣門開啟時:凸輪軸轉動,凸輪軸桃尖向下壓下液力挺柱,液壓挺柱內的機油被擠壓出一部分。高壓腔內的密閉油推動氣門向下運動,進氣門或排氣門開啟。(2)氣門關閉:凸輪軸的桃尖轉動,對液壓挺柱的壓力減小,液壓挺柱在彈簧的作用下,恢復原狀,機油從潤滑油道補進入挺柱中,液壓挺柱的表面和凸輪軸的外表面間始終保持合適的間隙。2023/2/1滾動的車輪液力挺柱挺柱體柱塞球形支座卡環柱塞彈簧單向閥單向閥架柱塞腔挺柱體腔進油口進油通道結構:性能:消除了配氣機構的間隙,減小了各零件的沖擊載荷和噪聲提高發動機高速時的性能。2023/2/1滾動的車輪桑塔納發動機液壓挺柱工作示意圖氣門關閉時氣門打開時單向閥彈簧被壓縮二、主要部件維修、裝配與調整(一)氣門與氣門座圈1.故障現象:發動機動力下降,經檢查不是汽缸套與活塞環損傷。2.故障原因:氣門與氣門座圈配合面變形或者燒蝕。3.處理方法:鉸削氣門座圈,更換并研磨氣門。(1)氣門座鉸削(2)氣門研磨:使用氣門研磨機,研磨進、排氣門。對于氣門和氣門座的維修,傳統方法是:更換新氣門,氣門座經鉸刀鉸削后,再進行研磨,研磨時氣門在座孔上進行往復和旋轉運動,并且要有一定的沖擊力,而且旋轉角度不得超過30?。研磨時先用粗研磨砂,然后用機油介質研磨,最后再研磨一會。(3)氣門密封性檢查:多采用汽油試漏法、壓縮空氣法、漏光法及斷線法等。汽油試漏法:將氣缸蓋平面水平朝上放置,氣門清洗干凈后依次按位置裝入氣門座孔中,將汽油或煤油倒入裝有氣門的燃燒室,5min內如密封環處無滲漏,即為合格。這樣測試的目的是為了使氣門工作面上得到一條良好的密封環帶,以確保進、排氣門良好的密封性。如發動機無原廠規定,一般進氣門可采用1.20~1.50mm,排氣門可采用1.50~2.00mm。2023/2/1滾動的車輪氣門推桿作用: 將挺柱傳來的推力傳給搖臂。工作情況:是氣門機構中最容易彎曲的零件。材料: 硬鋁或鋼2023/2/1滾動的車輪搖臂功用:將推桿或凸輪傳來的力改變方向,作用到氣門桿端以推開氣門。搖臂結構示意圖氣門間隙調節螺釘調節螺母搖臂搖臂軸套易磨損部位堆焊耐磨合金2023/2/1滾動的車輪搖臂結構示意圖潤滑油道油槽潤滑油道2023/2/1滾動的車輪搖臂組示意圖搖臂軸螺栓搖臂軸支座搖臂軸緊固螺釘搖臂稱套調整螺釘搖臂定位彈簧四、氣門間隙作用:發動機工作中,氣門及其傳動件將因溫度升高膨脹。如果氣門及其傳動件之間,在冷態時無間隙或者間隙過小,則在熱態下,氣門及其傳動件受熱膨脹勢必引起氣門關閉不嚴,造成發動機在壓縮、作功行程中漏氣,會使發動機功率下降。2、概念: 氣門間隙:為保證氣門關閉嚴密,通常發動機在冷態裝配時,在氣門桿尾端與氣門驅動零件(搖臂、挺柱或凸輪)之間留有適當的間隙。氣門桿搖臂氣門間隙氣門間隙進氣門0.25~0.30mm排氣門0.30~0.35mm為何排氣門間隙大于進氣門間隙?排氣門的工作溫度高,吸熱變形都比進氣大
3.氣門間隙調整不當引發的現象①氣門間隙過小:發動機在熱態下可能會發生氣門關閉不嚴,從而產生漏氣現象,導致功率下降,甚至燒壞氣門②氣門間隙過大:傳動件之間,氣門與氣門座之間將產生撞擊,造成零件的過早磨損,整個配氣機構運轉不平穩,噪聲增大,且使氣門開啟持續時間減少,進氣和排氣不充分。(三)氣門間隙的調整進、排氣門確認(1)根據氣門與所對應的氣道確定。進氣歧管所對的是氣缸蓋上的進氣道和進氣門;排氣歧管所對的是排氣道和排氣門。(2)用轉動曲軸觀察確定。方法是:轉動曲軸,觀察各缸的兩個氣門,先動為排氣門,隨后動的為進氣門,并在氣門上作記號。2023/2/1滾動的車輪氣門間隙調整原則調整原則:1、不可調區域:將要排氣,正在排氣,排氣剛完的排氣門不可調。將要進氣,正在進氣,進氣剛完的進氣門不可調。2、調氣門間隙的步驟: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。1.逐缸調整法:以1-3-4-2的點火次序的四缸機為例。(1)拆下各缸火花塞,在一缸火花塞孔處塞好紙團或棉花;(2)用專用扳手轉動曲軸,紙團從孔中噴出時,慢轉曲軸使活塞達到上止點;(3)利用工具調節一缸氣門間隙,用厚薄規測量間隙值,直到間隙值在規定范圍內;(4)用專用扳手轉動曲軸180?,調整第三缸氣門間隙;(5)同理每轉動180?,調整一個缸的氣門間隙,依次調整好第四、二缸氣門間隙值。3.調整部位及手法調整時,將厚薄規插入氣門桿尾端氣門腳與搖臂之間,轉動調整螺栓,使厚薄規被輕輕壓住(抽動時略有阻力),鎖緊緊固螺母后,用厚薄規再測試一次,驗證一下調整質量。2023/2/1滾動的車輪實物圖測量氣門間隙擰松緊定螺母,調正調節螺釘2023/2/1滾動的車輪本田雅閣發動機氣門間隙的調整1.只有當缸蓋溫度降到38度以下后,才能進行氣門間隙調整。(1)拆下缸蓋罩和正時皮帶上罩。(2)設置1號氣缸活塞在壓縮上死點位置。凸輪軸皮帶輪上的“UP”記號應位于頂部,皮帶輪上的上死點槽口應與缸蓋表面平齊。2023/2/1滾動的車輪(3)調節1號氣缸進、排氣門的間隙進氣門:0.26mm±0.02mm;排氣門:0.30mm±0.02mm。(4)松開鎖止螺母,轉動調節螺釘,直到厚薄規前后移動時感覺到有一點拖滯為止。(5)擰緊鎖止螺母,再檢查氣門間隙,如有必要,重新進行調整。2023/2/1滾動的車輪
(6)逆時針方向旋轉曲軸180度(凸輪軸皮帶輪轉動90度),“UP”記號應在排氣門側。調節第3號氣缸進、排氣門的間隙。
2023/2/1滾動的車輪(7)繼續逆時針方向轉動曲軸180?使第4號氣缸活塞處于壓縮上死點位置。調節第4號氣缸進、排氣門的間隙。2023/2/1滾動的車輪
(8)再逆時針轉動曲軸180°。使第2號氣缸活塞處于壓縮上死點位置,“UP”記號應在進氣門側。調節第2號氣缸進、排氣門的間隙。2023/2/1滾動的車輪
第三節配氣相位1、氣門從開啟到關閉所經歷的曲軸轉角,稱為配氣相位。10°~30°40°~80°40°~80°10°~30°上止點下止點
配氣相位定義:用曲軸轉角表示的進、排氣門開閉時刻和開啟持續時間,稱為配氣相位配氣正時:根據曲軸轉角表示的進、排氣門開閉時刻及其開啟的持續時間
配氣相位的內容
1.進氣提前角
2.進氣遲后角
3.排氣提前角
4.排氣遲后角進氣門的配氣相位1.進氣提前角
(1)定義: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。從進氣門開始開啟到上止點所對應的曲軸轉角稱為進氣提前角(或早開角)。進氣提前角用α表示,α一般為10°~30°。
(2)目的: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。
2.進氣遲后角(1)定義:在進氣沖程下止點過后,活塞重又上行一段,進氣門才關閉。從下止點到進氣門關閉所對應的曲軸轉角稱為進氣遲后角(或晚關角)。進氣遲后角用β表示,β一般為40°~80°。
(2)目的:
①利用壓力差繼續進氣②利用進氣慣性繼續進氣
排氣門的配氣相位1.排氣提前角
(1)定義:在作功行程的后期,活塞到達下止點前,排氣門便開始開啟。從排氣門開始開啟到下止點所對應的曲軸轉角稱為排氣提前角(或早開角)。排氣提前角用γ表示,γ一般為40°~80°。
(2)目的:
①利用氣缸內的廢氣壓力提前自由排氣;②減少,排氣消耗的功率;③高溫廢氣的早排,還可以防止發動機過熱。
2.排氣遲后角
(1)定義:在活塞越過上止點后,排氣門才關閉。從上止點到排氣門關閉所對應的曲軸轉角稱為排氣遲后角(或晚關角)。排氣遲后角用δ表示,δ一般為10°~30°。
(2)目的:
①利用缸內外壓力差繼續排氣;②利用慣性繼續排氣。由此可見,氣門開啟持續時間內的曲軸轉角,即排氣持續角為γ+180°+δ。
2023/2/1滾動的車輪配
氣
相
位
演
示2023/2/1滾動的車輪 3、氣門疊開:當進氣門早開和排氣門晚關時,出現的進排氣門同時開啟的現象。 氣門疊開角:氣門同時開啟的角度(+)。排氣過程進氣過程2023/2/1滾動的車輪傳動方式圖例一汽奧迪轎車的齒形帶傳動裝置凸輪軸曲軸三、配氣正時的重要性
配氣正時將決定發動機的工作狀況,因為配氣正時決定點火正時,如果配氣不準確,發動機的工作狀態就會不正常。配氣正時(轎車)由凸輪軸正時齒輪標記,齒形帶標記,曲軸正時齒輪標記共
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