第三章配氣機(jī)構(gòu)1

1、123456三、配氣機(jī)構(gòu)的分類三、配氣機(jī)構(gòu)的分類78 進(jìn)排氣門都進(jìn)排氣門都布置在氣缸的布置在氣缸的一側(cè)，因發(fā)動一側(cè)，因發(fā)動機(jī)動力性和經(jīng)機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性差，已經(jīng)濟(jì)性差，已經(jīng)淘汰。淘汰。9為增加進(jìn)氣，盡為增加進(jìn)氣，盡可能加大氣門直可能加大氣門直徑，但受燃燒室徑，但受燃燒室尺寸限制，氣門尺寸限制，氣門直徑一般不超過直徑一般不超過氣缸直徑的一半。氣缸直徑的一半。按每缸氣門數(shù)分類按每缸氣門數(shù)分類10氣缸直徑較大，活塞平均速度較高時(shí)，兩氣氣缸直徑較大，活塞平均速度較高時(shí)，兩氣門的結(jié)構(gòu)不能滿足換氣要求，因此出現(xiàn)了多門的結(jié)構(gòu)不能滿足換氣要求，因此出現(xiàn)了多氣門結(jié)構(gòu)。氣門結(jié)構(gòu)。11采用多氣門后，采用多氣門后，給發(fā)

2、動機(jī)的工作給發(fā)動機(jī)的工作帶來哪些影響？帶來哪些影響？1、進(jìn)氣截面增大、進(jìn)氣截面增大2、換氣效率改善、換氣效率改善3、提高了動力性和排放、提高了動力性和排放性性4、氣門升程可適當(dāng)減小、氣門升程可適當(dāng)減小12凸輪軸與氣門相距凸輪軸與氣門相距較遠(yuǎn)，動力傳遞路較遠(yuǎn)，動力傳遞路線較長，環(huán)節(jié)多，線較長，環(huán)節(jié)多，因此不適用于高速因此不適用于高速發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)。 13凸輪凸輪軸軸挺柱挺柱活塞活塞搖臂搖臂調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘14凸輪軸凸輪軸凸輪軸凸輪軸活塞活塞雙凸輪軸上置式發(fā)動機(jī)雙凸輪軸上置式發(fā)動機(jī)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 凸輪軸與凸輪軸與氣門距離近，不氣門距離近，不需要推桿、挺柱，需要推桿、挺柱，使往復(fù)運(yùn)動的慣使往復(fù)運(yùn)動的慣

3、量減少。量減少。15a.齒輪傳動齒輪傳動16凸輪凸輪軸軸曲軸曲軸噪聲更小，質(zhì)量噪聲更小，質(zhì)量更輕，包角更大，更輕，包角更大，嚙合量更大，工嚙合量更大，工作更可靠，不需作更可靠，不需潤滑，松緊度便潤滑，松緊度便于調(diào)整于調(diào)整17 導(dǎo)鏈導(dǎo)鏈板板 張緊張緊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 18配氣機(jī)構(gòu)的工作原理配氣機(jī)構(gòu)的工作原理192021222324252627排氣過程排氣過程進(jìn)氣過程進(jìn)氣過程28氣門氣門氣門彈簧氣門彈簧氣門彈簧座氣門彈簧座氣門油封氣門油封氣門鎖片氣門鎖片2930進(jìn)氣門進(jìn)氣門570K670K（鉻鋼或鉻鎳鋼）（鉻鋼或鉻鎳鋼）排氣門排氣門1050K1200K（硅（硅鉻鋼）鉻鋼）頭部頭部桿部桿部1、氣門的結(jié)構(gòu)、氣

4、門的結(jié)構(gòu)3132 氣門密封錐面：氣門頭部與氣門座圈接觸的工作氣門密封錐面：氣門頭部與氣門座圈接觸的工作面，保證密封。面，保證密封。氣門錐面與頂平面的夾角稱氣門錐角。氣門錐面與頂平面的夾角稱氣門錐角。邊緣有一定厚度，防止邊緣有一定厚度，防止沖擊損壞或被高溫氣體沖擊損壞或被高溫氣體燒壞。燒壞。33 一般氣門錐角比氣門座圈錐角稍小，可增加一般氣門錐角比氣門座圈錐角稍小，可增加接觸壓力，擠出積垢和積炭。接觸壓力，擠出積垢和積炭。34氣門頭部直徑：氣門頭部直徑： 氣門頭部直徑越大，氣門口通道截面就氣門頭部直徑越大，氣門口通道截面就越大，進(jìn)、排氣阻力就越小。越大，進(jìn)、排氣阻力就越小。 通常進(jìn)氣門頭部直徑大

5、于排氣門。通常進(jìn)氣門頭部直徑大于排氣門。另外，另外，排氣門稍小些，還不易變形。排氣門稍小些，還不易變形。進(jìn)氣門進(jìn)氣門排氣門排氣門35較高的加工精度，較高的加工精度，表面經(jīng)過熱處理表面經(jīng)過熱處理和磨光，保證同和磨光，保證同氣門導(dǎo)管的配合氣門導(dǎo)管的配合精度和耐磨性精度和耐磨性氣門桿尾部：氣門桿尾部：環(huán)形槽、鎖銷孔環(huán)形槽、鎖銷孔 氣門頭部與桿部的氣門頭部與桿部的連接部位采用連接部位采用圓弧連圓弧連接接，可增加強(qiáng)度，改，可增加強(qiáng)度，改善頭部散熱性，減少善頭部散熱性，減少氣流阻力。氣流阻力。363738課題 3.2 氣門組的構(gòu)造與維修39檢查氣門桿的磨損程度圖檢查氣門桿的磨損程度圖40測量氣門頭邊緣厚度

6、圖測量氣門頭邊緣厚度圖4142氣門桿直線度的檢查氣門桿直線度的檢查 434445氣門座氣門座4647課題 3.2 氣門組的構(gòu)造與維修48課題 3.2 氣門組的構(gòu)造與維修4950（2 2） 氣門座的鉸削氣門座的鉸削需要鉸削加工的幾種情況：需要鉸削加工的幾種情況：1 1）新鑲?cè)氲淖Γ┬妈側(cè)氲淖? 2）未換座圈，氣門座燒蝕嚴(yán)重）未換座圈，氣門座燒蝕嚴(yán)重3 3）密封環(huán)帶過寬）密封環(huán)帶過寬 圖圖3-7 氣門座與氣門導(dǎo)管鉸氣門座與氣門導(dǎo)管鉸 1、2、3-氣門座鉸刀氣門座鉸刀 4-氣門導(dǎo)管鉸刀氣門導(dǎo)管鉸刀 5-鉸刀鉸刀 6-鉸刀手柄鉸刀手柄 51課題 3.2 氣門組的構(gòu)造與維修52 為保證氣門與氣門座可

7、靠密封，氣門座上加工為保證氣門與氣門座可靠密封，氣門座上加工有與氣門相適應(yīng)的錐面有與氣門相適應(yīng)的錐面 45（或（或30）錐面是與氣門密封錐面配合的）錐面是與氣門密封錐面配合的工作面，寬度工作面，寬度b為為13mm。 15錐面和錐面和75錐面是用來修正工作面位置和錐面是用來修正工作面位置和寬度的。寬度的。 氣門座錐面氣門座錐面 53545556課題 3.2 氣門組的構(gòu)造與維修57電電動動研研磨磨5859課題 3.2 氣門組的構(gòu)造與維修60氣門導(dǎo)管氣門導(dǎo)管氣缸蓋氣缸蓋過盈配合過盈配合卡環(huán)：防止卡環(huán)：防止氣門導(dǎo)管在氣門導(dǎo)管在使用中脫落。使用中脫落。6162檢查氣門桿與導(dǎo)管的配合間隙圖檢查氣門桿與導(dǎo)管

8、的配合間隙圖636465圓柱形螺旋彈簧圓柱形螺旋彈簧氣門彈簧氣門彈簧氣門彈簧座氣門彈簧座鎖片鎖片66圓柱形螺旋彈簧圓柱形螺旋彈簧圓柱等螺距彈簧圓柱等螺距彈簧不等距彈簧不等距彈簧應(yīng)用：應(yīng)用：CA7560不等螺距彈簧安裝不等螺距彈簧安裝時(shí)應(yīng)注意什么問題？時(shí)應(yīng)注意什么問題？6768旋向相反的旋向相反的兩個(gè)彈簧，兩個(gè)彈簧，防止斷裂的防止斷裂的彈簧卡入另彈簧卡入另一彈簧一彈簧應(yīng)用車型：應(yīng)用車型：奧迪奧迪100，捷達(dá)，桑塔納，捷達(dá)，桑塔納, 廣州標(biāo)致廣州標(biāo)致50569自由長度自由長度70氣門桿氣門桿搖臂搖臂氣門間隙氣門間隙71 間隙過小間隙過小，發(fā)動機(jī)在，發(fā)動機(jī)在熱態(tài)下可能發(fā)生熱態(tài)下可能發(fā)生漏氣漏氣，導(dǎo)致

9、功率下降甚至導(dǎo)致功率下降甚至氣門氣門燒壞燒壞。 間隙過大間隙過大，則使傳，則使傳動零件之間以及氣門和動零件之間以及氣門和氣門座之間將產(chǎn)生撞擊氣門座之間將產(chǎn)生撞擊響聲，影響進(jìn)排氣。響聲，影響進(jìn)排氣。適當(dāng)大小的氣門間隙？適當(dāng)大小的氣門間隙？72凸輪軸凸輪軸挺柱挺柱推桿推桿搖臂搖臂凸輪軸正凸輪軸正時(shí)齒輪時(shí)齒輪搖臂軸搖臂軸73凸輪凸輪凸輪軸軸頸凸輪軸軸頸驅(qū)動分電器的螺旋齒輪驅(qū)動分電器的螺旋齒輪74氣門開啟點(diǎn)氣門開啟點(diǎn)氣門升程最大時(shí)刻氣門升程最大時(shí)刻氣門關(guān)閉點(diǎn)氣門關(guān)閉點(diǎn)凸頂凸頂凸根凸根基圓半徑基圓半徑凸輪的數(shù)目由氣凸輪的數(shù)目由氣缸數(shù)目決定缸數(shù)目決定75 同一氣缸的進(jìn)、排氣凸輪的相對角位置是與相同一氣缸的

10、進(jìn)、排氣凸輪的相對角位置是與相應(yīng)的配氣相位相對應(yīng)的。應(yīng)的配氣相位相對應(yīng)的。四缸發(fā)動機(jī)凸輪投影四缸發(fā)動機(jī)凸輪投影點(diǎn)火順序：點(diǎn)火順序：124376（1）齒輪傳動）齒輪傳動曲軸正時(shí)齒輪曲軸正時(shí)齒輪凸輪軸正時(shí)齒輪凸輪軸正時(shí)齒輪正時(shí)標(biāo)記正時(shí)標(biāo)記正時(shí)記號對準(zhǔn)，保證配氣和點(diǎn)火正時(shí)正時(shí)記號對準(zhǔn)，保證配氣和點(diǎn)火正時(shí)77 導(dǎo)鏈板導(dǎo)鏈板 張緊機(jī)構(gòu)張緊機(jī)構(gòu)78 張緊機(jī)構(gòu)張緊機(jī)構(gòu)曲軸正時(shí)齒輪曲軸正時(shí)齒輪凸輪軸正時(shí)齒輪凸輪軸正時(shí)齒輪齒形帶齒形帶7980 凸輪軸彎曲的檢修 818283848586消除了間消除了間隙，減小隙，減小了各零件了各零件的沖擊和的沖擊和噪聲，提噪聲，提高發(fā)動機(jī)高發(fā)動機(jī)高速時(shí)的高速時(shí)的性能。性能。球形

11、閥球形閥主油道主油道斜油孔斜油孔量油孔量油孔低壓油腔低壓油腔鍵形槽鍵形槽挺柱體挺柱體柱塞柱塞油缸油缸壓力彈簧壓力彈簧87888990搖臂結(jié)構(gòu)示意圖搖臂結(jié)構(gòu)示意圖氣門間隙氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)螺母搖臂搖臂搖臂軸套搖臂軸套易磨損部位易磨損部位堆焊耐磨合金堆焊耐磨合金91潤滑油道潤滑油道油槽油槽潤滑油道潤滑油道9293VTEC全名就是Variable valve Timing & lift Electronic Control system，翻成中文是“電子控制可變氣門正時(shí)和升程”系統(tǒng)如圖3-20。9495構(gòu)造如圖3-21，其操作原理如下，每組氣門有個(gè)凸輪部，在正常的情況下，凸

12、輪部A與B所帶動的氣門是各別作動著，而中間的凸輪部與中搖臂并沒有使用到，中間凸輪部是貼著中搖臂旋轉(zhuǎn)并移動著，但它并沒有與外側(cè)兩個(gè)（第一與第二）搖臂結(jié)合在一起。當(dāng)有須要表現(xiàn)高性能時(shí)，負(fù)責(zé)有賽車般性能的中凸輪部開始派上用場，此時(shí)油壓會施壓在A活塞左側(cè)，而使得活塞A、B向右側(cè)推進(jìn)，這時(shí)中搖臂便與兩側(cè)之搖臂結(jié)合在一起，而統(tǒng)一由中搖臂所帶動著，其中負(fù)責(zé)油壓的動作便是由VTEC控制閥所操作著，其VTEC控制閥動作的條件有下列幾點(diǎn)因素：1）發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速2）行車速度3）氣門位置4）發(fā)動機(jī)負(fù)載（由進(jìn)氣壓力傳感器所偵測）5）發(fā)動機(jī)溫度9697第一段：低速，三件式的搖臂獨(dú)立運(yùn)作，因此左側(cè)搖臂作動左側(cè)的進(jìn)氣門，通過左側(cè)

13、低升程凸輪所帶動；右側(cè)搖臂作動右側(cè)進(jìn)氣門，藉由右側(cè)中升程凸輪所帶動，這兩者凸輪的正時(shí)都與中凸輪（此時(shí)并沒有動作）來得低。第二段：中速，油壓（如圖3-22所示的圖中橘色的部份）將右側(cè)及左側(cè)的搖臂連接在一起，這時(shí)中置搖臂仍獨(dú)立運(yùn)作，由于右凸輪大于左凸輪，因此這兩側(cè)的搖臂皆由右凸輪所帶動，結(jié)果將使得進(jìn)氣門得到慢正時(shí)、中升程。第三段：高速，如圖3-22所示，油壓將三個(gè)搖臂全都接連在一起，又由于中置凸輪最大，因此兩側(cè)氣門皆由中凸輪所連接的中搖臂所帶動，所以得到快正時(shí)、高升程。9899什么是i-VTEC？VTEC的“i”為Intelligent（聰明的，智慧的）縮寫。結(jié)構(gòu)圖如圖3-23所示。100i-VT

14、EC高、低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的負(fù)荷變化如圖3-24所示。101可變長度進(jìn)氣歧管示意圖，如圖3-25所示。1021995年，裝備改進(jìn)版VVT系統(tǒng)的VVT-i面世了，裝備的發(fā)動機(jī)是當(dāng)時(shí)另一副性能發(fā)動機(jī)1JZ-GE。VVT-i中多出的I，意思是Intelligent -“智能”，VVT-i取消了兩段式的開啟和關(guān)閉選擇，演化成為可以對進(jìn)氣側(cè)凸輪軸進(jìn)行無級地提前或延后的工作，就像普通的變速箱與CVT變速箱間的區(qū)別一樣。除了控制系統(tǒng)的升程以外，VVT-i工作的原理上與VVT基本上是相同的。如圖3-26所示。103豐田的VVTL-i發(fā)動機(jī)全名就是-Variable Valve 正時(shí) & 升程 - Intel

15、ligent，它跟VVT-i是不同的發(fā)動機(jī)，這發(fā)動機(jī)也用類似Honda VTEC的原理，在原來的VVT-i發(fā)動機(jī)上的凸輪軸，多了可以切換大小不同角度的凸輪（凸輪），也利用“搖臂”的機(jī)置來決定是否頂?shù)礁呓腔蛐〗嵌鹊耐馆?，而作到“可連續(xù)式”地改變發(fā)動機(jī)的正時(shí)（正時(shí)），重疊時(shí)間（重疊相位角）與“兩階段式”的升程（升程）！如圖3-27所示。104VVT-i 控制器通過轉(zhuǎn)動凸輪軸，從而達(dá)到氣門的正時(shí)改變（此為VVTL-i的凸輪軸）。VVT-i發(fā)動機(jī)是如何做到變化進(jìn)氣時(shí)的氣門正時(shí)的呢？它就是在如圖3-28中，有一個(gè)VVT-i控制器，通過轉(zhuǎn)動此控制盤，而來提早或延遲氣閥的開與關(guān)的時(shí)間。所以，VVT-i與BM

16、W Vanos一樣的原理，VVT-i用類似的機(jī)置來做到“連續(xù)式”的可變氣門正時(shí)，只是VVT-i是用電動方式來驅(qū)動控制器，而Vanos則是用油壓的方式，兩者皆能跟著不同發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來達(dá)到氣門正時(shí)的連續(xù)性變化！105VVTL-i上以搖臂中的“銷塊”來巧妙地決定是否頂?shù)侥欠N角度的凸輪， VVTL-i則在VVT-i發(fā)動機(jī)上再多了于“搖臂”與“凸輪軸”內(nèi)下功夫，它這回就運(yùn)用到跟VTEC一樣的方法來解決發(fā)動機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)所需要更多的氣門重疊時(shí)間與氣門的開關(guān)升程深度，稍微不同的地方在搖臂內(nèi)VVTL-i通過油壓來使一個(gè)小銷的移動來決定頂?shù)侥欠N尺寸的凸輪！如圖3-29所示。106低、中轉(zhuǎn)速時(shí)，凸輪軸上只有中低速凸輪

17、頂?shù)綋u臂，VVTL-i在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，雖然凸輪軸一樣地在轉(zhuǎn)動，但是，由于搖臂內(nèi)的銷塊未移動， 所以是中低速凸輪部分有效地頂?shù)綋u臂，進(jìn)而驅(qū)動到氣閥的開關(guān)，如圖3-30所示。此時(shí)，大角度的凸輪一樣在轉(zhuǎn)動，但是卻是無效地空轉(zhuǎn)。107高轉(zhuǎn)速時(shí)，凸輪軸上只有大角度的凸輪有頂?shù)綋u臂，VVTL-i在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變高時(shí)，雖然凸輪軸一樣地在轉(zhuǎn)動，但是，由于搖臂內(nèi)的銷塊已移動， 所以是換成高速凸輪部分有效地頂?shù)綋u臂，進(jìn)而驅(qū)動到氣閥的開關(guān)，此時(shí)，中低速的凸輪一樣在轉(zhuǎn)動，但只是無效地空轉(zhuǎn)，這現(xiàn)象跟Honda VTEC一樣，如圖3-31所示。108寶馬的VANOS系統(tǒng)：寶馬M系列所采用的VANOS漸進(jìn)式可變氣門正時(shí)系統(tǒng)

18、如圖3-32，其原理為將油壓導(dǎo)入凸輪軸頭端內(nèi)一個(gè)可滑動的內(nèi)齒機(jī)構(gòu)，通過凸輪軸往復(fù)位移關(guān)系，來“無段”控制氣門提前開啟。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，但因?yàn)橥馆喌男螤钍枪潭ǖ模詺忾T開啟的升程和時(shí)間并不會改變，只能使氣門提前開啟而已。（日產(chǎn)的NVCS也為類似的設(shè)計(jì)）。1091）Variable Camshaft Control，叫作“可變凸輪軸控制系統(tǒng)”-VANOS，而豐田的VVT-i，就是采用寶馬這類似的裝置；Valvetronic少了節(jié)流閥（throttle）的設(shè)計(jì)，取代“機(jī)械式”的進(jìn)氣節(jié)流閥（throttle）機(jī)置的是“電子式”的可變電阻，依我們踏油門的深淺，經(jīng)過這可變電阻來決定“進(jìn)氣量”。Valv

19、etronic 改變進(jìn)氣門的正時(shí)與升程，Valvetronic 系統(tǒng)有一支與一般發(fā)動機(jī)一樣的凸輪軸，而且還有一個(gè)由一支偏心軸與滾軸及頂桿所組成的機(jī)構(gòu)，并由步進(jìn)馬達(dá)（如圖3-33）所帶動，通過接收來自油門位置的信號，步進(jìn)馬達(dá)改變偏心凸輪的偏移量，經(jīng)由一些機(jī)械傳動間接地改變進(jìn)氣門的動作。1102）Valvetronic比起VVTL-i與i-VTEC更先進(jìn)的地方是它除了可連續(xù)改變氣閥的開關(guān)正時(shí)與相位外，Valvetronic連揚(yáng)程（升程）也是連續(xù)性微調(diào)！這比VVTL-i與跟i-VTEC在升程上是“階段式”的更先進(jìn)了!傳統(tǒng)的氣門機(jī)構(gòu)與Valvetronic 機(jī)構(gòu)的比較如圖3-34。1113）Valve

20、tronic發(fā)動機(jī)“可微調(diào)”氣閥，改進(jìn)馬達(dá)的螺旋齒輪進(jìn)而改變偏心軸的旋轉(zhuǎn)量，帶動中搖臂和傳統(tǒng)的凸輪軸一起動作，再壓傳至搖臂，最后才壓下氣門。Valvetronic 能通過減少氣門的升程，和進(jìn)入燃燒室的空氣量，使泵氣流失降至最低。如圖3-35所示。1124）Valvetronic的搖臂是“偏心軸”的轉(zhuǎn)動，所以當(dāng)搖臂動作時(shí)，不是固定的圓心轉(zhuǎn)動，而是稍微偏離中心點(diǎn)，雖然偏移不大，但是一經(jīng)過搖臂的長度施力（如杠桿原理一樣），閥門開與關(guān)的“深度”就可以被改變了!（如圖3-34所示，是正常的搖臂，它動作時(shí)即固定在圓心，而Valvetronic的“偏心軸”搖臂則巧妙地使它在動作時(shí)，會有不等量的伸長來驅(qū)動到氣

21、閥的開關(guān)深度，所以升程就被微量的變化了!）請看圖3-36的綠色與紅色部分，Valvetronic透過電動馬達(dá)來驅(qū)動偏心軸搖臂!5）無級可調(diào)電子氣門控制（Valvetronic）的透視圖，該系統(tǒng)采用電子氣門，可完全調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，減少廢氣排放，降低油耗同時(shí)可獲得高輸出功率。1131141151161171缸缸5缸缸3缸缸6缸缸2缸缸4缸缸153624118119上止點(diǎn)槽口上止點(diǎn)槽口120121測量氣門間隙測量氣門間隙擰松鎖緊螺母，調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘擰松鎖緊螺母，調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘122123(7)繼續(xù)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動曲軸繼續(xù)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動曲軸180，使第，使第4號氣缸活塞處于壓縮上止點(diǎn)位置。調(diào)節(jié)第號氣缸活塞處于壓縮上止點(diǎn)位置。調(diào)節(jié)第4號氣缸進(jìn)、排氣門的間隙。號氣缸進(jìn)、排氣門的間隙。124125126