汽车发动机配气系统.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.3.5,挺柱（从动件）,功能：它把凸轮转动运动变为气门的往复直线运动，实现凸轮型线对气门运动规律的控制。同时将作用力传递给挺杆或气门。,机械挺柱：由挺柱体和上下工作面组成。上工作面经过球头座顶在挺杆球头上，球头里可存润滑油对挺杆球头进行润滑。下工作面有平底形、滚轮型和球形。,1,液力挺柱,使用液力挺柱的配气机构无气门间隙，避免了挺柱从凸轮型面控制点升起时因有一定的初速度而对配气机构产生冲击和噪声。,由于柱塞弹簧及进油孔进油的液力作用，当气门及传动件受热膨胀，或配气机构零件磨损出现间隙时，液力挺柱都能自动调整与补偿,2,4.3.4,凸轮轴,凸轮轴的功用、工作条件及材料,凸轮轴结构,凸轮轴的驱动,凸轮轴的润滑,凸轮轴的轴向定位,凸轮与挺柱的材料配对,3,4,凸轮轴的功用、工作条件及材料,功用,凸轮轴上的凸轮是影响发动机换气质量的关键性零件，其功能是用凸轮表面型线直接控制气门的开启规律，满足发动机对换气过程的需求。,工作条件,凸轮轴工作时承受周期性载荷，凸轮与挺柱间接触应力很大，磨损厉害，凸轮摩擦表面易磨损、擦伤和产生麻点。,要求：强度、刚度、耐磨性,材料及加工工艺,凸轮轴用优质铸铁、中碳钢或中碳合金钢制造，并经过调质处理，提高疲劳强度。凸轮表面淬火、光磨，提高其耐磨性。同时还要与挺柱材料配对以提高其使用寿命。,5,6,1.,凸轮轴的结构,整体式凸轮轴，由轴、轴颈和进排气凸轮构成。,凸轮轴长度取决于发动机总体布置。轴的直径由刚度决定，轴颈直径取决于凸轮轴轴承的形式。,整体式轴承,/,剖分式轴承,全支撑凸轮轴,/,非全支撑凸轮,进排气凸轮数取决于凸轮驱动的气门数和驱动方式。,汽油机下置式凸轮轴上有驱动分电器及润滑油泵的齿轮和驱动机械式汽油泵的偏心轮。,同名凸轮成夹角排列，其相对位置取决于发动机气缸数、气缸排列方式和着火顺序。,同一气缸不同名凸轮夹角由配气定时和驱动机构决定。,7,凸轮结构,缓冲段,/,工作段,/,控制点,凸轮工作段型线设计目标,保证配气机构有尽可能大的时面值，要求气门开启和关闭要快速，并能在整个开启过程中保持较大转角接近全开位置。,保证配气机构工作可靠性和较长的使用期限。要求气门开启和关闭具有较小的正负加速度，并使加速度不产生突变，以避免产生冲击和跳动。,8,圆弧凸轮,切线凸轮和凹面凸轮使用滚轮挺柱，凸面凸轮可以使用滚轮挺柱、平面挺柱和球面挺柱。,1-,平面挺柱凸圆弧,2-,滚子挺柱凹圆弧,3-,滚子挺柱切线,4-,滚子挺柱凸圆弧,Ro=20mm Ht=10mm,=120 n=1000rpm,R1=1000mm,9,凸轮型线,工作型线,二次曲线,正弦抛物线形,高次多项式形,高次简谐形动力凸轮,动力凸轮：先设计气门的理想升程曲线，换算为挺柱的运动规律，并考虑气门传动系统弹性所造成的变形，从而确定凸轮的工作型线。,缓冲段型线,功能：保证气门在开启和关闭时从动件保持较小的速度，减小气门开启时对气门尾部的冲击和气门落座时对气门座圈的冲击。,型线有等加速段等速形、余弦形,10,挺柱旋转,减少挺柱底面磨损，使挺柱体磨损均匀,11,2.,凸轮轴的驱动,齿轮式,用圆柱齿轮、斜齿轮或圆锥齿轮。,凸轮轴一般是下置式或中置式，在曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮间有时加中间齿轮,(,惰轮,),，柴油机还用惰轮驱动喷油泵正时齿轮。,降低运转噪声和减少磨损,两个正时齿轮是材料不同的斜齿齿轮，曲轴正时齿轮用中碳钢制造，凸轮轴正时齿轮用优质铸铁或夹布胶木制造。正时齿轮上有啮合位置记号来保证配气定时和喷油定时。,12,链轮式,/,齿形皮带式,13,链轮式,/,齿形皮带式,链轮链条用来驱动上置或中置凸轮轴，为保持链条张紧，减小运转时的振动和噪声，链传动中有张紧器和导板。,用齿形皮带驱动上置式凸轮轴在轿车中应用普遍。齿形皮带的主要材料是橡胶，再夹入玻璃纤维及尼龙编制物，因此运转噪声低，质量轻，不需润滑。为保证配气定时，要防止皮带齿面粘上油污和水，同时要加装张紧轮。,14,3.,凸轮轴的润滑,凸轮轴轴颈：,进行压力润滑，润滑油从机体油道到凸轮轴轴承。,凸轮,可用飞溅润滑和油雾润滑。,正时齿轮,用飞溅润滑，也有的发动机采用喷油润滑。,15,4.,凸轮轴的轴向定位,轴承盖轴向定位,/,止推板定位,/,止推螺钉定位,定位后，凸轮轴的轴向移动量约,0.15mm,16,5.,凸轮与挺柱的材料配对,凸轮与挺柱材料的接触应力值，随挺柱形式、润滑条件、加工工艺和凸轮表面型线等不同而不同，与凸轮与挺柱的材料配对也有很大关系。但材料匹配还必须考虑凸轮轴上其他装置,(,如驱动机油泵的齿轮,),的寿命和可靠性。,发动机凸轮与挺柱材料配,冷激铸铁凸轮轴配铸铁挺柱,球墨铸铁凸轮轴配球墨铸铁或钢挺柱,中碳、低碳或其合金钢凸轮轴配冷激合金铸铁挺柱,镍铬台金铸铁凸轮轴配镍铬合金钢或冷激铸铁挺柱,冷激铸铁凸轮轴配冷激铸铁挺柱,17,4.3.5,挺杆,挺杆是挺柱与摇臂间的连接件。,挺杆用无缝钢管制作，挺杆工作中，两端受压力，会造成细长杆弯曲而影响配气定时，因此挺杆有足够的刚度。必须进行校直，减少挺杆制造时的不直度。,为适应挺杆运动时的摆动和减少磨损，两端有球头或球头座，球头有不同的形式。,18,4.3.7,摇臂,功能是将挺柱升程放大，改变方向后推动气门开闭。,摇臂用可锻铸铁、钢材、球墨铸铁或铝合金制造,摇臂摆动中心将摇臂分成两段。从摇臂摆动中心到与气门杆尾端接触点叫气门臂，从摆动中心到挺杆尾端叫推杆臂。气门臂与推杆臂之比叫摇臂比，比值在,1.2,1.8,之间，于是挺柱的较小升程被放大为气门的较大升程。,为提高摇臂刚度度，摇臂体断面一般为“工”字形或“,T”,字形。与气门杆尾端接触面做成圆弧形，并淬火处理以减少磨损。,摇,臂衬套紧压在摇臂孔内，用压力油或油雾润滑减少磨损。,19,4.3.8,气门间隙,发动机在冷态下，气门关闭时气门杆尾端与摇臂之间的间隙称为气门间隙。,使用机械挺柱必须有气门间隙。由于发动机运转时，配气机构零件受热会膨胀，如没气门间隙，则膨胀伸长的气门杆和传动件将压缩气门弹簧，气门打开而不能密封。此外由于制造和安装等原因，也会使没有气门间隙的气门关闭不严，因机械挺柱无液力挺柱的自动补偿作用。,气门间隙在发动机出厂前予以调整到规定值，但使用后，气门间隙可能变化，因此可以调整。,20,21,4.4,发动机配气定时,Valve Timing,22,配气定时,进、排气门开启关闭时刻和延续的曲轴转角。,进气门早开,(IVO),为了使进气冲程开始时，进气门与进气门座之间有一定的流通面积，减少开始进气的阻力，增加进入气缸的充量。进气门提前开启角一般在上止点前,0,o,30,o,CA,。,进气门晚关,(IVC),进气冲程到达下止点，由于进气门节流作用，使缸内混合气或空气压力低于大气压力。活塞上行开始压缩行程的初期，缸内压力仍低于大气压，因此进气门推迟到下止点后关闭，可利用压力差和进气流惯性多进新鲜混合气或空气。进气门推迟关闭角一般在下止点后,30,o,80,o,CA,。进气气流惯性与发动机转速有关。,进气持续角,180,o,CA,排气门早开,(EVO),活塞在运动到作功冲程下止点前，燃气压力仍高于大气压力。打开排气门，则可以充分利用燃气压力，使废气以较大速度克服排气门节流阻力冲出气缸。活塞上行开始排气冲程时，排气门已开启一定程度，排气门与排气门座之间有一定的流通面积，排气阻力就较低。排气门提前开启角度,1,一般在下止点之前,40,o,80,o,CA,。,23,排气门晚关,(EVC),排气冲程到达上止点时，缸内气压仍略高于大气压力，将排气门推迟关闭则可利用压差和排气流惯性尽量排空废气，减小残余废气系数。排气门推迟关闭角一般在上止点后,0,o,30,o,CA,。进气气流惯性与发动机转速有关。,排气持续角,180,o,CA,气门重叠角,在进气上止点附近，排气门尚未关闭，进气门已打开。气门重叠角进气门早开角排气门迟闭角。该气门重叠角若过大，则排气可能倒流八进气管或新鲜混合气或空气随排气排出。对汽油机而占，前者可能造成回火，后者将增加汽油机的耗油量。若重叠角过小，则会影响新鲜混合气或空气的充人量。气门重叠角一般通过试验确定，增压发动机气门重叠角较大。,24,25,