第四章 配氣機構

1、汽車工程系教案200 /200 學年 第 二 學期課程名稱：汽車構造（一） 授課教師：李佳星班級：第 10 講題目：第四章 配氣機構第10講 配氣機構主要零部件第 周 星期 本講教學目標：知識點：·氣門組主要零件的結構特點·氣門傳動組主要零件的結構特點·可變配氣正時及氣門升程機構能力點：·正確理解氣門組主要零件結構及特點·正確理解傳動組主要零件結構及特點本講主要內容：·配氣機構的零件和組件·可變配氣正時及氣門升程機構本講教學要求及適合專業(yè)：·汽車檢測與維修專業(yè)（2課時）·車輛工程 （2課時）·汽

2、車服務工程 （2課時）·汽車制造與維修專業(yè)（2課時）·重點講解配氣機構的零件和組件·啟發(fā)分析可變配氣正時及氣門升程機構教學重點： ·氣門組結構及特點·傳動組結構及特點教學難點： ·可變配氣正時及氣門升程機構教學方法及手段：導入、重點分析、簡介、重點介紹、歸納小結、多媒體作業(yè)或課外閱讀資料：·同步學習汽車構造課程建設中的汽車發(fā)動機網(wǎng)絡教程·具體書面作業(yè)從汽車發(fā)動機網(wǎng)絡教程獲取，由教師根據(jù)不同專業(yè)要求布置本講教學內容：由配氣機構組成導入一、配氣機構的零件和組件重點講解：（一）氣門組簡單介紹：·要求學生了解氣門

3、組組成及要求1氣門組組成及要求（1）組成（圖4-7）·有的進氣門還設有氣門旋轉機構（2）要求·氣門頭部與氣門座貼合嚴密·氣門導管與氣門桿導向良好·氣門彈簧兩端與氣門桿的中心垂直·氣門彈簧的彈力足夠圖4-7：氣門組組成重點介紹：2氣門·要求學生了解氣門工作條件及材料（1）氣門的工作條件及材料1）氣門的工作條件·氣門工作溫度很高（進氣門：300400，排氣門：600800）·承受氣缸壓力、彈簧力、傳動組零件慣性力·冷卻和潤滑條件差、易受腐蝕2）氣門的材料·足夠的強度剛度、耐熱、耐磨能力·進

4、氣門：合金鋼（鉻鋼或鎳鉻鋼）·排氣門：耐熱合金鋼（硅鉻鋼）。有的排氣門頭部用耐熱合金鋼；桿部用鉻鋼·要求學生理解掌握氣門構造及其特點圖4-8：氣門構造（2）氣門構造（圖4-8）圖4-9：氣門頂面1）氣門頂面（圖4-9）·平頂：結構簡單、制造方便、受熱面積小、質量??；目前應用最多。進排氣門均可用·凹頂：頭部與桿部有較大的過渡圓弧，可以減小進氣阻力；頭部彈性較大，能較好適應氣門座圈的變形。適用于進氣門，不宜用于排氣門·凸頂：頭部剛度大，排氣阻力??；但受熱面積大，質量大，加工較復雜。適用于 排氣門圖4-10：氣門錐面2）氣門錐面（圖4-10）

5、3;氣門錐角：氣門錐面與氣門頂面之間的夾角。一般為45°，少數(shù)進氣門為30°。·較小氣門錐角：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·較大氣門錐角：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錐面上的積炭 3）氣門傳熱·氣門密封錐面必須嚴密貼合：研磨氣門與氣門座圈·氣門桿與氣門導管配合間隙?。簻p少熱阻4）特殊氣門·中空氣門桿氣門：減輕氣門質量，減小氣門運動慣性力，應用某些高度強化發(fā)動機·充鈉排氣門：冷卻效果

6、明顯，應用某些風冷和轎車發(fā)動機。鈉熔點：97.8 ，沸點：880 （3）每缸氣門數(shù)1）兩氣門：進氣門比排氣門大，減小進氣阻力，增大進氣量2）多氣門：現(xiàn)代高性能汽車發(fā)動機普遍采用每缸三、四、五個氣門·3氣門：2個進氣門，1個排氣門, 排氣門比進氣門大，進氣量有明顯增加，火花塞很難布置在中央,對燃燒不利·4氣門和5氣門：其中尤以四氣門發(fā)動機為數(shù)最多重點介紹：·要求學生理解掌握氣門座圈功用及結構材料3氣門座與氣門座圈（1）氣門座的功用·與氣門配合對氣缸起密封作用·接受氣門傳來的熱量進行散熱（2）氣門座的工作條件及材料·工作條件：工作溫度很高

7、，承受頻率極高的沖擊載荷，容易磨損·氣門座圈材料（鋁氣缸蓋和多數(shù)鑄鐵缸蓋）：合金鑄鐵、粉末冶金、奧氏體鋼。部分鑄鐵缸蓋不鑲氣門座圈重點介紹：·要求學生理解掌握氣門導管功用及結構材料4氣門導管（1）氣門導管的功用·對氣門的運動導向，保證氣門作直線往復運動，使氣門和氣門座能正確貼合·將氣門桿接受的熱量部分傳給氣缸蓋（2）氣門導管的工作條件及材料·工作條件：工作溫度較高，潤滑條件較差（靠配氣機構飛濺機油潤滑），容易磨損·材料：灰鑄鐵，球墨鑄鐵，鐵基粉末冶金（3）氣門導管結構·與氣缸蓋承孔過盈配合，有的發(fā)動機不設氣門導管·

8、有的氣門導管設有卡環(huán)槽：防松落·有的排氣氣門導管設有排渣槽：清除沉積物和積炭啟發(fā)介紹：·要求學生了解氣門油封功用及結構5氣門油封（1）氣門油封的功用·氣門桿與氣門導管孔需要潤滑，機油又不能太多，否則機油消耗量增加·為了控制和減少機油消耗量，現(xiàn)代汽車發(fā)動機裝有氣門油封（2）氣門油封的結構簡要介紹：·要求學生了解氣門彈簧功用及結構材料6氣門彈簧（1）氣門彈簧的功用·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(chǎn)生的慣性力·使傳動件始終受凸輪控制而不相互脫離（2）氣門彈簧的工作條件及材料1）工作條件&#

9、183;承受交變載荷·為保證其可靠的工作，應具有合適的剛度和足夠的抗疲勞強度·避免彈簧銹蝕·兩端面必須磨光并與軸線垂直2）材料·優(yōu)質冷拔彈簧鋼絲如高碳錳鋼、鉻釩鋼等并經(jīng)熱處理·鋼絲表面拋光處理·表面鍍鋅、磷化（3）氣門彈簧結構（圖4-11）·等螺距圓柱形螺旋彈簧：會發(fā)生共振。防止共振發(fā)生。采取如下結構措施：·變螺距氣門彈簧：螺距小端向缸蓋頂面·錐形氣門彈簧：彈簧大端向缸蓋頂面·雙氣門彈簧：彈簧旋向相反·氣門彈簧振動阻尼器圖4-11：氣門彈簧重點講解：（二）氣門傳動組簡要回顧：·

10、;要求學生了解氣門傳動組成1氣門傳動組組成·凸輪軸下置式：凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂和搖臂軸等·凸輪軸頂置式：凸輪軸、挺柱、搖臂和搖臂軸等·凸輪軸頂置直接驅動氣門式：凸輪軸、挺柱等重點介紹：2凸輪軸·要求學生了解凸輪軸功用及要求（1）凸輪軸的功用·配置有各缸進、排氣凸輪，使氣門按一定的工作次序和配氣相位及時開閉（2）凸輪軸的工作條件及材料1）工作條件·承受周期性的沖擊載荷·表面磨損比較嚴重2）要求·要求表面耐磨，足夠韌性剛度·由優(yōu)質碳鋼或合金鋼鍛造·用合金鑄鐵或球墨鑄鐵鑄造·凸輪表面經(jīng)熱

11、處理后磨光·要求學生理解掌握凸輪軸結構及特點圖4-12：4缸發(fā)動機凸輪軸（3）凸輪軸結構·4缸發(fā)動機凸輪軸（圖4-12）圖4-13：凸輪輪廓·r0：實際基圓半徑·r0：理論基圓半徑·AB/DE：緩沖段，氣門運動速度小，防止強烈沖擊·BCD：工作段·挺柱：A點開始升起，E點停止運動·氣門：最遲在B點開始升起，最早在D點完全關閉1）凸輪輪廓（圖4-13）·控制進排氣門開閉時刻、持續(xù)時間及開閉的速度圖4-14：同名凸輪的相對位置2）同名凸輪的相對位置（圖4-14）·與凸輪軸的旋轉方向、發(fā)動機點火順序、

12、氣缸數(shù)、作功間隔角有關四缸機:· 發(fā)火順序：1-3-4-2·作功間隔角：180°曲軸轉角（90°凸輪軸轉角）·同名凸輪夾角：90°六缸機:·發(fā)火順序：1-5-3-6-2-4·作功間隔角：120°曲軸轉角（60°凸輪軸轉角）·同名凸輪夾角：60°·要求學生理解凸輪軸傳動機構定時記號與配氣相位的關系圖4-15：凸輪軸傳動機構定時記號（4）凸輪軸傳動機構定時記號（圖4-15）重點介紹：3挺柱·要求學生了解挺柱功用及要求（1）挺柱的功用·是凸輪的從動件，

13、將來自凸輪的運動和作用力傳給推桿或氣門（2）挺柱的工作條件及材料1）工作條件·摩擦和磨損都相當嚴重·承受凸輪側向力而偏磨2）材料·挺柱工作面應耐磨損并得到良好潤滑·碳鋼 合金鋼 鎳鉻合金鑄鐵和冷激合金鑄鐵·要求學生理解掌握機械挺柱結構及特點圖4-16：機械挺柱的結構形式（3）機械挺柱的結構形式（圖4-16）·要求學生了解減輕挺柱底面磨損的結構措施圖4-17：減輕挺柱底面磨損的結構措施（4）減輕挺柱底面磨損的結構措施（圖4-17）·挺柱軸線偏離凸輪的對稱軸線·凸輪工作面為錐角很小的錐面·要求學生理解掌握液壓

14、挺柱結構及特點圖4-18：液壓挺柱的結構形式（5）液壓挺柱 （圖4-18）·零氣門間隙·結構復雜·加工精度高·磨損后無法調整，只能更換 重點介紹：4搖臂·要求學生了解搖臂功用及要求（1）搖臂的功用·將推桿或凸輪傳來的運動和作用力，改變方向傳給氣門使其開啟（2）搖臂的工作條件及材料1）工作條件·承受很大彎矩、足夠強度、足夠剛度、較小質量2）材料·鍛鋼、鑄鐵、鋁合金·要求學生理解掌握搖臂結構及特點圖4-19：搖臂結構（3）搖臂結構（圖4-19）·與其他零部件的連接關系啟發(fā)分析：二、可變配氣正時及氣門

15、升程機構（雅閣VTEC）·要求學生了解VTEC功用及組成圖4-20：VTEC組成1VTEC功用·VTEC使配氣正時和氣門升程根據(jù)發(fā)動機轉速變化作出相應的實時調整，使氣缸的充氣量同時滿足發(fā)動機低轉速和高轉速下的不同需要，從而提高了發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性2VTEC組成（圖4-20）·要求學生理解分析VTEC工作原理3VTEC的工作原理圖4-21：低轉速下VTEC原理（1）低轉速下VTEC原理（圖4-21）·正時活塞無油壓作用·同步活塞在圖示位置·主、輔搖臂分別由主、輔進氣凸輪驅動·主進氣門按正常的時間和高度開啟·輔助進氣門由于輔助凸輪的高度小而稍稍打開，以防止燃油阻塞進氣口·中間進氣搖臂由中間凸輪驅動，但對進氣門的開啟無任何作用·