汽车构造教案

天水师范学院工学院教案

第 4 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：重点* # 难点 ）： 第四节 曲轴飞轮组* 第三章 配气机构 第一节 气门式配气机构的布置及传动 第二节 配气定时*# 第三节 配气机构的零件和组件 教学目的要求： 了解曲轴飞轮组结构 掌握四缸发动机发火次序。 了解配气机构的功用类型构造和工作原理。 顶、侧置式配气机构各组成零件的工作条件，构造材料和要求。 配气定时的意义，气门间隙的意义及调整方法。 教学方法和教学手段： 课堂讲授 讨论、思考题、作业： 8缸发动机的点火次序 进排气门为什么需要早开晚闭 参考资料： 多媒体材料，网络资料 讲 稿 内 容 上节内容回顾：活塞连杆组 第四节：曲轴飞轮组 二、曲轴 曲轴的功用是承受连杆传来的力，并由此造成统其本身轴线的力矩。在发动机工作中，曲轴受到旋转质量的离心力、周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷。为了保证工作可靠，要求曲袖具有足够的刚度和强度，各工作表面要耐磨而且润滑良好。 曲柄主要由三部分组成：①曲轴的前端(或称自由端)轴；②若干个曲柄销和它左右两瑞的曲柄，以及前后两个主轴颈2组成的曲拐；③曲轴后端(或称功率输出端)凸缘。 曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和排列方式，直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数；v形发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。 全支撑、非全支撑 整体式、组合式 材料和结构 点火次序：在安排多缸发动机点火次序时：1、使连续做功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承载荷，同时避免进气行程中可能发生抢气现象2、做功间隔应力求均匀，也就是说，在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个汽缸都应发或做功一次，而且各缸发火的间隔时间应力求均匀。 三、曲轴扭转减震器 四、飞轮 备注 第３章 配气机构 3.1概述 .1 配气机构的功用 据发动机每一气缸内所进行的工作循环或发火次序的要求，定时打开和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出,使换气过程最佳，以保证发动机在各种工况下工作时发出最好的性能。 2. 四冲程内燃机采用气门式配气机构是由气门组、传动组和驱动组三部分组成， 气门组包括：气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座及锁紧装置等零件； 传动组包括：挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等零件； 驱动组包括：凸轮轴，凸轮轴轴承和止推装置等。 3.2配气机构的构造 1气门式配气机构的布置形式 一、分类 配气机构的分类可以从以下方面来进行： （1）按气门的布置型式，主要有气门顶置式和气门侧置式； （2）按凸轮轴的布置位置，可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式； （3）按曲轴和凸轮轴的传动方式，可分为齿轮传动式、链条传动式和齿带传动式； （4）按每缸气门数目，有二气门式、三气门式、四气门式和五气门式。 2配气机构的传动 1）齿轮驱动形式 就是采用齿轮副来驱动凸轮轴。曲轴与凸轮轴的传动比为2：1。即曲轴旋转720o，完成一个工作循环，发动各缸工作一次，对应的凸轮轴旋转360o给各缸近、排气一次。所以凸轮轴正时齿轮的齿数为曲轴正时齿轮齿数的二倍。凸轮轴下置时，一般都采用齿轮副驱动，正时齿轮多用斜齿。 2）链驱动形式 链式驱动，就是指曲轴通过链条来驱动凸轮轴。这种驱动形式一般多用于凸轮轴上置的远距离传动。奔驰轿车发动机就采用这种驱动方式。但链传动的可靠性和耐久性不如齿轮传动，且噪声较大、造价高，其传动性能的好坏直接取决于链条的制造质量。为使在工作时链条具有一定的张力而不致脱链，通常装有导链板14，张紧轮装置2、11等。 3.齿形皮带驱动 这种驱动方式与链驱动的原理相同。只是链轮改为齿轮，链条改成齿形皮带。这种齿形皮带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。齿形皮带驱动弥补了链驱动的缺陷，并降低了成本。 3每缸气门数及其排列方式 1.每缸两个气门方式 一般发动机较多的采用每缸两个气门，即一个进气门和一个排气门。这种结构在可能的条件下应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径，以改善气缸的换气。但是，由于燃烧室尺寸的限制，从理论上讲，最大气门直径一般不超过气缸直径的一半。当气缸直径较大，活塞平均速度较高时，每缸一进一排的气门结构就不能满足发动机对换气的要求。 2.每缸四个气门方式 3.每缸五个气门方式 现代轿车发动机设计面临的主要任务是进一步降低燃油消耗和排放污染；提高动力性和改善噪声特性；另外还要降低成本。 当每缸采用五气门时，气门排列的方案通常是同名气门排成一列，分别用进气凸轮轴和排气凸轮轴驱动。 4配气相位 配气相位就是用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间。用曲轴转角的环形图来表示配气相位。 理论上四冲程发动机的进气门应当在活塞处在上止点时开启，当活塞运动到下止点时关闭；排气门则应当在活塞处于下止点时开启，在上止点时关闭。进气时间和排气时间各占1800曲轴转角。但是实际发动机的曲轴转速都很高，活塞每一行程历时都很短。例如上海桑塔纳轿车发动机，在最大功率时的转速为5600r／rain，一个行程历时仅为0.005 4s。 这样短时间的进气和排气过程，往往会使发动机充气不足或排气不干净，从而使发动机功率下降。因此，现代发动机都采取延长进、排气时间的方法，即：气门的开启和关闭的时刻并不正好是活塞处于上止点和下止点的时刻，而是分别提前或延迟一定曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。 气门的叠开 同一气缸的工作行程顺序是排气行程后，接着便是进气行程。因此，在实际发动机中，在进排气行程的上止点前后，由图3- 10可见，由于进气门在上止点前即开启，而排气门在上止点后才关闭，这就出现了在一段时间内排气门与进气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠，重叠的曲轴转角α+δ称为气门重叠角。由于新鲜气流和废气流的流动惯性比较大，在短时间内是保持原来的流动方向。因此只要气门重叠角选择适当，就不会产生废气倒流人进气管或新鲜气体随同废气排出的可能性，这将有利于换气。但应注意，如气门重叠角过大，当汽油机小负荷运转，进气管内压力很低时，就可能出现废气倒流，进气量减少。对于不同发动机，由于结构形式，转速各不相同，因而配气相位也不相同。合理的配气相位应根据发动机性能要求，通过反复试验确定。 5气门间隙 所谓气门间隙就是指：发动机在冷状态时，在气门传动机构中，留有一定的间隙。以补偿气门及传动机构受热后的膨胀量。 发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀。如果气门及其传动件之间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态下，气门及其传动件的受热膨胀势会将气门自动顶开引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和作功行程中的漏气，而使功率下降，严重时使发动机甚至不易起动。为消除上述现象，通常在发动机冷态装配时，在气门与其传动机构中，留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。 气门间隙视配气机构的总体结构形式而定，同时这一间隙也可进行调整。气门间隙的大小一般由发动机制造厂根据试验确定。通常在冷态时，进气门的间隙为0.25~0.30mm，排气门的间隙为0.3~0.35mm。如果间隙过小，发动机在热态下可能发生漏气，导致功率下降严重时，将使气门烧坏。如间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座之间将产生撞击、响声，而加速磨损，同时也使气门开启的持续时间减短， 采用液力挺柱的发动机，挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙。如一汽奥迪、桑塔纳轿车无须预留气门间隙。