第3章 配气机构n概述n配气相位n配气机构的组成和零件n可变配气相位3.1 概述 一、功用：按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和 发火次序的要求，定时开启和关闭气缸的进、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 。 二、充气效率：v=M/M0M 进进气过过程中，实际实际 进入气缸的新气的 质质量；Mo在理想状态下，充满满气缸工作容积积的 新气质质量。气门式配气机构组成： 气门组：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：挺柱、推 杆、摇臂、摇臂轴等零件 驱动组：凸轮轴，凸 轮轴轴承和止推装置等 3.2 配气机构的布置和工作情况一、气门的布置型式 1、气门顶置式 组成：气门组包括：气门、气气门组包括：气门、气 门座、气门导管、气门门座、气门导管、气门 弹簧、气门弹簧座及锁弹簧、气门弹簧座及锁 紧装置紧装置 传动组包括：挺柱、推传动组包括：挺柱、推 杆、摇臂、摇臂轴等零杆、摇臂、摇臂轴等零 件件 驱动组包括：凸轮轴，驱动组包括：凸轮轴， 凸轮轴轴承和止推装置凸轮轴轴承和止推装置 等等 工作过程特点： A、气门行程 大，结构较复 杂，燃烧室紧 凑。 B、曲轴与凸 轮轴传动比为 2:1。2、气门侧置式进排气门都布置在气缸 的一侧，结构简单、零件数 目少。气门布置在同一侧导致 燃烧室结构不紧凑、热量损 失大、进气道曲折、进气阻 力大，使发动机性能下降， 已趋于淘汰。二、凸轮轴的布置型式 1、凸轮轴下置 缺点：凸轮轴与气门相距 较远，动力传递路 线较长，环节多， 因此不适用于高速 发动机。 优点：简化曲轴与凸轮轴 之间才传动装置， 有利于发动机的布 置。2、凸轮轴中置式传动方式：凸轮轴经 过挺柱直接驱动摇臂 ，省去了推杆。 应用：适用于发动机 转速较高时，可以减 少气门传动机构的往 复运动质量。3、凸轮轴上置式应用：高速发动机 桑塔纳轿车发动机特点：凸轮轴与气门距离近， 不需要推杆、挺柱，使往复 运动的惯量减少。双凸轮轴上置式发动机捷达轿车气缸盖实物图上置凸轮轴实物图三、凸轮轴的传动方式 1、齿轮传动凸轮轴下置、中置式配气机构2、链条传动导链板张紧机构3、齿带传动传动传动 方式传动传动 路线线应应用齿轮传动齿轮传动曲轴轴正时齿轮时齿轮 凸轮轴轮轴 正时齿时齿 轮轮凸轮轴轮轴 下置 、中置式配 气机构链链条传动传动曲轴轴链链条凸轮轴轮轴 正时齿轮时齿轮凸轮轴轮轴 上置 式配气机构齿齿形带传带传 动动曲轴轴齿齿形皮带带凸轮轴轮轴 正时时 齿轮齿轮凸轮轴轮轴 上置 式配气机构气门数 和布置形式n单缸4气门单缸2气门单缸5气门四、气门间隙1、概念： 气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态 装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱 或凸轮）之间留有适当的间隙。气门门间间隙进进气门门0.250.30mm排气门门0.300.35mm五、配气相位1、气门从开启到关闭所经历的曲轴 转角，称为配气相位。1030 4080 4080 1030 3、气门叠开气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时，出现 的进排气门同时开启的现象。 气门叠开角：气门同时开启的角度（+ ）。排气过程进气过程作业1、作出配气相位图，并分析气门早开与迟闭 的原因。4.3 配气机构的组件和工作情况一、气门组功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击 力、高温冲击、高速气流冲击。 工作条件： A、进气门570K670K，排气门1050K1200K。 B、头部承受气体压力、气门弹簧力等， C、冷却和润滑条件差， D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。性能： 强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨1、气门进气门570K670K（铬钢 或铬镍钢） 排气门1050K1200K（硅 铬钢）头部杆部气门头部的结构形式平顶顶式结结构简单简单 ，制造方便，吸热热面积积小，质质量也较较小，进进 、排气门门都可采用。凸顶顶式（ 球面顶顶）适用于排气门门，因为为其强度高，排气阻力小，废废气的 清除效果好，但球形的受势势面积积大，质质量和惯惯性力大 加工较较复杂杂。凹顶顶式（ 喇叭顶顶）凹顶头顶头 部与杆部的过过渡部分具有一定的流线线形，可以 减少进进气阻力，但其顶顶部受热热面积积大，故适用于进进气 门门，而不宜用于排气门门。（2） 气门锥角 1） 定义：气门锥面与顶平面的夹角称气 门锥角。2） 气门锥角的作用n就向锥形塞子可以塞紧瓶口一样， 能获得较大的气门座合压力，以提高 密封性和导热性；n气门落座时有自动定位作用；n避免气流拐弯过大而降低流速；n气门落座时能挤掉接触面的沉积物 ，即有自洁作用。 3） 进、排气门锥角的大小 进气门锥角较小，多用300。因锥角越小 ，进气通道截面越大，进气量越多。 排气门锥角较大，通常为450。因锥角越 大，气门头部边缘的厚度大，不易变形。 排气门热负荷较大而用较大的锥角，以加 强散热和避免受热变形。且锥角越大，座 合压力越大，自洁作用越大。 3） 气门头部直径 气门头部直径越大，气门口通道截面就越 大，进、排气阻力就越小。通常进气门头 部直径大于排气门。另外，排气门稍小些 ，还不易变形。 h1h2h1h2气门杆2、气门座 气门座： 气缸盖的进、排气道与气门锥面相结 合的部位。作用： 1.靠其内锥面与气门锥面的紧密 贴合密封气缸。 2.接受气门传来的热量。气门座气门座圈： 以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。镶嵌式气门座特点： 优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。 缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重 事故。汽油机：排气门采用镶嵌式气门座 柴油机：进气门采用镶嵌式气门座3、气门导管作用： 为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用 。 工作条件： 工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损。 材料： 用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。 加工方法： 外表面加工精度较高 内表面精绞 装配： 气门杆与气门间隙0.050.12mm。4、气门弹簧功用：保证气门的回位。 材料：高锰碳钢、铬钒钢气门弹簧的装配气门弹簧气门弹簧座锁片气门门关闭闭保证证气门门及时时 关闭闭、密封气门门开启保证证气门门不脱 离凸轮轮气门弹簧圆柱形螺旋弹簧圆柱等螺距弹簧不等距弹簧 应用： CA7560双弹簧布置 旋向相反的 两个弹簧， 防止断裂的 弹簧卡入另 一弹簧应用车型：奥迪100，捷达，桑塔纳, 广州标致505作业1、气门弹簧起什么作用？为什么在装配气 门弹簧时要预先压缩？ 2、气门锥角有什么作用？3.分析气门早开与迟闭的原因。4.配气相位二、气门驱动组1、组成 2、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适当 的气门间隙。凸轮轴作用： 驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的 工作顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。 工作条件： 承受气门间歇性开启的冲击载荷。 材料： 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构：凸轮的轮廓凸轮轮廓与气门的运动规律气门开启点消除气门 间隙阶段气门升程最大时刻气门关闭点出现气门 间隙阶段同名凸轮的相对角位置同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置是与相应的配 气相位相对应的。点火顺序：1243凸轮轴的轴向定位： 作用： 为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜齿轮产生 的轴向力。正时齿轮止推板隔圈（调节环 ）凸轮轴颈凸轮轴的 轴向间隙气缸体2、挺柱 （1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。 （2）挺柱的分类：菌式气门侧门侧 置式筒式气门顶门顶 置式滚轮滚轮 式减小摩擦所造成的对对 挺柱的侧侧向力。多用 于大缸径柴油机。n结构：n性能：n消除了配气机 构的间隙，减 小了各零件的 冲击载荷和噪 声提高发动机 高速时的性能 。 液力挺柱发动机液压挺柱工作示意图气门关闭时气门打开时3、气门推杆作用： 将挺柱传来的推力传给摇臂。工作情况： 是气门机构中最容易弯曲的零件。材料： 硬铝或钢4、摇臂功用： 将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以 推开气门。摇臂结构示意图气门间隙 调节螺钉调节螺母摇臂摇臂轴套易磨损部位 堆焊耐磨合金摇臂结构示意图润滑油道油槽润滑油道摇臂组示意图摇臂轴螺栓摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂称套调整螺钉摇臂定位弹簧摇臂组实物图桑塔纳发动机的 配气机构可变配气相位气门定时和升程可变的进气系统 可变谐振增压系统控制原理VTEC高速时气缸数目可变机构可变进气谐振增压系统VG30DE可变谐振增压系统小结n配气机构有三种传动方式齿轮驱动、链驱动和齿 形皮带驱动。四冲程发动机曲轴与凸轮轴之比(即 传动比)应为2：1即曲轴旋转两周，凸轮轴旋转一 周。现代汽车发动机采用多气门布置和排列方式 ，进、排气门配气相位早开晚关，以改善进、排 气状况。凸轮轴上主要配置有各缸进、排气凸轮 ，凸轮的轮廓保证气门开启和关闭的持续时间符 合配气相位的要求，凸轮轴有轴向定位装置。轿 车发动机采用液力挺柱，可消除配气机构中的间 隙，减小各零件的冲击载荷和噪声。