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1、本章主要介绍的内容有： 配气结构分类 气门组 气门正时 进气系统 排气系统,第三章 配气机构,按气门布置方式分类可分为气门侧置和顶置两种形式，如图3-1所示。,分类,1按气门的布置位置分类,按凸轮轴位置可分上、中、下三种布置方式，如图3-2所示。,2按凸轮轴的布置位置分类,齿轮传动、链条与链轮传动、齿形皮带传动示意图，如图3-3所示。,3按传动方式分类,按气门驱动形式分类则有如图3-4所示的摇臂驱动、摆臂驱动和直接驱动3种类型。,4按气门驱动形式分类,第一节 气门组,本节主要介绍的内容有： 气门组的构造 气门组的检验与维修,如图3-5所示的进、排气门及分解图。,一 、气门组的构造,1气门,汽车
2、发动机的进、排气门均为菌形气门，由气门头部和气门杆两部分构成。 气门顶面对有平顶、凸顶和凹顶（如图3-6）等形状。目前应用最多的是平顶气门。凹顶气门头部与气门杆有较大的过渡圆弧，用作进气门时，可以减小进气阻力，其受热面积大，不适合作排气门。,气门与气门座或气门座圈之间靠锥面密封。气门锥面与气门顶面之间的夹角称为气门锥角（如图3-7）。进、排气门的气门锥角一般均为45，只有少数发动机的进气门锥角为30。,气门杆有较高的加工精度和较低的粗糙度，与气门导管保持较小的配合间隙，以减小磨损，并起到良好的导向和散热作用。 外表面为锥面的气门锁夹来固定上气门弹簧座，气门锁夹内表面有多种形状，相应地气门尾端也
3、有各种不同形状的气门锁夹槽。,中空气门杆的气门 内装钠冷却空气；风冷发动机和轿车发动机上得到成功的应用。 一般发动机每个气缸有两个气门，即一个进气门和一个排气门如图3-8（a）所示。进气门头部直径比排气门大15%30%，凡是进气门和排气门数量相同时，进气门头部直径总比排气门大。 现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门，其中尤以四气门发动机为数最多，四气门发动机每缸两个进气门，两个排气门如图3-8（b）所示。 三气门发动机每缸两个进气门，一个排气门，排气门头部直径比进气门大。凡是进气门数比排气门数多的发动机，排气门头部直径总是比进气门大如图3-8（b）所示。 四气门发动机多采用篷形燃烧
4、室，火花塞布置在燃烧室中央，有利于燃烧3-8（c）。 五气门发动机每缸三个进气门，两个排气门如图3-8（d）所示。,功用是对气门的运动导向，保证气门作直线往复运动，使气门与气门座或气门座圈能正确贴合。此外，还将气门杆接受的热量部分地传给气缸盖。气门导管实物如图3-9。 有的发动机不装气门导管，气门直接在气缸盖上加工出气门杆孔，作为气门的导向孔。,2气门导管,气门杆与弹簧连接有两种方式。一种是锁夹式，在气门杆端部的沟槽上装有两个半圆形锥形锁夹，弹簧座紧压锁夹，使其紧箍在气门杆端部，从而使弹簧座、锁夹与气门联接成一整体，与气门一起运动。另一种是以锁销代替锁夹销的径向孔，通过锁销进行连接。气门锁片实
5、物见图3-9。,3气门锁片,功用是保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门座圈贴合，并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力，使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离。 气门弹簧实物如图3-10所示。 （1）采用双气门弹簧：双气门弹簧实物如图3-11所示。（2）变螺距气门弹簧；（3）锥形气门弹簧,4气门弹簧,气门的检验：主要是检验气门杆的弯曲变形，如图3-12所示。,二、气门组的检验与维修,1、气门的检修,气门修理：气门工作锥面磨损或烧蚀，需要在气门光磨机上进行修磨，修磨需在杆部较正后进行，。 气门出现下列耗损之一应予换新。 1）载货汽车的气门杆的磨损量大于0.10mm，轿车的气门杆的磨损大于0.05mm
6、，或出现明显的台阶形磨损。 2）气门头圆柱面的厚度小于0.8mm。 3）气门尾端的磨损大于0.5mm。 4）当气门杆的直线度误差大于0.05mm时，应予更换或校直，校直后的直线度误差不得大于0.02mm。,气门座的修理：气门座松动、气门座耗损严重，或气门下沉大于2mm，应更换气门座圈。 常用的修复方法是铰削和磨削，如图3-13所示。,2、气门座的检修,气门导管的修理：气门导管与气门杆的配合间隙大于使用限度应更换气门导管。 气门导管的检修如图3-14所示。,3、气门导管的检修,气门弹簧的自由长度用游标卡尺测量，其自由长度不小于标准长度的10%，如图3-14。气门弹簧的轴线与端面应垂直，不垂直度误
7、差不大于2。 气门弹簧有裂纹、缺陷、自由长度超限、变形超限和弹力明显降低，有上述情况之一都必须更换气门弹簧，不允许修复后再继续使用。 气门弹簧的检修如图3-15所示。,4、气门弹簧的检修,第二节 气门传动组,本节主要介绍的内容有： 气门传动组的构造 气门传动组的检验与维修 气门传动组的故障与排除,凸轮轴由曲轴驱动，其传动机构有齿轮式、链条式及齿形带式。 为了限制凸轮轴在工作中产生的轴向移动或承受螺旋齿轮在传动时产生的轴向力。 上置式凸轮轴通常利用凸轮轴承盖的两个端面和凸轮轴轴颈两侧的凸肩进行轴向定位，其间的间隙 =0.10.2mm，也就是凸轮轴的最大许用轴移动量。,一、气门传动组的构造,1、凸
8、轮轴,挺柱是凸轮的从动件，其功用是将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门，同时还承受凸轮轴所施加的侧向力，并将其传给机体或气缸盖。 构造：在挺柱体中装有柱塞，在柱塞上端压力推杆支座。柱塞被柱塞弹簧向上推压，其极限位置由卡环限定。柱塞下端的单向阀保持架内装有单向阀弹簧和单向阀。发动机润滑系统中的机油经进油孔进入内油腔，并在机油压力的作用下推开单向阀充满高压腔。 原理：当气门关闭时，在柱塞弹簧的作用下，柱塞与推杆支座一起上移，使气门及其传动件相互接触而无间隙。当凸轮顶起挺柱时，挺柱体上移，高压腔内的机油压力遽然升高，使单向阀关闭，机油被封闭在高压腔内。由于机油不能压缩，因此液力挺柱如同机构挺柱一样
9、向上移动，使气门开启。磨损后无法调整只能更换。,2挺柱,液力挺柱的工作原理：（如图3-16a、b、c所示）,推杆处于挺柱和摇臂之间，其功用是将挺柱传来的运动和作用力传给摇臂。 功用是将推杆和凸轮传来的运动和作用力，改变方向传给气门使其开启。 气门间隙的大小因机型而异。通常进气门间隙为0.250.30 mm；排气门间隙为0.300.35 mm。 气门间隙的大小可用塞尺测量。因磨损等原因，在发动机使用过程中，气门间隙的大小会发生变化，因此设有气门间隙调整螺钉或调整垫块等气门间隙调整装置。气门间隙实体图如图3-17所示。,3推杆 4摇臂/摆臂与间隔补偿器（气门间隙）,二、气门传动组的检验与维修,1、
10、凸轮轴的检修 2、正时齿轮的检修 3、摇臂与摇臂轴的检修 4、液压挺杆的检修 5、气门间隙的调整 气门间隙的调整方法如图3-18所示，有逐缸调整法和两次调整两种方法。 （1）逐缸调整法： （2）两次调整法：,三、气门传动组的故障与排除,1、气门脚响的特征和诊断排除,气门脚响的特征是： 1）声响为清脆、连续而有节奏的“嗒、嗒、嗒”声，位置集中在气缸上方气门室盖附近。 2）怠速时声响明显。发动机转速升高时，声响频率随之同步加快，强度稍有增大。发动机高速运转时的噪声往往会将气门脚声响淹盖。 3）发动机水温变化时声响没有明显变化。 4）进行断缸检查时声响没有明显变化。,液压挺柱能自动地消除气门间隙，减
11、少发动机工作时的噪声，而且在发动机检修中无需调整气门间隙。这种发动机如果在运转中出现气门脚响，说明液压挺柱有故障，其原因可能是： 1）发动机机油油面过高或过低，致使有气泡的机油进入液压挺柱中，形成弹性体而产生气门脚响。 2）机油压力过低，液压挺柱中缺少润滑油，使空气进入液压挺柱中，产生气门脚响。 3）发动机长期放置不用，使液压挺柱被过分压缩，重新起动后没有得到足够的机油补充而使空气进入，产生气门脚响。 4）液压挺柱失效。,2、采用液压挺柱的发动机气门脚响故障的诊断排除,第三节 气门正时,本节主要介绍的内容有： 配气正时的相关术语 可变气门正时与升程,一、配气正时的相关术语,配气正时的相关术语如
12、图3-19的图释。 以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间称作配气正时。 进气提前角：进气门在进气行程上止点之前开启谓之早开。从进气门开到上止点曲轴所转过的角度称作进气提前角，记作。 进气延迟角：进气门在进气行程下止点之后关闭谓之晚关。从进气行程下止点到进气门关闭曲轴转过的角度称作进气迟后角，记作。 排气提前角：排气门在作功行程结束之前，即在作功行程下止点之前开启，谓之排气门早开。从排气门开启到下止点曲轴转过的角度称作排气提前角。记作。 排气延迟角：排气门在排气行程结束之后，即在排气行程上止点之后关闭，谓之排气门晚关。从上止点到排气门关闭曲轴转过的角度称作排气延迟角，记作。,二、
13、可变气门正时与升程,1本田发动机的VTEC与i-VTEC技术,VTEC全名就是Variable valve Timing & lift Electronic Control system，翻成中文是“电子控制可变气门正时和升程”系统如图3-20。,构造如图3-21，其操作原理如下，每组气门有个凸轮部，在正常的情况下，凸轮部A与B所带动的汽门是各别作动着，而中间的凸轮部与中摇臂并没有使用到，中间凸轮部是贴着中摇臂旋转并移动着，但它并没有与外侧两个（第一与第二）摇臂结合在一起。当有须要表现高性能时，负责有赛车般性能的中凸轮部开始派上用场，此时油压会施压在A活塞左侧，而使得活塞A、B向右侧推进，这时
14、中摇臂便与两侧之摇臂结合在一起，而统一由中摇臂所带动着，其中负责油压的作动便是由VTEC控制阀所操作着，其VTEC控制阀作动的条件有下列几点因素： 1）发动机转速 2）行车速度节 3）气门位置 4）发动机负载（由进气压力感知器所侦测） 5）发动机温度,第一段：低速，三件式的摇臂独立运作，因此左侧摇臂作动左侧的进气门，通过左侧低升程凸轮所带动；右侧摇臂作动右侧进气门，藉由右侧中升程凸轮所带动，这两者凸轮的正时都与中凸轮（此时并没有动作）来得低。 第二段：中速，油压（如图3-22所示的图中橘色的部份）将右侧及左侧的摇臂连接在一起，这时中置摇臂仍独立运作，即然右凸轮大于左凸轮，因此这两侧的摇臂皆由右
15、凸轮所带动，结果将使得进气门得到慢正时、中升程。 第三段：高速，如图3-22所示，油压将三个摇臂全都接连在一起，又由于中置凸轮最大，因此两侧气门皆由中凸轮所连接的中摇臂所带动，所以得到快正时、高升程。,什么是i-VTEC？VTEC的“i”为Intelligent（聪明的，智慧的）缩写。结构图如图2-23所示。,i-VTEC高、低转速范围内的负荷变化如图2-24所示。,可变长度进气歧管示意图，如图3-25所示。,1995年，装备改进版VVT系统的VVT-i面世了，装备的发动机是当时另一副性能发动机1JZ-GE。VVT-i中多出的I，意思是Intelligent -“智能”，VVT-i取消了两段式
16、的开启和关闭选择，演化成为可以对进气侧凸轮轴进行无级地提前或延后的工作，就像普通的自动波箱与CVT波箱间的区别一样。除了控制系统的升级以外，VVT-i工作的原理上与VVT基本上是相同的。如图3-26所示。,2丰田发动机的VVTi与VVTLi技术,丰田的VVTL-i发动机全名就是-Variable Valve 正时 & 升程 - Intelligent，它跟VVT-i是不同的发动机，这发动机也用类似Honda VTEC的原理，在原来的VVT-i发动机上的凸轮轴，多了可以切换大小不同角度的凸轮（凸轮），也利用“摇臂”的机置来决定是否顶到高角或小角度的凸轮，而作到“可连续式”地改变发动机的正时（正时），重叠时间（重叠相位角）与“两阶段式”的升程（升程）！如图3-27所示。,VVT-i 控制器通过转动凸轮轴，从而达到气门的正时改变（此为VVTL-i的凸轮轴）。VVT-i发动机是如何做到变化进气时的气门正时的呢？它就是在如图3-28中
