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1、第三章、配气机构的构造与维修,一、配气机构的作用与组成 二、配气机构工作原理 三、配气机构的分类 四、配气机构主要组件结构原理 五、配气相位 六、配气相位的测量与调整,功用：配气机构是控制内燃机进、排气过程的机构。 按汽缸的发火顺序和汽缸中的工作过程，适时开启和关闭进气门及排气门，进入新鲜空气，排出废气。 工作条件：转速高，若n=1000，四冲程，500次，以很高而变化的速度工作，惯性力和热负荷大，且润滑不良，零件磨损大。 要求：1.定时准确； 2.有足够大的气体流通面积； 3.振动，噪音小； 4.工作可靠，寿命长； 5.结构简单，维修方便。,一、配气机构的作用与组成,2、组成： (以顶置双凸
2、轮轴齿形皮带传动的配气机构（右图3-1）为例) 气门组件（含进排气门、进排气门座、气门弹簧、气门锁夹、气门导管等） 气门驱动机构（液压挺柱） 凸轮轴 凸轮轴传动机构（含曲轴正时皮带轮、凸轮轴传动皮带轮、齿形皮带、张紧轮等,图3-1 配气机构总体总成 1-曲轴正时皮带轮 2-中间轴正时皮带轮 3-齿形皮带 4-张紧轮 5-凸轮轴传动皮带轮 6-进气凸轮轴 7-凸轮 8-液压挺柱 9-进气门组件 10-排气凸轮轴 11-排气门组件,齿形皮带3带动进排气凸轮轴旋转，克服气门弹簧力作用压下进气门，进气门开启，开始进气。 各缸进、排气门开闭的时刻取决于各进、排气凸轮的相对位置及进排气凸轮轴与曲轴的相对位
3、置。,二、配气机构的工作原理,图3-1 配气机构总体总成 1-曲轴正时皮带轮 2-中间轴正时皮带轮 3-齿形皮带 4-张紧轮 5-凸轮轴传动皮带轮 6-进气凸轮轴 7-凸轮 8-液压挺柱 9-进气门组件 10-排气凸轮轴 11-排气门组件,按气门的布置可分为：顶置式气门和侧置式气门 按凸轮轴的位置可分为：上置式凸轮，下置式凸轮。 按曲轴和凸轮轴的传动方式可分为：齿轮传动、链条传动以及同步带传动,三、配气机构的分类,1.按气门的布置位置分 侧置式：气门布置在气缸的一侧。使燃烧室结构不紧凑，热量损失大，气道曲折，进气流通阻力大，从而使发动机的经济性和动力性变差，已被淘汰。(教材131) 顶置式：气
4、门布置在气缸盖上(教材131、右图)。,2. 按凸轮轴布置位置分（上置凸轮轴、中置凸轮轴、下置凸轮轴三种） （1）下置凸轮轴配气机构（图3-2）：凸轮轴1布置在曲轴箱上，由曲轴正时齿轮驱动。 优点：凸轮轴与曲轴距离近，传动方便。 缺点：传动距离远，传动组件多，惯性大，加剧了零件的震动和磨损。,图3-2 下置凸轮轴配气机构 1-凸轮轴 2-挺柱 3-推杆 4-摇臂轴 5-锁紧螺母 6-调整螺钉 7-摇臂 8-气门锁夹 9-气门弹簧座 10-气门弹簧 11-气门导管 12-气门 13-气门座,（2）中置凸轮轴配气机构（图3-3）：凸轮轴1布置在曲轴箱上。与下置凸轮轴相比，省去了推杆，由凸轮轴经过挺
5、柱直接驱动摇臂，减小了气门传动机构的往复运动质量，适应更高速的发动机。,图3-3 中置凸轮轴配气机构 1-凸轮轴 2-挺柱 3-支架 4-调整螺钉 5-摇臂 6-摇臂轴 7-锁夹 8-气门弹簧座 9-气门弹簧 10-气门导管 11-气门,（3）上置凸轮轴配气机构 凸轮轴直接布置在气缸盖上，直接通过摇臂或凸轮来推动气门的开启和关闭。这种传动机构没有推杆等运动件，系统往复运动质量大大减小，非常适合现代高速发动机，尤其轿车发动机。 根据顶置气门凸轮轴的个数，又分为单顶置凸轮轴（SOHC）和双顶置凸轮轴（DOHC）两种。 单顶置凸轮轴（图3-14）仅用一根凸轮轴同时驱动进、排气门，结构简单，布置紧凑。
6、 双顶置凸轮轴驱动由两根凸轮轴分别驱动进、排气门。有两种布置形式，一种是凸轮通过摇臂驱动气门（图3-15）；另一种是凸轮直接驱动气门（图3-11）， 这种双凸轮轴布置有利于增加气门数目，提高进排气效率，提高发动机转速，是现代高速发动机配气机构的主要形式。,3. 按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分（分为齿轮传动、链条传动和齿带传动三种）。 （1）齿轮传动（图3-6） 齿轮上都有正时记号，装配时必须按要求对齐。 多采用斜齿轮，啮合平稳，减少噪音。 优点：结构及工艺简单，拆装方便，工艺可靠。 缺点：对于上置式凸轮轴采用齿轮传动时，中间齿轮数多，增加了复杂性和重量。,图3-6 凸轮轴的齿轮传动 1-曲轴正
7、时齿轮 2-凸轮轴正时齿轮 3-凸轮轴 4-挺柱 5-推杆 6-摇臂座 7-摇臂轴 8-摇臂 9-气门,（2）链传动（图3-7） 优点是布置容易，若传动距离较远时，还可用两级链传动。缺点是结构质量及噪声较大，链的可靠性和耐久性不易得到保证。,图3-7 凸轮轴的链传动 1-曲轴链轮 2-油泵驱动链轮 3-液力张紧装置 4-凸轮轴链轮 5-导链板 6-链条,（3）齿带传动 现代高速发动机广泛采用齿形带传动(图3-1)。齿形带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。齿带的张力可以由张紧轮进行调整。这种传动方式可以减小噪声，减少结构质量和降低成本。,4.按每缸气门的数目分 有2气门、3
8、气门、4气门和5气门。 多气门结构（35气门），使发动机的进排气流通截面积增大，提高了充气效率，改善了发动机的动力、经济性能和排放性能。,配气机构主要由气门组件、凸轮轴组件、凸轮轴传动机构和气门驱动机构组成。 1气门组件（教材132-133） 由气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门锁夹等零件组成。,四、配气机构主要组件的结构原理,（1）气门：头部、杆身和带密封锥面的气门盘组成。 气门盘顶面的形状有凸顶、平顶和凹顶（图3-20）。平顶结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也小，应用最多；凸顶的刚度大，受热面积也大，用于某些排气门；凹顶气门质量小，惯性小，与杆部的过渡有一定的流线形，可以减小进气阻
9、力，常用作进气门。 气门盘有一密封锥面，其锥角一般为3045。 气门杆与弹簧连接方式: 锁夹式（图3-21a）:有两个半圆形锥形锁夹4。 锁销式（图3-21b）：在气门杆端有一个安装一个锁销。,图3-20 气门顶形状 a）平顶 b）凹顶 c）凸顶,图3-21 气门弹簧座的固定方式 a）锁夹固定 b）锁销固定 1-气门杆 2-气门弹簧 3-弹簧座 4-锁夹 5-锁销,（2）气门座：气缸盖的进、排气道与气门锥面相贴合的部位称为气门座（右图所示）。可在气缸盖上直接镗出，但大多数是用耐热合金钢单独制成座圈（称气门座圈），压入气缸盖（体）中，以提高使用寿命和便于维修更换。,（3）气门导管和油封：气门导管
10、（右图所示）的作用是在气门作往复直线运动时进行导向，以保证气门与气门座之间的正确配合与开闭。当凸轮直接作用于气门杆端时，承受侧向作用力并起传热作用。 气门与气门导管间留有0.050.12mm的微量间隙。该间隙过小，会导致气门杆受热膨胀与气门导管卡死；间隙过大，会使机油进入燃烧室燃烧。为了防止过多的润滑油进入燃烧室，有的在气门导管上安装有橡胶油封。,（4）气门弹簧：作用是保证气门复位。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧（图3-22）。发动机装一根气门弹簧时，采用不等距弹簧（图3-22b），以防止共振。装两根弹簧时(图3-22c)，弹簧内、外直径不同，旋向不同，它们同心安装在气门导管的外面，不仅可以提高弹
11、簧的工作可靠性，防止共振的产生，还可以降低发动机的高度。,图3-22 气门弹簧 a) 等螺距弹簧b) 不等螺距弹簧 c)双弹簧,2.凸轮轴组件（图3-23） 由凸轮轴7、凸轮轴衬套6和止推凸缘4等组成（对于下置凸轮轴的汽油机，还加工有驱动机油泵、分电器的螺旋齿轮9和驱动汽油泵的偏心轮8）。,图3-23 凸轮轴组件 1-螺栓 2-垫圈 3-正时齿轮 4-止推凸缘 5-止推座 6-凸轮轴衬套 7-凸轮轴 8-驱动汽油泵的偏心轮 9-驱动分电器的螺旋齿轮 10-凸轮轴轴颈 11-凸轮,发动机的工作顺序判断（图3-24）：从凸轮轴前端看，转动方向为逆时针，则可判断出该发动机的工作顺序为1-2-4-3。
12、 为了防止凸轮轴轴向窜动，需要进行轴向定位(图3-25)，止推片2安装在正时齿轮1和凸轮第一轴颈3之间，且留有一定间隙。调整止推片的厚度，可控制其轴向间隙大小。,图3-24 四缸发动机凸轮轴,图3-25 凸轮轴的轴向定位 1-正时齿轮 2-止推片 3-凸轮轴颈,3.气门驱动机构 是将凸轮轴的旋转运动变为气门往复运动的机构。主要由气门挺柱、导管、推杆、摇臂、摇臂轴、气门间隙调整螺钉和液压挺柱等组成（图3-2）,图3-2 下置凸轮轴配气机构 1-凸轮轴 2-挺柱 3-推杆 4-摇臂轴 5-锁紧螺母 6-调整螺钉 7-摇臂 8-气门锁夹 9-气门弹簧座 10-气门弹簧 11-气门导管 12-气门 1
13、3-气门座,进、排气门实际开启和关闭的时刻以曲轴转角表示即为配气定时，也称配气相位。用环形图表示配气相位称为配气相位图（图3-34）。,五、配气相位,liruxian1984 13767043751,1.进气提前角 发动机从进气门打开时刻到活塞行至上止点所转过的曲轴转角。其目的是为了保证进气开始时，进气门已开启较大，增加进入气缸的新鲜气体或可燃混合气。非增压发动机进气提前角一般在040CA。该角度过小，进气充量增加少；该角度过大，又会导致废气流入进气管。 2进气迟后角 是指活塞从下止点行至进气门完全关闭的曲轴转角。其目的是利用进气气流惯性和压力差继续进气。非增压发动机进气迟后角一般在4070C
14、A。该角度过小，进气气流惯性未能得到充分利用，降低了进气充量；而该角度过大，进气气流惯性已用完，会导致已经进入气缸的新鲜充量又被排出。,3排气提前角 从排气门打开到活塞行至下止点所转过的曲轴转角。其目的是利用废气压力，使气缸内废气排得更干净。但排气提前角也不宜过大，否则将造成做功能力损失。非增压发动机一般在4555 CA。 4排气迟后角 指活塞从上止点到排气门完全关闭所转过的曲轴转角。其目的是利用排气气流性惯性使废气排除更干净。非增压发动机该角度一般在10 35 CA。过大会造成排出的废气又被吸入气缸。,5. 气门重叠角 由于进、排气门的早开和迟闭，就会有一段时间内进、排气门同时开启的现象，这
15、种现象称为气门重叠，重叠的曲轴转角称为气门重叠角。适宜的气门重叠角，可以利用气流压差和惯性清除残余废气，增加新鲜充量，称此为燃烧室扫气。非增压发动机气门重叠角一般为20 80 CA,增压发动机一般为80 160 CA，所以增压发动机可以有效提高充气量。,发动机的结构不同，转速不同，配气相位也就不同，最佳的配气相位角是根据发动机性能要求，通过反复试验确定。 在使用中，由于配气机构零部件磨损、变形或安装调整不当，会使配气相位产生变化，应定期进行检查调整。,配气相位失准导致的现象： 运转无力或不稳，油耗增多，容易过热等现象 。 失准原因： 配件质量问题和装配误差、配气机构传动机件磨损、配合间隙增大(
16、如凸轮轴正时齿轮和曲轴正时齿轮啮合间隙、凸轮轴轴向间隙等)，气门间隙过大或过小，正时齿带安装错误或磨损严重，凸轮表面的不规则磨损以及凸轮轴的弯曲变形等原因,六、配气机构的测量与调整,1、配气相位的测量 核对发动机经长期使用后或修复后的实际配气相位是否符合原厂规定的、理想的配气相位。 测量方法：就车测量配气相位法、气门叠开法、飞轮控制点划线法,1、就车测量配气相位法 (1)仪器准备：分度盘(0360刻度)，上止点检测仪、百分表。 (2)测量方法 以第一缸进气门为例，操作步骤如下： 按规定把气门间隙调到标淮值。 在曲轴前端装上有360刻线的分度盘，在发动机前盖板上安装一根可调节的指针。 在第一缸火花塞孔内拧入上止点检测仪，摇转曲轴，利用上止点检测仪找出第一缸压缩上止点。 调整发动机前盖板上的指针，使其对准分度盘上的“0”度线开将它固定。 在气缸盖上安装一只百分表，使百分表的触头与第一缸进气门的弹簧上座垂直接触，并使百分表有一定的预压缩量 按曲轴的旋转反
