汽车发动机配气机构讲解

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1、第三章 配气机构 *1 第一节 配气机构的功用及组成 一、功用 按照发动机的工作顺序和工作循环的要求 ，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新鲜 可燃混合气或空气得以及时进入气缸，废气从 气缸排出。 l充气效率v 1、充气效率小于1 2、提高充气效率的方法 Date 2 二 配气机构的总体组成 气门式配气机构由气门组和气门传动组两部分组成 ，每组的零件组成则与气门的位置、凸轮轴的位置 和气门驱动形式等有关。 气门组零件包括气门、气门座圈、气门导管、气门 弹簧、气门弹簧座和气门锁夹等； 气门传动组零件则包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂 、摇臂轴、摇臂轴座和气门间隙调整螺钉等。 Date 3 以顶置双凸

2、轮轴齿形带传动的配气机构为例 Date 4 三、配气机构的类型 1、按气门的布置： 气门顶置式；气门侧置式 气门顶置式配气机构 进气门和排气门 都倒挂在气缸上。 压缩比受到限制， 进排气门阻力较大 ，发动机的动力性 和高速性均较差， 逐渐被淘汰。 目前国产的汽车发 动机都采用气门顶 置式配气机构。 Date 5 2、按凸轮轴布置的位置： 下置式；中置式；上置式 Date 6 （1)凸轮轴下置 优点：简化了 曲轴与凸轮轴 之间的传动装 置。 缺点：凸轮轴 与气门相距较 远，动力传递 路线较长，不 适用于高速发 动机。 Date 7 （2）凸轮轴中置 传动方式：凸 轮轴经过挺柱直 接驱动摇臂，省

3、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。 凸轮轴 挺柱 活塞 摇臂 调整螺钉 Date 8 （3）凸轮轴上置 应用：高速发动机 特点： 凸轮 轴与气门距离 近，不需要推 杆，使往复运 动的惯量减少 。 凸轮轴凸轮轴 活塞 双凸轮轴上置式配气机构 Date 9 3、按曲轴与凸轮轴的传动方式： 齿轮传动；链传动；齿型带传动 齿轮传动 凸轮轴下置、中置的配气机构大多采用圆柱形定时齿轮传动。一 般曲轴与凸轮轴之间的传动只需一对定时齿轮，必要时可加装中间齿 轮。为了啮合平稳、减小噪声，定时齿轮多用斜齿轮。在中、小功率 发动机上，曲轴定时齿轮用钢来制造，而凸轮

4、轴定时齿轮则用铸铁或 夹布胶木制造，以减小噪声。 链传动 链条与链轮的传动特别适用于凸轮轴上置的配气机构。为使链 条在工作是具有一定的张力而不致脱链，装有导链板、链条张紧轮 。链传动的主要问题是其工作可靠性不如齿轮传动。其传动性能在 很大程度上取决于链条的制造质量。 Date 10 Date 11 齿型带传动 这种齿形带用氯 丁橡胶制成，中间夹有 玻璃纤维和尼龙织物， 以增加强度。采用齿形 带传动，对于减少噪声 、减少结构质量和降低 成本都有很大好处。 Date 12 4、按每缸气门数目： 两气门式；四气门式; 曲轴轴线 Date 13 5、按气门驱动形式： 摇臂驱动；摆臂驱动；直接驱动 Da

5、te 14 Date 15 Date 16 第二节 配气定时及气门间隙 一、配气定时（配 气相位） 以曲轴转角表示 的进、排气门开闭时 刻及其开启的持续时 间称作配气定时。 以曲轴转角的环 形图来表示的配气相 位称为配气相位图。 Date 17 上止点 下止点 Date 18 实际进气时刻和延续时间： 在排气行程接近终了时，活塞到达上止 点前，即曲轴转到离上止点还差一个角度 ，进气门便开始开启，直到活塞越过下止点 后时，进气门才关闭。整个进气过程延续 时间相当于曲轴转角180+。 - 进气提前角 一般=10-30 - 进气延迟角 一般=40-80 Date 19 实际排气时刻和延续时间： 在作

6、功行程接近终了时，活塞到达下止 点前，即曲轴转到离下止点还差一个角度 ，排气门便开始开启，直到活塞越过上止点 后时，排气门才关闭。整个排气过程延续 时间相当于曲轴转角180+。 - 排气提前角 一般=40-80 - 排气延迟角 一般=10-30 Date 20 气门重叠 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，这就出现了一段时间内排气 门和进气门同时开启的现象，这种现象称为气门 重叠，重叠时期的曲轴转角称为气门重叠角。 气门重叠角等于+。 由于新鲜气流和废气流的流动惯性都比较 大，在短时间内是不会改变流向的，因此只要气 门重叠角选择适当，就不会有废气倒流入进气管 和新鲜气体随同

7、废气排除的可能性。这对换气是 有利的，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，使进气量减少。 Date 21 配气相位演示 Date 22 可变配气定时机构 本田VTEC Date 23 二、气门间隙 发动机冷态下，当气门处于关闭状态时，气门 与传动件之间的间隙称为气门间隙。 气门杆 摇臂 气门间隙 Date 24 过大： （1）传动零件之间及气门和气门座之间产生撞击 响声，并加速磨损。 （2）使气门开启的持续时间减少，气缸充气和排 气情况变坏。 过小： 热态下使气门关闭不严而发生漏气，导致功率下 降，甚至烧坏气门。 气门间隙 进气门0.25

8、0.30mm 排气门0.300.35mm Date 25 实 物 图 测量气门间隙拧松紧定螺母，调整调节螺钉 Date 26 第三节 气门组 一、组成 Date 27 A、进气门300-400，排 气门600-800。 B、承受气体压力、气门 弹簧力及传动组零件惯 性力 C、冷却和润滑条件较差 D、被气缸中燃烧生成物 中的物质所腐蚀 进气门：铬钢 或铬镍钢； 排 气门：硅铬钢 耐热 足够的强 度和刚度 耐磨损 耐腐蚀 二、气门 1、工作条件及材料 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。 Date 28 2、气门的构造 头部 杆部 Date

9、29 （1）气门顶部 Date 30 （2）气门锥面 装配前应将密 封锥面研磨。 边缘应保持一定的厚度 ，13mm。 Date 31 （3）气门杆部 较高的加工精度，表 面经过热处理和磨光 ，保证同气门导管的 配合精度和耐磨性 气门杆尾部 ：环形槽、锁 销孔 凹槽 易断裂处 Date 32 （4）气门尾端 Date 33 （5）气门传热 气门头部接受的热量一部分经气门座圈传给 气缸盖；另一部分则通过气门杆和气门导管也传 给气缸盖，最终都被气缸盖水套中的冷却液带走 。为了增强传热，气门与气门座圈的密封锥面必 须严密贴合。为此，二者要配对研磨，研磨之后 不能互换。 Date 34 特殊气门 在某些

10、高度强 化的发动机上 采用中空气门 杆的气门。 为降低排气门 温度，增强排 气门散热能力 ，许多汽车发 动机上采用纳 冷却气门。 Date 35 3、每缸气门数 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。 进气门比排气门数多 的发动机，排气门头 部直径总是比进气门 大。 Date 36 气门实物图 进气门（大）排气门（小） Date 37 三、气门座与气门座圈 气缸盖上与气门锥面相贴合的部位。 它与气门头部共同对气缸起密封作用，并接受气门 传来的热量。 气门座可在气缸盖上直接镗出，但气 门座在高温下工作，磨损严重，故有不少发动机的 气门座用较好的材料（合金铸铁、奥氏体钢等）单

11、独制作，然后镶嵌到气缸盖上。 Date 38 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。 气门座圈 Date 39 四、气门导管 1、功用 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。 2、工作条件及材料 气门导管的工作温度较高，而且润滑条件较差，靠 配气机构工作时飞溅起来的机油来润滑气门杆和气 门导管孔。 气门导管由灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造 。在以一定的过盈将气门导管压入气缸盖上的气

12、门 导管座孔之后，再精铰气门导管孔，以保证气门导 管与气门杆的正确配合间隙。 Date 40 功用：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。 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 0.05-0.12mm。 气门导管 气缸盖 过盈配合 卡环：防止气门导 管在使用中脱落。 伸入深度应适量。锥度 可减少气流阻力。 四、气门导管 Date 41 五、气门弹簧 v气

13、门弹簧的功用是 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。 v为此，气门弹簧应 有足够的刚度和安 装预紧力。 Date 42 气门弹簧一般为等螺距圆柱形螺旋弹簧。当 气门弹簧的工作频率与其固有的振动频率相等或 为整数倍时，气门弹簧就会发生共振。共振时将 使配气定时遭到破坏，使气门发生反跳和冲击， 甚至使弹簧折断。 Date 43 Date 44 六、气门旋转机构 为了使气门头部温度均 匀，防止局部过热引起的变 形和清除气门座积炭，可设 法使气门在工作中相对气门 座缓慢旋转。气门缓慢旋转 时在密封锥面上

14、产生轻微的 摩擦力，有阻止沉积物形成 的自洁作用。 气门每开闭一次，就使 气门转过一定角度。 Date 45 第四节 气门传动组 气门传动组包括凸轮轴、定时齿轮、挺柱，推杆、摇臂、 摇臂轴等。 气门传动组的作用是使进、排气门能按配气相位规定的时 刻开闭，且保证有足够的开度。 凸轮轴 挺柱 推杆 摇臂 凸轮轴正 时齿轮 摇臂轴 Date 46 一、凸轮轴 功用： 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： 优质碳钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构： 轴颈 斜齿轮 凸轮 偏心轮 正时齿轮 斜齿轮：驱

15、动分电器、 （机油泵） 偏心轮：驱动器汽油泵 止推凸缘 止推座 凸轮轴衬套 Date 47 凸轮 凸轮性能： 承受气门弹簧的张力，间 歇性的冲击载荷。 表面有良好的耐磨性，足 够的刚度。 凸轮与挺柱线接触，接 触压力大，磨损快。 工作条件： 作用：气门开启和关闭的持续时间 必须符合配齐相位要求。这是由凸 轮的轮廓来保证的，而且凸轮的轮 廓还在很大程度上决定了气门的最 大升程的运动规律。 Date 48 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 缓冲结束点 Date 49 以下置式凸轮轴为例，凸轮的工作 过程如下：当凸轮按途中方向转过 EA时，挺柱处于最低位置不动， 气门处于关闭状态。凸轮转至A点 时，挺柱开始移动。继续转动，在 缓冲段AB内的某点M处，消除气门 间隙，气门开始开启，至C点时气 门开度最大，而后逐渐关小，至缓 冲段DE内某点N时，气门完全关闭 。此后，挺柱继续下落，出现气门 间隙，至E点时挺柱又处于最低位 置。 由于气门开始开启和最后关闭时均 在凸轮升程变化较慢的缓冲段内， 这就使气门杆尾端在消除气门间隙 的