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1、Chap3 配气机构李书伟 Tel:88968111 、教学目的及教学要求：了解配气机构的功用，掌握配气机构的布置形式，了解凸 轮轴传动方式，掌握气门间隙的作用和大小；了解配气机构的 零件和零件组组成、结构特点、材料；了解配气相位的概念。 、教学内容：配气机构的功用，配气机构的布置型式与工作机理，几种 型式配气机构的比较；凸轮轴的传动方式，气门间隙；气门组 、气门传动组的主要机件和工作机理；配气相位、配气相位图 、配气相位用于对发动机的发火正时和调整气门脚间隙。 、重点和难点： 重点：配气机构的布置形式和结构特点； 难点：几种型式配气机构的比较，气门组和气门传动组的主要 机件和工作过程，配气相
2、位。 p概述 p气门间隙 p配气相位 p配气机构的组成和零件 Chap3 配气机构p一、配气机构功用： 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。 p二、充气效率： 在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气 的质量与在进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新鲜空 气或可燃混合气的质量之比。 v=M/M0 M 进进气过过程中，实际实际 进进入气缸的新气的质质量； Mo在理想状态态下，充满满气缸工作容积积的新气质质量。 3.1概述3.2配气机构的布置和工作情
3、况 一、气门的布置型式 一、气门的布置型式1、气门顶门顶 置式 组组成：特点： A、气门门行程大，结结构较较复杂杂，燃烧烧室紧紧凑。 B、曲轴轴与凸轮轴轮轴 传动传动 比为为2:1。 工作过程2、气门侧置式进进排气门门都布置在气缸 的一侧侧，结结构简单简单 、零件 数目少。 气门门布置在同一侧导侧导 致 燃烧烧室结结构不紧紧凑、热热量 损损失大、进进气道曲折、进进气 阻力大，使发动发动 机性能下降，已趋于淘汰。二、凸轮轴 的布置型式二、凸轮轴 的布置型式1、凸轮轴轮轴 下置 不利因素：凸轮轴轮轴 与气 门门相距较远较远 ，动动力传传 递递路线较长线较长 ，环节环节 多 ，因此不适用于高速发发
4、动动机。 有利因素：简简化曲轴轴与 凸轮轴轮轴 之间间才传动传动 装 置，有利于发动发动 机的布 置。2、凸轮轴中置式传动传动 方式：凸轮轮 轴经过轴经过 挺柱直接 驱动摇驱动摇 臂，省去 了推杆。 应应用：适用于发发 动动机转转速较较高时时 ，可以减少气门门 传动传动 机构的往复 运动质动质 量。凸轮轮 轴轴挺柱活塞摇摇臂调调整螺钉钉3、凸轮轴上置式应应用：高速发动发动 机 桑塔纳轿车发动纳轿车发动 机凸轮 轴凸轮 轴活塞特点： 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GL1a)凸轮摇臂驱动式 b)凸轮直接驱动式三、气门间 隙1、概念： 气门间
5、门间 隙：为为保证证气门门关闭严闭严 密，通常发动发动 机在冷态态装配时时， 在气门门杆尾端与气门驱动门驱动 零件（摇摇臂、挺柱或凸轮轮）之间间留有 适当的间间隙。气门门杆摇摇臂 气门间门间 隙气门间隙进气门0.250.30mm排气门0.300.35mm为为何排气 门间门间 隙大 于进进气门门 间间隙？四、配气相位1、气门门从开启到关闭闭所经历经历 的 曲轴转轴转 角，称为为配气相位。1030 4080 4080 1030 上止点下止点配气相位演示3、气门叠开气门门叠开：当进进气门门早开和排气门门晚关时时，出现现的进进排 气门门同时时开启的现现象。 气门门叠开角：气门门同时时开启的角度（+ ）
6、。排气过过 程进进气过过 程五、凸轮轴 的传动 方式五、凸轮轴 的传动 方式传动方式传动路线应用齿轮传动曲轴正时齿轮（钢）凸轮轴正时齿 轮（铸铁或胶木）凸轮轴下置、 中置式配气机 构链条传动曲轴链条凸轮轴正时齿轮凸轮轴上置式 配气机构 齿形带传动曲轴齿形皮带凸轮轴正时齿轮凸轮轴上置式 配气机构传动方式图例齿形带传动装置凸轮轴曲轴片式链条张紧器允许对链条施加较低的张紧力，实现低摩擦。 比带式更节省空间。片式链条张紧器3.3配气机构的组件和工作情况一、气门组 包括气门组和气门传动组 气门组实 物图功用：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
7、： 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 部的结构形式平顶式结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门 都可采用。凸顶式（球 面顶）适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除效果 好，但球形的受势面积大，质量和惯性力大加工较复杂。 凹顶式（喇 叭顶）凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气 阻力，但
8、其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排 气门。气门实物图进气门排气门气门锥 角p气门锥角：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶 部平面的夹角。锥角作用： A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、避免气流拐弯过大而降低流速。装配前应应将 密封锥锥面研 磨。边缘应边缘应 保 持一定的厚 度， 13mm。气门杆较较高的加工精度，表面 经过热处经过热处 理和磨光， 保证证同气门导门导 管的配合 精度和耐磨性气门门杆尾部 ：环环形槽、 锁销锁销 孔凹槽易断裂处处2、气门座气门座： 气缸盖的进进、排气道与气门锥门锥 面相结结 合的部位。 作用：
9、 靠其内锥锥面与气门锥门锥 面的紧紧密贴贴合密封气缸。 接受气门传门传 来的热热量。 气门密封干涉角： 比气门锥门锥 角大0.51度的气门门座圈锥锥角。 气门门座气门座圈： 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 铝铝合金气缸盖 为为何气门门座都 要镶镶嵌气门门座 圈？2、气门座作用： 为为气门门的运动导动导 向，保证证气门门直线线运动动兼起导热导热 作用。 工作条件： 工作温度较较高，约约500K。润润滑困难难，易磨损损。
10、材料： 用含石墨较较多的铸铁铸铁 ，能提高自润润滑作用。 加工方法： 外表面加工精度较较高 内表面精绞绞 装配： 气门门杆与气门间门间 隙0.050.12mm。 3、气门导管气门导门导 管气缸盖过过盈配合卡环环：防止气门导门导 管在使用中脱落。倒角伸入深度应应适量。锥锥度 可减少气流阻力。4、气门弹簧p功用：保证证气门门的回位。 p材料：高锰锰碳钢钢、铬钒钢铬钒钢气门弹门弹 簧的装配气门弹门弹 簧气门弹门弹 簧座锁锁片气门关闭保证气门及时关 闭、密封气门开启保证气门不脱离 凸轮气门弹簧圆圆柱形螺旋弹弹簧圆圆柱等螺距弹弹簧不等距弹弹簧 不等螺距弹弹簧安装 时应时应 注意什么问问 题题？随着有效圈
11、数的 减少，自然频频 率提高。应应用：CA7560双弹簧布置旋向相反的 两个弹弹簧， 防止断裂的 弹弹簧卡入另 一弹弹簧应应用车车型： 奥迪100，捷达，桑塔纳纳, 广州标标致505气门旋转机构锥锥形套筒锁锁片二、气门驱动组1、组组成 2、功用：定时驱动时驱动 气门门开闭闭，并保证证气门门有足够够的开度和适当的气门间门间 隙。凸轮轴轮轴挺柱推杆摇摇臂凸轮轴轮轴 正 时齿轮时齿轮摇摇臂轴轴凸轮轴作用： 驱动驱动 和控制各缸气门门的开启和关闭闭，使其符合发动发动 机的工 作顺顺序、配气相位和气门门开度的变变化规规律等要求。 工作条件： 承受气门间门间 歇性开启的冲击载击载 荷。 材料： 优质钢优质
12、钢 、合金铸铁铸铁 、球墨铸铁铸铁 结结构：凸轮轮凸轮轴轴轮轴轴 颈颈驱动驱动 分电电器的螺旋齿轮齿轮空心凸轮轴 凸轮支架从原来的独立式变成了现在 的与气缸盖做成一体式结构。 紧凑型气缸盖 节省空间链式传动型配气机构。凸轮工作条件：表面有良好的耐磨性，足够够的刚刚度。 凸轮轮性能：承受气门弹门弹 簧的张张力，间间歇性的冲击击 载载荷。 凸轮轮与挺柱线线接 触，接触压压力大 ，磨损损快。凸轮轮的轮轮廓p凸轮轮轮轮 廓与气门门的运动规动规 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同名凸轮的相对角位置同一气缸的进进、排气凸轮轮的相对对角位置是与相应应的配
13、气相位相对应对应 的。四缸发动发动 机凸轮轮投影点火顺顺序： 1243凸轮轴 的轴向定位：作用：为为了防止凸轮轴轮轴 在工作中产产生轴轴向窜动窜动 和承受斜齿轮产齿轮产 生的轴轴向力 。 正时齿轮时齿轮止推板隔圈（调节环调节环 ）凸轮轴颈轮轴颈凸轮轴轮轴 的 轴轴向间间隙气缸体利用调节环控制轴向窜动窜动窜动 量凸轮轴的驱动A、齿轮传动齿轮传动 ：应应用在下置凸轮轴发轮轴发 动动机。采用斜齿齿轮齿齿轮 。B、链条和齿形皮带传动 ：链条传动噪声小， 用于中置式或顶置式凸轮轴发动 机。曲轴轴正时时 齿齿形带轮带轮中间轴齿间轴齿 形带轮带轮张紧轮张紧轮凸轮轴轮轴 正时时 齿齿形带轮带轮2、挺柱（1）作
14、用：将凸轮轮的推力传给传给 推杆或气门门。 （2）挺柱的分类类：菌式气门侧置式筒式气门顶置式滚轮式减小摩擦所造成的对挺柱 的侧向力。多用于大缸径 柴油机。挺柱端面与凸轮的关系锥锥形凸轮轮液力挺柱可不预留间隙挺柱体柱塞球形支座卡环环柱塞弹弹簧单单向阀阀单单向阀阀架柱塞腔挺柱体腔进进油口进进油通道结结构： 性能： 消除了配气机构的 间间隙，减小了各零 件的冲击载击载 荷和噪 声提高发动发动 机高速 时时的性能。由于气间隙的存在，配气机构工作时将产生冲击，而发出响声桑塔纳发动 机液压挺柱工作示意图气门门关闭时闭时气门门打开时时单单向阀阀弹弹簧被压缩压缩可不预留间隙，凸轮与挺柱始终贴合3、气门推杆作用
15、： 将挺柱传传来的推力传给摇传给摇 臂。 工作情况： 是气门门机构中最容易弯曲的零件。 材料： 硬铝铝或钢钢4、摇臂功用：将推杆或凸轮传轮传 来的力改变变方向，作用到气门门杆端以推开气门门。摇臂结构示意图气门间门间 隙 调节调节 螺钉钉调节调节 螺母摇摇臂摇摇臂轴轴套易磨损损部位 堆焊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摇臂 轴轴螺栓摇摇臂轴轴支座摇摇臂轴紧轴紧 固螺 钉钉摇摇臂称套调调整螺 钉钉摇摇臂定位弹弹 簧桑塔纳发动 机的配气机构气门间隙调整原则调调整原则则： 1、不可调调区域： 将要排气，正在排气，排气刚刚完的排气门门不可调调。 将要进进气，正在进进气，进进气刚
16、刚完的进进气门门不可调调。 2、调调气门间门间 隙的步骤骤： 1）画出配气相位图图 2）排出各缸的位置 3）当一缸在压缩压缩 上止点时时，判断其它缸位于何行程， 并判断间间隙是否可调调。 利用配气相位调节 气门间 隙例：=8 =31 =28 =8点火次序：153624 一缸在压缩压缩 上止点，问问那些气门门的间间隙可调调？1缸5缸3缸6缸2缸4缸1缸2缸3缸4缸5缸6缸 进气门可调可调不可调可调不可调不可调 排气门可调不可调可调不可调可调不可调153624三、本田雅阁发动 机气门间 隙的调整1只有当缸盖温度降到38度以下后，才能进进行气门间门间 隙调调整。 (1)拆下缸盖罩和正时时皮带带上罩。 (2)设设置1号气缸活塞在压缩压缩 上死点位置。凸轮轴轮轴 皮带轮带轮 上
