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第三章第三章 配气机构配气机构配气机构的主要零部件配气机构的主要零部件 概述概述 配气相位配气相位可变进气系统可变进气系统3.13.1概概 述述v v=M/MM/M0 0 M M 进气过程中，实际进入气缸的新气的质量；进气过程中，实际进入气缸的新气的质量；M Mo o在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。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，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(汽油机汽油机)或或空气空气(柴油机柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。功用功用一、充气效率一、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。混合气的质量之比。二、配气机构的布置型式二、配气机构的布置型式 目前国产的汽车发目前国产的汽车发动机都采用气门顶动机都采用气门顶置式配气机构。置式配气机构。压缩比受到限制，压缩比受到限制，进排气门阻力较大，进排气门阻力较大，发动机的动力性和发动机的动力性和高速性均较差，逐高速性均较差，逐渐被淘汰。渐被淘汰。三、凸轮轴的布置型式三、凸轮轴的布置型式凸轮轴下置凸轮轴下置凸轮轴中置凸轮轴中置凸轮轴上置凸轮轴上置四、凸轮轴的传动方式四、凸轮轴的传动方式传动方式传动方式图图 示示应应 用用齿轮传动齿轮传动 凸轮轴下置、中凸轮轴下置、中置式配气机构置式配气机构链条传动链条传动 凸轮轴上置式配凸轮轴上置式配气机构气机构 齿形带传动齿形带传动 凸轮轴上置式配凸轮轴上置式配气机构气机构五、气门数目及排列方式五、气门数目及排列方式每每缸缸四四气气门门的的布布置置六、气门间隙六、气门间隙气门间隙气门间隙：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。适当的间隙。气气 门杆门杆凸轮轴凸轮轴气门气门间间 隙隙进气门进气门0.250.250.30mm0.30mm排气门排气门0.300.300.35mm0.35mm1 1、概念：、概念：实 物 图测量气门间隙测量气门间隙拧松紧定螺母，调整调节螺钉拧松紧定螺母，调整调节螺钉3.2 3.2 配配 气气 相相 位位 气门从开启到关闭所气门从开启到关闭所经历的曲轴转角，称为经历的曲轴转角，称为配气相位配气相位。1030 4080 4080 1030 上止点上止点下止点下止点一、概念一、概念二、气门重叠二、气门重叠气门重叠：气门重叠：当进气门早开和排气门迟关时，出现的进排当进气门早开和排气门迟关时，出现的进排气门同时开启的现象。气门同时开启的现象。气门重叠角：气门重叠角：气门同时开启的角度（气门同时开启的角度（+）。）。排气过程排气过程进气过程进气过程气门重叠角气门重叠角配气相位演示配气相位演示3.3 3.3 配气机构的主要零部件配气机构的主要零部件一、气门组一、气门组 气门组实物图气门组实物图锁片锁片弹簧座弹簧座1 1、气门、气门A A、进气门、进气门570K570K670K670K，排气门，排气门1050K1050K1200K1200K。B B、头部承受气体压力、气门弹簧力等，、头部承受气体压力、气门弹簧力等，C C、冷却和润滑条件差，、冷却和润滑条件差，D D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。功用：功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，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。承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。头部头部杆部杆部工作条件：工作条件：性能：性能：强度和刚度大、强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐耐热、耐腐蚀、耐磨磨进气门：铬钢进气门：铬钢或铬镍钢；或铬镍钢；排气门：硅铬排气门：硅铬钢钢气门头部的结构形式气门头部的结构形式平顶式平顶式结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、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。排气门都可采用。凸顶式凸顶式（球面顶）（球面顶）适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清适用于排气门，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。较复杂。凹顶式凹顶式（喇叭顶）（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，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排气门。而不宜用于排气门。气门锥角气门锥角气门锥角概念：气门锥角概念：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。面的夹角。锥角作用：锥角作用：A A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。B B、气门落座时有较好的对中、定位作用。、气门落座时有较好的对中、定位作用。C C、避免气流拐弯过大而降低流速。、避免气流拐弯过大而降低流速。装配前应将密装配前应将密封锥面研磨。封锥面研磨。边缘应保持一定边缘应保持一定的厚度，的厚度，1 13mm3mm。气门实物图气门实物图进气门（大）进气门（大）排气门（小）排气门（小）气门杆部气门杆部较高的加工精度，表较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，面经过热处理和磨光，保证同气门导管的配保证同气门导管的配合精度和耐磨性合精度和耐磨性气门杆尾部：气门杆尾部：环形槽、锁销环形槽、锁销孔孔凹槽凹槽易断裂处易断裂处2 2、气门导管、气门导管作用：作用：为气门的运动导向，保为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作证气门直线运动兼起导热作用。用。工作条件：工作条件：工作温度较高，约工作温度较高，约500K500K。润滑困难，易磨损。润滑困难，易磨损。材料：材料：用含石墨较多的铸铁，用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。能提高自润滑作用。加工方法：加工方法：外表面加工精度较外表面加工精度较高高 ，内表面精绞内表面精绞 装配：装配：气门杆与气门间隙。气门杆与气门间隙。气门导管气门导管气缸盖气缸盖过盈配合过盈配合卡环：防止气门导卡环：防止气门导管在使用中脱落。管在使用中脱落。伸入深度应适量。锥度伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。可减少气流阻力。3 3、气门座、气门座 气门座概念：气门座概念：气缸盖的进、排气道与气门锥面相结气缸盖的进、排气道与气门锥面相结 合的部位。合的部位。作用：作用：靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接受气门传来的热量。接受气门传来的热量。气门密封干涉角：气门密封干涉角：比气门锥角大比气门锥角大1 1度的气门座圈锥角。度的气门座圈锥角。气门座气门座汽油机：汽油机：排气门采用镶嵌式气门座排气门采用镶嵌式气门座 柴油机：柴油机：进气门采用镶嵌式气门座进气门采用镶嵌式气门座 气门座圈：气门座圈：以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。镶嵌式气门座特点：镶嵌式气门座特点：优点：优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。提高气门座的使用寿命，便于更换。缺点：缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。成严重事故。气门座圈气门座圈4 4、气门弹簧、气门弹簧功用：功用：保证气门的回位。保证气门的回位。材料：材料：高锰碳钢、铬钒钢。高锰碳钢、铬钒钢。气门弹簧气门弹簧气门弹簧座气门弹簧座锁片锁片气门关闭气门关闭 保证气门及时保证气门及时关闭、密封关闭、密封气门开启气门开启 保证气门不脱保证气门不脱离凸轮离凸轮气门旋转机构气门旋转机构 为了使气门头部温度均匀，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。气门作中相对气门座缓慢旋转。气门缓慢旋转时在密封锥面上产生轻缓慢旋转时在密封锥面上产生轻微的摩擦力，有阻止沉积物形成微的摩擦力，有阻止沉积物形成的自洁作用。的自洁作用。二、气门传动组二、气门传动组 1 1、组成、组成 2 2、功用、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适：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。当的气门间隙。凸轮轴凸轮轴挺柱挺柱推杆推杆摇臂摇臂凸轮轴正凸轮轴正时齿轮时齿轮摇臂轴摇臂轴点此观看气门传动组录像点此观看气门传动组录像1 1、凸轮轴、凸轮轴作用：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、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。配气相位和气门开度的变化规律等要求。工作条件：工作条件：承受气门间歇性开启的冲击载荷。承受气门间歇性开启的冲击载荷。材料：材料：优质钢、合金铸铁、球墨铸铁优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构：结构：轴颈轴颈斜齿轮斜齿轮凸轮凸轮偏心轮偏心轮正时齿轮正时齿轮斜齿轮：斜齿轮：驱动分电器、驱动分电器、（机油泵）（机油泵）偏心轮：偏心轮：驱动器汽油泵驱动器汽油泵凸轮凸轮凸轮性能：凸轮性能：承受气门弹簧的张力，间歇性承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。的冲击载荷。表面有良好的耐磨性，足够的表面有良好的耐磨性，足够的刚度。刚度。凸轮与挺柱线接触，接凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。触压力大，磨损快。工作条件：工作条件：凸轮的轮廓凸轮的轮廓凸轮轮廓与气门的运动规律凸轮轮廓与气门的运动规律气门开启点气门开启点消除气门间消除气门间隙阶段隙阶段气门升程最大时刻气门升程最大时刻气门关闭点气门关闭点出现气门间出现气门间隙阶段隙阶段缓冲结束点缓冲结束点同名凸轮的相对角位置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。相位相对应的。四缸发动机凸轮投影四缸发动机凸轮投影点火顺序：点火顺序：124312431 1、正时齿轮；、正时齿轮；2 2、垫圈；、垫圈；3 3、螺母；螺母；4 4、止推片；、止推片；5 5、螺栓；、螺栓；6 6、隔圈。、隔圈。123456凸轮轴轴向定位凸轮轴的轴向定位凸轮轴的轴向定位作用：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。产生的轴向力。凸轮轴的驱动凸轮轴的驱动A A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。正时齿轮及正时标记正时齿轮及正时标记B 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、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。式凸轮轴发动机。曲轴正时齿曲轴正时齿形带轮形带轮中间轴齿形中间轴齿形带轮带轮张紧轮张紧轮凸轮轴正时凸轮轴正时齿形带轮齿形带轮2 2、挺、挺 柱柱（1 1）作用：）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。将凸轮的推力传给推杆或气门。（2 2）挺柱的分类：）挺柱的分类：普通挺柱和液力挺柱。普通挺柱和液力挺柱。普通普通挺柱挺柱用途用途 图示图示筒式筒式气门顶置式气门顶置式滚轮式滚轮式减小摩擦所造成的对挺减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。多用于大柱的侧向力。多用于大缸径柴油机。缸径柴油机。液力挺柱液力挺柱结构：结构：见右图见右图 性能：性能：消除了配气机消除了配气机构的间隙，减小了构的间隙，减小了各零件的冲击载荷各零件的冲击载荷和噪声提高发动机和噪声提高发动机高速时的性能。高速时的性能。卡环卡环阀架阀架支承支承座座单向单向阀阀柱塞柱塞弹簧弹簧碟形碟形弹簧弹簧挺杆挺杆体体柱塞柱塞推杆推杆桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图气门关闭时气门关闭时气门打开时气门打开时单向阀单向阀弹簧被压缩弹簧被压缩3 3、气门推杆、气门推杆作用：作用：将挺柱传来的推力传给将挺柱传来的推力传给摇臂。摇臂。工作情况：工作情况：是气门机构中最容易弯是气门机构中最容易弯曲的零件。曲的零件。材料：材料：硬铝或钢。硬铝或钢。短臂短臂 长臂长臂4 4、摇臂、摇臂功用：功用：摇臂结构示意图摇臂结构示意图将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推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。开气门。摇臂摇臂分类：分类：普通摇臂和无噪生摇臂。普通摇臂和无噪生摇臂。摇臂组示意图摇臂组示意图摇臂轴摇臂轴螺栓螺栓摇臂轴支座摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂轴紧固螺钉摇臂称套摇臂称套调整螺钉调整螺钉摇臂摇臂定位弹簧定位弹簧桑桑塔塔纳纳发发动动机机的的配配气气机机构构3.4 3.4 可变进气系统可变进气系统 可变进气系统可以显著提高发动机的进气效果，且结构简单，可变进气系统可以显著提高发动机的进气效果，且结构简单，故广泛应用于轿车汽油机上。故广泛应用于轿车汽油机上。可变进气系统主要有以下几种可变进气系统主要有以下几种形式：形式：一、多气门分段工作进气系统一、多气门分段工作进气系统二、二、双双进进气气管管分分段段工工作作进进气气系系统统三、进气管长度及面积可变进气系统三、进气管长度及面积可变进气系统四、配气相位可变进气系统四、配气相位可变进气系统五、气门定时和升程可变进气系统五、气门定时和升程可变进气系统小小 结结气气门门组组气门气门气门座气门座气门导管气门导管气门弹簧气门弹簧头部头部杆部杆部气门直径要大气门直径要大锥角要合适锥角要合适密封锥面宽度、密封锥面宽度、角度要合适角度要合适气气门门传传动动组组凸轮轴凸轮轴气门挺杆气门挺杆推杆推杆摇臂及摇臂轴摇臂及摇臂轴凸轮、挺杆凸轮、挺杆推杆、摇臂推杆、摇臂普通挺杆普通挺杆液力挺杆液力挺杆气门气门开启开启关闭关闭