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第三章 配气机构 配气机构的主要零部件 概述 配气相位 可变进气系统 3.1概 述 v=M/M0 M 进气过程中，实际进入气缸的新气的质量； Mo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，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。 功用 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。 二、配气机构的布置型式 目前国产的汽车发 动机都采用气门顶 置式配气机构。 气门顶置式 进排气门都布 置在气缸的一侧， 结构简单 、零件数 目少。 气门布置在同 一侧导 致燃烧室结 构不紧凑、热量损 失大、进气道曲折 、进气阻力大，使 发动 机性能下降， 已趋于淘汰。 气门侧置式 三、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 传递传递 路线较长线较长 ，环环 节节多，因此不适用于 高速发动发动 机。 有利因素：简简化曲轴轴 与凸轮轴轮轴 之间间才传传 动动装置，有利于发动发动 机的布置。 2、凸轮轴轮轴 中置式 传动方式：凸轮轴经 过挺柱直接驱动摇臂 ，省去了推杆。 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。 凸轮轮 轴轴 挺柱 活塞 摇摇臂 调调整螺钉钉 3、凸轮轴上置式 应用：高速发动机 现代轿车发 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 四、凸轮轴的传动方式 传动方式图 示应 用 齿轮传动 凸轮轴下置、 中置式配气机构 链条传动 凸轮轴上置式 配气机构 齿形带传动 凸轮轴上置式 配气机构 五、气门数目及排列方式 每 缸 四 气 门 的 布 置 六、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。 气 门杆 凸轮轴 气门间 隙 进气门0.250.30mm 排气门0.300.35mm 1、概念： 为为何排气 门间门间 隙大 于进进气门门 间间隙？ 实 物 图 测量气门间隙拧松紧定螺母，调整调节螺钉 3.2 配 气 相 位 气门从开启到关闭所 经历的曲轴转角，称为 配气相位。 1030 4080 4080 1030 上止点 下止点 一、概念 配气相位演示 二、气门重叠 气门重叠：当进气门早开和排气门迟关时，出现的 进排气门同时开启的现象。 气门重叠角：气门同时开启的角度（+ ）。 排气过程 进气过程 气门重叠角 3.3 配气机构的主要零部件 一、气门组 气门组实物图 锁片弹簧座 1、气门 A、进气门570K670K，排气门1050K 1200K。 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。 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。 头部 杆部 工作条件： 性能： 强度和刚度大、 耐热、耐腐蚀、耐 磨 进气门：铬钢 或铬镍钢； 排气门：硅铬 钢 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。 气门锥角 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。 装配前应将密 封锥面研磨。 边缘应保持一定的厚 度，13mm。 气门实物图 进气门（大）排气门（小） 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 2、气门导管 作用： 为气门的运动导向 ，保证气门直线运动兼起 导热作用。 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 0.050.12mm。 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。 3、气门座 气门座概念： 气缸盖的进、排气道与气门锥面相结 合的部位 。 作用： 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。 气门密封干涉角： 比气门锥角大0.51度的气门座圈锥角。 气门座 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 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 4、气门弹簧 功用：保证气门的回位。 材料：高锰碳钢、铬钒钢。 气门弹簧 气门弹簧座 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 应应用： CA7560 随着有效圈数的减 少，自然频频率提 高。 双弹弹簧布置 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 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 锥面上产生轻微 的摩擦力，有阻 止沉积物形成的 自洁作用。 锁锁片 锥锥形套筒 二、气门传动组 (1)、组成 (2)、功用：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。 凸轮轴 挺柱 推杆 摇臂 凸轮轴正 时齿轮 摇臂轴 1、凸轮轴 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、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：驱动分电器、 （机油泵） 偏心轮：驱动器汽油泵 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： 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 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 相位相对应的。 四缸发动机凸轮投影 点火顺序： 1243 1、正时齿轮；2、垫圈；3、 螺母；4、止推片；5、螺栓 ；6、隔圈。 1 2 3 4 5 6 凸轮轴轴向定位 凸轮轴的轴向定位 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 产生的轴向力。 凸轮轴的驱动 A、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 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。 曲轴正时齿 形带轮 中间轴齿形 带轮 张紧轮 凸轮轴正时 齿形带轮 2、挺 柱 （1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。 （2）挺柱的分类：普通挺柱和液力挺柱。 普通 挺柱 用途 图示 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。 液力挺柱 结构：见右图 性能： 消除了配气机 构的间隙，减小了 各零件的冲击载荷 和噪声提高发动机 高速时的性能。 卡环 阀架 支承 座 单向 阀 柱塞 弹簧 碟形 弹簧 挺杆 体 柱塞 推杆 桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图 气门关闭时 气门打开时 单向阀 弹簧被压缩 3、气门推杆 作用： 将挺柱传来的推力传 给摇臂。 工作情况： 是气门机构中最容易 弯曲的零件。 材料： 硬铝或钢。 短臂 长臂 4、摇臂 功用： 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 开气门。 摇臂 分类：普通摇臂和无噪声摇臂。 摇臂组示意图 摇臂轴 螺栓 摇臂轴支座 摇臂轴紧固螺钉 摇臂衬套调整螺钉 摇臂 定位弹簧 桑 塔 纳 发 动 机 的 配 气 机 构 3.4 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， 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形式： 一、多气门分段