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第10讲 配气机构主要零部件 配气机构的零件和组件可变配气正时及气门升程机构上一讲 回本章 下一讲一、配气机构的零件和组件（一）气门组1.气门组组成及要求（1）组成有的进气门还设有气门旋转机构（2）要求气门头部与气门座贴合严密气门导管与气门杆导向良好气门弹簧两端与气门杆的中心垂直气门弹簧的弹力足够2.气门（视频）（1）气门的工作条件及材料1）气门的工作条件气门工作温度很高（进气门：300400，排气门：600800）承受气缸压力、弹簧力、传动组零件惯性力冷却和润滑条件差、易受腐蚀2）气门的材料足够的强度刚度、耐热、耐磨能力进气门：合金钢(铬钢或镍铬钢)排气门：耐热合金钢(硅铬钢)。有的排气门头部用耐热合金钢；杆部用铬钢（2）气门构造1）气门顶面平顶：结构简单、制造方便、受热面积小、质量小；目前应用最多。进排气门均可用凹顶：头部与杆部有较大的过渡圆弧，可以减小进气阻力；头部弹性较大，能较好适应气门座圈的变形。适用于进气门，不宜用于排气门凸顶：头部刚度大，排气阻力小；但受热面积大，质量大，加工较复杂。适用于排气门2）气门锥面（视频）气门锥角：气门锥面与气门顶面之间的夹角。一般为45，少数进气门为30较小气门锥角：气门通过断面较大，进气阻力较小，可以增加进气量。但气门头部边缘较薄，刚度较差，致使密封性变差较大气门锥角：可提高气门头部边缘的刚度，气门落座时有较好的自动对中作用及较大的接触压力。有利于密封与传热及挤掉密封锥面上的积炭3）气门传热（视频）气门头部接受的热量，一部分经气门座圈传给气缸盖，另一部分通过气门杆和气门导管也传给气缸盖，最终被气缸盖水套中的冷却液带走气门密封锥面必须严密贴合：研磨气门与气门座圈气门杆与气门导管配合间隙小：减少热阻4）特殊气门中空气门杆气门：减轻气门质量，减小气门运动惯性力，应用某些高度强化发动机充钠排气门：冷却效果明显，应用某些风冷和轿车发动机。钠熔点：97.8 ，沸点：880 （3）每缸气门数（视频）1）两气门：进气门比排气门大，减小进气阻力增大进气量2）多气门：现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门3气门：2个进气门，1个排气门, 排气门比进气门大，进气量有明显增加，火花塞很难布置在中央,对燃烧不利4气门和5气门：其中尤以四气门发动机为数最多3.气门座与气门座圈（1）气门座的功用与气门配合对气缸起密封作用接受气门传来的热量进行散热（2）气门座的工作条件及材料工作条件：工作温度很高，承受频率极高的冲击载荷，容易磨损(3) 气门座圈（视频）气门座圈(铝气缸盖和多数铸铁缸盖)材料：合金铸铁、粉末冶金、奥氏体钢部分铸铁缸盖不镶气门座圈 4.气门导管（1）气门导管的功用对气门的运动导向，保证气门作直线往复运动，使气门和气门座能正确贴合将气门杆接受的热量部分传给气缸盖（2）气门导管的工作条件及材料工作条件：工作温度较高，润滑条件较差(靠配气机构飞溅机油润滑)，容易磨损材料：灰铸铁，球墨铸铁，铁基粉末冶金（3） 气门导管结构（视频）与气缸盖承孔过盈配合，有的发动机不设气门导管有的气门导管设有卡环槽：防松落有的排气气门导管设有排渣槽：清除沉积物和积炭5.气门油封（1）气门油封的功用气门杆与气门导管孔需要润滑，机油又不能太多，否则机油消耗量增加为了控制和减少机油消耗量，现代汽车发动机装有气门油封（2）气门油封的工作（视频）6.气门弹簧（1）气门弹簧的功用（视频）保证气门关闭时能紧密地与气门座贴合。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（2）气门弹簧的工作条件及材料1）工作条件承受交变载荷为保证其可靠的工作，应具有合适的刚度和足够的抗疲劳强度避免弹簧锈蚀两端面必须磨光并与轴线垂直2）材料优质冷拔弹簧钢丝如高碳锰钢、铬钒钢等并经热处理钢丝表面抛光处理表面镀锌、磷化（3）气门弹簧结构等螺距圆柱形螺旋弹簧：会发生共振。防止共振发生，采取如下结构措施：变螺距气门弹簧：螺距小端向缸盖顶面锥形气门弹簧：弹簧大端向缸盖顶面双气门弹簧：弹簧旋向相反气门弹簧振动阻尼器（二）气门传动组1.气门传动组组成凸轮轴下置式（视频）：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等凸轮轴上置式（视频）：凸轮轴、挺柱、摇臂和摇臂轴等凸轮轴上置直接驱动气门式：凸轮轴、挺柱等2.凸轮轴（1）凸轮轴的功用（视频）配置有各缸进、排气凸轮，使气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭（2）凸轮轴的工作条件及材料1）工作条件承受周期性的冲击载荷表面磨损比较严重2）要求要求表面耐磨，足够韧性刚度由优质碳钢或合金钢锻造用合金铸铁或球墨铸铁铸造凸轮表面经热处理后磨光（3）凸轮轴结构4缸发动机凸轮轴（如图）1）凸轮轮廓（视频）控制进排气门开闭时刻、持续时间及开闭的速度r0：实际基圆半径r0:理论基圆半径AB/DE：缓冲段，气门运动速度小，防止强烈冲击BCD：工作段挺柱：A点开始升起，E点停止运动气门：最迟在B点开始升起，最早在D点完全关闭2）同名凸轮的相对位置与凸轮轴的旋转方向、发动机点火顺序、气缸数、作功间隔角有关四缸机: 发火顺序：1-3-4-2作功间隔角：180曲轴转角(90凸轮轴转角)同名凸轮夹角：90六缸机:发火顺序：1-5-3-6-2-4作功间隔角：120曲轴转角(60凸轮轴转角)同名凸轮夹角：60（4）凸轮轴传动机构定时记号（视频）3.挺柱（1）挺柱的功用（视频）是凸轮的从动件，将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门（2）挺柱的工作条件及材料1）工作条件摩擦和磨损都相当严重承受凸轮侧向力而偏磨2）材料挺柱工作面应耐磨损并得到良好润滑碳钢 合金钢 镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁（3）机械挺柱的结构形式球面挺柱平面挺柱滚子挺柱（4）减轻挺柱底面磨损的结构措施挺柱轴线偏离凸轮的对称轴线凸轮工作面为锥角很小的锥面（5）液压挺柱（视频） 零气门间隙结构复杂加工精度高磨损后无法调整，只能更换4.摇臂（1）摇臂的功用（视频）将推杆或凸轮传来的运动和作用力，改变方向传给气门使其开启（2）摇臂的工作条件及材料1）工作条件承受很大弯矩足够强度足够刚度较小质量2）材料锻钢铸铁铝合金（3）摇臂结构与其他零部件的连接关系二、可变配气正时及气门升程机构（雅阁VTEC）1.VTEC功用VTEC使配气正时和气门升程根据发动机转速变化作出相应的实时调整，使气缸的充气量同时满足发动机低转速和高转速下的不同需要，从而提高了发动机的动力性和经济性2.低转速下VTEC原理正时活塞无油压作用同步活塞在图示位置主、辅摇臂分别由主、辅进气凸轮驱动主进气门按正常的时间和高度开启辅助进气门由于辅助凸轮的高度小而稍稍打开，以防止燃油阻塞进气口中间进气摇臂由中间凸轮驱动，但对进气门的开启无任何作用进排气门重