吉林大学汽车构造第3章配气机构讲义资料讲解

1、3.1气门式配气机构的布置及传动32配气定时3.3配气机构的零件和组成?i*-H叫0h.saxb=b配气机构概述i. 作用：按工作循环和发火次序的要求,定时开启和关闭进、 排气门,使新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）及 时进入气缸”废气及时排出气缸。2、充气效率:评价气缸内换气过程好坏的指标,用g表示。xlO其中：M每循环实际进气量（kg）Mo进气状态下充满气缸工作容积的理论质量（kg）机愈大,新鲜可燃混合气进入气缸的数量愈多,着火时放热量愈大,输出功率愈大。恥一般在80 % 90 %。机:影响因素:rl）进气终了压力（逬气阻力损失）（0.75 0.90bar） 彳2 ）进气终了SIS

2、（残余废气等加热）（370 400K） P ）残余废气存在。3、要求：、r（ 1）足够高的充气效率；（上）工作可靠；（?）配气相位准确；（4）气门机构有良好的高速动力特性；（传动链不飞脱.不反跳.不提前落座）4.配气机构的组成锁紧螺母摇臂摇臂轴摇臂轴1）气门驱动组：气门驱动组是 从正时齿轮开始至推动气门动作的 所有零件。主要由正时齿轮.凸轮 轴.气门挺柱.推杆.调整螺钉和支架等组成。其功用是定时驱动气 门使其开闭。2）气门组：主要由气门锁片. 气门弹簧座.气门弹簧.气门.气 门导管气门座等组成。其功用主 要是维持气门的关闭。卜凸轮轴正时齿轮注凸轮轴注梃柱弭推杆&揭腎轴 支架$6摇臂轴？调整囁钉

3、及锁紧螺毎;8揭憚内气门锁片门卜气门粥簧阳J1-气门；12 防油蚩$13 -气门理 竇昇4气门导Thl5-q门座dUOtiE时曲轮A气门 m1.1气门或配气机构的布置及传动一.配气机构的布置型式根据气门安装位置不同，分气门顶置式配气机构 气门侧置式配气机构丿目前国产的 汽车发动机 都采用气门 顶置式配气 机构。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 淘庆。二.凸轮轴的布置型式凸轮轴下置式按凸轮轴布置位置凸轮轴中置式凸轮轴上置式凸轮轴下置卄+JL*5典凸轮轴上置三.凸轮轴的传动方式传动方式齿轮传动链条传动齿形带传动传动路线曲轴正时齿轮（钢）-凸轮轴正时

4、齿轮 （铸铁或胶木）曲轴一链条-凸轮轴正时齿轮曲轴-齿形皮带-凸轮轴正时齿轮示凸轮轴构配气机构I1下置. 中置式 配气机凸轮轴 上置式凸轮轴 上置式 配气机 构四.气门数目及排列方式按每曲气门数目分二气门式 四气门式线的两侧,分别采用两凸轮轴驱动，每缸两同名气门采用两个形状和位置相同的凸四气门的排列及驱动：某些大排量.高转速高功率的发动机,由于气门尺寸的限制,每缸两 个气门不能满足换气的需要，而采用三气门（两进一排）或四气门（两进两 排）,因此必须有使两同名气门同步开闭的驱动装置。每缸采用四个气门时,其气门排列的方案有二种:1）同名气门排成两列如图所示，由一个凸轮通过T形驱动杆同 时驱动,并且

5、所有气门都可以由一根凸轮 轴驱动。2）同名气门排成一列如图所示，进排气门分别位于曲轴中心轮驱动。五.气门间隙1. 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2. 气门间隙过大与过小的危害间隙过大:进.排气门开启迟后,缩短了进排气时间，降低了宅门的 开启高度,改变了正常的配气相位,使发动机因进气不足,排气不净 而功率下降；此外f还使配宅机构零件的撞击增加,磨损加快。无间隙或间隙过小:发动机工作后，零件受热膨胀，将气门推开,使 气门关闭不严,造成漏宅,功率下降,并使宅门的密封表面严重积碳或烧坏,甚至气门撞击活塞。气门间隙

6、进气门 0.25 0.30mm排气门0.30-0.35mmOO气门杆凸轮轴丽盲石间隙大于进气门间隙?O3. 气门间隙调整1）气门间隙调整方法一两遍法生产实践中 普遍地采用两遍法调整气门间隙,即第一缸压 缩终了上止点时,调整所有气门的半数,再摇转曲轴一周（指 四冲程发动机）便可调整其余半数气门。2 ）气门间隙调整原则一气门在完全关闭的情况下,才能调 整气门间隙即挺柱（或摇臂）必须落在凸轮的基圆上才可调整。I1由于气门开始开启和开始关闭时 挺柱（或摇臂）是在凸轮的 缓冲段内某点上 而且配气相位往往产生一定的偏差,所以不 仅气门开启过程不能调 而且将要开启和刚关闭不久的一段时 间内也不能调。根据该原

7、则 则气门在六种状态下不能调。-正在进气,则进气门不能调；将要排气,则排气门不能调; （2）正在排气,则排气门不能调；（5）刚进气完,则进气门不能调； （3）将要进气,则进气门不能调；（6）刚排气弃,则排气门不能调。据调整原则结合表中 的图可以看出：1缸压缩 终了,双门关闭 均可调; 6缸排气终了 f双门叠开f 均不奇謫；5初住缩过*呈f 距进关很近,属逬 气刚完”，进气门不能调, 距排开J 排关”都 很远,排气门可调；曲轴转第( )第一缸第二缸第三缸第四缸第五缸弟八缸018060捧气进气压縮排气压缩进气120180进气180 360240排气压缩300进气360压缩扯气360 54420进气

8、480挑气压缩540进气5472Ld00压缩排气660进气720排气压縮2缸正在排气,排气门不可调,距逬开”尚远,逬气门可调； 3缸正在逬气” f逬气门下可调,距”排关”已远,排气门可 调；四缸作功过程,已距排开”很近,属将要排气”,排气 门不可调 距逬开”逬关都很远,进气门可调。综上分析,1缸压缩终了时,可调气门有：1缸双门,2. 4缸 进气门 3. 5缸排气门。同理可分析6缸压缩终了时f剩下6个气 门可调。如此，两遍调完全部气门。如将发动机的工作顺序排成如图337所示的环形图f则一缸作功开始时,将第一周和第二周作功的缸号,分别排在环形图的上方（可调排气门）和下方（可调进气门）。于是环形 图

9、中各缸号可分为双门可调段（左人排气门可调段（上人双 门均不可调段（右）进气门可调段（下）,即顺次可按双.排.不.进四段来判别气门的可调性。自然 排进对调。进发动机工作时,由于汽门处在高温下工作,气门等机件 因受热膨胀而伸长,所以,必须在气门冷态时预留一定的气 门间隙,以保证在气门受热膨胀伸长时,仍能使气门与气门 座紧密配合。由于气门长时间的工作,改变了原来的气门间 隙。所以,当听到气门有嗒嗒的异响时,应检查并调整 气门间隙。在肩爺气门间隙时，必须按厂家规定的数值去调整,并 且使气门在主全关闭的情况下进行。调整气门间隙的位置: 侧置式发动机在挺杆上,顶置式发动机在摇臂上。常见的气 门调整方法有:

10、逐缸调整法、二次调整法、表达式法等。但 由于发动机种类繁多,进排气门排列顺序各不相同。用以上 方法调整气门间隙,有不便记忆和繁锁之感。而且如果不知 道发动机的点火顺序（或喷油顺序 厂 调整起来将更加麻烦。现介绍针对2种不同情况下调整气门间隙的方法及技巧。已知点火顺序的气门间隙调整1-确定1缸压缩上止点的简便方法若知道发动机的点火顺序（或喷油顺序）,调整气门 间隙时z首先应准确无误地找出1缸或6缸压缩上止点的位 谩O秩范?缸或6缸压缩上止点的方法比较复杂,操作起来 十分麻烦（即卸下第1缸火花塞,用大姆指或棉纱团堵住第 1缸火花塞孔,然后用手摇柄摇转曲轴。当大拇指感到有压 力或棉纱团地一下跳出时z

11、即为第1缸压缩上止点的 位置）。现根据笔者的检修经验介绍一种简便实用的方法: 利用J 6缸（4缸）活塞在同一平面上z 1缸压缩终了时, 6或4缸气门迭开这一规律来确定。即当1缸压缩上止点时z 6缸（4缸）排气门接近关闭,进气门刚刚上顶,排气门下 落不好掌握z进气门上顶便于观察,只要进气门顶杆略微 上行z 1缸即在压缩上止点位置。同理z当1缸进气门推杆 微动，6缸（4缸）即在压缩上止点位置。2 确定可调气门的技巧下面以作功顺序为1-5-3-6-2-4的6缸发动机为例说 明其简便调整的方法及口诀。当确定发动机1缸在压缩上 止点时，1缸2气门全调# 5. 3缸在压缩开始和进气过程f 2排气门可调。6

12、缸在进气迭开状态f均不可调。2. 4缸 在排气和作功终了时，2进气门可调。调整完毕后,再转 动曲轴360。后#可依次调整剩下的所有气门。可归纳成口诀为：全调排不调进。也可概括归纳 为：取首缸去中间前调排后调进三百六剩余 缸依次来。即】6缸前曲汽缸调进气门，6缸后的汽缸调进气门。若 6缸在压缩上止点时(6-2-4-1-5-3 ) z其推理方法相同， 从6缸开始，也是全调排.不调进。即1缸前的汽缸调进 气门，1缸后的汽缸调进气门。此法同样可用于4缸和多缸发动机，以作功顺序为1-3-4-2的4缸 鞠饗懾翩剧爭髓翩轆 作功I嘛翻屬磁口诀”伽发动机的蠡真娶看番闕I琴果崙專黏爲_:,将其缸数二分为二,以中

13、间为对称聘離配黔罟丽寂蟻星豐着輻未知点火顺序的气门间隙调整 喷跨囁辭1!方Sr!欝歸8釀缸 融鸚一 端苗左边对蛊缸的进气门。当该气门稍动时,即可检查调整 聽謫廉腿 瞬不嗣瞬只醯藻 查调整,具体方法一样。从发动机曲轴的连杆轴颈排列来分析,该方法是正 确的。因为对称轴左右的连杆轴颈是对称的。当第5缸 处于压缩上止点时,第2缸正好是处于排气上止点。由 于进排气有迭开角 故该缸进气门刚刚开启。方法2 :当某一缸内的1只气门处于开启最大位置时 （侧置式配气机构可从气门室盖观察,即凸轮的尖端部 分朝向插杆时；顶置式配气机构可观察气门摇臂，其端 头向下打开气门的最低位置时），这时可检查调整该缸 的另一只气门

14、间隙。照此逐缸一一进行,就可将该缸发 动机的全部气门间隙调整完毕。这种方法的可行性可从凸轮轴的结构来加以验证, 因为同一缸的异名凸轮夹角为90。f也就是说f同一缸 的1只气门处于最大开启状态时,另一只气门一定处于 关闭状态,且凸轮的基圆是朝向挺杆的,具备了调整该 气门间隙的条件。利用配气相位调节气门间隙例：a=8。p=31 y=288=8点火次序:153624 一缸在压缩上止点,问那些气门的间隙可调？进气门可调可调 排进气门开iifi不可调 可调 不可调可调不可调可调不可调不可调实物图测量气门间隙拧松紧走螺母，调整调节螺钉3.2配气定时I1一.配气相位：用曲轴转角表示的进.排气门开闭时刻和开启

15、持 续时间，称为配气相位。通常用环形图表示-配气相位图。进气门开$5气过程 少气过程 顶气过程下止点酉己气才目位图理论上讲进、压、功、排各占180。,也就是说进、排气 门都是在上、下止点开闭,延续时间都是曲轴转角180。但实际表明,简单配气相位对实际工作是很不适应的,它 不能满足发动机对进.排气门的要求。原因： 气门的开、闭有个过程开启总是由小j大I、号响I进气不足关闭总是由大f小q排气不浄 气体惯性的影响随着活塞的运动j进气由力、一大排气由小T大1进气门由小T大T小 排气门由小T大T小同样造成进气不足 排气不净发动机速度的要求 实际发动机曲轴转速很高 活塞每一行程历时都很 短 当转速为560

16、0r/min 时一个行程只有60/ ( 5600x2) =0.0054s f 就 是转速为1500r/min # 个行程也只有002s f这样 短的进气或排气过程,使 发动机进气不足,排气不净。可见,理论上的配气相位不能满足发动机进饱排净的要求。实际配气相位演示进气门的配气相位下止点1 进气提前角a(i)定义：在排气冲程接近终了 f活塞到达上止点之前,进 气门便开始开启。从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴 转角称为进气提前角(或早开角)。a般为10。30。(2)目的：进气门早开,使得活塞到达上止点开始向下运动 时 因进气门已有_定开度，所以可较快地获得较大的进气通道截面,减少进气阻力。进气门

17、开进气门开上止点伊气讨程 傍吒过程下止点排气上止点排气门关Y 排气门开进气门关下止点过后,随着活塞的上行,上止点下止点2进气迟后角p定义：在进气冲程下止点过后,活塞重又上行一段,进 气门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为 进气迟后角(或晚关角)。P般为40。80。 (2)目的: 利用压力差继续进气； 利用进气惯性继续进气。气缸内压力逐渐增大r进气气流速 度也逐渐减小 至流速等于零时 进气门便关闭的P角最适宜。若P 过大便会将进入气缸内的气体重新 又压回进气管。由上可见,进气门开启持续时间 内的曲轴转角 即进气持续角为： a+180+po1!三排气门的配气相位排气提前角(1)定义：

18、在作功行程的后期,活塞到达下止点前,排气门 便开始开启。从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角 称为排气提前角(或早开角)。排气提前角用Y表示般为 40。80。目的: 利用E缸内的废气压力提前自由排气：恰当的排气门早 开,气缸内还有大约300kPa500kPa的压力，作功作用已 经不大 可利用此压力使气缸内的废气迅速地自由排出。 减少排气消耗的功率：提前排气 等活塞到达下止点时 气缸内只剩约HOkPa120kPa的压力f使排气冲程所消耗 的功率大为减小。 高温废气的早排,还可以防止发动机过热。2排气迟后角6(1)定义:在活塞趣过上止点后,排气门才关闭。从上止点 到排气门关闭所对应的曲轴转角称

19、为排气迟后角(或晚关角)。 & 一般为10。30。目的:利用缸内外压力差继续排气:活塞到达上止点时,气缸 内的压力仍高于大气压 废气气流有一定 的惯性,利用惯性可继续排气。 所以排气门适当晚关可使废气 排得较干净。由此可见#气门 开启持续时间内的曲轴转角， 即排气持续角为Y+180+8o四.气门叠开(oc+6r=i1定义:由于进气门早开和排气门晚关,就出现了一段逬排 气门同时开启的现象 称为气门叠开。同时开启的角度 即 进气门早开角与排气门晚关角的和(a+6) f称为气门叠开角。2废气倒排回进气管和新鲜气体随废气排出的问题：r=i由于叠开时气门的开度较小,要叠开角适当 就不会产生废气倒排回逬气

20、管和新鲜气体随也就不同。匕it点下止点且新鲜气体和废气流的惯性要 保持原来的流动方向,所以只 废气排出的问题。发动机的结 构不同转速不同 配气相位33配气机构的主要零部件一.气门组II气门导管锁片 弹簧座气门弹簧气门座气门气门组实物锁片弹簧座C.头部承受气体压力.气门弹簧力等,冷却和润滑条件差程能彼气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨。1.气门功用：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:A. 逬气门570K670K #排气门1050K 1200Ko材料：进气门TS钢或锯標钢；排气门-硅锯钢气门头部的结构形式丁

21、页IS喇叭砖顶凸顶式（球面顶）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,可以结构简单,制造方便,吸热面积小,质量也较小,进. 平顶式排气门都可采用。适用于排气门，因为其强度高,排气阻力小 AB和DE为凸轮的缓冲段,缓冲段中凸轮的升程变化速度较慢,BCD为凸轮的工作段f此段升程较快f C点时升程最大#它决定了气门的最大开度。5) 丁彳乍:以下置式凸矗轴为例,凸轮的工作过程如下：当凸轮按 图中方向转过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

22、缓冲段DE内某点N 童门完全关闭。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。冲段内,这就使气门杆尾端在消减小噪声和磨损。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 除气门间隙的瞬间和气门头落座 的瞬间的冲击力均较小,有利于与（a+180邙）/2有何关系= (a+180 +卩)/26）同名凸轮的相对角位置同名凸轮:各缸逬气凸轮或排气凸轮同一气缸进、排气凸轮的相对角位置与相应的配气相位相对 应。凸轮轴为逆时针（从前端看）转动,工作顺序为1-2-4-3 的四缸发动机其作功间隔为72074=180 #由于凸轮轴转速为曲轴转速的1/2 f所以表现在凸轮轴上同名凸轮间的夹 角则为18072=90,又如凸轮轴为逆时针方向转动,工作 顺序为1-5-3-6-2-4的六缸发动机其作功间隔角为120 f则同名凸轮的 夹角为12072=60o已知凸轮轴旋转方 向和同名凸轮的相对位 置 可判断发动机的工 作顺序。7）异名凸轮的相对角位置异