配气机构构造与维修课件

活塞连杆组故障诊断与修复配气机构构造与维修

学习目标知识目标1.能简述发动机的换气过程;2.能解释配气相位;3.能分析影响换气过程的因素;4.能描述配气机构的分类、工作过程;5.能描述配气机构的组成、主要零部件的构造;6.能记住配气机构的构造和装配连接关系;7.能记住配气机构的装配要求和调整方法;8.能阐述可变进气系统的结构与工作原理。

学习目标能力目标1.能实施更换气门作业;2.能检查及调整气门间隙;3.能检查及更换发动机传动带;4.能检查更换正时皮带;5.能对配气机构常见故障进行分析、判断并能排除故障。

1.1发动机的换气过程1.1.1四冲程发动机的换气过程四冲程发动机从上一循环排气门开启直至下一循环进气门关闭的整个时期，占410°～480°曲轴转角，称为换气过程。其任务是尽可能将汽缸内的废气排除干净，并吸入更多的新鲜空气或混合气。换气过程的质量对发动机的动力性、经济性和排气性能有重要的影响。研究换气过程，在于了解换气过程的进行情况，分析影响发动机充气量的因素，找出减少换气损失、提高充气效率的措施。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.1四冲程发动机的换气过程根据气体流动的特点，四冲程发动机换气过程分为自由排气、强制排气和进气三个阶段，如图3-1所示。1、概述图3-1换气过程示意图a)汽缸和排气管内压力变化；b)进、排气管的开启面积

1.1发动机的换气过程1.1.1四冲程发动机的换气过程1.1.1.1自由排气阶段从排气门开启到汽缸压力接近于排气管压力的这段时期（图3-1a）。在做功行程接近终了，活塞到达下止点前某一时刻，排气门便提前打开。排气门开启初期，汽缸内排气压力远大于排气管排气门端的压力。此时，尽管活塞还在下行，缸内压力也在不断降低，但是缸内排气压力与排气管排气门端的压力差足以使废气自由流出，而不必依靠活塞强制推出。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.1四冲程发动机的换气过程1.1.1.1自由排气阶段在自由排气初期，缸内排气压力为排气管内压力两倍以上，这种排气状态称为超临界排气期。超临界排气时，排气门口流速始终保持音速状态，所以这一阶段常伴有刺耳的噪声，是发动机排气噪声的主要来源。在超临界排气之后的自由排气为亚临界排气阶段。排气门口流速虽已低于音速，但仍远高于强制排气的速度。自由排气阶段在下止点后10°～30°曲轴转角结束时为最佳，这取决于最佳的排气提前角。这阶段虽然只占总排气时间的1/3左右，且排气门开启流通面积也较小，但因流速很高，排出废气量可达总量的60％以上。所以这一时期也是排气阻力、噪声最大的时期。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.1四冲程发动机的换气过程1.1.1.2强制排气阶段随着活塞由下止点向上止点移动，将汽缸内废气强制排出的这段时期。此时废气仍处于亚临界流动状态，排气速率与排气门开启的面积和压力差有关。压力差越大、流速越快，因此引起排气阻力越大、耗功越多。当活塞到达上止点时，排气门仍开启，利用废气流动的惯性，继续排出废气，直到活塞过了上止点后某一曲轴转角，排气门才关闭。强制排气阶段占总排气时间的2/3左右。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.1四冲程发动机的换气过程1.1.1.3进气阶段在强制排气后期，活塞处于上止点前某一曲轴转角开始，直至活塞到下止点后的这段时期。进气行程开始时，进气门已有较大的开启面积，可使新鲜气体顺利充入汽缸。当进气行程结束，活塞到下止点后某一曲轴转角，进气门才关闭。其目的是利用气流的惯性和压力差继续向汽缸内充气，增加充气量。整个进气过程持续时间相当于曲轴转角230°～290°。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.2配气相位1.1.2.1进气过程曲轴转角在排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，即曲轴转到活塞处于上止点位置还差一个角度α时，进气门便开始开启，直到活塞过了下止点重又上行，即曲轴转到活塞下止点位置以后一个角度β时，进气门才关闭。这里，α称为进气提前角，一般为10°～30°；β称为进气迟闭角，一般为40°～80°。这样，整个进气过程中，进气门开启持续时间的曲轴转角，即进气持续角为180°＋α＋β，如图3-2所示。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.2配气相位1.1.2.1进气过程曲轴转角

1、概述图3-2进气相位图

1.1发动机的换气过程1.1.2配气相位1.1.2.2排气过程曲轴转角在做功行程接近终了，活塞到达下止点前，排气门便开始开启，提前开启的角度γ称为排气提前角，一般为40°～80°。经过整个排气行程，在活塞越过上止点后，排气门才关闭，排气门关闭的延迟角δ称为排气迟闭角，一般为10°～30°。这样，整个排气过程中，排气门开启持续时间的曲轴转角，即排气持续角为180°+γ＋δ，如图3-3所示。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.2配气相位1.1.2.2排气过程曲轴转角

1、概述图3-3排气相位图

1.1发动机的换气过程1.1.2配气相位1.1.2.3气门重叠与气门叠开角由于进气门早开和排气门晚关，在排气终了和进气刚开始、活塞处于上止点附近时，进、排气门同时开启，这种现象称为气门重叠。进、排气门同时开启过程对应的曲轴转角，称为气门重叠角。气门重叠角的大小为α+δ，如图3-3所示。由于新鲜气流和废气气流都有各自的流动惯性，在短时间内不会改变流向，只要角度选择合适，就不会出现废气倒流进气道和新鲜气体随废气一起排出的现象。气门叠开期间进气管、汽缸、排气管连通起来，可以利用气流压力差和惯性清除汽缸内残余废气，增加进气量。非增压发动机的进、排气门叠开角一般为20°～60°，若气门叠开角过大，很可能会引起废气倒流入进气管的现象。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率换气过程中进入缸内的新鲜充量越多，燃烧后的发热量就越多，每循环所做的功也越多。显然，在相同的条件下，发动机工作容积Vh越大，每循环进入缸内的新鲜充量也就越多。由此可见，要评价不同发动机换气过程的完善程度，不能用循环充气量作为参数，故引入充气效率ηv的概念。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.1充气效率每循环实际进入汽缸内的新鲜充气量与在进气状态下充满汽缸工作容积的新鲜充气量的比值，称为充气效率，即：式中：ΔG——实际进入汽缸内的新鲜充气量的质量；ΔG0——进气状态下充满汽缸工作容积的新鲜充气量的质量。所谓进气状态，是指空气滤清器后进气管内的气体状态。对非增压发动机，可近似采用当时、当地的大气状态；对增压发动机则指增压器出口处的状态。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.2影响充气效率的因素非增压发动机实际充气量通常小于理论充气量，所以ηv也小于1，但在一定条件下，如增压发动机ηv就有可能大于1。下面分析非增压发动机ηv的影响因素。（1）进气终了压力对充气效率的影响：在进气终了活塞处于下止点时缸内的压力总是小于大气压力的，这是因为新鲜混合气在进入汽缸的过程中要克服一系列的流动阻力和气流惯性。进气系统的阻力大小主要取决于进气系统的结构。如气流在流经不同形式的空气滤清器时，将受到不同的进气阻力。进气门口是进气系统中流通截面最小，流速最大之处，进气阻力也最大。发动机的转速对进气阻力有较大的影响，转速上升时，新鲜气体流速增加，进气流动损失增大而使进气终了压力迅速下降。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.2影响充气效率的因素（1）进气终了压力对充气效率的影响：对于汽油机，调节负荷是靠改变节气门开度来调节进入汽缸的混合气量。当汽车沿阻力减小的道路以一定速度行驶时，采用关小节气门开度的办法来保持转速一定，由于节气门开度减小，尽管发动机的转速不变，但节流损失增加，进气终了压力下降。对于柴油机，调节负荷的方法是通过改变进入汽缸的燃料量来实现的。如汽车沿阻力减小的道路上以一定速度行驶时，可以减小供油量使发动机有效转矩减小，保持转速一定。由于转速一定，且进气系统中无节流装置，故流动阻力基本不变，即柴油机的进气终了压力基本不随负荷变化。进气终了压力随使用工况（转速、负荷）的变化，决定了充气效率ηv的变化，直接关系发动机的使用性能。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.2影响充气效率的因素（2）进气终了温度对充气效率的影响：由于被汽缸壁等高温机件及高温残余废气加热，使进气终了活塞处于下止点时缸内气体温度高于大气温度。进气终了温度值越高，充入气体密度越小，充气系数下降。当负荷不变转速增加时，新鲜工质与高温机件接触时间缩短，温升不大；而转速不变，负荷增加时，由于汽缸壁温度提高，使进气终了温度上升。为了增加充气量，应尽量降低进气终了温度，以提高充气效率。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.2影响充气效率的因素（3）残余废气压力和温度对充气效率的影响：排气终了时，汽缸内总会残留一部分废气，由于排气系统存在阻力，使残余废气压力高于大气压力。排气系统阻力特别是排气阀处阻力越大，残余废气压力越高；n越高，流动阻力越大，残余废气压力越高。残余废气压力高，残余废气密度大，废气量多，则新鲜空气充量减少，ηv下降。另外，若废气量越多，则残余废气温度越高，使新鲜空气充量温升过高，相对密度下降，也使充气量减少，而且还将影响混合气质量，破坏正常的燃烧过程，使排气污染严重。汽油机在低负荷运转时，由于节气门开度减小，使新鲜空气充量减少，残余废气相对增多，稀释了可燃混合气，使燃烧速率下降，造成工作不稳定，经济性和排放性能均变差。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.2影响充气效率的因素（4）压缩比ε对充气效率的影响：压缩比增大，则燃烧室容积Vc减小，留在缸内的残余废气相对减少，充气效率提高。柴油机的ε比汽油机的大，因此，柴油机ηv的较大。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.3提高发动机充气效率的措施在发动机的进气过程中，尽可能提高其充气效率，为以后的良好燃烧做好充分准备，是提高发动机动力性能的十分重要的先决条件。按照上节对影响ηv的各种因素的分析，可以从多方面采取措施来提高充气效率。（1）减小进气系统的流动损失。由于对ηv影响最大的是进气终了压力。因此，设法减小进气系统各段通道对气流的阻力，可使进气终了压力增大，提高ηv，以提高发动机的动力性。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.3提高发动机充气效率的措施（1）减小进气系统的流动损失。①减小进气门处的流动损失：在进气系统中，进气门处的通道断面最小且截面变化，对气流的阻力最大。减小此处的损失，可有效地提高ηv，主要有下面几种方法：a.增大进气门直径，配置适当大小的排气门。b.增加进气门数目。每缸4气门的发动机与每缸2气门发动机相比，在汽缸直径相同的情况下，进气门面积可增大30%，排气门面积可增大40%，这对换气过程极为有利。c.增大气门升程。适当增大气门升程，改进凸轮轮廓设计，在惯性力容许的条件下，使气门开闭得尽可能快。以提高气门处的通过能力，减小进气阻力。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.3提高发动机充气效率的措施（1）减小进气系统的流动损失。②减小进气道和进气管的阻力：a.较大的通道面积。对于进气管和汽缸盖内的进气道，要保证有足够大的通道面积，以减小进气阻力。b.减少弯道和截面突变。为了减小进气阻力，进气管和进气道应避免急转弯、少拐弯及流通截面突变。c.管道内表面光滑。管道内表面粗糙度对气流的流动损失有一定的影响，因此，管道内表面应光滑。③减小空气滤清器的阻力。所选用的空气滤清器应在满足滤清效果的前提下，尽可能减小阻力。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.3提高发动机充气效率的措施（2）减少对新鲜充气量的热传导。①维持冷却系技术状况良好，防止发动机过热。减少对新鲜充气量的热传导，可降低进气终了温度，即增大了新鲜充气量的密度，提高ηv。②进、排气管分置。柴油机中采取进、排气管分置于汽缸两侧的布置方案，以免排气对进气加热，ηv得以提高。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.3提高发动机充气效率的措施（3）减少排气系统对气流的阻力。减少排气系统的阻力损失，以降低残余废气压力，增加进气量，可提高ηv。①减少排气门处阻力。排气系统中，最小的流通截面在排气门处，应设法减小废气排出时的阻力。如加排大气门升程及采用四气门结构均能有效地提高ηv。②减少排气道和排气管阻力。应避免排气道内截面突变，急转弯、凸台，以减少排气阻力。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.3提高发动机充气效率的措施（4）合理选择配气正时。在进、排气门开闭的四个提前、迟后角中，合理选择进气门迟闭角β，能提高ηv。因此在配气正时控制中，重点是控制进气门的合理关闭时刻，其次是气门叠开角。①进气门迟闭角。进气门迟后关闭是为了利用高速进气流的惯性，增加每循环汽缸的充气量。由于发动机的转速不同时，气流的惯性不同，因而最佳的β将随转速而改变。在传统的汽车发动机中，因受曲轴——配气凸轮系统的结构限制，配气正时在发动机运转时是不变的，所以ηv只在某一转速下才达到最大值。当发动机高于此转速运转时，气流惯性增加，而进气门迟闭角β不变，使一部分进气的气流惯性未充分利用，同时，转速上升时流动阻力增大，所以ηv下降；当发动机低于这一转速运转时，气流惯性减小，β相对气流惯性来讲太大，使一部分新鲜充量发生倒流被推回进气管，ηv下降。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.3提高发动机充气效率的措施（4）合理选择配气正时。②气门叠开角。适当的气门叠开角，可以增加ηv并适当降低高温零件的热负荷。为克服不变配气正时存在的缺陷，使发动机在各种工况下充气都达到最佳，应该采用与不同工况相对应的不同的配气正时。要获得高速、高功率，要求有大的气门升程和大的进、排气门开启角，特别是进气门迟闭角，以充分利用高速惯性充气；而为了改善低、中速转矩，要求有小进气门迟闭角，以防止低速倒流；为了获得中、小负荷好的经济性，气门叠开角度要小。但若要同时满足上述全部要求，结构将很复杂。1、概述

1.1发动机的换气过程1.1.3四冲程发动机的充气效率1.1.3.3提高发动机充气效率的措施（5）利用进、排气管内的动态效应。利用进、排气管中发生的气体惯性和压力波动，是提高ηv的最有效手段之一。当发动机的进、排气管具有较长的长度时，由于管内气体具有相当的惯性和可压缩性，在进、排气过程间歇而又周期的进行中，根据流体力学的规律，势必要在进气管内引起一定的动力现象。这种现象可视为管内气流的惯性效应和管内压力的波动效应共同作用的结果。它们对改善发动机的换气过程，提高汽缸的ηv有很大影响。一般而言，进气管长度长，压力波波长大，可使发动机中低转速区功率增大；进气管长度短时，压力波波长短，可使发动机高速区功率增大。1、概述

1.2配气机构的功用与分类1.2.1配气机构的功用配气机构的作用是按照发动机各缸工作顺序和每一缸工作循环的要求，定时地将各缸进气门与排气门打开、关闭，以便发动机进行换气过程。1.2.2配气机构的分类配气机构由气门组和气门传动组组成，气门组的作用是封闭进排气道，气门传动组的作用是使进排气门按配气相位规定的时刻开闭。配气机构按气门组的布置位置不同可分为顶置式配气机构和侧置式配气机构。目前广泛采用的是顶置式配气机构，这里以顶置式配气机构为基础，按凸轮的布置位置介绍几种类型的配气机构。1、概述

1.2配气机构的功用与分类1.2.2配气机构的分类1.2.2.1凸轮轴下置式大多数载货汽车和大中型客车的发动机都采用这种结构形式，如图3-4所示。气门组由气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁片等组成。气门传动组由凸轮轴、凸轮轴正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等组成。其结构特点是凸轮轴平行布置在曲轴一侧，位于气门组下方，配气机构的工作通过曲轴和凸轮轴之间的一对正时齿轮将曲轴的动力传给凸轮轴来带动。1、概述

1.2配气机构的功用与分类1.2.2配气机构的分类1.2.2.1凸轮轴下置式

1、概述图3-4凸轮轴下置式配气机构

1.2配气机构的功用与分类1.2.2配气机构的分类1.2.2.2凸轮轴上置式

1、概述图3-5凸轮轴上置式配气机构

1.2配气机构的功用与分类1.2.2配气机构的分类1.2.2.3凸轮轴中置式一些速度较高的柴油机将凸轮轴位置抬高到缸体上部，如图3-6所示，这样可缩短推杆长度，减小了往复运动惯性力，结构也较凸轮轴上置式简单，但凸轮轴与曲轴距离仍比凸轮轴下置式要远，因而使用一对正时齿轮之间加装一个中间传动齿轮的方法。1、概述图3-6凸轮轴中置式配气机构

1.3配气机构的工作过程以凸轮轴上置式配气机构为例。（1）凸轮轴凸轮基圆部分与挺柱接触时，如图3-7所示，挺柱不升高，气门处于关闭状态。1、概述图3-7配气机构工作过程

1.3配气机构的工作过程（2）当凸轮轴转动时，凸轮凸起部分与挺柱接触，将挺柱顶下，挺杆压动气门，克服气门弹簧力使气门打开。（3）当凸轮轴继续转动，凸轮凸起部分转过挺柱后又恢复凸轮基圆与挺柱接触，凸轮不再顶动挺柱，气门在弹簧张力作用下，开度逐渐减小，直至关闭，回复到关闭状态。从上述工作过程可以看出，气门的开启是通过气门传动组的作用而完成的，而气门的关闭则是由气门弹簧来完成的。气门的开闭时刻与规律完全取决于凸轮的轮廓曲线形状。每次气门打开时，压缩弹簧，为气门关闭积蓄能量。1、概述

气门组的组成如图3-8所示，主要有气门、气门座、气门导管、气门弹簧等零件。2、气门组的零件结构图3-8气门组的组成

2.1气门2.1.1气门的作用气门是用来封闭汽缸和进气气道的。气门由头部和杆身两部分组成。头部用来封闭进排气道，杆身用来在气门开闭过程中起导向作用，如图3-8所示。2.1.2气门的材料由于气门在高温、高压、散热困难、润滑差、受燃气中腐蚀介质的腐蚀等很差的工作条件下工作，所以要求气门材料必须有足够的强度、刚度、耐高温性和耐磨损性。进气门一般采用中碳合金钢（如镍钢、镍铬钢和铬钼钢等），排气门多采用耐热合金钢（如硅铬钢、硅铬钼钢）。2、气门组的零件结构

2.1气门2.1.3气门的构造如图3-9所示，气门的构造包括头部和杆身两部分，两者圆弧连接。气门头部由气门顶部和密封锥面组成，而气门杆身尾端的结构主要取决于气门弹簧座的固定方式。2、气门组的零件结构图3-9气门的结构

2.1气门2.1.3气门的构造2.1.3.1气门顶部形状主要分成平顶、喇叭顶和球面顶三种结构形式，如图3-10所示。大多数发动机采用平顶，因其吸热面积小，结构简单，制造方便，质量小，进排气门均可使用。2、气门组的零件结构图3-10气门顶部形状

2.1气门2.1.3气门的构造2.1.3.2气门密封锥角气门密封锥面是与杆身同心的圆锥面，用来与气门座接触，起到密封进排气道的作用。采用密封锥面有以下好处：（1）能提高密封性和导热性。（2）气门落座时，有自定位作用。（3）避免气流拐弯过大而降低流速。（4）能挤掉气门与气门座接触面的沉淀物，起自洁作用。2、气门组的零件结构

2.1气门2.1.3气门的构造2.1.3.2气门密封锥角气门密封锥面与顶平面之间的夹角，称为气门锥角（图3-11），一般做成45°。有的发动机进气门做成30°，这是因为在气门升程相同的情况下，气门锥角小，可获得较大的气流通过截面，进气阻力较小。但锥角较小的头部边缘较薄，刚度较小，致使气门头部与气门座的密封性和导热性均较差，易在热态时变形，影响贴合。因为排气门温度较高，导热要求也很高，故它的气门锥角大多为45°。虽然气流阻力增大，但由于排气压力高，影响不大。2、气门组的零件结构图3-11气门锥角

2.1气门2.1.3气门的构造2.1.3.2气门密封锥角一般气门锥角比气门座或气门座圈锥角小0.5°～1°，其作用是使二者不以锥面的全宽接触，这样可以增加密封锥面的接触压力，加速磨合，并能切断和挤出二者之间的任何积垢或积炭，保持锥面良好密封性。气门顶边缘与气门密封锥面之间应有一定的厚度，一般为1～3mm，以防止在工作中受冲击损坏或被高温气体烧坏。2、气门组的零件结构

2.1气门2.1.3气门的构造2.1.3.3气门杆身气门杆身与气门导管配合，为气门开启与关闭过程中的上下运动导向。气门杆身为圆柱形，发动机工作时，气门杆身在气门导管中不断上下往复运动，而且润滑条件极为恶劣。因此，要求气门杆身与气门导管有一定的配合精度和耐磨性，气门杆身表面都经过热处理和磨光，气门杆身与头部之间的过渡应尽量圆滑，不但可以减小应力集中，还可以减少气流阻力。2、气门组的零件结构

2.1气门2.1.3气门的构造2.1.3.4气门弹簧座的固定气门杆的尾部用以固定气门弹簧座，其结构随弹簧座的固定方式不同而异。（1）锥形锁片式。如图3-12所示，锁片式的锥形锁片被剖分成两半，合在一起形成一个完整的圆锥结构，内孔有一环形凸起。弹簧座的中心孔为圆锥孔，用来与锁片的外圆锥面配合。安装时，用力将弹簧座连同气门弹簧压下，将两片锁片套于气门杆尾部合并在一起，锁片内孔的环状凸起正好位于气门杆尾端的环形槽内。放松弹簧座，在气门弹簧的弹力作用下，弹簧座的圆锥孔与锁片的圆锥面紧紧地贴合在一起，不会脱落。2、气门组的零件结构

2.1气门2.1.3气门的构造2.1.3.4气门弹簧座的固定（1）锥形锁片式。2、气门组的零件结构图3-12锥形锁片式气门弹簧座固定方式

2.1气门2.1.3气门的构造2.1.3.4气门弹簧座的固定（2）锁销式。它的固定方法比较简单，将弹簧座连同弹簧一起压下后，把锁销插入气门杆尾部的径向孔内，放松弹簧座后，锁销正好位于弹簧座的外侧面的凹穴内，防止了弹簧座的脱出，如图3-13所示。2、气门组的零件结构图3-13锁销式气门弹簧座固定方式1-气门；2、6-气门导管；3-气门弹簧；4、7-气门弹簧座；5-气门锁环；8-气门锁销

2.1气门2.1.3气门的构造2.1.3.5气门机油（润滑油）防漏装置适量的机油进入气门导管与气门杆之间的间隙，对于气门杆的润滑是必要的。但如果进入的机油过多，将会在汽缸内造成积炭和在气门上产生沉积物。因此，有的发动机在气门杆上设有机油防漏装置（油封），如图3-8所示2、气门组的零件结构

2.2气门导管2.2.1气门导管的功用与材料气门导管的功用是给气门的运动作导向，保证气门的往复直线运动和气门关闭时能正确地与气门座贴合，并为气门杆散热。气门导管通常单独制成零件，再压入缸盖（或缸体）的承孔中。由于润滑较困难，气门导管一般用含石墨较多的铸铁或粉末冶金制成，以提高自润滑性能。2、气门组的零件结构

2.2气门导管2.2.2气门导管的结构

2、气门组的零件结构图3-14气门导管a)结构图；b)排渣格

2.3气门座汽缸盖上与气门密封锥面直接贴合的部位称为气门座。2.3.1气门座的作用气门座与气门头部一起对汽缸起密封作用，同时接受气门头部传来的热量，起到对气门散热的作用。2.3.2气门座的形式与材料气门座的形式有两种：一是直接在汽缸盖上镗出；二是单独制成气门座圈，镶嵌在汽缸盖上，如图3-15所示。2、气门组的零件结构图3-15气门座

2.3气门座2.3.3气门座的锥角气门座的锥角由三部分组成。其中45°（或30°）的锥面与气门密封锥面贴合，为保证有一定的座合压力，使密封可靠，同时又有一定的散热面积，要求结合面的宽度b为1～3mm。15°和75°锥角是用来修正工作锥面的宽度和上、下位置的，以使其达到规定的要求。在安装气门前，还应采用与气门配对研磨的方法，以保证密封面贴合得更紧密、可靠。某些发动机的气门锥角比气门座锥角小0.5°～1°，该角称为密封干涉角。这样做有利于气门与气门座的磨合。车辆发动机走合期结束，干涉角逐渐消失，恢复全锥面接触。2、气门组的零件结构

2.4气门弹簧2.4.1气门弹簧的作用气门弹簧是圆柱形的螺旋弹簧，位于缸盖与气门尾端弹簧座之间。其作用是使气门自动回位关闭，并保证气门与气门座的座合压力；还用于吸收气门在关闭过程中各传动零件所产生的惯性力，以防止各个传动件彼此分离而破坏配气机构正常工作。为保证上述作用的发挥，气门弹簧的刚度一般都很大，而且在安装时进行了预紧压缩，因此，预紧力很大。2、气门组的零件结构

2.4气门弹簧2.4.2气门弹簧的材料气门弹簧多采用优质合金钢丝卷绕成螺旋状，弹簧两端磨平，以防止在工作中弹簧产生歪斜。为了提高弹簧疲劳强度，保证弹簧的弹力不下降、不折断，弹簧丝表面要磨光、抛光或喷丸处理。弹簧丝表面还必须经过发蓝处理或磷化处理，以免在使用中生锈。2.4.3气门弹簧的结构形式当气门弹簧的工作频率与其自然频率相等或某一倍数时，将会发生共振。强烈的共振将破坏气门的正常工作，并可使弹簧折断。为避免共振的发生，常采用以下措施。2、气门组的零件结构

2.4气门弹簧2.4.3气门弹簧的结构形式2.4.3.1提高弹簧刚度提高气门弹簧的刚度，即提高气门弹簧的自然振动频率。如加大弹簧的直径，减小弹簧的圈径，如图3-16a)所示。2、气门组的零件结构图3-16气门弹簧ａ)等螺距弹簧；ｂ)变螺距弹簧；ｃ)双弹簧

2.4气门弹簧2.4.3气门弹簧的结构形式2.4.3.2采用变螺距弹簧各圈之间的螺距不等，在弹簧压缩时，螺距较小的弹簧两端逐渐贴合，使有效圈数逐渐减少，因而固有振动频率不断变化（增加），避免共振发生，如图3-16b）所示。2.4.3.3采用双气门弹簧结构每个气门同心安装两根直径不同、旋向相反的内外弹簧，如图3-16c）所示,由于两弹簧的自振频率不同，当某一弹簧发生共振时，另一弹簧起减振作用。当一根弹簧折断时，另一根还能继续维持工作；旋向相反，可以防止一根弹簧折断时卡入另一根弹簧内，以免好的弹簧被损坏。2、气门组的零件结构

气门传动组由凸轮轴和凸轮轴正时齿轮、挺柱和摇臂总成等组成。气门传动组的主要作用使进、排气门按照配气相位规定的时间开启与关闭。3.1凸轮轴3.1.1凸轮轴的功用凸轮轴是由发动机曲轴驱动而旋转，用来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、配气相位及气门开度的变化规律等要求。3、气门传动组的结构

3.1凸轮轴3.1.2凸轮轴的材料凸轮轴一般采用优质钢模锻而成，也有用合金铸铁或球墨铸铁铸造而成。凸轮与轮轴颈表面经过热处理，使其具有足够的硬度和耐磨性。凸轮轴上的凸轮与挺柱或者摇臂的接触接近于线接触，接触面积很小。在工作中两者之间为滑动摩擦。由于气门弹簧刚度很大，凸轮表面的接触应力也很大。因此要求凸轮表面要有足够的硬度和耐磨性；否则，凸轮的磨损与变形会造成配气相位的改变，气门升程的减少，影响发动机正常工作。3、气门传动组的结构

3.1凸轮轴3.1.3凸轮轴的一般构造

3、气门传动组的结构图3-17上置式凸轮轴结构

3.1凸轮轴3.1.4凸轮的轮廓曲线和凸轮轴的相对位置凸轮是凸轮轴上最重要的组成部分。凸轮的轮廓曲线应能使气门的开启与关闭的时间符合配气相位的要求，使气门有尽量大的升程。气门的开启与关闭过程的运动规律也取决于凸轮的轮廓曲线。凸轮的轮廓曲线如图3-18所示。3、气门传动组的结构图3-18凸轮的形状

3.1凸轮轴3.1.4凸轮的轮廓曲线和凸轮轴的相对位置凸轮轴上各缸的进气凸轮（或者排气凸轮）称为同名凸轮。从凸轮轴的前端来看，各缸同名凸轮的相对位置按发动机做功顺序逆凸轮轴转动方向排列如图3-19所示，夹角为做功间隔角的1/2。如四缸发动机同名凸轮间夹角为180°/2=90°，六缸发动机同名凸轮间夹角为120°/2=60°。凸轮轴的转动方向取决于凸轮轴的布置位置，下置式凸轮轴采用一对正时齿轮传动，凸轮轴逆时针转动；顶置凸轮轴采用链传动或同步齿形带传动，凸轮轴顺时针转动。3、气门传动组的结构图3-19凸轮的排列及相对角位置

3.1凸轮轴3.1.5凸轮轴颈和轴承凸轮轴是细长轴，在工作中承受的径向力（主要是气门弹簧的弹力造成）很大，容易造成弯曲、扭曲等变形，影响配气相位和气门的升程。为减小凸轮轴的变形，发动机凸轮轴采用了全支承方式和每两个汽缸设一个轴颈支承的方式。顶置凸轮轴式发动机，轴颈直接与缸盖上镗出的座孔配合。凸轮轴轴颈的润滑采用压力润滑，缸体或缸盖上钻有油道与轴承相通。凸轮与挺柱间采用飞溅润滑。3、气门传动组的结构

3.1凸轮轴3.1.6正时齿轮与凸轮轴的轴向定位

3、气门传动组的结构图3-20凸轮轴的轴向定位

3.1凸轮轴3.1.7凸轮轴传动方式凸轮轴由曲轴驱动，其传动方式有齿轮式、链条式和齿形带式。（1）齿轮传动式。多用于下置式和中置式凸轮轴的传动。汽油机一般只用一对正时齿轮，即曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮，如图3-21所示，柴油机需要同时驱动喷油泵，所以增加一个中间齿轮。3、气门传动组的结构图3-21齿轮传动式

3.1凸轮轴3.1.7凸轮轴传动方式（2）链条传动式。多用于上置式凸轮轴的传动，如图3-22所示，链条一般为滚子链，工作时，应保持一定的张紧度，不使其产生振动和噪声，为此，在链传动机构中装有导链板并在链条松边装有张紧器。3、气门传动组的结构图3-22链条式传动

3.1凸轮轴3.1.7凸轮轴传动方式（3）齿形带传动式。多用于上置式凸轮轴的传动，如图3-23所示，齿形带式传动与齿轮和链条传动相比，具有噪声低、质量轻、成本低、工作可靠和不需要润滑等优点。另外，齿形带伸长量小，适合有精确正时要求的传动。为了确保传动可靠，齿形带保持一定张紧力，为此，在齿形带传动机构中也设置张紧器。3、气门传动组的结构图3-23齿形带传动式

3.2挺柱挺柱在气门传动组中起传力的作用，将凸轮的推力传给推杆或者气门。挺柱的材料用碳钢、合金钢、合金铸铁等。普通挺柱常见的形式有筒式和滚轮式两种，如图3-24所示。大多数发动机采用筒式挺柱；某些大型柴油机采用滚轮式挺柱，可以显著减少摩擦力和侧向力，但结构复杂，质量较大。挺柱的下端设有油孔，以便将漏入挺柱内的机油引到凸轮处进行润滑，挺柱位于导向孔内。3、气门传动组的结构图3-24普通挺柱

3.2挺柱凸轮在旋转中对挺柱的推力方向是不变的，如果挺柱不能旋转。就会造成挺柱与导向孔之间单面磨损。同时挺柱底面也与凸轮固定不变的在一处接触，也会造成磨损不均匀。为使挺柱在上下运动中能够旋转，常将挺柱底面做成一定的锥度形状，如图3-25所示。3、气门传动组的结构图3-25挺柱的旋转

3.2挺柱液力挺柱的结构如图3-26所示。挺柱体由圆桶和上端盖焊接而成。下端封闭的油缸外圆柱面与挺柱导向孔配合，内圆柱面与柱塞配合。球阀被补偿弹簧压靠在柱塞下端面的阀座上。3、气门传动组的结构图3-26液力挺柱结构

3.3推杆采用下置式凸轮轴的配气机构，利用推杆将挺柱传来的力传给摇臂。推杆下端与挺柱接触，上端与摇臂调整螺钉接触。由于摇臂绕摇臂轴转动，推杆在作上下往复直线运动的同时，上端随摇臂一起作微量的摆动。为防止发生运动干涉，推杆下端做成球形，与挺柱的凹球面配合。推杆上端做成凹球形，与摇臂调整螺钉球形头部配合。这样还可以在接触面间储存一定的润滑油，减轻磨损。推杆的结构如图3-27所示。3、气门传动组的结构图3-27推杆的形状

3.4摇臂与摇臂组3.4.1摇臂摇臂是一个双臂杠杆，以中间轴孔为支点，将推杆传来的力改变方向和大小，传给气门并使气门开启。摇臂的两臂不等长，摇臂比为1.2～1.8，长臂一端与气门接触推动气门。可使气门的升程大于凸轮的升程。摇臂的结构如图3-28所示。3、气门传动组的结构图3-28摇臂结构

3.4摇臂与摇臂组3.4.2摇臂组摇臂组主要由摇臂、摇臂轴、摇臂轴支座和定位弹簧等组成，如图3-29所示。3、气门传动组的结构图3-29摇臂组件

4.1可变进气系统4.1.1多气门分别投入工作实现多气门分别投入工作的结构方案有如下两种：第一，通过凸轮或摇臂控制气门按时开或关；第二，在气道中设置旋转阀门，按需要打开或关闭该气门的进气通道，其结构如图3-30a）所示，这种结构比用凸轮、摇臂控制要简单。4、可变进气系统和配气相位图3-30多气门分别投入工作a）涡流控制阀示意图；b）低速、小负荷工况；c）高速、大负荷工况

4.1可变进气系统4.1.2可变进气道系统

4、可变进气系统和配气相位图3-31ACIS工作原理图

4.2可变配气相位4.2.1本田ACCORDF22B1发动机的可变气门控制机构（简称VTEC）（1）结构：装有VTEC机构的发动机每个汽缸和常规的高速发动机一样，都配置有两个进气门和两个排气门（图3-32）。4、可变进气系统和配气相位图3-32F22B1VTEC结构

4.2可变配气相位4.2.1本田ACCORDF22B1发动机的可变气门控制机构（简称VTEC）（1）结构：

4、可变进气系统和配气相位图3-33VTEC低速状态

4.2可变配气相位4.2.1本田ACCORDF22B1发动机的可变气门控制机构（简称VTEC）（1）结构：其中中间凸轮的升程最大，它是按照发动机双进、双排气门工作最佳输出功率的要求而设计的；主凸轮升程小于中间凸轮，它是按发动机低速工作时单进气门开闭要求设计的；次凸轮的升程最小，最高处只是稍微高于基圆，其作用只是在发动机怠速运行时，通过次摇臂稍微打开次气门，以免燃油集聚在次进气门口。中间摇臂的一端和中间凸轮接触，另一端在低速时可自由活动。三个摇臂在靠近气门一端均有一个油缸孔。油缸孔中都安置有靠油压控制的活塞，他们依次为正时活塞、主同步活塞、中间同步活塞和次同步活塞。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.1本田ACCORDF22B1发动机的可变气门控制机构（简称VTEC）（2）工作原理：VTEC机构是采用一根凸轮轴上设计两种（高速和低速）不同配气定时和气门升程的凸轮，利用液压进行切换的装置。高、低速的切换是由ECU根据发动机转速、负荷、冷却液温度和车速信号来确定，并将控制信号输出给电磁阀来控制油压进行切换。VTEC不工作时，正时活塞和主同步活塞位于主摇臂缸内，和中间摇臂等宽的中间同步活塞位于中间摇臂的油缸内，次同步活塞和弹簧一起则位于次摇臂油缸内（图3-33）。正时活塞的一端和液压油来自工作油泵，油道的开启由ECU通过VTEC电磁阀控制（VTEC电磁发控制原理如图3-34所示）。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.1本田ACCORDF22B1发动机的可变气门控制机构（简称VTEC）（2）工作原理：4、可变进气系统和配气相位图3-34VTEC控制原理

4.2可变配气相位4.2.1本田ACCORDF22B1发动机的可变气门控制机构（简称VTEC）（2）工作原理：在发动机低速运行时，ECU无指令，油道内无油压，活塞位于各自的油缸内，因此各个摇臂均独自上下运动（图3-33）。于是主摇臂紧随主凸轮开闭主进气门，以供给低速运行时发动机所需混合气，次凸轮则迫使摇臂微微起伏，微微开闭次进气门，中间摇臂虽然随着中间凸轮大幅度运动，但是它对于任何气门不起作用。此时发动机处于单进双排工作状态，吸入的混合气不到高速时的一半，使怠速运转十分平顺均衡。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.1本田ACCORDF22B1发动机的可变气门控制机构（简称VTEC）（2）工作原理：当发动机高速运行时（图3-35），即发动机转速在2300～3200r/min、车速在10km/h以上，冷却液温度在10℃以上，发动机负荷到达一定程度时，发动机控制电脑ECU就会向VTEC电磁阀供电以开启工作油道，于是工作油道中的压力油就推动活塞移动，压缩弹簧，这样主摇臂、中间摇臂和次摇臂就被主同步活塞、中间同步活塞和次同步活塞串联为一体，成为一个同步活动的组合摇臂。由于中间凸轮的升程大于另两个凸轮，而且凸轮角度提前，故组合摇臂随中间摇臂一起受中间凸轮驱动，主、次气门都大幅度的同步开闭，因此配气相位变化了，吸入的混合气量增多了，满足了发动机高速、大负荷时的充气量要求。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.1本田ACCORDF22B1发动机的可变气门控制机构（简称VTEC）（2）工作原理：

4、可变进气系统和配气相位图3-35VTEC高速状态

4.2可变配气相位4.2.2三菱汽车发动机的MIVEC机构一般可变气门机构只适应低速及高速工况模式，改变气门配气相位或者也可以同时改变气门升程。日本三菱汽车为了减少泵气功损失，更多地提高汽车的动力性能及降低比油耗，研制了MIVEC机构，如四缸机上的可变模式（三种），其工作简述如下：①停止一缸和四缸两个汽缸的进气门、排气门工作，选用低速凸轮，只让二缸和三缸工作。②选择低速凸轮，实现适度的升程及短的换气周期，各汽缸都工作。③选择高速凸轮，实现较大的升程及长的换气周期，各汽缸都工作。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.2三菱汽车发动机的MIVEC机构（1）结构：MIVEC机构采用两根顶置凸轮轴控制两个进气门及两个排气门的开关。凸轮外形轮廓设计分高速及低速两类。由ECU根据发动机工况改变的需要，发出指令给专用液压泵及液压电磁阀，让液压油进入对应该凸轮的摇臂油压活塞上，将摇臂卡紧在摇臂轴上，让摇臂能跟随凸轮动作，分别实现上述三种工作模式，如图3-36所示。设置专用液压油泵是为了根据发动机工况需要，在上述三种模式中进行迅速而稳定的切换。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.2三菱汽车发动机的MIVEC机构（1）结构：4、可变进气系统和配气相位图3-36MIVECR凸轮及摇臂机构a）高速凸轮模式；b）低速凸轮模式；c）气门不工作模式1-T形臂；2-低速摇臂；3-低速凸轮；4-高速凸轮；5-高速摇臂；6-气门；7-活塞L；8-活塞H

4.2可变配气相位4.2.2三菱汽车发动机的MIVEC机构（2）工作原理：发动机在高速工况下，压力高的液压油进入摇臂轴的右端油道，如图3-36a）所示，将其中活塞H向上推，使高速摇臂杆与摇臂轴卡紧在一起，于是高速凸轮通过高速摇臂杆及T形臂，控制气门的开关。此时摇臂轴左端并无液压油进入，其中液压活塞L并未被压上去，于是左端低速摇臂杆并未起作用。发动机在低速工况下，液压油则进入摇臂轴左端油孔，将其中的活塞向上压，使低速凸轮能带动左端低速摇臂杆工作。此时右端高速摇臂杆中的活塞并无液压油将其压上去，因此不工作，如图3-36b）所示。当摇臂轴两端都无高压液压油输入时，两个气门都不工作，如图3-36ｃ）所示。上述发动机采用MIVEC机构后，当两个汽缸停止工作，发动机的泵气功损失减少了约一半，都合理控制进气涡流，充分利用高速工况下进气门关闭前形成的较高进气脉冲波等。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.3通用公司无凸轮轴电子控制可变气门控制（EVA）电磁气门执行器（ElectromagneticValveActuation，EVA）就是取消发动机传统气门机构中的凸轮轴及其从动件，利用电磁铁产生的电磁力驱动或控制气门运动。与基于凸轮轴驱动的可变气门驱动相比，EVA有如下几个突出的优点：（1）能灵活、单独地控制进、排气门开启及关闭共4个正时中的任一正时和气门开启持续时间。（2）极大地简化了发动机的结构，降低了材料消耗和制造成本。（3）合理的设计可使EVA的功率消耗大大小于传统气门机构的驱动功率损失。（4）每个气门单独驱动，因此，在部分负荷工况可以方便、有选择地将某些缸关闭掉，降低使用油耗；为使各缸工作温度均匀、降低排放，也可以实现依次闭缸。（5）气门可以根据燃烧室的类型方便布置，而不必布置在与凸轮轴垂直的平面上。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.3通用公司无凸轮轴电子控制可变气门控制（EVA）这种系统由电磁线圈直接驱动气门，通过改变线圈的通电和断电时刻控制气门的开启始点和开启持续时间。气门动作调节灵活，响应迅速，调节能力强。许多专利都述及电子控制系统。电磁铁直接控制的可变气门系统，其永久磁铁的锁紧力使气门锁定在全开或全关的位置；通过励磁线圈使气隙磁通减小而使气门开始运动，气门运动的动力由弹簧提供；通过改变线圈的通电和断电时刻控制气门的开启始点和开启持续时间。其中系统取消了凸轮，气门开启和关闭点较自由；开启和关闭动作迅速。气门行程为8mm，开启时间为9ms，关闭时间为6ms。但此方案气门的冲击与噪声较大，磨损较快。通用公司在此基础上使用了工作原理基本相同的采用双弹簧、双电磁铁的EVA方案，如图3-37所示。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.3通用公司无凸轮轴电子控制可变气门控制（EVA）

4、可变进气系统和配气相位图3-37电子控制气门

4.2可变配气相位4.2.3通用公司无凸轮轴电子控制可变气门控制（EVA）采用双弹簧、双电磁铁的EVA装置主要由2个相同的电磁铁（共用一个衔铁）、2个相同的弹簧和气门组成。发动机不工作时，2个线圈均不同电，无电磁力。衔铁及气门在弹簧力的作用下，处于半开、半闭的中间状态。发动机起动的初始时刻，EVA装置进行初始化。控制系统根据发动机的曲轴转角判定各气门在这一时刻应有的开、关状态，使励磁线圈1或2通电，产生电磁力克服弹簧力，将气门开启或者关闭。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.4雷克萨斯LS400智能可变配气正时系统（简称VVT-i）VVT-i系统用于控制进气门凸轮轴在50°范围内调整凸轮轴转角，使配气正时满足有优化控制发动机工作状态的要求，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、经济性和降低尾气的排放。如图3-38所示，VVT-i系统由VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀和传感器三部分组成。其中传感器有曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和VVT传感器。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.4雷克萨斯LS400智能可变配气正时系统（简称VVT-i）

4、可变进气系统和配气相位图3-38雷克萨斯智能可变配气正时系统的组成

4.2可变配气相位4.2.4雷克萨斯LS400智能可变配气正时系统（简称VVT-i）LS400汽车的发动机是八缸V形排列四气门式的，有两根进气凸轮轴和两根排气凸轮轴。在工作过程中，排气凸轮轴由凸轮轴齿形带轮驱动，其相对于齿形带轮的转角不变。曲轴位置传感器测量曲轴转角，向ECU提供发动机转速信号；凸轮轴位置传感器测量齿形带轮转角；VVT传感器测量进气凸轮轴相对于齿形带轮的转角。它们的信号输入ECU，ECU根据转速和负荷的要求控制进气凸轮轴正时控制阀，控制控制器使进气凸轮轴相对于齿形带旋转一个角度，达到进气门延迟开闭的目的，用以增大高速时的进气迟后角，从而提高充气效率。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.4雷克萨斯LS400智能可变配气正时系统（简称VVT-i）（1）结构：VVT-i控制器的结构如图3-39所示，它包括由正时带驱动的外齿轮和与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮，以及一个内齿轮、外齿轮之间的可动活塞。可动活塞的内、外表面上有螺旋形花键。可动活塞沿轴向的移动，会改变内、外齿轮的相对位置，从而产生配气相位的连续改变。VVT-i外壳通过安装在其后部的剪式齿轮驱动排气门凸轮轴。4、可变进气系统和配气相位

4.2可变配气相位4.2.4雷克萨斯LS400智能可变配气正时系统（简称VVT-i）（1）结构：4、可变进气系统和配气相位图3-39VVT-i控制器结构

4.2可变配气相位4.2.4雷克萨斯LS400智能可变配气正时系统（简称VVT-i）（1）结构：凸轮轴正时控制阀根据ECU的指令控制阀轴的位置，从而将油压施加给凸轮轴正时带轮以提前或推迟配气正时。发动机停机时，凸轮轴正时控制阀处于最延迟的位置，如图3-40所示。4、可变进气系统和配气相位图3-40VVT-i系统工作原理

4.2可变配气相位4.2.4雷克萨斯LS400智能可变配气正时系统（简称VVT-i）（2）工作原理：根据发动机ECU的指令，当凸轮正时控制阀位于图3-40a）所示时，机油压力施加在可动活塞的左侧使得可动活塞向右移动。由于可动活塞上的旋转花键的作用，进气凸轮轴相对于凸轮轴正时带轮提前某一角度。当凸轮轴正时控制阀位于图3-40b）位置时，可动活塞向左移动，并向延迟方向旋转。进而，凸轮轴正时控制阀关闭油道，保持可动活塞两侧的压力平衡，从而保持配气相位，由此得到理想的配气正时。4、可变进气系统和配气相位

5.1进气系统5.1.1进气系统概述5.1.1.1定义把空气或混合气导入发动机汽缸的零部件集合体称为发动机进气系统，如图3-41所示。5、进排气系统图3-41发动机进气系统

5.1进气系统5.1.1进气系统概述5.1.1.2进气系统的作用进气系统包含空气滤清器、进气歧管、进气门机构。空气经空气滤清器过滤掉杂质后，流过空气流量传感器，经由进气道进入进气歧管，与喷油嘴喷出的汽油混合后形成适当比例的油气，由进气门送入汽缸内点火燃烧，产生动力。5、进排气系统

5.1进气系统5.1.2空气滤清器5.1.2.1空气滤清器的作用（1）在满足空气吸入量的情况下过滤掉最微小的杂质颗粒，保护发动机。不同的地区因土壤、气候及道路的情况不同，空气中含有的尘土等杂质成分和含量也有所不同，就其化学成分来说，多数是二氧化硅。当它们进入发动机汽缸的摩擦表面时，就会刺破润滑油膜，加剧发动机汽缸的磨损，缩短发动机的使用寿命。安装空气滤清器能减少汽缸、活塞和活塞环等零件的磨损。（2）优质空气滤清器能有效降低发动机吸入空气时的噪声。（3）连同进气管路一起，利用谐振原理起到增压效果，以提高充气系数。5、进排气系统

5.1进气系统5.1.2空气滤清器5.1.2.2空气滤清器的结构空气滤清器是由空滤油滤芯和壳体等零件组成，如图3-42所示。滤芯一般采用可更换和可清理结构，从滤芯性质分类有干式和湿式两种。广泛使用的干式滤芯多用特种纸和无纺布制成，而无纺布又多用于安全滤芯。5、进排气系统

5.1进气系统5.1.2空气滤清器5.1.2.2空气滤清器的结构

5、进排气系统图3-42空气滤清器的组成1-空气滤清器盖及夹子总成；2-空所滤清器芯总成；3-空所滤清器本体总成；4-六角头导颈螺栓；5-弹簧垫圈；6-垫圈；7-金属衬套；8-橡胶衬套；9-橡胶衬套；10-进气喇叭口；11-橡胶衬套；12-橡胶导流罩；13-蜗杆传动式软管夹箍；14-蜗杆传动式软管夹箍；15-连接变形胶管；16-蜗杆传动软管夹箍；17--十字槽盘头自攻螺钉；18-簧片螺母；19-波纹管支架；20-冷空气波纹管；21-六角头导颈螺栓；22-垫圈；23-波形管卡子；24-管夹子；25-冷空气进口弯管

5.1进气系统5.1.2空气滤清器5.1.2.2空气滤清器的结构

5、进排气系统图3-43带有谐振腔的进气系统

5.1进气系统5.1.2空气滤清器5.1.2.3进气管采用大通量的空气滤清器和大口径的进气管是改善进气流速、提高发动机进气效率的途径，如图3-44所示。5、进排气系统图3-44进气管

5.1进气系统5.1.2空气滤清器5.1.2.4进气歧管进气歧管如图3-45所示。（1）进气歧管的作用：①把空气、燃料、曲轴箱通风的油气和EGR（排气再循环）的废气均匀地分配给各缸。②利用进气歧管和稳压箱的形状和长度提高充量系数。5、进排气系统图3-45进气歧管

5.2排气系统5.2.1概述5.2.1.1定义把汽缸内燃烧废气导出的零部件集合体称为发动机排气系统。5.2.1.2排气系统组成排气系统包括排气歧管、排气管、排气净化装置、排气消声装置等，如图3-46所示。5、进排气系统图3-46汽车排气系统的组成

5.2排气系统5.2.1概述5.2.1.3功用（1）引导发动机排气，使各缸废气顺畅地排出。（2）由于排气门的开闭与活塞往复运动的影响，排气气流呈脉动形式，排气门打开时存在一定的压力，具有一定的能量，气体排出时会产生强烈的排气噪声，因此在排气系统装有排气消声器来降低排气噪声。（3）降低排气污染物CO、HC、NOx等的含量，达到排气净化的作用。5、进排气系统

5.2排气系统5.2.2排气歧管排气歧管作用是把多缸发动机各缸排出的废气汇集在一起，并导入排气总管，如图3-47所示。5、进排气系统图3-47排气歧管

5.2排气系统5.2.3排气管排气系统看似只是简单的管道，其实设计时不仅要考虑特定的底盘布置，而且排气系统的长度、管径大小、消声器的大小都要考虑到排气气体的流动，防止相邻汽缸排气时气流的互相干涉。在电喷发动机上，氧传感器就装在排气总管上，它感应排气中氧分子含量并反馈至电控单元（ECU），从而决定迸入发动机内的混合气比例。发动机的排气歧管可能是用镀铝或镀锌钢材做成，也可能是用不锈钢材做成。5、进排气系统

5.2排气系统5.2.4三元催化转换器5.2.4.1三元催化转换器的作用三元催化转换器与闭环电喷发动机配合使用,将汽车尾气有害成分：HC（碳氢化合物）、CO（一氧化碳）、NOx(氮氧化合物)进行催化反应，生成CO2（二氧化碳）、H2O（水）、N2(氮气)排出车外，降低了尾气对环境的污染。5、进排气系统

5.2排气系统5.2.4三元催化转换器5.2.4.2三元催化转换器结构

5、进排气系统图3-48三元催化转换器的结构

5.2排气系统5.2.4三元催化转换器5.2.4.3三元催化器工作条件（1）对燃油要求：汽油中铅的含量导致三元催化器的转换效率严重下降，也是导致其烧缩、烧结的主要原因之一。对硫、磷等杂质的含量也有要求。（2）使用要求：三元催化器必须和闭环电喷控制发动机同时使用。才能保持比较高的转换效率，即发动机理论空燃比为14.7∶1。（3）温度要求：在350~850℃，低于或高于正常的工作温度就会导致三元催化器的转换效率和使用寿命的降低。5、进排气系统

5.2排气系统5.2.5消声器消声器的主要作用是降低发动机排气噪声，并使高温废气能安全有效地排出。应保证排气畅通、阻力小、足够强度，并能经受500～700℃的高温，如图3-49所示。5、进排气系统图3-49消声器

5.2排气系统5.2.6尾管尾管是排气系统最后一道管子，将废气引出车外，如图3-50所示。尾管有单排气和双排气两种。一般V形发动机或大排量发动机采\用双排气尾管，小排量汽车采用单排气尾管。5、进排气系统图3-50尾管

配气机构的修理项目有很多，但是，实践中最常见的是因为气门漏气而更换气门；检查或更换传动带；发动机修理中更换正时皮带（或正时链）。6.1更换气门6.1.1拆卸凸轮轴6.1.1.1拆卸凸轮轴第一轴承盖（1）按照图示的顺序（图3-51中①-④的顺序）拆卸凸轮轴第一轴承盖螺栓。（2）拆下凸轮轴第一轴承盖（见图3-51中1）。注意：用一把塑料锤轻轻敲打，以松开轴承架。6、配气机构检修

6.1更换气门6.1.1拆卸凸轮轴6.1.1.1拆卸凸轮轴第一轴承盖6、配气机构检修图3-51拆卸凸轮轴第一轴承盖1-第一凸轮轴轴承盖;①-④-螺栓拆卸顺序

6.1更换气门6.1.1拆卸凸轮轴6.1.1.2拆卸排气凸轮轴（1）以1/2~1/3转的增量从外到内螺旋式松开8个排气凸轮轴轴承盖螺栓（按照图3-52中①-④的顺序）。（2）拆下8个排气凸轮轴轴承盖螺栓。注意：拆卸前，标记凸轮轴轴承盖顺序号。（3）从缸盖上拆下4个排气凸轮轴轴承盖6~9号。（4）拆下排气凸轮轴（图3-52中的1）。6、配气机构检修

6.1更换气门6.1.1拆卸凸轮轴6.1.1.2拆卸排气凸轮轴6、配气机构检修图3-52拆卸排气凸轮轴1-排气凸轮轴;①-④-拆卸顺序

6.1更换气门6.1.1拆卸凸轮轴6.1.1.3拆卸进气凸轮轴（1）以1/2~1/3圈的增量从外到内螺旋式松开8个进气凸轮轴轴承盖螺栓（按照图3-53中①-④的顺序）。（2）拆下8个进气凸轮轴轴承盖螺栓。注意：拆卸前，标记凸轮轴轴承盖顺序号。（3）从缸盖上拆下4个进气凸轮轴轴承盖2~5号。（4）拆下进气凸轮轴（见图3-53中1）。6、配气机构检修

6.1更换气门6.1.1拆卸凸轮轴6.1.1.3拆卸进气凸轮轴6、配气机构检修图3-53拆卸进气凸轮轴1-进气凸轮轴;①-④-拆卸顺序

6.1更换气门6.1.1拆卸凸轮轴6.1.1.4取出气门挺杆（1）拆下凸轮轴密封圈。（2）使用EN-845吸棒拆下16个气门挺柱。6、配气机构检修

6.1更换气门6.1.2拆卸气门6.1.2.1拆卸气门锁片（1）组装气门拆装工具（图3-54）。6、配气机构检修图3-54组装气门拆装工具

6.1更换气门6.1.2拆卸气门6.1.2.1拆卸气门锁片（2）按图3-55所示位置安装气门钳。注意：气门钳的定位头必须顶住气门弹簧座，且保持与气门杆同轴。6、配气机构检修图3-55安装气门钳

6.1更换气门6.1.2拆卸气门6.1.2.1拆卸气门锁片（3）压下手柄，压缩气门弹簧至极限位置（图3-56）。6、配气机构检修图3-56压紧气门弹簧

6.1更换气门6.1.2拆卸气门6.1.2.1拆卸气门锁片（4）用吸棒从定位头的侧孔中吸出气门锁片（图3-57）。6、配气机构检修图3-57吸出气门锁片

6.1更换气门6.1.2拆卸气门6.1.2.2取出气门（1）退回气门钳，取下气门（图3-58），按秩序排放在工作台上。（2）拆下并弃用气门油封。（3）按此方法逐个拆卸16个气门。6、配气机构检修图3-58取出气门

6.1更换气门6.1.3安装气门6.1.3.1气门密封性检查安装前，需要将气门座圈进行除炭处理，再对新气门和对应的气门座圈进行研磨。研磨后用煤油进行密封性试验，将汽缸盖倒放，将气门放入气门导管，用10kg砝码压住气门头，倒入煤油。1min后，如果没有发现煤油从导管处渗漏，说明该气门密封性能良好。6、配气机构检修

6.1更换气门6.1.3安装气门6.1.3.2（1）给气门杆涂上发动机机油。（2）将气门穿过燃烧室，如图3-59所示。6、配气机构检修图3-59安装气门

6.1更换气门6.1.3安装气门6.1.3.2（3）在气门杆部套上新气门油封、气门弹簧和弹簧座（图3-60）。6、配气机构检修图3-60装上气门弹簧和弹簧座

6.1更换气门6.1.3安装气门6.1.3.2（4）安装气门钳，注意让定位头的两侧孔朝向左右两侧。（5）压下手柄至气门弹簧极限位置。（6）在气门锁片上粘上些润滑脂，用螺丝刀从定位头的侧孔中放入锁片。注意锁片的小头朝向缸盖。（7）退回气门钳，检查安装情况。6.1.3.3按此方法安装其余气门注意：区分进排气门。6、配气机构检修

6.1更换气门6.1.4检查、调整气门间隙6.1.4.1安装汽缸盖（1）盖上缸盖。①清洁汽缸体和汽缸盖平面。②安装汽缸垫（汽缸孔翻边朝向汽缸盖）。③轻轻将汽缸盖盖在缸体上。注意：对准定位孔。如没能对准，只能抬起后重新对准，不能在缸体上移动。6、配气机构检修

6.1更换气门6.1.4检查、调整气门间隙6.1.4.1安装汽缸盖（2）拧紧汽缸盖螺栓（图3-61）。①套上汽缸盖螺栓，按图3-61所示顺序分5遍逐个拧紧。②第一遍紧固至25N·m。③第二遍拧转螺栓90°。④第三遍拧转螺栓90°。⑤第四遍拧转螺栓90°。⑥第五遍拧转螺栓45°。6、配气机构检修图3-61汽缸盖螺栓拧紧顺序①~⑩-拧紧顺序

6.1更换气门6.1.4检查、调整气门间隙6.1.4.2检查气门间隙（1）安装凸轮轴。①安装进气凸轮轴。注意：注意凸轮轴轴承盖上的识别标记。a.清洁凸轮轴。b.在凸轮轴盖上涂上MoS2润滑油膏。c.安装4个进气凸轮轴轴承盖2~5号。d.以8N·m力矩按照图3-62所示顺序安装8个进气凸轮轴轴承盖螺栓。6、配气机构检修图3-62进气凸轮轴固定顺序1-进气凸轮轴；①~④-拧紧顺序

6.1更换气门6.1.4检查、调整气门间隙6.1.4.2检查气门间隙（