汽车发动机构造与维修 课件配气机构

项目三：配气机构

汽油机中，新鲜混合气如何进入气缸，废气如何排除？依靠配气机构项目四：配气机构任务一：配气机构的结构任务二：配气机构主要零部件任务三：配气相位任务四：发动机可变气门正时技术任务一：配气机构的结构

一、功用：

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。二、要求：减小进气和排气的阻力；使进气和排气都尽可能充分和完善。

三、给下面的文字的定义给出一个专业名词

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。→充气效率

ηv=M/M0M——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。充气效率越高越好，而其大小与配气机构结构有直接的关系。概述四、配气机构组成1、气门组2、传动组1）气门顶置式

2）气门侧置式

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。五、配气机构的形式

1、按气门位置分气门顶置式配气机构工作过程

A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。

B、你能从传动图中观察到曲轴齿轮与凸轮轴齿轮的大小吗？两者的传动比为多少？曲轴与凸轮轴传动比为2:1。2、凸轮轴的布置型式

下置、中置、上置式思考：三种凸轮轴布置形式有何优缺点？1）凸轮轴下置

有利因素：简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置（齿轮传动），有利于发动机的布置。

不利因素是什么？凸轮轴与气门相距较远，动力传递路线较长，环节多，因此不适用于高速发动机。2）凸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。凸轮轴挺柱活塞摇臂调整螺钉3）凸轮轴上置式应用：高速发动机如：桑塔纳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3、凸轮轴的传动方式齿轮传动、链传动、齿形带传动讨论：试分析三种传动的优缺点?传动方式传动路线特点应用齿轮传动曲轴正时齿轮（钢）→凸轮轴正时齿轮（铸铁或胶木）工作可靠，啮合平稳、噪声小凸轮轴下置、中置式配气机构链条传动曲轴→链条→凸轮轴正时齿轮可靠性、耐久性略差，噪声大，造价高凸轮轴上置式配气机构齿形带传动曲轴→齿形皮带→凸轮轴正时齿轮成本低，但工作性能好凸轮轴上置式配气机构4、每缸气门数及排列方式

两气门、四气门、五气门式

每缸气门数每缸2气门每缸4气门每缸5气门结构特点一进一排，进气门直径大于排气门两进两排，排气门直径可减小一般为3进2排排列方式所有气门排成一列，进、排气门交替布置同名气门排成2列，同名气门排成1列同名气门排成一列驱动方式一根凸轮轴驱动前者：1根凸轮轴和T型杆驱动；后者：两根凸轮轴分别用2根凸轮轴驱动同名气门优缺点气道结构简单，利于缸盖冷却充气效率高，有利于改善排放充气效率更高，排放性能好，降低油耗代表车型货车发动机多数新款轿车宝来1.8T每缸4气门排列方式每缸4气门驱动方式下一节任务二：配气机构主要零部件一、气门组气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座、锁片等零件组成。要求：保证气缸的密封。思考：对照PPT，你能说出气门组实物图中所对应的零部件名称及零部件的相对位置吗？气门与气门座实物图进气门排气门1、气门讨论：观察气门实物，说出其结构组成及气门头部的形状特征？结构：头部、杆身、尾部头部：1)进排气门材料及大小不一样；2）存在气门锥角（进排气门有区别）尾部：有凹槽（弹簧座固定形式）进气门570K~670K（铬钢或铬镍钢）排气门1050K~1200K（硅铬钢）头部杆部尾部凹槽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，但球形的受热面积大，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。

气门头部直径思考：对照认知的实物，区别进排气门头部的规律？气门头部直径越大，气门口通道截面就越大，进、排气阻力就越小。通常进气门头部直径大于排气门。另外，排气门稍小些，还不易变形。h1h2了解充钠气门由于发动机工作时,排气门经常处于高温条件下工作,钠约在970℃时为液态,具有良好的热传导能力。通过液态纳的来回运动,热量能很快从气门头部传到根部.可降低温度约l00℃。这样有利于降低混合气自燃的危险,从而握高了气门的使用寿命。

在维修发动时,进、排气门不能修整,只允许研磨。捷达l.6L发动机排气门内部注有钠。充钠2、气门锥角气门锥角：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。装配前应将密封锥面研磨。边缘应保持一定的厚度，1~3mm。气门锥角的作用

就向锥形塞子可以塞紧瓶口一样，能获得较大的气门座合压力，以提高密封性和导热性；

气门落座时有自动定位作用；

避免气流拐弯过大而降低流速；

气门落座时能挤掉接触面的沉积物，即有自洁作用。气门锥角的大小进气门：一般为30°排气门：一般为45°。

进、排气门锥角的大小:

进气门锥角较小，多用300。因锥角越小，进气通道截面越大，进气量越多。

排气门锥角较大，通常为450。因锥角越大，气门头部边缘的厚度大，不易变形。排气门热负荷较大而用较大的锥角，以加强散热和避免受热变形。且锥角越大，座合压力越大，自洁作用越大。3、气门杆圆柱形，不断做往复运动。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：其形状决定于弹簧座固定方式凹槽易断裂处4、气门杆弹簧座的固定形式凹槽（环槽）：安装两半锥形锁片。锁销孔：用锁销固定。思考：观察实物，认识气门杆弹簧座的固定形式？5、气门座气门座：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。

气门座合金铸铁、奥氏体钢6、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。

汽油机：排气门采用镶嵌式气门座，进气门直接在缸盖镗 柴油机：进排气门均采用镶嵌式气门座铝合金气缸盖为何气门座都要镶嵌气门座圈？7、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：

用含石墨较多的合金铸铁或粉末冶金材料，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：

气门杆与气门导管间隙0.05～0.12mm。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。倒角伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。8、气门弹簧功用：保证气门的回位，使气门与气门座紧密贴合。材料：高锰碳钢、铬钒钢气门弹簧的装配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簧圆柱形螺旋弹簧圆柱等螺距弹簧不等距弹簧随着有效圈数的减少，自然频率提高。气门弹簧要避免发生共振（当工作频率和自身频率相等或成某一倍数时），主要措施有：不等距弹簧、双弹簧提高弹簧自身刚度，改变其自振频率双弹簧布置旋向相反的两个弹簧，防止断裂的弹簧卡入另一弹簧，一根折断后另一根可继续工作应用车型：奥迪100，捷达，桑塔纳,广州标致505二、气门传动组1、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。2、组成：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂。凸轮挺柱推杆摇臂凸轮轴正时齿轮摇臂轴凸轮轴作用：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。耐磨，抗冲击韧性，刚度。材料：优质钢、合金铸铁、球墨铸铁结构：凸轮、轴颈思考：你知道凸轮轴的什么结构驱动进排气门开启吗？凸轮凸轮凸轮轴轴颈驱动分电器的螺旋齿轮要求：1、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：1：22、凸轮轴的凸轮是根据发动机的发火顺序和配气相位来设计的。3、凸轮轴的轴向定位4、凸轮轴定时齿轮的安装必须根据记号进行，以保证发动机的配气相位与发动机的发火顺序相符。凸轮工作条件：承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。凸轮性能：表面有良好的耐磨性，足够的刚度、韧性。讨论：对于两气门发动机，每缸有几个凸轮？

8凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。思考：你知道如何根据凸轮轴判断工作顺序吗？

同名凸轮发动机工作顺序、点火时间间隔决定。异名凸轮位置由配气相位确定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：1—2—4—3六缸四冲程汽油机凸轮轴

挺柱（1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。（2）挺柱的分类：菌式气门侧置式筒式气门顶置式，减轻质量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。1)普通挺柱功用：将凸轮的推力传给推杆或气门，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。结构形式：筒式、滚轮式。材料：镍硌合金、冷激合金铸铁。

2)液力挺柱组成：挺柱体、卡簧、球座、柱塞、单向阀架、柱塞弹簧、单向阀碟形弹簧等。工作原理：①当凸轮转到工作面使挺柱上推时，挺柱想一个刚体一样推动气门开启；②当凸轮转到非工作面，解除了对推杆的推力，向挺杆体腔内油压降低。③若气门、推杆受热膨胀，挺柱回落后向挺柱体腔内的补油过程便会减少补油量或使挺柱体腔内的油液从柱塞与挺柱体间隙中泄漏一部分。特点：可消除配气机构中间隙，减小个零件的冲击载荷和噪声，同时凸轮轮廓可设计得比较陡些，使气门开启和关闭更快，以减少进排气阻力，改善发动机的换气，提高发动机的性能，特别是高速。气门间隙1、概念：

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。气门杆摇臂气门间隙气门间隙进气门0.25~0.30mm排气门0.30~0.35mm为何排气门间隙大于进气门间隙？气门间隙气门间隙气门间隙试着分析气门间隙过大过小对发动机的影响？

间隙过小，发动机在热态下可能会发生漏气现象，导致功率下降，甚至烧坏气门；间隙过大，传动零件之间以及气门与气门座之间将产生撞击，造成整个配气机构运转不平稳，噪声增大，且使气门开启持续时间减少，进气不充分和排气不彻底。气门间隙调整原则调整原则：1、不可调区域：将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。2、调气门间隙的步骤：1）画出配气相位图2）排出各缸的位置3）当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于何行程，并判断间隙是否可调。一、利用配气相位调节气门间隙（二次调整法）例：α=8ºβ=31ºγ=28ºδ=8º

点火次序：1—5—3—6—2—4一缸在压缩上止点，问那些气门的间隙可调？1缸a3缸a2缸b6缸b4缸b5缸aαβγδ1缸2缸3缸4缸5缸6缸进气门可调可调不可调可调不可调不可调排气门可调不可调可调不可调可调不可调二、逐缸调整法找到每个汽缸的压缩上死点调整进排气门，逐个汽缸的调整实物图测量气门间隙拧松紧定螺母，调正调节螺钉下一节液力挺柱挺柱体柱塞球形支座卡环柱塞弹簧单向阀单向阀架柱塞腔A挺柱体腔B进油口进油通道结构：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。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液力挺柱

动画下一节液力挺柱动画3、液力挺柱（1）目的：解决了因有气门间隙而产生的冲击及噪音问题。推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧（2）结构：液力挺柱由挺柱体、柱塞、球座、柱塞弹簧、单向阀和单向阀弹簧等组成。挺柱体和柱塞上有油孔与发动机机体上相应的油孔相通。球座为推杆的支承座。单向阀有片式和球式两种。推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞回位弹簧（3）工作原理当凸轮不驱动柱塞时机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮A碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮B碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮52当凸轮推动挺柱时碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮0.5碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮50当凸轮不驱动挺柱时碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮气门当量间隙碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油0.5碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮52当受热配气机构零件变长时碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油0.5气门当量间隙小碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油0.2气门当量间隙小碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油0.2当冷配气机构零件变短时碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油0.5气门当量间隙大碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油1气门当量间隙大碟形弹簧柱塞弹簧推杆球座挺柱体柱塞单向阀凸轮机油1气门当量间隙大下一节任务三：配气相位

回顾：四冲程汽油机在一个工作循环中进排气门的打开和关闭状况？

实际情况呢？早开晚关的原则→进、排气门的实际开闭时刻和曲轴（带动活塞）的位置应遵循一定的关系→配气正时任务三：配气相位1、定义：用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间，称为配气相位。

10°~30°

40°~80°

40°~80°

10°~30°上止点下止点

请你根据动画及PPT图片描述进气提前角、进气滞后角、排气提前角及排气滞后角的含义。

2、配气相位演示3、气门叠开气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时，出现的进排气门同时开启的现象。气门叠开角：气门同时开启的角度（

+

）。排气过程进气过程气门叠开的后果？

合理的配气相位由制造厂家根据发动机结构和性能要求的不同，通过反复试验来确定的。

一辆汽车的配气相位是否可以变动？

而另一个实验又证明，在发动机不同转速下相应的改变进气滞后角可以改变充气效率，而固定的配气相位不能根据发动机的工作情况作出调整，限制了发动机性能的进一步