华北水利大汽车构造与维修课件03配气机构构造与维修

项目3

配气机构

构造与维修

【项目导读】配气机构的组成和结构因发动机的不同而有所不同，但其功用是按照发动机各缸工作过程的需要，定时地开启和关闭进、排气门，使可燃混合气或空气及时进入气缸，废气及时排出气缸。本项目主要是讲解配气机构的功用、分类、组成、工作原理及主要零部件的检修。任务1气门传动组构造与维修

【任务描述】气门传动组包括正时齿轮、凸轮轴、气门挺柱、推杆、调整螺钉和锁紧螺母、摇臂、摇臂轴、摇臂轴支架等零件（因发动机而不同），其功用是控制气门按时开启和关闭。本任务是学习结构、工作原理及主要零部件的检修。

【相关知识】配气机构的功用是按照发动机各缸工作过程的需要，定时地开启和关闭进、排气门，使可燃混合气或空气及时进入气缸，废气及时排出气缸。吸入的可燃混合气或空气越多，发动机发出的功率和转矩越大。由于充气时间短促，进气系统对气流的阻力，进气温度的影响以及发动机气缸与燃烧室的结构影响，实际充入气缸的新鲜气体的质量总是小于在大气状态下充满气缸工作容积的新鲜气体的质量。也就是说，充气效率总是小于1，一般为0.80～0.90。

一、气门式配气机构的构造

配气机构组成：配气机构气门组件凸轮轴组件凸轮轴传动机构气门驱动机构

发动机工作时，凸轮轴是由曲轴通过正时齿轮驱动的。当凸轮的凸起部分顶起挺柱(杆)时，通过推杆、调整螺钉使摇臂摆动，在消除气门间隙s后，压缩气门弹簧，使气门开启。应当指出，由于摇臂的两臂不等长(a<b)，它们使摇臂绕着摇臂轴摆动时，左右两侧升程不同。当凸轮的凸起部分离开挺杆后，气门便在弹簧张力的作用下压紧在气门座上，这时气门关闭。

一个四冲程发动机凸轮轴转2周，曲轴转几周？

四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴转两周，各缸的进、排气门各开启一次，即凸轮轴只须转一周。因此，曲轴与凸轮轴的转速比为2：1。

（1）按凸轮轴布置分按凸轮轴布置可分为下置凸轮轴配气机构、中置凸轮轴配气机构、顶置凸轮轴配气机构。

.2.气门式配气机构的布置形式

（2）按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分按曲轴和配气凸轮轴的传动方式可分为齿轮传动、链传动和齿带传动。（3）按每缸气门数目分类按每气缸气门数可分为2气门、3气门、4气门和5气门。

3.配气机构的传动

齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。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。

凸轮轴正时齿形带轮张紧轮中间轴齿形带轮曲轴正时齿形带轮二、配气相位

定义用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。

1、配气相位角：

1）进气提前角指发动机从进气门打开时刻到活塞行至上止点所转过的曲轴转角

2）进气迟后角指活塞从下止点行至气门完全关闭的曲轴转角

3）排气提前角指排气门打开到活塞行至下止点所转过的曲轴转角4）排气迟后角指活塞从上止点到排气门完全关闭所转过的曲轴转角5）气门重叠角进、排气门重叠的曲轴转角称为气门重叠角

①进气提前角：α10º-30º②进气迟后角：β40º-80º③进气持续角：180º+α+β④排气提前角：γ40º-80º⑤排气迟后角：δ10º-30º⑥排气持续角：180º+γ+δ⑦气门重叠角：α+δ三、气门传动组

组成：

凸轮轴凸轮轴正时齿轮摇臂轴摇臂推杆挺柱（1）凸轮轴组件作用：

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：

其中螺旋齿轮的功用是驱动机油泵正时齿轮螺旋齿轮凸轮止推凸缘轴颈凸轮轴衬套

凸轮：

工作条件：承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。

凸轮轴性能：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。凸轮轮廓与气门的运动规律：缓冲结束点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

同名凸轮的相对角位置：四缸发动机凸轮投影点火顺序：1—2—4—3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1、正时齿轮；2、垫圈；3、螺母；4、止推片；5、螺栓；6、隔圈。123456功用：将凸轮轴的旋转运动变为气门的往复运动的机构组成：气门挺柱（液力挺住）、推杆、摇臂、摇臂轴、气门间隙调整螺钉组成。

2、挺柱：

作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。

挺柱的分类：机械挺柱和液力挺柱。

机械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。气门间隙调整螺钉

功用：调整气门间隙

工作状态：确保在一般冷状态时，进气门的间隙为0.25-0.3mm，排气门的间隙为0.30-0.35mm。气门间隙调整螺钉液力挺柱：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。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

球座挺柱体柱塞单向阀凸轮碟形弹簧柱塞回位弹簧推杆

工作原理：

①当凸轮转到工作面使挺柱上推时，挺柱像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，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。

3、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。

4、摇臂：

功用：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。

分类：普通摇臂和无噪生摇臂。

短臂

长臂摇臂摇臂结构示意图摇臂组示意图摇臂轴螺栓摇臂摇臂轴螺栓摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂称套调整螺钉摇臂定位弹簧任务2气门组构造与维修

【任务描述】气门组主要是由气门、气门弹簧、弹簧座、气门座圈、气门导管及锁片等组成，其主要功用是控制发动机进排气。本任务是学习气门组的结构、工作原理及主要零部件的检修

【相关知识】气门组的主要机件有气门、气门弹簧、弹簧座、气门座圈、气门导管及锁片等零件

一、气门组成：气门头部、杆身和气门盘组成功用：头部是用来密封气缸的进、排气通道；杆部是用来为气门的运动导向。工作条件：受高温、气体压力、气门弹簧力以及传动零件惯性力的作用。材料：进气门：中碳合金钢、耐热合金钢；

排气门：耐热合金钢；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：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。边缘应保持一定的厚度，1～3mm。

二、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。

装配：

气门与气门导管间隙0.05～0.12mm，确保气门能在导管中自由运动。同时为防止过多润滑油进入燃烧室，通常会在气门导管上安装橡胶油封。

卡环：防止气门导管在使用中脱落。气门导管气缸盖

三、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。

气门座

三、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柴油机：进气门采用镶嵌式气门座气门座圈

四、气门弹簧功用：克服在气门关闭过程中气门及传动件的惯性力，保证气门及时落座并紧紧贴合。并同时防止气门在发动机振动时因跳动而破坏密封；并在气门开启时，保证气门不因运动惯性脱离凸轮。形状：圆柱形螺旋弹簧。材料：高碳锰钢、硌钒钢。防止共振：①提高气门弹簧的刚度