烟南院汽车发动机构造与维修课件第3章 配气机构第2节 配气机构的构造

配气机构的组成包括气门组和气门传动组弹簧座气门锁片气门油封气门弹簧气门凸轮轴正时齿轮齿形带张紧轮曲轴正时齿轮液力挺柱凸轮气门组气门传动组第二节配气机构的构造一、气门组包括：气门、气门座、气门导管、气门弹簧等

(一)气门（气阀）

功用：控制进、排气管的开闭。

工作条件：承受高温、高压、冲击、润滑困难。

要求：足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。

材料：进气门采用中碳合金钢（铬钢或镍铬等），排气门采用耐热合金钢（硅铬钢等）。

构造：气门由头部、杆部组成。气门头部气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角指工作锥面与气门顶平面的夹角。进气门为45°和30°两种，排气门为30°。气门头边缘应保持一定厚度，一般为1-3mm，以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀。气门密封锥面与气门座配对研磨。气门头部的形状气门头部的形状有平顶、凸顶和凹顶三种结构型式，如图所示。平顶气门的结构简单、制造方便、受热面积小，应用最多；凸顶气门的受热面积和刚度较大，但其排气阻力小，适用于排气门；凹顶气门的头部与杆部有较大的过渡圆弧，气流阻力小，但其顶部受热面积大，所以仅用作进气门。

杆身

杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向作用，杆身与头部采用圆滑过渡连接。气门杆表面经过热处理并且磨光，一般是实心的，有的是空心的，空心杆质量轻，运动惯性力小。充钠排气门特殊的对于某些热负荷特别重，结构尺寸比较大的排气门采用钠冷却气门：Na在约970℃时变为液态，在空心气门杆中填入一半金属钠，因此发动机工作温度下纳呈现液态，在气门工作时，钠在气门杆内上下运动，不断地从气门头部吸收热量并传给气门杆使头部得以冷却。※排气门温度高达780-980℃尾部（补充）

尾部制有凹槽（锥形槽或环形槽）用来安装锁紧件。凹槽（环槽）：安装两半锥形锁片。锁销孔：用锁销固定。（二）气门座

气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸，气门头部的热量亦经过气门座外传。气门座可以在缸盖或缸体上直接镗出，也可以采用镶嵌式结构。镶嵌式结构气门座都采用较好的材料（合金铸铁、奥氏体钢等）单独制作。（三）气门导管功用：

①导向作用，保证气门作直线往复运动。②导热（传热）作用，将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。为了保证导向，导管应有一定的长度。气门导管和气门的润滑是靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑的，因此易磨损。为了改善润滑性能，气门导管常用灰铸铁或球墨铸铁或铁基粉未治金制造。导管内、外圆面加工后压入气缸盖的气门导管孔内，然后再精铰内孔。为了防止气门导管在使用过程中松脱，有的发动机对气门导管用卡环定位。气门弹簧的作用：（1）保证气门及时落座并紧密贴合；（2）防止气门在发动机振动时发生跳动而关闭不严；（3）防止各传动件之间因惯性力的作用产生间隙，保证气门按凸轮轮廓曲线的规律关闭。气门弹簧的支承：一端支撑在气缸体（或气缸盖）上，另一端支承于装在气门尾端的弹簧座上。（四）气门弹簧气门弹簧的形式

a.圆柱螺旋弹簧（普通）

b.变螺距的圆柱弹簧：工作时工作圈数不是常数，振动频率经常变化，防止弹簧与气门产生共振，使弹簧在工作中不易折断（造成气门关闭不严）不等距弹簧

圆柱等螺距弹簧提高弹簧自身刚度，改变其自振频率随着有效圈数的减少，自然频率提高。

另外锁片、卡簧的功用是在气门弹簧力的作用下把弹簧座和气门杆锁住，使弹簧力作用到气门杆上。c.同心安装的两根弹簧：作用是可以防止共振（两根弹簧的振动频率不一样）；可以降低气门弹簧的高度；可以提高工作的可靠性（一个坏了，另外一个可以继续工作；并且二者旋向相反，防止折断后卡死。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二、气门传动组功用：传递凸轮轴→气门之间的运动气门传动组包括：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门间隙调整螺钉等。凸轮凸轮轴正时齿轮推杆摇臂摇臂轴挺柱(一)凸轮轴功用：

根据发动机工作循环要求，使各缸进排气门按照配气相位规定的时间开启和关闭，并驱动分电器、机油泵和汽油泵等。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、偏心轮、螺旋齿轮等凸轮驱动分电器的螺旋齿轮凸轮轴轴颈凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。（二）挺柱（1）作用：

将凸轮的推力传给推杆或气门。（2）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）普通挺柱挺柱端面与凸轮的关系锥形凸轮挺柱受凸轮侧向推力，产生一定倾斜，长期会造成挺柱与导管间的单面磨损及挺柱与凸轮间的不均匀磨损。因此将凸轮制成锥面，将挺柱底部制成球面，以使磨损均匀。凸轮为何要成锥形？液压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进油口进油通道作用：使凸轮与气门间实现

无间隙传动，以解决由于气门间隙的存在配气机构在工作时所产生的冲击和噪声。发动机工作时，机油沿主油道供到气门挺柱，并充满柱塞内腔及其下面的空腔。当气门关闭时，机油经挺柱体和柱塞上的油孔压进柱塞腔A内，并推开单向阀充人挺柱体腔B内。弹簧6使柱塞3连同压合在柱塞中的球座2紧靠着推杆，使配气机构的间隙消失。当凸轮转到工作而使挺柱上推时．推杆作用于支承座2和柱塞3上的反力力图使柱塞克服柱塞弹簧的力相对于挺柱体1向下移动，于是柱塞下部空腔内的油压迅速升高，使单向阀7关闭。由于液体的不可压缩性，整个挺柱便像一个刚体一样，按凸轮的运动规律，使气门开启、关闭。当油压过高或者气门受热膨胀时，将有少许油液经柱塞与挺柱体的间隙处漏出去。当气门开始关闭或冷却收缩时，柱塞所受压力减小，由于柱塞弹簧的作用，柱塞向上运动，始终保持与推杆的接触，同时柱塞下部空腔B产生真空度，于是，主油道的油压将再次推开单向阀，向挺柱体腔内充油而再度充满整个挺柱内腔。液压挺柱机油经2、3、4、7进入低压油腔（柱塞11上方），并经5进入高压油腔。凸轮作用挺柱体9及柱塞11下移，高压油腔油压升高，使5压紧在柱塞座上，两油腔完全分离；由于液体的不可压缩，挺柱与油缸成为一个刚体，气门被打开。气门关闭后，在弹簧力作用下，挺柱上移，高压腔压力下降，凸轮与挺柱之间始终无间隙。在气门受热时，可通过减少补油量或泄露来自动改变挺柱的高度。因此，无需气门间隙存在。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（三）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。强度要求高，尽量短。

材料：

硬铝或钢空心推杆实心推杆硬铝推杆钢支承（四）摇臂摇臂结构示意图气门间隙调