1、第四章 配气机构,第一节 概述,1功用：配气机构是进、排气管道的控制机构，它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，准时地开闭进、排气门、向气缸供给可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）并及时排出废气。另外，当进、排气门关闭时，保证气缸密封。进气充分、排气彻底，四行程发动机都采用气门式配气机构。,2充气效率 新鲜空气或可燃混合气被吸入气缸愈多，则发动机可能发出的功率愈大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充气效率表示。越高，表明进入气缸的新气越多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量也就越大，发动机的功率越大。,3. 型式 (1) 气门布置方式 气门顶置式配气机构、气门侧置式配气机构,气门位于气缸
2、盖上称为气门顶置式配气机构，由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。其特点，进气阻力小，燃烧室结构紧凑，气流搅动大，能达到较高的压缩比，目前国产的汽车发动机都采用气门顶置式配气机构。 气门位于气缸体侧面称为气门侧置式配气机构，由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组成。省去了推杆、摇臂等零件，简化了结构。因为它的进、排气门在气缸的一侧，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，逐渐被淘汰。,(2) 凸轮轴布置方式,凸轮轴下置式:主要缺点是气门和凸轮轴相距较远，因而气门传动另件较多，结构较复杂，发动机高度也有所增加。 凸轮轴中置:凸轮轴位于气缸体的中部由凸轮轴经过挺柱直接驱
3、动摇臂，省去推杆，这种结构称为凸轮轴中置配气机构。 凸轮轴上置：凸轮轴上置,凸轮轴布置在气缸盖上。有两种结构，一是凸轮轴通过摇臂、摆臂来驱动气门，这样既无挺柱，又无推杆，往复运动质量大大减小，此结构适于高速发动机。另一种是凸轮轴直接驱动气门或带液力挺柱的气门，此种配气机构的往复运动质量更小，特别适应于高速发动机。,(3) 凸轮轴传动方式,(3) 凸轮轴传动方式 凸轮轴下置，中置的配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动，一般从曲轴到凸轮轴只需一对正时齿轮传动，若齿轮直径过大，可增加一个中间齿轮。为了啮合平稳，减小噪声，正时齿轮多用斜齿。 链条与链轮的传动适用于凸轮轴上置的配气机构，但其工作可靠性和耐
4、久性不如齿轮传动。 近年来高速汽车发动机上广泛采用齿形皮带来代替传动链，齿形带传动，噪声小、工作可靠、成本低。,（4）气门数目及气道布置一般发动机都采用每缸两个气门，即一个进气门和一个排气门的结构。为了改善换气，在可能的条件下，应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径。但是由于燃烧室尺寸的限制，气门直径最大一般不能超过气缸直径的一半。当气缸直径较大，活塞平均速度较高时，每缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量。因此，在很多新型汽车发动机上多采用每缸四个气门结构。即两个进气门和两个排气门。,4组成 包括气门组和气门传动组,第二节 配气机构的主要零部件,1气门组构成：气门、气门座、气门导管、
5、气门弹簧、锁片等。,气门组实物图,（1）气门功用：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、杆身和尾部组成。,杆部,头部,尾部,气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为45 ，也有30 ，气门头边缘应保持一定厚度，一般为1-3 mm，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。,气门头顶部形状有平顶，球面顶和喇叭形顶等。,平顶：结构简单、制造方便、吸热面积小，质量小、进、排气门均可采用。 球面顶
6、：适用于排气门，强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。 喇叭形顶：适用于进气门，进气阻力小，但受热面积大。 有的发动机进气门头部直径比排气门大，两气门一样大时，排气门有记号。 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。 尾部制有凹槽（锥形槽或环形槽）用来安装锁紧件。,（2）气门导管 功用： 起导向作用，保证气门作直线往复运动。 起导热作用，将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。 气门导管常用灰铸铁或球墨铸铁或铁基粉未治金制造。,（3）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
7、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,气门与气门座实物图,进气门,排气门,（4）气门弹簧 功用：保证气门回位气门弹簧的作用在于保证气门回位，在气门关闭时，保证气门与气门座之间的密封，在气门开启时，保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，它的一端支承在气缸盖上，另一端压靠在气门杆尾端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的尾端。,材料：高锰碳钢、铬钒钢,圆柱形螺旋弹簧,双弹簧布置,圆柱等螺距弹簧,不等距弹簧,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,随着有效圈数的减少，自然频率提高。,提
8、高弹簧自身刚度，改变其自振频率,（5）气门旋转机构为了使气门头部温度均匀，防止局部过热引起的变形和清除气门座积炭，可设法使气门在工作中相对气门座缓慢旋转。气门缓慢旋转时在密封锥面上产生轻微的摩擦力，有阻止沉积物形成的自洁作用。,（6）锁片 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。,2气门传动组 功用：传递凸轮轴气门之间的运动 构成：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂气门间隙调整螺钉等。,凸轮,挺柱,推杆,摇臂,凸轮轴正时齿轮,摇臂轴,（1）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
9、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；每2气缸一个轴颈；轴颈直径前后依次减小；另有空心凸轮轴，如捷达EA113,凸轮,凸轮轴轴颈,驱动分电器的螺旋齿轮,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。,凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。,凸轮轴的轴向定位：,止推轴承：第一轴承 止推片：正时齿轮与第一轴颈之间 止推螺钉：正时齿轮盖上以上各结构中均应留有一定间隙，并可调整。,止推片,凸轮轴的驱动,A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。,B、链
10、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。,曲轴正时齿形带轮,中间轴齿形带轮,张紧轮,凸轮轴正时齿形带轮,（2）挺柱功用：将凸轮的推力传给推杆（或气门杆），并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力，近年来，液压挺柱被广泛地采用。,液压挺柱解决了气门受热膨胀后关闭不严需要预留气门间隙，而这个间隙在配气机构工作中产生冲击而发出响声的问题。,奥迪轿车发动机的液压挺柱,挺柱,环形油槽,（3）推杆(push rod) 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,（4）摇臂,气门间隙调节螺钉,调节螺母,摇臂,摇臂轴套
11、,易磨损部位 堆焊耐磨合金,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。,摇臂结构示意图,摇臂比=1.2-1.8,润滑油道,油槽,润滑油道,装调整螺钉和紧固螺母处,摇臂组示意图,摇臂轴,螺栓,摇臂轴支座,摇臂轴紧固螺钉,摇臂轴套,调整螺钉,摇臂,定位弹簧,桑塔纳发动机的配气机构,第三节 气门间隙 （1）定义：气门间隙是指气门完全关闭（凸轮的凸起部分不顶挺柱）时，气门杆尾端与摇臂或挺柱之间的间隙。 （2）作用：给热膨胀留有余地、保证气门密封 不同机型，气门间隙的大小不同，根据实验确定，一般冷态时，排气门间隙大于进气门间隙，进气门间隙约为0.250.3mm，排气门间隙约为0.30
12、.35mm。 间隙过大：进、排气门开启迟后，缩短了进排气时间，降低了气门的开启高度，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，还使配气机构零件的撞击增加，磨损加快。 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，造成漏气，功率下降，并使气门的密封表面严重积碳或烧坏，甚至气门撞击活塞。 采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙。,发动机气门间隙的调整,1只有当缸盖温度降到38度以下后，才能进行气门间隙调整。 (1)拆下缸盖罩和正时皮带上罩。(2)设置1号气缸活塞在压缩上死点位置。凸轮轴皮带轮上的“UP”记号应位于顶部，皮带轮上的上死点槽口应与缸盖表面平
13、齐。,(3)调节1号气缸进、排气门的间隙 进气门：0.26mm 0.02mm； 排气门：0.30mm 0.02mm。 (4)松开锁止螺母， 转动调节螺钉，直到 厚薄规前后移动时感 觉到有一点拖滞为止。 (5)拧紧锁止螺母， 再检查气门间隙， 如有必要，重新进 行调整。,实物图,测量气门间隙,拧松紧定螺母，调正调节螺钉,(6)逆时针方向旋转曲轴180度(凸轮轴皮带轮转动90度)，“UP” 记号应在排气门侧。调节第3号气缸进、排气门的间隙。,(7)继续逆时针方向转动曲轴180。使第4号气缸活塞处于压缩上死点位置。调节第4号气缸进、排气门的间隙。,(8)再逆时针转动曲轴180。使第2号气缸活塞处于压缩上死点位置，“UP”记号应在进气门侧。调节第2号气缸进、排气门的间隙。,
