第三章配气机构解析

系统理想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。
ηv=M/M0 M ——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。
2
三、组成
气门弹簧
摇臂
源自文库气门
推杆 凸轮轴 挺柱
3
四、配气机构的布置型式
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。
20
双气门弹簧
（2）每个气门装两根直径不同、旋向相反的内外弹簧。 由于两弹簧的自然振动频率不同，当某一弹簧发生共 振时，另一弹簧可起减振作用。旋向相反，可以防止 一根弹簧折断时卡入另一根弹簧内，导致好的弹簧被 卡住或损坏。另外，万一某根弹簧折断时，另一根弹 簧仍可保持气门不落入气缸内。
21
(3)采用不等螺距弹簧 这种弹簧在工作时，螺距小的一端逐渐叠合， 有效圈数逐渐减小，自然频率也就逐渐提高，使共振成为不可能。
30°
45°
13
气门实物图
进气门（大） 排气门（小）
14
气门杆部
气门杆尾部：
环形槽、锁销 孔
凹槽
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
易断裂处
15
2、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。 加工方法： 外表面加工精度较 高
正时齿轮 轴颈 凸轮
偏心轮
斜齿轮
24
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。
凸轮与挺柱线接触，接触压力 大，磨损快。
25
凸轮的轮廓
凸轮轮廓与气门的运动规律
气门升程最大时刻 缓冲结束点 气门开启点 气门关闭点
出现气门间 隙阶段 消除气门间 隙阶段
杆部
头部
性能：
强度和刚度大、耐 热、耐腐蚀、耐磨
进气门：铬钢 或铬镍钢； 排气门：硅铬 钢
11
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。 适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清
凸顶式 除效果好，但球形的受势面积大，质量和惯性力大加工 （球面顶） 较复杂。 凹顶式 少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门， （喇叭顶） 而不宜用于排气门。
12
凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减
气门锥角
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。
装配前应将密 封锥面研磨。
第三章 配气机构
概述 配气相位 配气机构的主要零部件
§3.1
一、功用
概
述
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、充气效率
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
10° ~30 ° 40° ~80 °
配 气 相 位
上止点


40° ~80 °
10° ~30 °
下止点
为什么进、排气门早开晚关？
8
二、气门重叠
气门重叠：当进气门早开和排气门迟关时，出现的进排气门 同时开启的现象。 气门重叠角：气门同时开启的角度（+）。
气门重叠角 排气过程
进气过程
9
§3.3
一、气门组
配气机构的主要零部件
10
1、气门
功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关， 承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。
工作条件：
A、进气门570K～670K，排气门1050K～ 1200K。 B、头部承受气体压力、气门弹簧力等， C、冷却和润滑条件差， D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。
22
二、气门传动组
组成
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。 摇臂轴
摇臂
凸轮轴
推杆
挺柱
凸轮轴正 时齿轮
23
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： 承受气门间歇性开启的冲击载荷。 材料： 斜齿轮：驱动分电器、 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 （机油泵） 结构： 偏心轮：驱动器汽油泵
目前国产的汽车发 动机都采用气门顶 置式配气机构。
4
五、凸轮轴的布置型式
5
六、凸轮轴的传动方式
传动方式 图 示 应 用
齿轮传动
凸轮轴下置、 中置式配气机构
链条传动
凸轮轴上置式 配气机构
齿形带传动
凸轮轴上置式 配气机构
6
七、气门数目及排列方式
每 缸 四 气 门 的 布 置
7
§3.2
一、概念
气门从开启到关闭所经历的 曲轴转角，称为配气相位。
26
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。
卡环：防止气门导 管在使用中脱落。 气门导管 气缸盖
，内表面精绞
过盈配合 伸入深度应适量。锥度 可减少气流阻力。
16
装配： 气门杆与气门间隙 0.05～0.12mm。
3、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。 气门密封干涉角： 比气门锥角大0.5～1度的气门座圈锥角。
气门座
17
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
18
4、气门弹簧
功用：保证气门的回位。 材料：高锰碳钢、铬钒钢。
气门弹簧座
锁片 气门弹簧
气门关闭 气门开启
保证气门及时 关闭、密封
保证气门不脱 离凸轮
19
气门弹簧防共振的结构措施 当气门弹簧的工作频率与其自然振动频率相等或成某一倍数时， 将会发生共振，造成气门反跳、落座冲击，并可使弹簧折断。 为此，采取如下几种结构措施：
(1)提高气门弹簧的自然振动频率 设法提高气门弹簧的刚度，如加粗 钢丝直径或减小弹簧的圈径。这种 方法较简单，但由于弹簧刚度大， 增加了功率消耗和零件之间的冲击 载荷。