发动机配气机构的构造与检修3.1

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。
任务1
认识配气机构
ηv作用：是衡量发动机换气质量的参数。充气 效率越高，发动机的功率越大。 影响因素：系统对气流的阻力；进气终了时气 缸内的压力和温度。 压力越高，ηv 越高 温度越低，ηv 越高 提高ηv 的方法： 主要尽量减小进、排气阻力，合理设臵配气正 时，使进气和排气尽量充分彻底。
普通配气机构工作原理： 发动机工作时，曲轴正时齿 轮以不同传动方式带动凸轮轴正 时齿轮和凸轮轴一起转动； 当凸轮凸起部分将挺柱、推 杆、调整螺钉向上顶起，使摇臂 绕摇臂轴顺时针转动时，克服气 门弹簧力将气门向下顶开； 当凸轮凸起部分的顶点转过 挺柱后，摇臂在气门弹簧力作用 下反时针转动，气门开度逐渐减 小直至完全关闭，使气缸密封。
调整螺钉
曲轴正时 齿轮
任务1
认识配气机构
每缸四气门工作演示 四冲程发动机每 完成一个工作循环， 曲轴转二圈(720°）, 凸轮轴只转一圈，各 缸进、排气门各开启 一次。 曲轴转速与凸轮 轴转速比为2﹕1；曲 轴正时齿轮与凸轮轴 正时齿轮齿数比为 1﹕2。
任务2
配气相位
一、配气相位及其意义
配气相位：气 门从开启到关闭所 对应的曲轴转角或 持续的时间。 常用环形图表示, 该图称配气相位图。
项目3
配气机构的构造与检修
项目3
配气机构的构造与检修 【项目内容】

概述 气门组的构造与检修 气门传动组的构造与检修 气门间隙的检查与调整 配气相位的检查与调整 可变配气相位控制技术简介
项目3
配气机构的构造与检修 【知识目标】
1.理解配气机构的功用、组成及工作原理 2.掌握配气机构的传动方式及特点 3.了解配气机构各零部件的名称及安装位置 4.掌握配气机构主要零部件的检修方法
最佳配气相位是研制中根据发动机结构形式、 转速、性能要求等，反复试验而确定的。大多数 发动机的配气相位是不能改变的。 采用集中控制系统的发动机配气相位可随其 转速、负荷变化而自动调整。
任务3
气门组的构造与检修
一、气门组的构造
组成：气门、气门座、气门导管、油封、气门弹簧、 气门弹簧座、气门锁片（锁销）等零件。如图示。 作用：使新鲜气体通过进气门进入汽缸，使废气通 过排气门排出汽缸，保证气门头部与气门座紧密接触。
边缘应保持一定 的厚度1～3mm 装配前应将密封 锥面研磨
任务3
气门组的构造与检修
2）气门工作条件及要求： 工作条件：频繁撞击、高温高速气流冲击，高 温气体腐蚀，润滑困难。密封锥面易磨损和凹陷。 要求：材料具有足够的强度、刚度，耐高温、 耐腐蚀、耐磨损等性能。 为保证良好密封，装配前应将密封锥面与气门 座锥面配合研磨；研配好的气门不能互换。
任务1
认识配气机构
■正时齿轮传动特点： 为使传动啮合平稳、 减小噪声和磨损，配对 正时齿轮多用圆柱斜齿 并用不同材料制成。
凸轮轴正时齿轮
正时记号
为保证配气正时， 正时齿轮上都有正时记 号，装配时必须与对应 的正时记号对正。
见后面实例。
曲轴正时齿轮
任务1
认识配气机构
任务1
认识配气机构
任务1
认识配气机构
任务1
认识配气机构
按每缸气门数分
可分为：二气门式，四气门式，五气门式等。 二气门以上的多气门结构的优点： ★总通断面积大，换气效率高； ★可适当减小气门升程，改善发动机动力性和排放 性。 多气门式多用于汽缸直径大的大功率发动机上。 二气门式用于缸径较小、功率较小的发动机上。
任务1
认识配气机构
每缸二气门布置方式
任务1
认识配气机构
●凸轮轴下置式特点：
凸轮轴布臵在曲轴箱内。气门与凸轮轴相距较远， 需通过挺柱、推杆、摇臂传递动力，传动环节多、路线 长；在高速运 动时，系统易 产生弹性变形 而影响气门运 动规律和气门 开闭准确性。 不适应高 速发动机，一 般用于大型汽 油机。
任务1
认识配气机构
按曲轴和凸轮轴的传动方式分 分为:正时齿轮式、正时齿带式、正时链条式。
凸轮轴 凸轮轴正 时齿带轮 正时齿形带 中间轴 齿带轮 曲轴正时 齿带轮
张紧轮
传动方式 正时齿轮 传动
传 动 路 线 曲轴正时齿轮（钢）→凸轮轴正时 齿轮（铸铁或胶木）

应
用
凸轮轴下臵、中臵式机构
正时链传动 曲轴→链条→凸轮轴正时齿轮
正时带传动 曲轴→齿形带→凸轮轴正时齿轮
凸轮轴上臵式机构
凸轮轴上臵式机构
正 时 链 传 动
任务1
认识配气机构
正时链传动
任务1
认识配气机构
■正时带传动特点： 用氯丁橡胶齿形 皮带代替链传动，使 噪声更小、质量更轻、 包角和啮合量更大、 工作更可靠；不需润 滑；松紧度更便于调 整；成本低。
任务1
认识配气机构
正时皮带传动实物照片
任务1
认识配气机构
2. 配气机构的工作原理
进气阀开
上 止 点 下 止 点
任务2
配气相位
2.排气门配气相位（γ+180º +δ）
1） 排气提前角（40°~80 °） 做功接近终了至活塞到达下止点之前，排气门提前 开启至活塞到达下止点时所对应的曲轴转角。 早开目的：利用做功后的残余气压排出高温废气， 防止发动机过热；减小排气阻力。 2)排气迟闭角 （10°~30 °） 排气中活塞到达上止点后又 下行一段，排气门才关闭。活塞 从上止点到排气门关闭所对应的 曲轴转角。 迟关目的：利用排气流惯性 和压力差继续排净废气。
项目3
配气机构的构造与检修 【能力目标】
1.能熟练正确使用有关工具对配气机构进 行拆装
2.能熟练调整气门间隙和配气正时
3.能对配气机构主要零部件进行正确检修 4.能准确判断并排除配气机构的常见故障
任务1
认识配气机构
一、配气机构的功用与组成 1.配气机构的功用及要求
功用：根据发动机工作循环和作功顺序（或发 火次序），适时开、关各个气缸的进、排气门，使 新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）及时 进入燃气缸，并将燃烧后的废气及时排出，以保证 发动机在各种工况下正常工作。
任务2
配气相位
1.进气门配气相位（α+180º +β）
1）进气提前角（早开角）（10°～30 °） 排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门 提前开启至活塞到达上止点时所对应的曲轴转角。 早开目的：减小进气阻力，使新鲜燃气或空气顺利 充入气缸并挤出残余废气。
2)进气迟后角（40°～80°） 进气中活塞到达下止点后 又上行一段距离，进气门才关 闭。活塞从下止点上行到进气 门全关闭所对应的曲轴转角。 迟关目的：利用进气流惯 性和压力差继续多进气。
凸轮轴驱动带液压 挺柱的气门
凸轮轴直接驱动气门
液压挺柱
任务1
认识配气机构
按凸轮轴数分为两种：如图示。
单顶置凸轮轴:只有 一根凸轮轴驱动进、 排气摇臂或气门。 双顶置凸轮轴: 有两根凸轮轴, 一根驱动进气摇臂或进气门,另 一根驱动排气摇臂或排气门。
单凸轮轴式
双凸轮轴式
任务1
认识配气机构
●凸轮轴中置式特点： 凸轮轴位于汽缸体上 部，凸轮轴距曲轴较远， 为减小正时齿轮直径，中 间需加一个惰轮。 多用与速度较高的柴 油机。
进气阀开
上 止 点 下 止 点
任务2
配气相位
气门重叠角
3.气门重叠及重叠角 气门重叠： 指进气门早开和排 气门迟关时,出现一段 进、排气门同时开启的 现象。 气门重叠角： 进、排气门同时开 启所持续的时间或对应 的曲轴转角。 重叠角=（+ ）
排气过程
进气过程
任务2
配气相位
4. 配气正时的调整： 发动机结构、转速不同，配气相位也不同。
任务1
认识配气机构
任务1
认识配气机构
凸轮轴正时齿轮
■正时链条传动特点： 正时链轮通 过链条驱动凸轮 轴，链条侧面有 张紧机构和链条 导板，利用张紧 机构可调整链条 张力。 工作可靠性 和耐久性不如齿 轮传动。
张 紧 机 构
链 条 导 板
曲轴正时齿轮
任务1
认识配气机构
正 时 链 传 动
任务1
认识配气机构
任务3
气门组的构造与检修
顶部形状：有平顶、凹顶、凸顶。如图示。
密封锥面
平顶式
结构简单，制造方便；吸热面积小，质量较小；进、 排气门都适用。目前应用广泛。
凸顶式 强度高,排气阻力小,废气清除效果好；但球形受热面 （球面顶） 积大,质量和惯性力大,加工较复杂。适用于排气门。 可减少进气阻力，但其顶部受热面积大。适用于进气 凹顶式 （喇叭顶） 门而不宜用于排气门。
凸 轮 轴 中 置
按凸轮轴布置位置分
单凸轮轴 双凸轮轴
凸 轮 轴 上 置
凸 轮 轴 下 置
任务1
认识配气机构
●凸轮轴上置式特点：
凸轮轴安装在气缸盖上； 凸轮轴气门距离近，不需推杆 甚至挺柱，使运动惯量减少。 适用于高速发动机。 凸轮轴上置驱动气门形式: 凸轮轴通过摇臂驱动气门
摇臂
任务1
认识配气机构
每缸四气门布置方式
a）沿气缸中 心线单列排列
b）沿气缸中 心线双列排列
a）同名气门 排成两列
b）同名气门 排成一列
任务1
实物照片
认识配气机构
四气门 二气门
任务1
认识配气机构
每缸五气门布置方式
进气门
火花塞
排气门
任务1
认识配气机构
捷达王EA113发动机每缸五气门布置方式：
任务1
认识配气机构
凸轮轴上置 凸轮轴中置 凸轮轴下置