汽车构造配气机构

本章小结
配气机构的功用及分类，配气机构的布置型式 与工作机理，几种型式配气机构的比较；凸轮轴的 传动方式，气门间隙；气门组、气门传动组的主要 机件和工作机理；配气相位、配气相位图、配气相 位用于对发动机的发火正时和调整气门间隙。
预习思考
发动机供给系统的服役条件、组 成、工作原理、结构特点和要求。
1—5—3—6—2—4
5缸
进气门 排气门
β
1缸
可调 可调
γ
2缸
可调
不可调
3缸 不可调
可调
3缸
4缸
5缸
可调 不可调
不可调 可调
6缸 不可调 不可调
三、本田雅阁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齐。
推杆 挺柱
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：
优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构：
凸轮
驱动分电器的螺旋齿轮
凸轮轴轴颈
空心凸轮轴
凸轮支架从原来的独立式变成了现在 的与气缸盖做成一体式结构。
气缸盖
伸入深度应适量。锥度 可减少气流阻力。
过盈配合
4、气门弹簧
功用：保证气门的回位。 材料：高锰碳钢、铬钒钢
锁片
气门弹簧座 气门弹簧
气门弹簧的装配
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
气门弹簧
随着有效圈数的 减少，自然频率 提高。
圆柱等螺距弹簧
不等螺距弹簧安装 时应注意什么问题？
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。
性能：
强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨
头部
进气门570K~670K（铬钢或 铬镍钢） 排气门 1050K~1200K（硅铬钢）
气门头部的结构形式
平顶式
凸顶式（球 面顶）
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。
挺柱
应用：适用于发 动机转速较高时， 可以减少气门传动 机构的往复运动质 量。
凸轮轴
活塞
3、凸轮轴上置式
特点： 凸轮轴与
气门距离近，不 需要推杆、挺柱， 使往复运动的惯 量减少。
凸轮轴
双凸轮轴上置式发动机
应用：高速发动机 桑塔纳轿车发动机
活塞
凸轮轴
a)凸轮摇臂驱动式 b)凸轮直接驱动式
GL1
三、气门间隙
传动路线
应用
曲轴正时齿轮（钢）→凸轮轴正时齿 轮（铸铁或胶木）
凸轮轴下置、 中置式配气机 构
链条传动 曲轴→链条→凸轮轴正时齿轮
凸轮轴上置式 配气机构
齿形带传动 曲轴→齿形皮带→凸轮轴正时齿轮
凸轮轴上置式 配气机构
传动方式图例 凸轮轴
齿形带传动装置
曲轴
片式链条张紧器
允许对链条施加较低的张紧力，实现低摩擦。 比带式更节省空间。
紧凑型气缸盖 节省空间链式传动型配气机构。
凸轮
工作条件：
表面有良好的耐磨性，足够的刚度。
凸轮性能：
承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击 载荷。
凸轮与挺柱线接 触，接触压力大，
磨损快。
凸轮的轮廓
凸轮轮廓与气门的运动规律
缓冲结束点
气门升程最大时刻
气门开启点
气门关闭点
消除气门 间隙阶段
出现气门 间隙阶段
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。
挺柱端面与凸轮的关系
锥形凸轮
由于气间隙的存在，配气机构工作时将产生冲击，而发出响声
液力挺柱可不预留间隙
结构： 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。
卡环 球形支座 进油口
柱塞
柱塞腔
单向阀架 单向阀
一、气门的布置型式
1、气门顶置式 组成：
工作过程
特点： A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。 B、曲轴与凸轮轴传动比为2:1。
2、气门侧置式
进排气门都布置在气缸 的一侧，结构简单、零件数 目少。
气门布置在同一侧导致 燃烧室结构不紧凑、热量损 失大、进气道曲折、进气阻 力大，使发动机性能下降，
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
2、气门座
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
铝合金气缸盖 为何气门座都 要镶嵌气门座 圈？
圆柱形螺旋弹簧
不等距弹簧 应用：CA7560
双弹簧布置
旋向相反的 两个弹簧， 防止断裂的 弹簧卡入另
一弹簧
应用车型： 奥迪100，捷达，桑塔纳, 广州标致505
气门旋转机构
锥形套筒
锁片
二、气门驱动组
1、组成 2、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
凸轮轴正 时齿轮
思考题
1．气门顶置式配气机构有哪几种形式？各有何特点 及应用？ 2．影响充气效率的因素主要有哪些？ 3．如何从一根凸轮轴上找出各缸的进排气凸轮和该 发动机的发火顺序？ 4．气门弹簧起什么作用，为什么在装配气门弹簧要 预先压缩？ 5．挺柱的类型主要有哪些，液压挺柱有哪些优点？ 6．可变进气系统主要有哪几种型式？
2、调气门间隙的步骤：
1）画出配气相位图 2）排出各缸的位置 3）当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于何行程，并
判断间隙是否可调。
利用配气相位调节气门间隙
例：α=8º β=31º γ=28º δ=8º 点火次序：1—5—3—6—2—4
一缸在压缩上止点，问那些气门的间隙可调？
1缸 α δ
2缸
6缸 4缸
气门间隙 调节螺钉
调节螺母
摇臂
易磨损部位 堆焊耐磨合金
摇臂结构示意图
摇臂轴套
摇臂结构示意图
润滑油道
油槽
润滑油道
摇臂组示意图
螺栓 摇臂轴
摇臂轴紧固螺钉 摇臂
摇臂轴支座
定位弹簧 摇臂称套 调整螺钉
桑塔纳发动机的配气机构
气门间隙调整原则
调整原则： 1、不可调区域：
将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。 将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。
边缘应保持 一定的厚度， 1~3mm。
装配前应将 密封锥面研 磨。
气门杆
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
气门杆尾部： 环形槽、锁 销孔
易断裂处
2、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。
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
的质量与在进气系统进口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。
3.2 配气机构的布置和工作情况
一、气门的布置型式
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。
点火顺序： 1—2—4—3
四缸发动机凸轮投影
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。
气缸体 止推板
凸轮轴颈
窜动量
隔圈（调节环） 正时齿轮
凸轮轴的 轴向间隙
利用调节环控制轴向窜动
片式链条张紧器
3.3 配气机构的组件和工作情况
包括气门组和气门传动组
一、气门组
气门组实物图
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：
杆部
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，
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
凹顶式（喇 气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用
叭顶）
于排气门。
气门实物图
进气门
排气门
气门锥角
气门锥角：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。
3、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。
倒角
材料：
用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。气门导管 加工方法：
外表Biblioteka Baidu加工精度较高
内表面精绞 装配：
卡环：防止气门导 管在使用中脱落。
气门杆与气门间隙0.05～0.12mm。
已趋于淘汰。
二、凸轮轴的布置型式
二、凸轮轴的布置型式
1、凸轮轴下置
有利因素：简化曲轴与 凸轮轴之间才传动装置， 有利于发动机的布置。
不利因素：凸轮轴与气 门相距较远，动力传递 路线较长，环节多，因 此不适用于高速发动机。
2、凸轮轴中置式
调整螺钉
摇臂
传动方式：凸轮轴
经过挺柱直接驱动
摇臂，省去了推杆。
挺柱体
柱塞弹簧
进油通道
挺柱体腔
桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图
可不预留间隙，凸轮与挺柱始终贴合
单向阀
弹簧被压缩
气门关闭时
气门打开时
3、气门推杆
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。
(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。
(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
1、概念：
气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在
气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当 的间隙。
气门间隙
摇臂
为何排气
门间隙大 于进气门
气门杆
间隙？
气门
间隙
进气门 0.25~0.30mm
排气门 0.30~0.35mm
四、配气相位
1、气门从开启到关闭所经历的曲
轴转角，称为配气相位。
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
2、挺柱
（1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。 （2）挺柱的分类：
菌式
气门侧置式
筒式
气门顶置式
上止点
10°~30 ° 40°~80 ° 40°~80 ° 10°~30 °
下止点
配气相位演示
3、气门叠开
气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时，出现的进排气 门同时开启的现象。 气门叠开角：气门同时开启的角度（+ ）。
排气过程
进气过程
五、凸轮轴的传动方式
五、凸轮轴的传动方式
传动方式 齿轮传动
Ⅲ、重点和难点：
重点：配气机构的布置形式和结构特点； 难点：几种型式配气机构的比较，气门组和气门传动组的主要 机件和工作过程，配气相位。
Chap3 配气机构
概述 气门间隙 配气相位 配气机构的组成和零件
3.1 概述
一、配气机构功用： 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。
Chap3 配气机构
李书伟
Tel:88968111 yclsw@126.com
Ⅰ、教学目的及教学要求：
了解配气机构的功用，掌握配气机构的布置形式，了解凸 轮轴传动方式，掌握气门间隙的作用和大小；了解配气机构的 零件和零件组组成、结构特点、材料；了解配气相位的概念。
Ⅱ、教学内容：
配气机构的功用，配气机构的布置型式与工作机理，几种 型式配气机构的比较；凸轮轴的传动方式，气门间隙；气门组、 气门传动组的主要机件和工作机理；配气相位、配气相位图、