第一节_配气机构的构造和工作原理

第三章 配气机构的构造与维修 杭后职教中心—石伟
第一节 配气机构的构造
学习目标 1、配气机构的作用和对其要求 2、配气机构的组成 3、气门组和气门传动组的组成和作用 4、配气机构的布置形式 5、配气机构的工作过程
一、配气机构的作用
按照发动机各缸作功的次序和每一个气缸工 作循环的要求，定时开启关闭各气缸的进、 排气门，配合发动机各缸实现进气，压缩， 作功和排气的工作过程。
凸轮轴中置式在一对正时齿轮之间加入了一 个中间齿轮
凸轮轴正时齿轮的齿数是曲轴正时齿轮的两 倍
2、链传动
分类： 链条有滚子链和齿形链 优点： 链条传动的可靠性好，使用寿命长 缺点： 噪声大，需要润滑和定期张紧
3、同步带传动 优点： 具有链传动的精确性，又具有带
传动的平稳，噪声小的优点
同步带的张紧装置
进、排气门同时开启过程对应的曲轴转角。
6、配气相位与发动机转速和负荷关系
• 发动机转速不同，配气相位也应不同。转 速越高，每一次进、排气时间越短，要求 提前角和迟后角越大。
• 发动机负荷不同，配气相位也应不同，汽 油机小负荷运转时，进气压力较低，气门 重叠角应减小，否则易出现废气倒流现象。
• 目前大多数发动机配气相位是不能改变的， 少数电脑控制发动机配气相位可以随发动 机转速、负荷变化而自动调整。
六、配气机构的工作过程
气门的开启是 通过气门传动 组的作用完成 的，而气门的 关闭则是由气 门弹簧来完成 的。气门的启 闭时刻和规律 完全取决于凸 轮的轮廓曲线。
凸轮轮廓与气门的运动规律
气门开启点
气门升程最大时刻 气门关闭点
七、配气机构的工作特点
四冲程发动机每完成一个工作循环各缸的进、 排气门需要开闭一次，即需要凸轮轴转过 一圈，而曲轴需要转两圈。曲轴转速与凸 轮轴转速之比为2：1。气门传动组使气门 开启，气门弹簧使气门关闭。
①理论：
从排气门开启到进气门开启，曲轴正好转过 180°，对应凸轮轴进、排气门凸轮轴的夹 角为90°
②实际：
存在进、排气提前角且排气提前角γ大于进气 提前角α对应的曲轴转角大于180°，对应的 凸轮轴上两异名凸轮排、进气凸轮之间的夹 角略大于90°
c、通过凸轮轴的转动方向，辨别进排气门凸 轮，进而判断各缸的发火顺序 ①确定凸轮轴的旋转方向
工作原理：
气门打开过程，油路断开，球阀压紧在阀 座上液力挺柱相当于一个尺寸不变的刚体， 气门关闭气门弹簧推动气门及挺柱上移， 油路接通，球阀打开补偿气门间隙。 3、推杆
①存在的机构： 中置式和下置式的配气机构
②安装：
推杆下端与挺柱接触、上端与摇臂调整螺钉 接触
③结构特点：
推杆下端常做成球形，上端做成凹球形，杆 身多为空心管
过EA时，挺柱处于最低位置不动，气门处 于关闭状态。凸轮转至A点时，挺柱开始移 动。继续转动，在缓冲段AB内的某点M处消 除气门间隙，气门开始开启，至C点时气门 开度最大，而后逐渐关小，至缓冲段DE内 某点N时，气门完全关闭。此后，挺柱继续 下落，出现气门间隙，至E点时挺柱又处于
最低位置。
b、凸轮的相对角位置
过摇臂摆动将气门打开
ⅱ、凸轮—挺柱式传动机构，通过挺柱将气 门打开
2、凸轮轴下置式
用途:
大多数载货汽车和大、中型客车 发动机，采用一对正时齿轮传动
3、凸轮轴中置式：
用途： 多用于柴油机，采用在一对正时 齿轮之间加入一个中间齿轮传动
四、曲轴与凸轮轴之间传动方式
分类： 齿轮传动、链传动和同步带传动
1、齿轮传动： 凸轮轴下置式的采用一对齿轮传动
②进气迟后角β：
在进气行程曲拐转到活塞到达下止点位置时， 进气门并未关闭，而是曲拐转过下止点后一 个角度β，活塞上行进入压缩行程时，进气门 才关闭。
4、排气门配气相位
①排气提前角γ ：
作功行程接近终了，活塞到达下止点之前， 即曲拐转到距下止点位置还差一个角度δ时， 排气门便开始开启。
②排气迟后角δ ：
结构特点：
长臂的端头与气门杆尾端接触的部位制成 圆弧状
排气行程曲拐转到活塞到达上止点位置时， 排气门并未关闭，而是在曲拐转过上止点后 一个角度γ，活塞下行进入进气行程时，排 气门关闭。
5、气门重叠及气门重叠角
①定义： 进气门曲拐转到距上止点位置α角时打开， 排气门在曲拐转过上止点位置δ角时关闭， 在一段时间内进、排气门同时开启现象。
②气门重叠角α+δ ：
2、气门间隙的常见值：
通常进气门间隙为0.25-0.30mm,排气门间隙 为0.30-0.35mm
3、气门间隙的测量工具以及调节装置
①测量工具： 塞尺
②因为磨损等原因，设有气门间隙调整螺 钉或调整垫块等气门间隙调整装置。
③液力挺柱： 不需要气门间隙及其调整装置，能随时调 整补偿气门的胀、缩量。
二、配气相位
3、曲轴到凸轮轴的传动方式
齿轮传动、链传动、和同步带传动
二、每缸气门数及其排列方式
1、两气门发动机的气门排列方式
进、排气门沿气缸盖的纵向排列一列，相 邻两缸的同名气门就可以合用一个气道
柴油机的进、排气道一般分置于气缸盖的 两侧，以免排气对进气加热 汽油机进、排气道通常置于缸盖的一侧， 以便预热进气道的混合气
③凸轮轴轴承和润滑：
轴承采用压入气缸体承孔中的衬套，顶置凸 轮轴发动机轴颈直接与气缸盖上镗出承孔 配合。润滑方式为压力润滑。
④凸轮轴安装：
凸轮轴齿轮和曲轴 正时齿轮上的正时 记号对准，保证正 确配气相位。
⑤结构特点：
凸轮轴是一根细长的轴，每缸的进、排气门 凸轮两侧各有一道凸轮轴颈的全支撑结构， 轴颈做成从前向后依次减小的结构前端通 过键装有正时齿轮或同步带轮等
三、气门弹簧
1.功用： 关闭气门，使气门压紧在气门座上，防止发 动机振动时发生跳动。
2.安装： 一端支承在气缸盖上，另一端压在气门杆的
弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门末端。
3.形式： 等螺距弹簧、变螺距圆柱弹簧、内外弹簧。
学习目标：
1、气门传动组的组成和作用 2、凸轮轴的构造和材料 3、凸轮轴安装和轴承安装以及润滑方式 4、凸轮轴的结构特点 5、凸轮轴的轮廓曲线以及工作过程 6、凸轮轴的相对位置角理论和实际的差别 7、通过凸轮轴的进排气门判断各缸的发火顺
学习目标
1、顶置气门式配气机构的分类 2、每缸气门数及排列方式 3、凸轮轴上置式、中置式及下置式用途，
传动结构 4、曲轴与凸轮轴之间的传动方式
一、顶置气门式配气机构的分类
1、按每缸的气门数 双气门式、三气门式（两进一排）、四气门 式（两进两排）和五气门式（三进两排） 2、凸轮轴的位置 顶置式、下置式、中置式
②采用压力润滑气缸体和气缸盖上钻有油道 与轴承相通
③正时齿轮及凸轮轴的轴向定位
a、凸轮轴正时齿轮多为用夹布胶木制成的圆 柱斜齿轮
优点：
传动平稳、噪声小
连接方式： 半圆链连接
安装：推凸缘固定螺栓
学习目标：
1、挺柱的功用、材料、制作工艺和类型 2、液力挺柱的制作工艺和一般构造 3、挺杆存在的机构、安装和结构特点、缺点 4、摇臂组的组成、摇臂的定义、结构特点 5、无声摇臂的组成和工作原理
二、对配气机构的要求：
气门要关闭严密，开闭及时，开度足够。
三、配气机构的组成
气门组和气门传动组
四、气门组的组成
气门、气门导管、 气门弹簧、气门弹 簧座
气门组的作用：
封闭气缸的进、排气道口
五、气门传动组的组成:
凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂轴及气门间隙调 整螺钉等组成
气门传动组的作用：
气门传动组使气门打开和控制开启与关 闭的时刻和规律
序 8、凸轮轴的轴向定位
二、气门传动组
组成： 凸轮轴和正时齿轮、挺柱及其导管、推杆、 摇臂总成和摇臂轴等。
作用：
使进、排气门按配气相位规定的时刻开闭，并 保证有足够的开度。
1、凸轮轴 ①构造：
凸轮轴上制有各缸进、排气凸轮，下置式 凸轮轴上还有螺旋齿轮和偏心轮。
②材料：
优质钢模锻而成，或合金铸铁、球墨铸铁铸造。
④缺点：
承受压力的细长杆，很容易弯曲变形。
4、摇臂组与摇臂
①摇臂组组成：
摇臂、摇臂轴、摇臂轴支座及定位弹簧等
安装：
摇臂轴为空心轴安装在摇臂轴支座孔内， 支座用螺栓固定在气缸盖上，摇臂轴利用 摇臂轴紧固螺钉固定在支座上，油道润滑， 在两个摇臂之间套装一个定位弹簧，防止 轴向窜动
②摇臂
定义： 是一个以中间轴孔为支点的不等臂杠杆，长 臂一端推动气门，在摇臂短臂端螺孔中旋入 用于调整气门间隙用的调整螺钉
⑥凸轮轴的轮廓曲线和凸轮轴的相对角位置
a、凸轮轴的轮廓曲线
凸轮的轮廓曲线的作用，气门开启与关闭过 程的运动规律取决于此曲线。
凸轮轮廓中，O为凸轮轴的轴心，圆弧EA为 凸轮的基圆，AB和DE为凸轮的缓冲段， BCD为凸轮的工作段，C点时升程最大，它 决定了气门的最大开度。
凸轮的工作过程如下：当凸轮按图中方向转
2、三气门发动机的气门排列方式
每缸三个气门的发动机，有两个进气门，一 个排气门。进、排气门各排成一列
3、四气门发动机的气门排列方式
①同名气门排列两列，由一个凸轮轴通过T 形杆同时驱动，用一根凸轮轴驱动
②同名气门排成在同一列，一般用两根凸 轮轴驱动
三、凸轮轴的布置形式
1、凸轮轴上置式 ①用途： 轿车上的高速强化发动机 ②传动形式： 同步带传动或链条传动 ③分类： ⅰ、凸轮—摇臂式传动结构，通
1、组成： 张紧器、张紧轮支架和张紧轮
2、工作过程：
张紧轮绕张紧轮支架上的心轴转动，张紧 轮支架绕固定在机体上的心轴转动，当张 紧器的顶杆弹性顶压在支架心轴一侧时， 支架绕其心轴做正时针转动，使左、右两 个张紧轮始终压靠在同步带的背侧，使其 保持张紧状态。