汽车发动机配气机构

汽车发动机配气机构配气机构的功用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出；在压缩与膨胀行程中，保证燃烧室的密封。

新鲜充量对于汽油机而言是汽油和空气的棍合气，对于柴油机而言是纯空气。

功用分组各式配气机构中，按其功用都可分为气门组和气门传动组两大部分。

气门组包括气门及与之相关联的零件，其组成与配气机构的型式基本无关。

气门传动组、是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件，其组成视配气机构的形式而有所不同，它的功用是定时驱动气门使其开闭。

气门顶置式配气机构进气门和排气门都倒挂在气缸盖上，其组成如图3—1所示。

气门组包括气门、气门导管、气门座、弹簧座、气门弹簧、锁片等零件；气门传动组一般由摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮组成。

气门顶置式配气机构的工作情况是：当气缸的工作循环需要将气门打开进行换气时，由曲轴通过传动机构驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺柱、推杆、调整螺钉推动摇臂摆转，摇臂的另一端便向下推开气门，同时使弹簧进一步压缩。

当凸轮的凸起部分的顶点转过挺柱以后，便逐渐减小了对挺柱的推力，气门在弹簧张力的作用下开度逐渐减小，直至最后关闭。

压缩和做功行程中，气门在弹簧张力的作用下严密关闭。

气门顶置式配气机构根据凸轮轴的位置有以下三种型式：三种凸轮轴位置型式(1)凸轮轴下置式配气机构；凸轮轴装在曲轴箱内，直接由凸轮轴正时齿轮与曲轴正时齿轮相啮合，由曲轴带动。

气门传动组包括上述全部零件，其应用最为广泛。

(2)凸轮轴中置式配气机构：凸轮轴位于气缸体的上部。

为了减小气门传动机构的往复运动的质量，对于高转速的发动机，可将凸轮轴的位置移到气缸体的上部，由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂而省去推杆。

该形式的配气机构因曲轴与凸轮轴的中心线距离较远，一般要在中间加入一个中间齿轮(惰轮)。

(3)凸轮轴上置式配气机构：凸轮轴布置在气缸盖上。

凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，没有挺柱和推杆，使往复运动的质量大为减小，对凸轮轴和气门弹簧的要求也最低，因此它适用于高速强化发动机。

四行程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两圈，各缸的进、排气门各开启一次，即凸轮轴只转一圈，所以曲轴与凸轮轴的传动比为2：1。

气门侧置式配气机构进气门和排气、门都装置在气缸体的一侧。

主要故障及其排除方法配气机构的故障主要有配气相位失准和配气机构异响。

配气相位失准主要是同步带安装位置不正确或同步带齿形磨损引起滑转，遇此故障应立即更换同步带，并按发动机拆装的有关内容重新安装同步带。

配气机构异响的故障诊断与排除如下所述。

凸轮轴响1.现象(1)在发动机上部发出有节奏较钝重的“嗒嗒”声。

(2)中速时明显，高速时响声杂乱或消失。

2.原因(1)凸轮轴轴向间隙过大，产生轴向窜动。

(2)凸轮轴有弯、扭变形。

(3)凸轮工作表面磨损。

(4)凸轮轴轴颈磨损，径向间隙过大。

3.诊断与排除(1)按上节有关内容检查凸轮轴轴向间隙。

如其轴向间隙过大，则应更换止推板；严重时，应更换凸轮轴。

(2)如凸轮轴轴向间隙正常，则表明有凸轮轴弯扭变形、此轮磨损或凸轮轴轴颈磨损等不良现象。

此时，应分解配气机构，查明具体原因，视情更换凸轮轴。

气门脚响1.现象(1)发动机怠速时，气缸盖罩内发出有节奏的“嗒嗒嗒”的响声。

(2)发动机转速升高，响声增大。

(3)发动机温度变化或作断火试验，响声不变。

2.原因(1)气门间隙调整不当(2)气门杆尾端与气门间隙调整螺钉磨损。

(3)气门间隙调整螺钉的锁紧螺母松动。

(4)凸轮磨损或摇臂圆弧工作面磨损。

3.诊断与排除(1)拆下气缸盖罩，检查气门间隙调整螺钉的锁紧螺母是否松动；检查气门间隙值，并视情重新调整。

(2)检查气门杆尾部端面和调整螺钉的磨损情况，必要时更换气门或调整螺钉。

(3)检查凸轮与摇臂圆弧工作面的磨损情况，视情更换凸轮轴或摇臂。

气门弹簧晌1.现象(1)发动机怠速时有明显的“嚓嚓”的响声。

(2)各转速下均有清脆的响声，多根气门弹簧不良，机体有震抖现象。

2.原因气门弹簧过软或折断。

3.诊断与排除(1)拆下气缸盖罩，用旋具撬住气门弹簧，若弹簧折断可明显地看出。

弹簧折断应予以更换。

(2)仍用旋具撬住气门弹簧，怠速运转发动机，若响声消失，即为该弹簧过软。

弹簧如过软，必须更换。

气门座圈响1.现象(1)有节奏的类似气门脚响，但比气门脚响的声音大很多。

(2)发动机转速一定时，响声时大时小，并伴有破碎声。

(3)发动机中低速运转时，响声较清脆，高速时响声增大且变得杂乱。

2.原因(1)气门座圈和气缸盖气门座圈座孔配合过盈量不足。

(2)气门座圈镶入气缸盖气门座圈座孔后，滚边时没有将座圈压牢。

(3)气门座圈粉末冶金质量不佳，受热变形以致松动。

3.诊断与排除拆下气缸盖罩，经检查不是气门脚响和气门弹簧响，即可断定为气门座圈响。

分解配气机构后进一步检查，必要时，铰削气门座圈座孔，更换松动的气门座圈，并保证其压入后有足够的过盈量。

作用根据发动机每一缸内所进行的工作循环和发火顺序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可染混合气（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除。

新鲜空气或可染混合气被吸入气缸越多，则发动机可能发出的功率越大，新鲜混合气或空气充满气缸的程度，用充气效率来表示。

充气效率=在进气行程中实际进入气缸的新鲜空气或可染混合气的质量/充满气缸工作容积的质量。

充气效率越高，表明进入气缸内的新鲜空气或可染混合气质量越多，燃烧混合气可能发出的热量越大，发动机的功率越大。

对一定容积的发动机而言，V一定，质量与进气终了的T和P有关，进气的T和P越低，进气质量越大，充气效率越高。

但由于进气系统对气体造成阻力使进气终了时的气缸内压力下降，有因为上一轮循环中残余的高温废气，使进气终了气体温度升高，实际进入气体的质量总小于在一般张态下的充满气缸气体的质量。

也就是说，充气效率总小于1。

一般为0.8~0.9。

配气机构主要由气门组和气门传动组组成。

气门组气门组包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧等零件。

有的进气门还设有气门旋转机构，气门组应保证气门对汽缸的密封性，气门组有以下要求：A．气门头部与气门座贴合严紧；B．气门再气门导管中上下运动良好。

C．气门弹簧的两端面与气门杆中心线垂直，保证气门头部在气门座上不偏斜。

D．气门弹簧力足以克服气门运动惯性力，使气门能顺速开闭。

1）气门气门是由气门头部和杆部组成。

气门头部温度很高（进气门570~670，排气门1050~1200），而且还承受气体的压力、气门弹簧的作用力和传动组件惯性力，其润滑、冷却条件差，要求气门必须有一定强度、刚度、耐热和耐磨性能。

进气门一般采用合金钢（铬钢、镍铬钢），排气门采用耐热合金（硅铬钢）。

有时为了省耐热合金，排气门头部用耐热合金，而杆部用铬钢，然后将两者旱起来。

气门头部的形状有平顶、球面顶和喇叭顶等。

一般是使用平顶的。

平顶气门头部结构简单、制造方便、吸热面积小、质量较小、进排气门都可以使用。

球面顶气门适用于排气门，其强度高、排气阻力小、废气消除效果好，但其受热面积大，质量和惯性大、加工复杂。

喇叭型有一定的流线型，可减少进气阻力,但其头部受热面积大，只适合进气门。

气门锥角是气门密封面的角度一般是45°，有些是30°（CA1091性汽车6102型发动机）.30的气门是考虑升程相同的情况下，气门锥度小，气门通过端面大，进气阻力小，但由于锥度小的气门头部边缘较薄，刚度小，密封性与导热性差，一般用于进气门。

气门边缘的厚度一般为1~3mm，以防止工作中与气门座冲击而损坏或被高温烧坏。

为了减少进气阻力，提高汽缸进气效率，多数发动机进气门比排气门大。

用过的进气门与排气门颜色也不同。

气门杆呈圆柱型，在气门导管中不断进行往复运动，其表面必经过热处理和磨光。

气门杆端部的形状取决于气门弹簧的固定形式，常用的结构是两半锁片来固定弹簧座，气门杆的端部有环槽来安装锁片，有的是用锁销来固定，其端部有一安装锁销用的孔。

2）气门导管气门导管的作用是起导向作用，保证气门做直线运动。

使气门与气门座能正确贴合。

此外，气门导管还在气门杆与汽缸体之间起导热作用。

气门导管的工作温度较高，约500K，气门杆在其中运动，紧靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑，易磨损，所以气门导管大多数适用灰铸铁、球墨铸铁等制造的。

气门导管外圆柱面经过机加工后压入汽缸盖，为了防止气门导管在使用中松脱，有的发动机用卡环定位。

气门杆与气门导管之间有0.05~0.12mm间隙，使气门杆能在导管中自由运动。

3）气门座气门座可以在汽缸盖（气门顶置）或汽缸体（气门侧置）上直接搪出和气门座用交好的材料单独制作，然后镶嵌到汽缸盖或汽缸体上。

他们与气门的头部共同对汽缸起密封作用，并接受气门出来的热量。

进气门的温度较低，可以直接搪出但排气门的温度较高，润滑条件较差，及易磨损，多用镶嵌式。

镶嵌式的缺点是导热性差、加工精度高、容易脱落，一般直接搪出来好。

用铝合金的汽缸盖，由于铝合金材质软，进排气门均镶嵌。

4）气门弹簧气门弹簧的功用是克服在气门关闭过程中气门及传动件的惯性力，防止各传动件之间的惯性的作用产生间隙。

保证气门及时坐落并进密接出，防止气门在发动机震动时发生跳动，破坏其密封性。

气门弹簧多为圆柱型螺旋弹簧，其材料为高炭锰钢冷拔钢丝，加工后热处理，钢丝表面要磨光、抛光或用喷丸处理。

为了防止生锈，表面镀锌。

气门弹簧的一端支承在气缸盖或气缸体上，而另一端则压靠在气门杆端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的末端。

为了防止弹簧发生共振，可采用变螺距的圆柱弹簧（如红旗轿车的8V100发动机气门弹簧）。

高速发动机多数是一个气门有同心安装的内、外两根气门弹簧。

这样能提高气门弹簧。

工作可靠性，即不但可以防止共振，而且当一根弹簧折断时，另一根还可维持工作。

此外还能使气门弹簧的高度减小。

当装用两根气门弹簧时，弹簧圈的螺旋方向应相反。

这样可以防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内。

680Q型发动机，492Q型发动机和CA6102型发动机均采用双气门弹簧。

气门传动组气门传动组主要包括凸轮轴、正时齿轮、挺柱及其导管，推杆、摇臂臂和摇臂轴等，其作用是使进排气们按陪气相位规定的时刻进行开闭，并保证有足够的开度。

1）凸轮轴凸轮轴是配气机构的关建部件，由它控制气门的配气相位，有些发动机还用来驱动机油泵、汽油泵和分电器。

凸轮轴主要由进排气凸轮、职称轴径、正时齿轮轴径、汽油泵偏心凸轮、机油泵及分电器驱动齿轮等组成的。

在发动机”作时，为了减少凸轮轴的变形“兔导致配气机构“作失常，凸轮轴的支承大多采用全支承方式，如上海桑塔纳、一汽奥迪100和丰田ZY、3Y型发动机的凸轮轴都采用五个轴颈。