第三章 配气机构.ppt

三、按凸轮轴的传动方式分： 1）齿轮传动式 2）链传动式 3）带传动式
四、按每缸气门数目分：
1）二气门 2）多气门
一、气门的布置型式
1. 气门顶置式配气机构
结构特点：气门布置在气缸盖上，头 部朝下。
优点：气道平滑，充气效率高，燃烧室 紧凑，压缩比高。
缺点：气门离曲轴远，传动机构复杂。
2. 气门侧置式配气机构
汽车构造（一）
车辆工程教研室 刘云
第三章 配气机构
概述 第一节 气门式配气机构的布置与传动 第二节 配气定时
概述
视频
一、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。
1. 结构特点： 凸轮轴位于曲轴箱内，有挺柱、 推杆、摇臂。
2.优点： 凸轮轴靠近曲轴，便于齿轮驱
动。
3.缺点： 零件多，传动链长，机构刚性
差，动力特性差，难以适应高速 化。
传动方式： 凸轮轴经过挺柱直 接驱动摇臂，省去 推杆。
3.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。
（三）凸轮轴上置式
1.结构特点： 凸轮轴布置在气缸盖上，
与气门距离近，省去刚性较 差的推杆等零件。 2. 优、缺点
机构动力特性好，容易上 高速，但曲轴离凸轮远，驱动 机构复杂，空间布置困难。
3. 应用 高速发动机
4. 单顶置凸轮轴（SOHC）
（Single Over Head Camshaft）
Flash动画
特点：
四冲程发动机 每完成一个工 作循环，曲轴 转两圈，各缸 进排气门各开 启一次，凸轮 轴只转一圈。 故曲轴与凸轮 轴传动比为 2:1。
工作过程
分类：
一、按气门的布置形式分：
1）气门顶置式 2）气门侧置式
1）凸轮轴下置式 二、按凸轮轴的布置位置分： 2）凸轮轴中置式
3）凸轮轴上置式
上置凸轮轴实物图
视频
三、凸轮轴的传动方式
1.齿轮传动 （凸轮轴下置、中置式配气机构）
2. 链条传动 （凸轮轴上置式配气机构）
（1）优点： 空间布置自由度大，对 机型变化适应性强，制 造成本低，工作可靠， 维修方便。
张紧机构
（2）缺点： 链条容易松弛，须带张 紧器，配气相位容易变 化，需定期调整，噪声、 磨损大，耐久性较差。
导链板
上链条张紧装置
下链条张紧轮 曲轴链轮
凸轮轴链轮 导链板 中间链轮
3. 齿带传动
（1）优点： 兼顾齿轮传动和链条传动的 主要优点（配气相位准确； 空间布置自由度大；磨损、 噪声小）。 （2）缺点： 工作可靠性、耐久性差，摩 擦阻力大，怕机油（一般用 齿形皮带罩壳密封），工作 性能随温度变化大 。
每缸五气门
五、气门间隙
• 气门间隙：发动机在冷态装配时，
当气门处于关闭状态时，气门与传 动机构之间的间隙。
• 作用：补偿气门及传动机构受热
后的膨胀量。
气门间隙数值
视配气机构的总体结构形式 而定，由发动机制造厂根据试 验确定。 冷态时，进气门的间隙为 0.25--0.30 mm，排气门的间 隙为0.30--0.35mm。
（1）二气门（传统）
A：摇臂驱动
适用于半球形燃烧室，进、排气道分置于发动机纵向两侧。 摇臂的镀铬面与凸轮型面接触，摇臂转动时，摇臂的调整螺 钉端（长）压迫气门杆克服弹簧预紧力使气门开启。 优点：气门间隙调整方便，凸轮最大升程可以较小，但气门夹 角偏大，不利于布置直的进气道。
B：凸轮直接驱动气门 取消气门摇臂，由凸轮直 接驱动气门。一根凸轮轴 上有进、排气凸轮，使得 气门只能直上直下运动， 不能采用结构紧凑的半球 形燃烧室，进排气道左右 分置。 优点：刚性好，具有良好 的动力特性，更适应高速 机，但气门间隙调整困难。
气门间隙可进行调整，液力 挺柱发动机不需预留气门间隙。
问题1：为什么发动机在冷态时必须预留适当的气门间隙？
原因：发动机工作时气门及气门传动件受热膨胀，如果 冷态时无气门间隙或气门间隙过小，则在热态时势必引 起气门关闭不严，造成在压缩和作功行程中漏气，导致 发动机功率下降，排气门烧坏，严重时甚至不能起动。 气门间隙过大，则会引起气门及气门座、气门传动件之 间产生撞击，磨损加剧，机械噪声加大，而且气门开启 时刻推迟、关闭时刻提前，换气持续时间缩短，也会导 致发动机功率下降。
结构特点： 进、排气门布置在气缸体一侧，气门头部
朝上，没有摇臂、推杆，下置式凸轮轴，齿 轮传动。
优、缺点： 曲轴到气门距离近，方便齿轮传动， 气门间隙调整方便，但气道拐弯多， 流动阻力大，充气效率低，燃烧室扁 平，结构不紧凑，容易爆震，压缩比 低，已趋于淘汰。
二、凸轮轴的布置型式
（一）凸轮轴下置式
应用：上海桑塔纳时代超人AJR 发动机、红旗488-3发动机、一 汽奥迪100以及南汽索菲姆柴油 机。
上海桑塔纳时代超人2000GSI AJR电喷发动机的配气机构
5.双顶置凸轮轴(DOHC)
Double Over Head Camshaft
一般用于四气门配气机构， 齿形带传动。大多数是气门 直接传动方式。与两气门相 比，气门质量小，配气机构 动力特性更好，由于便于采 用结构紧凑的半球形燃烧室， 进气阻力较小，发动机高速 动力性能较高。
三种传动方式比较
传动方式 齿轮传动
传动路线
曲轴正时齿轮→凸轮轴正时齿 轮
应用
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
四、气门数 和布置形式 每缸2气门
每缸4气门
采用每缸四气 门结构，进气门总 的通过断面较大， 充气效率较高，排 气门的直径可适当 减小，使其工作温 度相应降低，提高 了工作可靠性。
二、充量系数 φc=M/M0
M ——进气过程中，实际进入气缸的新气质量 Mo——进气状态下，充满气缸工作容积的理论质量 与进气终了时气缸内的压力和温度有关。 进气终了压力愈高，温度愈低，充量系数愈高。
第一节 气门式配气机构的布置及传动
组成： 气门组 传动组
配气机构工作原理
当驱动机构带动凸轮轴旋转时， 凸轮通过挺柱、推杆和绕摇臂轴摆动 的摇臂使气门按相应于凸轮的运动规 律运动，在一定时间，克服作用在气 门上的弹簧的作用力打开气门，并在 气门弹簧力的作用下关闭气门，达到 气体更换的要求。