配气系统
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第四章
配气机构
一、作用 按照发动机的工作顺序定时、定量实现换 气过程。 达到进气尽可能充分、排气尽可能干净的 目的。 衡量进气充分程度的指标充量系数φc： 定义：实际进气量与进气状态下理论上充 满气缸工作容积的新鲜充量之比。 二、换气机构形式 气门式、气口式、气门-气口式。
第一wenku.baidu.com 气门式配气机构的布置和传动
气门间隙过大： 进排气门开启时间缩短，造成进气不充 分，发动机充量系数下降，功率下降，排气 不干净，发动机热负荷增加，缸盖受热变形 增大；配气机构传动件之间以及气门与气门 座之间产生较大撞击及响声，加速它们之间 的磨损。 气门间隙过小： 气门受热膨胀后造成气门关闭不严，产 生漏气，使发动机的动力性下降，热负荷增 加，气门被烧坏等。
第二节 配气相位
定义：指进排气门实际开启时刻及开启的延续时间。一 般用曲轴转角来表示，也可以用一环形相位图来 表示，即配气相位图。（3-9） 进气提前开启角α；延时关闭角β 则进气门打开持续时间：180+α+β 排气提前开启角γ；延时关闭角δ 则排气门打开持续时间：180+γ+δ 提前开启作用：可以减少进排气阻力，减少进排气消耗 功。 延时关闭作用：利用进排气惯性，以增大进排气量。 气门叠开角：α+δ
二、气门传动组 组成：正时齿轮、配气凸轮轴、挺柱、推杆、气门间 隙调整螺钉、摇臂、摇臂轴、摇臂支座等。 作用：将由曲轴传来的动力传给气门，使进、排气门 能按照配气相位规定时刻开闭，并保证有足够 的开度。 （一）配气凸轮轴（ 3-16、17 ） 1、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：1：2 2、凸轮轴的凸轮是根据发动机的发火顺序和配气相位 来设计的。 3、凸轮轴的轴向定位（3-19） 4、凸轮轴定时齿轮的安装必须根据记号进行，以保证 发动机的配气相位与发动机的发火顺序相符。（ 3-18）
（四）按气门数及排列方式来分 双气门和多气门。（3-3、3-5） 气门排列方案： （3-8） 1、同名气门排成两列（用一根凸轮轴） 2、同名气门排成一列（用两根凸轮轴） （五）按气门开启结构来分（图） 1、利用摇臂开启 2、利用凸轮轴直接开启
二、气门间隙 （一）定义及其存在位置 1、定义：在发动机冷态装配时，在气门及其 相邻传动机构之间留有适当地间隙， 以补偿气门受热后的膨胀量。这一 间隙就称为气门间隙。 2、位置：在气门与其相邻传动件之间。 3、间隙大小（冷车间隙） 柴油机：进气门 0.30～0.35mm 排气门 0.35～0.40mm 汽油机：进气门 0.25～0.30mm 排气门 0.30～0.35mm
（三）按凸轮轴的动力传动方式来分 1、链传动：可靠性、耐久性差，噪音大。（3-6） 2、齿形带传动：可以减少链传动时的高噪音， 减少机构质量，降低成本。（3-7） 前两种适于凸轮轴离曲轴较远、高转速的发 动机。需要张紧装置。 3、齿轮传动：多用在凸轮轴中、下置式的配 气机构中。齿轮多采用圆柱形斜齿。
一、分类 （一）按气门布置的位置来分 1、气门侧置式 气门设置在机体上。凸轮轴必须下置。所 以此种已淘汰。 2、气门顶置式（3-1） 气门布置在缸盖上。适于高转速、高压缩 比的发动机。 3、进气门顶置，排气门侧置式 进气门布置在缸盖上，排气门布置在缸体 上。主要用于高速发动机。
（二）按凸轮轴的布置位置来分 1、凸轮轴下置式（3-1） 凸轮轴布置在缸体的下部曲轴箱内。气门驱 动机构复杂，配气机构噪声较大。 2、凸轮轴中置式（3-4） 凸轮轴布置在缸体上部。驱动气门所需零部 件数目较少。 3、凸轮轴上置式（3-5） 凸轮轴布置在缸盖上。驱动气门所需零部件 数目最少。适用于高转速发动机，应用较广 泛。
（二）气门挺柱（3-20） 菌式、筒式、滚轮式、液压挺柱（3-21、22）。 （三）气门推杆（ 3-23 ） 要求刚性较好。 （四）摇臂（3-24、25） 实际为一双臂杠杆。摇臂工作时的强度和刚 度必须保证。摇臂与摇臂轴之间的润滑来自 于凸轮轴。
第三节 顶置气门式配气机构的零件和组件
组成：气门组和气门传动组 一、气门组（3-10） 组成：气门、气门座、气门导管、气门弹簧 （座）气门锁夹等。 作用：保证气门能够实现气缸的密封。 （一）气门 进气门和排气门 1、工作条件：高压冲击、高温、腐蚀、磨损等。
2、材料： 进气门：合金钢，如40Cr、35CrMo等。 排气门：高级耐热合金钢，如4Cr9Si2等。 3、结构 1）头部 形状：平顶、凹顶、秃顶（3-11） 气门锥角α：气门密封锥面的与水平面之间的夹 角。 2）杆身：起引导气门上下直线运动、传热的作 用。其表面要求耐磨。
3）尾部：主要起固定弹簧座的作用。（3-12） （二）气门导管（3-12） 引导气门做往复直线运动，与气门杆身相配。 同缸盖是过盈配合。 （三）气门座：同缸盖是过盈配合。铝合金缸盖必须 镶气门座。 （3-12） （四）气门弹簧（3-14） 保证气门紧贴气门座，防止气门落座时发生跳 动等。常用双弹簧结构。 （五）气门旋转机构：安装在气门尾部，在气门工作 时发生一定的转动，以使气门受热、磨损均匀，同 时可以挤出气门密封锥面的积碳等物质。有自由、 强制旋转两种。（3-15）
配气机构
一、作用 按照发动机的工作顺序定时、定量实现换 气过程。 达到进气尽可能充分、排气尽可能干净的 目的。 衡量进气充分程度的指标充量系数φc： 定义：实际进气量与进气状态下理论上充 满气缸工作容积的新鲜充量之比。 二、换气机构形式 气门式、气口式、气门-气口式。
第一wenku.baidu.com 气门式配气机构的布置和传动
气门间隙过大： 进排气门开启时间缩短，造成进气不充 分，发动机充量系数下降，功率下降，排气 不干净，发动机热负荷增加，缸盖受热变形 增大；配气机构传动件之间以及气门与气门 座之间产生较大撞击及响声，加速它们之间 的磨损。 气门间隙过小： 气门受热膨胀后造成气门关闭不严，产 生漏气，使发动机的动力性下降，热负荷增 加，气门被烧坏等。
第二节 配气相位
定义：指进排气门实际开启时刻及开启的延续时间。一 般用曲轴转角来表示，也可以用一环形相位图来 表示，即配气相位图。（3-9） 进气提前开启角α；延时关闭角β 则进气门打开持续时间：180+α+β 排气提前开启角γ；延时关闭角δ 则排气门打开持续时间：180+γ+δ 提前开启作用：可以减少进排气阻力，减少进排气消耗 功。 延时关闭作用：利用进排气惯性，以增大进排气量。 气门叠开角：α+δ
二、气门传动组 组成：正时齿轮、配气凸轮轴、挺柱、推杆、气门间 隙调整螺钉、摇臂、摇臂轴、摇臂支座等。 作用：将由曲轴传来的动力传给气门，使进、排气门 能按照配气相位规定时刻开闭，并保证有足够 的开度。 （一）配气凸轮轴（ 3-16、17 ） 1、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：1：2 2、凸轮轴的凸轮是根据发动机的发火顺序和配气相位 来设计的。 3、凸轮轴的轴向定位（3-19） 4、凸轮轴定时齿轮的安装必须根据记号进行，以保证 发动机的配气相位与发动机的发火顺序相符。（ 3-18）
（四）按气门数及排列方式来分 双气门和多气门。（3-3、3-5） 气门排列方案： （3-8） 1、同名气门排成两列（用一根凸轮轴） 2、同名气门排成一列（用两根凸轮轴） （五）按气门开启结构来分（图） 1、利用摇臂开启 2、利用凸轮轴直接开启
二、气门间隙 （一）定义及其存在位置 1、定义：在发动机冷态装配时，在气门及其 相邻传动机构之间留有适当地间隙， 以补偿气门受热后的膨胀量。这一 间隙就称为气门间隙。 2、位置：在气门与其相邻传动件之间。 3、间隙大小（冷车间隙） 柴油机：进气门 0.30～0.35mm 排气门 0.35～0.40mm 汽油机：进气门 0.25～0.30mm 排气门 0.30～0.35mm
（三）按凸轮轴的动力传动方式来分 1、链传动：可靠性、耐久性差，噪音大。（3-6） 2、齿形带传动：可以减少链传动时的高噪音， 减少机构质量，降低成本。（3-7） 前两种适于凸轮轴离曲轴较远、高转速的发 动机。需要张紧装置。 3、齿轮传动：多用在凸轮轴中、下置式的配 气机构中。齿轮多采用圆柱形斜齿。
一、分类 （一）按气门布置的位置来分 1、气门侧置式 气门设置在机体上。凸轮轴必须下置。所 以此种已淘汰。 2、气门顶置式（3-1） 气门布置在缸盖上。适于高转速、高压缩 比的发动机。 3、进气门顶置，排气门侧置式 进气门布置在缸盖上，排气门布置在缸体 上。主要用于高速发动机。
（二）按凸轮轴的布置位置来分 1、凸轮轴下置式（3-1） 凸轮轴布置在缸体的下部曲轴箱内。气门驱 动机构复杂，配气机构噪声较大。 2、凸轮轴中置式（3-4） 凸轮轴布置在缸体上部。驱动气门所需零部 件数目较少。 3、凸轮轴上置式（3-5） 凸轮轴布置在缸盖上。驱动气门所需零部件 数目最少。适用于高转速发动机，应用较广 泛。
（二）气门挺柱（3-20） 菌式、筒式、滚轮式、液压挺柱（3-21、22）。 （三）气门推杆（ 3-23 ） 要求刚性较好。 （四）摇臂（3-24、25） 实际为一双臂杠杆。摇臂工作时的强度和刚 度必须保证。摇臂与摇臂轴之间的润滑来自 于凸轮轴。
第三节 顶置气门式配气机构的零件和组件
组成：气门组和气门传动组 一、气门组（3-10） 组成：气门、气门座、气门导管、气门弹簧 （座）气门锁夹等。 作用：保证气门能够实现气缸的密封。 （一）气门 进气门和排气门 1、工作条件：高压冲击、高温、腐蚀、磨损等。
2、材料： 进气门：合金钢，如40Cr、35CrMo等。 排气门：高级耐热合金钢，如4Cr9Si2等。 3、结构 1）头部 形状：平顶、凹顶、秃顶（3-11） 气门锥角α：气门密封锥面的与水平面之间的夹 角。 2）杆身：起引导气门上下直线运动、传热的作 用。其表面要求耐磨。
3）尾部：主要起固定弹簧座的作用。（3-12） （二）气门导管（3-12） 引导气门做往复直线运动，与气门杆身相配。 同缸盖是过盈配合。 （三）气门座：同缸盖是过盈配合。铝合金缸盖必须 镶气门座。 （3-12） （四）气门弹簧（3-14） 保证气门紧贴气门座，防止气门落座时发生跳 动等。常用双弹簧结构。 （五）气门旋转机构：安装在气门尾部，在气门工作 时发生一定的转动，以使气门受热、磨损均匀，同 时可以挤出气门密封锥面的积碳等物质。有自由、 强制旋转两种。（3-15）