《汽车构造课件》 配气机构

测量气门间隙
拧松紧定螺母，调正调节螺钉
• 现象——随着发动机的高速、多气门化，发动机 的高速动力性有了很大的提高，同时却带来了中 小负荷经济性变差和低速扭矩的降低。
• 原因——为了提高进气效率，多气门发动机的进 气道做比较大，导致发动机在低转速时进气道中 混合气气流的流速过低、混合气的紊流较弱，燃 烧速度相对较慢，从而使得发动机在低转速的工 作时因为进气效率低而无法展现出高扭矩。
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
杆部
头部
进气门570K~670K（铬钢 或铬镍钢） 排气门 1050K~1200K（硅铬钢）
平顶式
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
进气门：一般为30° 排气门：一般为45°。
进、排气门锥角的大小:
进气门锥角较小，多用300。因锥角越小，进气通道截 面越大，进气量越多。
排气门锥角较大，通常为450。因锥角越大，气门头部 边缘的厚度大，不易变形。排气门热负荷较大而用较大 的锥角，以加强散热和避免受热变形。且锥角越大，座 合压力越大，自洁作用越大。
h1 h2
由于发动机工作时,排气门经常
处于高温条件下工作,钠约在970℃
时为液态,具有良好的热传导能力。
通过液态纳的来回运动,热量能很快
从气门头部传到根部.可降低温度约
l00℃。这样有利于降低混合气自燃
充钠
的危险,从而握高了气门的使用寿命。
维修发动时,进、排气门不能修
整,只允许研磨。捷达l.6L发动机排
驱动方式 优缺点
代表车型
一根凸轮轴驱动
前者：1根凸轮轴和 分别用2根凸轮轴
T型杆驱动；
驱动同名气门
后者：两根凸轮轴
气道结构简单，利于 充气效率高，有利
缸盖冷却
于改善排放
充气效率更高， 排放性能好，降 低油耗
货车发动机
多数新款轿车
宝来1.8T
进排气门交替排列
每缸4气门排列方式
每缸4气门驱动方式
气门顶置，下置凸轮轴（OHV） 气门顶置，上置凸轮轴（OHC） 气门顶置，双摇臂，上置凸轮轴（OHV/OHC） 气门顶置，上置双凸轮轴（OHV/DOHC）
•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 a
αδ
6缸b
4缸b
5缸a
3缸a
βγ
2缸b
1缸 进气门 可调 排气门 可调
2缸 3缸 4缸
可调
不可调 可调
5缸 6缸
不可调 不可调
不可调 可调 不可调 可调 不可调
找到每个汽缸的压缩上死点 调整进排气门，逐个汽缸的调整
凸轮
驱动分电器的螺旋齿轮
凸轮轴轴颈
螺旋齿轮和偏心轮用以驱动分电器、机油泵、模片式汽油泵
要求：
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 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。
点火顺序： 1—2—4—3
四缸发动机凸轮投影
A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。
伸入深度应适
量。锥度可减
少气流阻力。
气缸盖
过盈配合
功用：保证气门的回位，使气门 与气门座紧密贴合。 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
保证气门及时关闭、 密封
气门开启 保证气门不脱离凸轮
气门弹簧要避免发生 共振（当工作频率和 自身频率相等或成某 一倍数时），主要措 施有：不等距弹簧、 双弹簧
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。
(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。
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。
二、减小进气和排气的阻力；使进气和排气都尽可能充 分和完善。
三、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。
气门内部注有钠。
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。
边缘应保持一 定的厚度， 1~3mm。
装配前应将 密封锥面研 磨。
就向锥形塞子可以塞紧瓶口一样，能获得较大的气门 座合压力，以提高密封性和导热性；
气门落座时有自动定位作用；
避免气流拐弯过大而降低流速；
气门落座时能挤掉接触面的沉积物，即有自洁作用。
以上各结构中均应留有一定间隙， 并可调整。
止推片
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。
气缸盖
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
异时同
名间名
凸间凸
轮隔轮
位决发
置定动
由
。
机 工
配作
气顺
相序
位、
确点
定火
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。
Mηv=—M—/M进0气过程中，实际进入气缸的新气的质量何充；值气?效（率取一值般范为围） Mo——在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。
充气效率越高越好，而其大小与配气机构结构有直接的关系。
1、气门组 2、气门传动组
气门组 气门传动组
一、气门的布置型式
1、气门顶置式
2、气门侧置式已很少使用。
作用：
倒角
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。
气门导管
材料：
用含石墨较多的合金铸铁或粉末冶金 材料，能提高自润滑作用。
加工方法：
卡环：防止 气门导管在 使用中脱落。
外表面加工精度较高 ，内表面精绞
装配：
气门杆与气门导管间隙0.05～0.12mm。
圆柱等螺距弹簧
随着有效圈数的减少， 自然频率提高。
提高弹簧自身刚度， 改变其自振频率
圆柱形螺旋弹簧
不等距弹簧
旋向相反的两 个弹簧，防止 断裂的弹簧卡 入另一弹簧， 一根折断后另 一根可继续工 作
应用车型： 奥迪100，捷达，桑塔纳, 广州标致505
通过发动机运转振动力作用，使气门在气门座上自由的
做不规则的旋转的装置，其作用是：减小气门头部受热
变形，防止沉积物形成。
弹簧座
气门弹簧
锥形套筒
支承板
锁锁片片
壳体
碟形弹簧
强制旋转机构
实心推杆
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。 强度要求高，尽量短。 材料： 硬铝或钢
空心推杆
硬铝推杆
钢支承
1、组成：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂。
齿形带传动
曲轴→齿形皮带→凸轮 轴正时齿轮
成本低，但工作 性能好
凸轮轴上置 式配气机构
凸轮轴
一汽audi轿车的齿形带传动装置
曲轴
每缸气门数
每缸2气门
每缸4气门
结构特点
一进一排，进气门直 两进两排，排气门
径大于排气门
直径可减小
每缸5气门
一般为3进2排
排列方式
所有气门排成一列， 同名气门排成2列， 同名气门排成一 进、排气门交替布置 同名气门排成1列 列
1、用曲轴转角表示的进、排 气门的实际开闭时刻和开启
的持续时间 ，称为配气相位。
10°~30 ° 40°~80 ° 40°~80 ° 10°~30 °
上止点 下止点
气门叠开的后果？
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（+ ）。
应用：高速发动机 如：桑塔纳轿车发动机
活塞
凸轮轴
凸轮轴
双凸轮轴上置式发动机
传动方式
传动路线
曲轴正时齿轮（钢）→ 齿轮传动 凸轮轴正时齿轮（铸铁
或胶木）
特点
工作可靠，啮合 平稳、噪声小
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
可靠性、耐久性 略差，噪声大， 造价高
凸轮轴上置 式配气机构
凸顶式
除效果好，但球形的受热面积大，质量和惯性力大，加
（球面顶） 工较复杂。
凹顶式
凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减 少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，
（喇叭顶） 而不宜用于排气门。
3、 气门头部直径
气门头部直径越大，气门口通道截面就越大， 进、排气阻力就越小。通常进气门头部直径大 于排气门。另外，排气门稍小些，还不易变形。 h1<h2
圆柱形，不断做 往复运动。
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：其 形状决定于弹簧 座固定方式
易断裂处
凹槽（环槽）：安装两半锥 形锁片。
锁销孔：用锁销固定。
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。
排气过程
进气过程
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 气门间隙？ 间隙
气门杆
进气门 0.25~0.30m m
排气门 0.30~0.35m m
气门间隙 气门间隙
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。 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。
气门座
合金铸铁、 奥氏体钢
6、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。
铝合金气缸盖
为何气门座都
要镶嵌气门座
圈？
汽油机：排气门采用镶嵌式气门座，进气门直接
在缸盖镗
柴油机：进排气门均采用镶嵌式气门座
一、气门的布置型式
气 门 顶 置 式 组 成
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， 已趋于淘汰。
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。
1、凸轮轴下置 有利因素：简化曲轴与凸轮轴
2、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够Βιβλιοθήκη Baidu开度和适
当的气门间隙。
摇臂轴
摇臂
凸轮
凸轮轴正 时齿轮
推杆 挺柱
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。 耐磨，抗冲击韧性，刚度。 材料： 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构：凸轮、轴颈、偏心轮、螺旋齿轮；每2气缸一个轴颈；轴颈直径前 后依次减小；另有空心凸轮轴，如捷达EA113
一、气门组
气门、气门座、气门导 管、气门弹簧、弹簧座、 锁片等零件组成。 要求： 保证气缸的密封。
进气门
排气门
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：
A、进气门600K~700K，排气门 800K~1100K。 B、头部承受气体压力、气门弹簧力、 传动惯性力等，
工作条件：承受气门弹簧的张力， 间歇性的冲击载荷。
凸轮性能：表面有良好的耐磨性， 足够的刚度、韧性。
凸轮与挺柱线接 触，接触压力大，
磨损快。
凸轮轮廓应保证气门的运动规律符合配气相位的要求
缓冲结束点 气门开启点
气门升程最大时刻 气门关闭点
消除气门 间隙阶段
出现气门 间隙阶段
止推轴承：第一轴承 止推片：正时齿轮与第一轴颈之间 止推螺钉：正时齿轮盖上
之间的传动装置（齿轮传动）， 有利于发动机的布置。
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。
不利因素是什么？
摇臂 调整螺钉
传动方式：凸轮轴经过挺柱直接驱
动摇臂，省去了推杆。
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
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。