第3章 配气机构

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第3章 配气机构 3）凸轮轴轴承 凸轮轴轴承一般作成衬套压入整体式座孔内，再经加工与轴颈配合 4）凸轮轴轴向定位
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3.3.2 气门挺柱
1.挺柱
第3章 配气机构
功用：将凸轮推力传给推杆或气门 1）普通挺柱的构造
构造特点： （1） 挺柱底面制成球面。
（2） 凸轮制成锥形
工作时：
凸轮与挺柱接触点的摩擦力使 其绕本身轴线转动，达到均匀磨 损目的
功用：给气门运动导向，并为气门杆传热。 通常单独制成零件，再压入缸 盖（或缸体）的承孔中。 注意点： a.与缸盖（或缸体）的配合有一 定过盈量（传热、防松脱） b. 导管伸入进排歧管深度 应适当。
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c. 导管可加大压入深度，将 深入端内孔作成锥形。
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第3章 配气机构
3.4.3 气门座
气门间隙过大：使传动零件 之间以及气门、气门座之间产 生撞击响声，加剧磨损，气门 的开启持续时间减少，气缸充 气、排气情况变坏。
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3.2 配气相位
配气相位：用曲轴转角来表示进、排气门开启和关闭的持续时间。 配气相位图：用环形图表示的配
气相位 发动机转速很高，每 一活塞行程所占时间极 短，为使发动机在极短 的时间内进气充足，排 气彻底。 须尽可能延长进、排气 行程的时间，因此气门 实际开启、关闭适当有 所提前和延迟。
（3）有的挺柱直接安装在气 缸下侧的导孔中，有的则装 在可拆卸的挺柱架中
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第3章 配气机构 2.液力挺柱
构 造：挺柱体内装柱塞，柱塞上端压装球座、柱塞经常被柱塞弹簧推向上
方，其最上的位置由卡簧限制。柱塞下的单向阀架内装碟形弹簧和单向阀。 工作：气门关闭：柱塞弹簧—使柱塞连同球座紧靠推杆—配气机构无间隙。
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第3章 配气机构
锥角不同，其气门口通道截面宽度不同：
如气门升程相同，图中可直观看出：气门锥角越大，通道截面越小。 气门锥角大（优点）： a. 落座压力越大；密封、导 热性越好， b. 锥角越大，气门的头部边 缘的厚度大，不易变形。
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注意：据进排气门工作情况 a. 进气门常用较小的锥角，有利于提高充气效率 b. 排气门因热负荷大而用大锥角气门，以加强散热避免受热变形
第3章 配气机构
第3章 配气机构
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第3章 配气机构
配气机构的组成和工作原理 气门间隙 配气相位 凸轮轴、气门、液力挺柱、气门弹簧结构和工作情况
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第3章 配气机构
3.1 概述
功用
按发动机各缸工作过程需要，定 时地开启、关闭进、排气门，使 新鲜混合气或空气及时进入气缸， 废气及时排出气缸。
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第3章 配气机构
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第3章 配气机构
3.2.1进气门配气相位
1. 进气提前角α： 排气冲程接近终了，曲轴转 到离上止点还差一个角度时 ， 进气门开。 2. 进气迟后角β： 活塞经进气行程，过下止点后 又上行一段，关进气门 进气过程持续t：180+ α+ β 进气门早开，当进气行程开始， 气门已开大，气流可顺利充入。 活塞到达下止点时，气缸内p气仍低于po，仍有真空度。在气流惯性和真空 吸力下，还可进气，进气门晚关有利于充气。
凸轮转至工作面——挺柱上行——推杆作用球座和柱塞上的反力力图使 柱塞克服弹簧的力而相对挺柱体向下移动——挺柱体腔内的迅速增高— —单向阀关闭—液体不可压缩——整个挺柱象刚体一样上升
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3.3.3 推杆
功用：将挺柱传来的推力传给摇臂。 构造特点：
杆两端焊接或压配有不同形状的端 头，下端通常是圆球形，上端通常采 用凹球形（与摇臂上的气门间隙调整 螺钉的球形头部相适应） 推杆可以是实心或者空心的， 钢制实心推杆，一般同球形支 座锻成一个整体，然后热处理。 球支承可以压配，再经淬火和 磨光，保证其耐磨性
3.1.2 气门式配气机构的布置型式
凸轮轴布置形式 下置式、中置式和上置式。
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第3章 配气机构
3.1.3 配气机构的传动
曲轴与凸轮轴之间的传动方式：齿轮传动、链传动和齿形皮带传动
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3.1.4 发动机每缸气门数
某些大排量、高转速、高功率的发动机，由于气门尺寸的限制，每缸两个气 门不能满足需要，因此要采用三气门或四气门 气门排列方案：
3.1.1 气门式配气机构组成和工作情况
组成：气门组、气门传动组
气门组：主要维持气门关闭 弹簧座、气门弹簧 气门导管、气门
摇臂 气门 弹簧 座 气 门 弹 簧 气 门 导 气 管 门 曲轴 正时 齿轮 调整 螺钉 螺母 摇臂 轴
气门传动组：定时驱动气门开闭 正时齿轮、凸轮轴、挺杆 推杆、摇臂轴、摇臂
头部
气门
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第3章 配气机构 2. 气门一般构造 1）气门头部：凸顶、平顶、漏斗形
平顶
喇叭顶
球面顶
a、球面顶：刚度、受热面积大； 2）气门锥角特点
b、平顶：结构简单。
充钠气 门
C、喇叭顶：与杆部过渡具有流线形，可减小进气阻力，但顶部受热面积大
a.锥形面能获得较大气门座合压力，提高密封、导热性 b. 落座时有自动定位作用 c.避免气流拐弯过大而降低流速。d.具有自洁作用
（1）同名气门排成两列
由一个凸轮轴通过T形驱 动杆同时驱动。
（2）同名气门排成一列
由于进排气门分别位于曲 轴中心线的两侧，可分别 采用凸轮轴驱动。
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3.1.5 气门间隙 功用：补偿气门受热后的膨胀量
如冷态时无间隙：则热态下， 气门和传动件的受热膨胀势必引 起气门关闭不严而漏气。使功率 下降，甚至烧坏气门。
摇臂 轴支 架 推 杆
调整螺钉和锁紧螺母。
挺 杆 凸轮 轴正4
第3章 配气机构 工作过程： 驱动 顶起 曲轴正时齿轮———凸轮轴旋转——凸轮的凸起部分—— 挺、推杆—
—摇臂摆转——克服弹力推开气门——凸轮凸起部分顶点转过挺杆——减小 对挺柱的推力——气门在弹簧作用下开度逐渐缩小
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第3章 配气机构
1. 表面处理：钢丝表面经抛光或喷丸处理
2. 避免气门弹簧工作频率与自振频率相等而共振。 a. 提高气门弹簧的自振频率。 b. 采用双气门弹簧
c.采用不等螺距弹簧
3、改善气门和气门座密封面的工作条件 采用气门旋转机构
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第3章 配气机构
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气门导管和气门座 1-气门导管；2-卡环；3-气缸盖；4-气门座
பைடு நூலகம்
3.4.4 气门弹簧
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功用：使气门自动回位关闭，保证气门与气门座的座合压力，吸收气门在 开关过程中各传动零件产生的惯性力。 构造：采用圆柱形螺旋弹簧，一端支承在气缸体上，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尾部 要求：
挺柱
挺柱
AM
C C A
N
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E
N
M
A
A
M
N
E
C
E
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同名凸轮相对位置 凸轮轴上各缸进气（排气）凸轮相对位置与凸轮轴转动方向、各缸工作顺序 和作功间隔角有关。
如凸轮轴为顺时针转动，工作顺序为：1—3—4—2的发动机作功间隔为180度 表现在同名凸轮间夹角为90度。
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如凸轮轴为反时针，工作顺序为：1—5—3—6—2—4的六缸发动机作功间隔为 120度，则同名凸轮的夹角为60度 17
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3.4.1 气门
1.气门工作条件
（1）气门与缸内高温燃气直接接触，受热严重，散热困难，排气门较进气门温度 高。 （2）气门头部承受落座 的惯性冲击力 （3）接触缸内燃烧生成 物中的腐蚀介质。
锁片
弹簧座圈 气门弹簧
杆身
气门导管
材料：
进气门（合金、中碳合金、 铬钢等
气门座圈
排气门（合金、硅铬、硅铬 钼钢等 ）
下止 点 上止 点
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3.2.2 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 下止点前，排气门开。
2.排气迟后角δ： 经整个排气过程，活塞越过上止 点之后，排气门才关闭。 排气过程持续t：180+ γ + δ
上止 点
下止点
作功行程接近终了，缸内可利 用能量已不大，排气门提前开， 可利用废气余压加速自由排气。 活塞到达上止点,废气气流的惯性，排气门晚关一些，使排气彻底
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第3章 配气机构
3.2.3 气门的叠开：
由于进气门早开、排气门晚 闭，在一段时间内出现进排气 门同时开启的现象。
气门叠开角：同时开启角：α+δ 气门叠开有利于换气，在换气 过程中，气门开度较小，新鲜 气体和废气流惯性很大，会保 持原来的流动方向，不会产生 废气吸入进气道或新鲜气体随 废气排除的问题。
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3.3.4 摇臂 功用：将推杆或凸轮传来的力改变方向传给气门使其开启。
构造特点： 1）在摇臂短臂端螺纹孔中旋入用 以调整气门间隙的调节螺钉
2）摇臂上钻有润滑油道和油孔。 3）为防止摇臂轴向窜动，摇臂轴上每两摇臂间都装定位弹簧。
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3.4 气门组
主要机件：气门、气门弹簧、气门导管等
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第3章 配气机构
1）凸轮
（1）凸轮的轮廓 气门开启、关闭持续 时间须符合工作顺序、 配气相位的要求由凸 轮轮廓保证
凸轮工作过程： 凸轮转过EA段—气门关 闭——凸轮越A点—挺 柱上移—转动至M点— 消除气门间隙—气门开 启——至C点气门开度 最大—而后逐渐关小— 至DE中某点N时——气 门关闭——而后挺柱继 续下落—出现气门间隙
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3. 气门杆部
它与气门导管应保持合适间隙，以减少磨损，起良好的导向、散热作用 气门杆尾部结构与弹簧座的固定和气门防脱装置有关
1）弹簧座的固定
气门杆尾部采用锁片式 结构固定弹簧座 2）气门的防脱装置 在锁片槽下另切一槽， 装卡环，以防气门弹簧折 断气门落入气缸中发生捣 缸
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3.4.2 气门导管
气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的 部位称为气门座。气门座的锥角是 与气门锥角相适应的，以保证二者紧密座 合，可靠地密封。 有些发动机的气门座是在缸盖上直接 加工出来的，而大多数发动机的气 门座是用耐热合金钢或合金铸铁单独制成 座圈，然后压入气缸盖中，以提高 使用寿命和便于修理更换。有的汽油机只 镶排气门座。 对于铝合金气缸盖来说，由于其耐磨、耐 热性差，双座必须都镶气门座圈。
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3.3 气门传动组
3.3.1凸轮轴
1.凸轮轴功用
驱动和控制各缸气门的开闭， 使其符合发动机的工作顺序、 配气相位及气门开度变化规律 等要求。 2.凸轮轴构造
第3章 配气机构
组成：正时齿轮、凸轮轴、气门挺杆、气门推杆、摇臂、摇臂轴等
组成：凸轮、凸轮轴轴颈等。
下置式凸轮轴汽油机还具有驱 动机油泵、分电器的螺旋齿轮 和驱动汽油泵的偏心轮
第3章 配气机构 异名凸轮的相对位置 同一气缸进排气凸轮相对位置，是由凸轮轴转向和发动机配气相位决定的。 图中两异名凸轮之间的夹角理论上：θ=180/2=90，实际上气门是早开晚闭的
θ反映在配气相位上
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第3章 配气机构
2）凸轮轴轴颈
凸轮轴各道轴颈直径有的相等，有的从前往后逐渐减少，凸轮轴上有很多特 殊的油槽或油孔。