第三章配气机构解析

荆州职业技术学院汽车发动机构造与维修课程教案汽车检测与维修专业班级教师郑毅授课时间

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配气机构

3.1.1 配气机构的作用

其作用是根据发动机工作循环和点火次序，适时地开启和关闭各缸的进、排气门，使纯净空气或空气与燃油的混合气及时地进入气缸，废气及时地排出。 3.1.2 配气机构总体组成与工作原理

1．配气机构总体组成(以顶置双凸轮轴齿形皮带传动的配气机构（图3-11）为例)

气门组件（含进排气门、进排气门座、气门弹簧、气门锁夹、气门导管等）

气门驱动机构（液压挺柱） 凸轮轴

凸轮轴传动机构（含曲轴正时皮带轮、凸轮轴传动皮带轮、齿形皮带、张紧轮等） 2．配气机构工作原理 齿形皮带3带动进排气凸轮轴旋转，克服气门弹簧力作用压下进气门，进气门开启，开始进气。

各缸进、排气门开闭的时刻取决于各进、排气凸轮的相对位置及进排气凸轮轴与曲轴的相对位置。

3.1.3 配气机构的分类

1.按气门的布置位置分（侧置式、顶置式两种）

侧置式：气门布置在气缸的一侧。使燃烧室结构不紧凑，热量损失大，气道曲折，进气流通阻力大，从而使发动机的经济性和动力性变差，已被淘汰。

顶置式：气门布置在气缸盖上（图3-11）。

2. 按凸轮轴布置位置分（上置凸轮轴、中置凸轮轴、下置凸轮轴三种） （1）下置凸轮轴配气机构（图

图3-11 配气机构总体总成 1-曲轴正时皮带轮 2-中间轴正时皮带轮 3-齿形

皮带 4-张紧轮 5-凸轮轴传动皮带轮 6-进气凸轮轴 7-凸轮 8-液压挺柱 9-进气门组件 10-排气凸轮轴 11-排气门组件

图3-12 下置凸轮轴配气机构 1-凸轮轴 2-挺柱 3-推杆 4-摇臂轴 5-锁紧螺母 6-调整螺钉 7-摇臂 8-气门锁夹 9-气门弹簧座 10-气门弹簧 11-气门导管 12-气门 13-气门座

图3-13 中置凸轮轴配气机构 1-凸轮轴 2-挺柱 3-支架 4-调整螺钉

5-摇臂 6-摇臂轴 7-锁夹 8-气门弹簧座 9-气门弹簧 10-气门导

管 11-气门

3-12）：凸轮轴1布置在曲轴箱上，由曲轴正时齿轮驱动。优点是凸轮轴离曲轴较近，可用齿轮驱动，传动简单。但存在零件较多，传动链长，系统弹性变形大，影响配气准确性等缺点。

（2）中置凸轮轴配气机构（图3-13）：凸轮轴1布置在曲轴箱上。与下置凸轮轴相比，省去了推杆，由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，减小了气门传动机构的往复运动质量，适应更高速的发动机。

（3）上置凸轮轴配气机构

凸轮轴直接布置在气缸盖上，直接通过摇臂或凸轮来推动气门的开启和关闭。这种传动机构没有推杆等运动件，系统往复运动质量大大减小，非常适合现代高速发动机，尤其轿车发动机。

根据顶置气门凸轮轴的个数，又分为单顶置凸轮轴（SOHC ）和双顶置凸轮轴（DOHC ）两种。

单顶置凸轮轴（图3-14）仅用一根凸轮轴同时驱动进、排气门，结构简单，布置紧凑。 双顶置凸轮轴驱动由两根凸轮轴分别驱动进、排气门。有两种布置形式，一种是凸轮通过摇臂驱动气门（图3-15）；另一种是凸轮直接驱动气门（图3-11），

这种双凸轮轴布置有利于增加气门数目，提高进排气效率，提高发动机转速，是现代高速发动机配气机构的主要形式。

3. 按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分（分为齿轮传动、链条传动和齿带传动三种）。 （1）齿轮传动（图3-16）

齿轮上都有正时记号，装配时必须按要求对齐。

（2）链传动（图3-17） 优点是布置容易，若传动距离较远时，还可用两级链传动。缺点是结构质量及噪声较大，链的可靠性和耐久性不

易得到保证。

（3）齿带传动 现代高速发动机广泛采用齿形带传动(图3-11)。齿形带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。齿带的张力可以由张紧轮进行调整。这种传动方式可以减小噪声，减少结构质量和降低成本。

4.按每缸气门的数目分 有2气门、3气门、4气门和5气门。

图3-16 凸轮轴的齿轮传动

1-曲轴正时齿轮 2-凸轮轴正时

齿轮 3-凸轮轴 4-挺柱 5-推

杆 6-摇臂座

7-摇臂轴 8-摇臂 9-气门

图3-17 凸轮轴的链传动

1-曲轴链轮 2-油泵驱动链轮 3-液力

张紧装置 4-凸轮轴链轮 5-导链板

6-链条

多气门结构（3～5气门），使发动机的进排气流通截面积增大，提高了充气效率，改善了发动机的动力、经济性能和排放性能。

3.2.4 配气机构主要组件结构原理 配气机构主要由气门组件、凸轮轴组件、凸轮轴传动机构和气门驱动机构组成。

1．气门组件（图3-19） 由气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门锁夹等零件组成。 （1）气门：头部、杆身和带密封锥面的气门盘组成。

气门盘顶面的形状有凸顶、平顶和凹顶（图3-20）。平顶结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也小，应用最多；凸顶的刚度大，受热面积也大，用于某些排气门；凹顶气门质量小，惯性小，与杆部的过渡有一定的流线形，可以减小进气阻力，常用作进气门。 气门盘有一密封锥面，其锥角α一般为300

～45°。

气门杆与弹簧连接方式: 锁夹式（图3-21a ）:有两个半圆形锥形锁夹4。

锁销式（图3-21b ）：在气门杆端有一个安装一个锁销。

（2）气门座：气缸盖的进、排气道与气门锥面相贴合的部位称为气门座（图3-19）。可在气缸盖上直接镗出，但大多数是用耐热合金钢单独制成座圈（称气门座圈），压入气缸盖（体）中，以提高使用寿命和便于维修更换。 （3）气门导管和油封：气门导管（图3-19）的作用是在气门作往复直线运动时进行导向，以保证气门与气门座之间的正确配合与开闭。当凸轮直接作用于气门杆端时，承受侧向作用力并起传热作用。

气门与气门导管间留有0.05～0.12mm 的微量间隙。该间隙过小，会导致气门杆受热膨胀与气门导管卡死；间隙过大，会使机油进入燃烧室燃烧。为了防止过多的润滑油进入燃烧室，有的在气门导管上安装有橡胶油封4（图3-19）。 （4）气门弹簧：作用是保证气门复位。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧（图3-22）。发

动机装一根气门弹簧时，采用不等距弹簧（图

3-22b ），以防止共振。装两根弹簧时(图3-22c)，弹簧内、外直径不同，旋向不同，它们同心安装在气门导管的外面，不仅可以提高弹簧的工作可靠性，防止共振的产生，还可以降低发动机的高度。

图3-20 气门顶形状 a ）平顶 b ）凹顶 c ）凸顶

图

3-21 气门弹簧座的固定方式 a ）锁夹固定 b ）锁销固定 1-气门杆 2-气门弹簧 3-弹簧座 4-锁夹 5-锁销 图3-22 气门弹簧

a) 等螺距弹簧b) 不等螺距弹簧 c)双弹簧