第三章 配气机构——【汽车构造 精】.pdf

第三章配气机构 概述 气门间隙 配气相位 配气机构的组成和零件 第一节第一节配气机构的功用及充气效率配气机构的功用及充气效率 一、功用： 按照发动机每一缸内所进行的工作循环和发火次序的要 求，定时开启和关闭各气缸的进排气门，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、充气效率： 是指在进气过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 三、对配气机构的要求 其结构有利于减小进气和排气阻力，而且进排气门的开启时 刻和持续开启的时间比较适当，使吸气和排气都尽可能充分 一、类型： 1、按气门的布置： 气门顶置式；气门侧置式 2、按凸轮轴的布置位置： 下置式；中置式；上置式 3、按曲轴与凸轮轴的传动方式： 齿轮传动；链条传动；齿带传动 4、按每气缸气门数目： 二气门式；四气门式等 第二节 气门式配气机构的布置及传动 二、配气机构的组成与工作情况 1、气门布置、气门布置 1)气门顶置式气门顶置式 组成：组成： 工作过程 (1)气门打开：曲 轴通过正时齿轮驱动 凸轮轴旋转，使凸轮 轴上的凸轮凸起部分 通过挺柱、推杆、调 整螺钉，推动摇臂摆 转，摇臂的另一端便 向下推开气门，同时 使弹簧进一步压缩。

(2)气门关闭：当 凸轮的凸起部分的顶 点转过挺柱以后，气 门在其弹簧张力的作 用下，开度逐渐减小 ，直至最后关闭，进 气或排气过程即告结 束 特点： A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑凸轮轴下置式) B、进气阻力小，燃烧室结构紧凑，气流搅动大，能达到较高的压 缩比，目前国产的汽车发动机都采用气门顶置式配气机构 C、曲轴与凸轮轴传动比为2:1 2)、气门侧置式 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 2 2、凸轮轴的布置型式、凸轮轴的布置型式 1)、凸轮轴下置 不利因素：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 有利因素：简化曲轴 与凸轮轴之间的传动 装置，有利于发动机 的布置 2、凸轮轴中置式 传动方式：凸轮轴 经过挺柱直接驱动 摇臂，省去了推杆 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 凸轮轴凸轮轴 挺柱挺柱 活塞活塞 摇臂摇臂 调整螺钉调整螺钉 3、凸轮轴上置式 应用：高速发动机 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。

凸轮轴凸轮轴 凸轮轴凸轮轴 活塞活塞 双凸轮轴上置式发动机双凸轮轴上置式发动机 桑塔纳轿车发动机桑塔纳轿车发动机 三、配气机构的传动方式三、配气机构的传动方式 传动方式传动方式传动路线传动路线应用应用 齿轮传动齿轮传动 曲轴正时齿轮（钢）曲轴正时齿轮（钢）凸轮轴凸轮轴 正时齿轮（铸铁或胶木）正时齿轮（铸铁或胶木） 凸轮轴下置、凸轮轴下置、 中置式配气中置式配气 机构机构 链条传动链条传动曲轴曲轴链条链条凸轮轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮 凸轮轴上置凸轮轴上置 式配气机构式配气机构 齿形带传动齿形带传动 曲轴曲轴齿形皮带齿形皮带凸轮轴正时凸轮轴正时 齿轮齿轮 凸轮轴上置凸轮轴上置 式配气机构式配气机构 齿轮传动齿轮传动 曲轴正时齿轮（钢）曲轴正时齿轮（钢）凸轮轴凸轮轴 正时齿轮（铸铁或胶木）正时齿轮（铸铁或胶木） 凸轮轴下置、凸轮轴下置、 中置式配气中置式配气 机构机构 一般从曲轴到凸轮轴只需一对正时 齿轮传动，若齿轮直径过大，可增 加一个中间齿轮为了啮合平稳， 减小噪声，正时齿轮多用斜齿 材料： 曲轴正时齿轮：钢制 凸轮轴正时齿轮：铸铁，夹布胶木 配气正时：安装时正时记号对齐 链条传动链条传动曲轴曲轴链条链条凸轮轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮 凸轮轴上置凸轮轴上置 式配气机构式配气机构 噪音小 工作可靠性和耐久性不如齿轮传动 齿形带传动齿形带传动 曲轴曲轴齿形皮带齿形皮带凸轮轴正时凸轮轴正时 齿轮齿轮 凸轮轴上置凸轮轴上置 式配气机构式配气机构 齿形带传动，传动齿形带传动，传动 比准确，效率高，比准确，效率高， 不需润滑，噪声小不需润滑，噪声小 、工作可靠、成本、工作可靠、成本 低低 齿形皮带材料：氯齿形皮带材料：氯 丁橡胶丁橡胶 曲轴正时曲轴正时 齿形带轮齿形带轮 中间轴齿中间轴齿 形带轮形带轮 张紧轮张紧轮 凸轮轴正时凸轮轴正时 齿形带轮齿形带轮 四、气门间隙及其调整 1、概念：、概念： 气门间隙气门间隙：：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态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。

或凸轮）之间留有适当的间隙 气门杆气门杆 摇臂摇臂 气门间隙气门间隙 2、必要性：发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀，如果气门及 其传动件之间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态时，气门及其 传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和作功 行程中漏气，而使功率下降，严重时甚至不易起动为了消除这种现 象，通常在发动机冷态装配时，留有气门间隙，以补偿气门受热后的 膨胀量有的发动机采用液力挺柱，挺柱的长度能自动变化，随时补 偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙 过大： （1）传动零件之间及气门和气门座之间产生撞击响声，并加速磨 损 （2）使气门开启的持续时间减少，气缸充气和排气情况变坏 过小：热态下使气门关闭不严而发生漏气，导致功率下降，甚至 烧坏气门 3、大小： 气门气门间隙间隙 进气门进气门0.250.30mm 排气门排气门0.300.35mm 4、气门间隙调整 1）气门间隙调整方法两遍法 生产实践中，普遍地采用两遍法调整气门间隙，即第一缸压缩终了上止点 时，调整所有气门的半数，再摇转曲轴一周(指四冲程发动机)便可调整其 余半数气门 2）气门间隙调整原则气门在完全关闭的情况下，才能调整气门间隙 即挺柱(或摇臂)必须落在凸轮的基圆上才可调整。

由于气门开始开启和开始关闭时，挺柱(或摇臂)是在凸轮的缓冲段内某点 上，而且配气相位往往产生一定的偏差，所以不仅气门开启过程不能调， 而且将要开启和刚关闭不久的一段时间内也不能调根据该原则，则气门 在六种状态下不能调： (1)正在进气，则进气门不能调； (2)正在排气，则排气门不能调； (3)将要进气，则进气门不能调； (4)将要排气，则排气门不能调； (5)刚进气完，则进气门不能调； (6)刚排气完，则排气门不能调 据调整原则结合表中的图可以看出：一缸压缩终了，双门关闭，均可 调；六缸排气终了，双门叠开，均不可调；五缸压缩过程，距“进关” 很近，属“进气刚完”，进气门不能调，距“排开”、“排关”都很远 ，排气门可调；二缸“正在排气”，排气门不可调，距“进开”尚远， 进气门可调；三缸“正在进气”，进气门不可调，距“排关”已远，排 气门可调；四缸作功过程，已距“排开”很近，属“将要排气”，排气 门不可调，距“进开”“进关”都很远，进气门可调 综上分析，一缸压缩终了时，可调气门有：一缸双门，二、四缸进气 门，三、五缸排气门同理可分析六缸压缩终了时，剩下六个气门可调 如此，两遍调完全部气门。

实物图 测量气门间隙测量气门间隙拧松紧定螺母，调正调节螺钉拧松紧定螺母，调正调节螺钉 第四节 配气相位 一、配气相位：指进排气门从开启到最后关闭的时刻， 通常用相对于上下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图表 示，这种图形称为配气相位图 理论上讲进、压、功、排各占180，也就是说进、排气门都是在上、下止点开 闭，延续时间都是曲轴转角180 但实际表明，简单配气相位对实际工作是很不适应的，它不能满足发动机对进 、排气门的要求 原因： 气门的开、闭有个过程气门的开、闭有个过程 开启 总是 由小大 关闭 总是 由大小 气体惯性的影响气体惯性的影响 随着活塞的运动随着活塞的运动 同样造成进气不足、排气不净同样造成进气不足、排气不净 发动机速度的要求发动机速度的要求 实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，当转速为实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，当转速为5600r/min时一时一 个行程只有个行程只有60/（（56002））=0.0054s，就是转速为，就是转速为1500r/min，一个行程也只有，一个行程也只有 0.02s，这样短的进气或排气过程，使发动机进气不足，排气不净。

这样短的进气或排气过程，使发动机进气不足，排气不净 可见，理论上的配气相位不能满足发动机进饱排净的要求，可见，理论上的配气相位不能满足发动机进饱排净的要求， 实际配气相位演示 1030 4080 4080 1030 上止点 下止点 二、进气门的配气相位 1.进气提前角 (1)定义：在排气冲程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始 开启从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角(或 早开角)进气提前角用表示，一般为1030 (2)目的：进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下运动时，因进气 门已有一定开度，所以可较快地获得较大的进气通道截面，减少进气阻力 2.进气迟后角 (1)定义：在进气冲程下止点过后，活塞重又上行一段，进气门才关闭从 下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气迟后角(或晚关角)进气 迟后角用表示，一般为4080 (2)目的： 利用压力差继续进气：活塞到达下止点时，由于进气阻力的影响，气缸 内的压力仍低于大气压，进气门晚关，利用压力差可继续进气 利用进气惯性继续进气：活塞到达下止点时，进气气流还有相当大的惯 性，进气门晚关，仍能继续进气 下止点过后，随着活塞的上行，气缸内压力逐渐增大，进气气流速度也逐 渐减小，至流速等于零时，进气门便关闭的角最适宜。

若过大便会将进 入气缸内的气体重新又压回进气管 由上可见，进气门开启持续时间内 的曲轴转角，即进气持续角为： +180+ 三、排气门的配气相位 1.排气提前角 (1)定义：在作功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开始开启 从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角(或早开 角)排气提前角用表示，一般为4080 (2)目的： 利用气缸内的废气压力提前自由排气：恰当的排气门早开，气缸内还 有大约300kPa500kPa的压力，作功作用已经不大，可利用此压力使气缸 内的废气迅速地自由排出 减少排气消耗的功率：提前排气，等活塞到达下止点时，气缸内只剩 约110kPa120kPa的压力，使排气冲程所消耗的功率大为减小 高温废气的早排，还可以防止发动机过热 2.排气迟后角 (1)定义：在活塞越过上止点后，排气门才关闭从上止点到排气门关 闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角(或晚关角)排气迟后角用表示， 一般为1030 (2)目的： 利用缸内外压力差继续排气：活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高 于大气压，利用缸内外压力差可继续排气 利用惯性继续排气：活塞到达上止点时，废气气流有一定的惯性，利 用惯性可继续排气。

所以排气门适当晚关可使废气排得较干净 由此可见，气门开启持续时间内 的曲轴转角，即排气持续角为 +180+ 1.定义：由于进气门早开和排气门晚关，就出现了一段进排气门同时开启 的现象，称为气门叠开同时开启的角度，即进气门早开角与排气门晚关角 的和(+)，称为气门叠开角 2.废气倒排回进气管和新鲜气体随废气排出的问题： 由于叠开时气门的开度较小，且新鲜气体和废气流的惯性要保持原来的流 动方向，所以只要叠开角适当，就不会产生废气倒排回进气管和新鲜气体随 废气排出的问题发动机的结构不同、转速不同，配气相位也就不同 四、气门叠开 从上面的分析，可以看出实际配气相位和理论上。