學(xué)習(xí)目標(biāo)2：掌握發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)的組成與工作原理

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)2能夠掌握發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)的組成與工作原理2.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)部件。做功行程燃料燃燒產(chǎn)生的熱能推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，對(duì)外輸出動(dòng)力。進(jìn)氣、壓縮和排氣行程則依靠曲柄和飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，通過連桿帶動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)，為下一次做功創(chuàng)造條件。曲柄連桿機(jī)構(gòu)主要由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。2.2.1 機(jī)體組 機(jī)體組是發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的安裝基體。主要由氣缸蓋、氣缸墊、氣缸體和油底殼等部件組成，如圖所示。1氣缸體水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體與上曲軸箱制成一體。一般用灰鑄鐵制成，上部為圓柱形空腔，稱

2、為氣缸。下部為支撐曲軸的曲軸箱。氣缸體內(nèi)部鑄有水套和潤滑油道，另外鑄有加強(qiáng)筋保證缸體的強(qiáng)度和剛度。（1）氣缸體的分類 根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，可分為一般式氣缸體、龍門式氣缸體和隧道式氣缸體三種，如圖所示。一般式氣缸體的曲軸回轉(zhuǎn)中心線與安裝油底殼的加工面位于同一高度。多用于中小型發(fā)動(dòng)機(jī)。優(yōu)點(diǎn)是加工方便、結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)體高度小、重量輕和曲軸拆卸方便。缺點(diǎn)是剛度較差，前后端與油底殼結(jié)合處的密封性差。龍門式氣缸體的曲軸回轉(zhuǎn)中心線高于安裝油底殼的加工面。優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度較大、密封可靠、維修方便和可承受較大的機(jī)械負(fù)荷。缺點(diǎn)是工藝性較差、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜和加工困難。隧道式氣缸體的主軸承座孔為整體式。主

3、軸承座孔內(nèi)裝有滾動(dòng)軸承，所以主軸承座孔比較大。主要用于負(fù)荷較大的柴油機(jī)。優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度大、主軸承的同軸度易保證。缺點(diǎn)是曲軸拆裝不方便、工藝性差和加工精度要求高。（2）氣缸套為提高發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的耐磨性，有些氣缸體采用表面淬火或鍍鉻等方式。有的氣缸體整體采用優(yōu)質(zhì)材料，但成本較高。目前廣泛采用的是氣缸體內(nèi)鑲?cè)霘飧滋椎慕Y(jié)構(gòu)。 氣缸套由片狀石墨鑄鐵并添加微量鉻、鉬和鎳等元素離心鑄造而成。優(yōu)點(diǎn)如下：耐磨性好使用壽命長檢修方便制造成本低等 氣缸套根據(jù)是否與冷卻水相接觸可分為干式氣缸套和濕式氣缸套兩種，如圖所示。 干式氣缸套外表面不與冷卻水接觸，壁厚一般為13mm，通常采用過盈配合。干式氣缸套的強(qiáng)度和剛度較好

4、，但加工精度要求高，拆裝不方便。濕式氣缸套外表面與冷卻水直接接觸，壁厚一般為59mm，以微小的裝配間隙放入氣缸體內(nèi)。通常以上部凸緣的下表面（圖中紅色圓圈處）為軸向定位，以與氣缸體接觸的外圓表面為徑向定位。為防止漏水，缸套下部裝有12個(gè)耐油、耐熱橡膠密封圈。濕式氣缸套裝入氣缸體后，其頂面一般高出氣缸體0.050.15mm，緊固氣缸蓋螺栓后，可將氣缸墊壓的更緊，保證氣缸的密封性。濕式氣缸套散熱好、缸體鑄造方便并且易拆卸，但其強(qiáng)度和剛度不如干式氣缸套，并且容易產(chǎn)生漏氣、漏水現(xiàn)象。2氣缸蓋氣缸蓋的主要作用是封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。氣缸蓋內(nèi)部有與氣缸體相通的冷卻水套、燃燒室、火

5、花塞座孔（汽油機(jī)）或噴油器座孔（柴油機(jī)）、進(jìn)排氣通道等。一般汽車采用整體式氣缸蓋。有些功率較大的柴油機(jī)為制造、維修方便和減少變形對(duì)氣缸密封性的影響，采用單體式氣缸蓋。即每個(gè)氣缸單獨(dú)用一個(gè)汽缸蓋，或者兩個(gè)、三個(gè)氣缸共用一個(gè)氣缸蓋。 汽油機(jī)的燃燒室由活塞頂部、氣缸壁及氣缸蓋上的凹部空間組成。汽油機(jī)燃燒室常見形狀有以下幾種，如圖所示。半球形燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積小，火花塞布置在燃燒室中央，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x較短，熱效率高，有利于排氣凈化。但配氣機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。楔形燃燒室結(jié)構(gòu)簡單，散熱面積小，熱量損失少，能在壓縮行程結(jié)束時(shí)形成擠氣渦流，有利于提高可燃混合氣質(zhì)量。但火花塞置于楔形燃燒室高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x較長。

6、盆形燃燒室燃燒速度快，熱效率較高，制作工藝性好，成本低，便于維修。但進(jìn)、排氣效果比半球形燃燒室差。3氣缸墊氣缸墊的主要作用是保證氣缸體與氣缸蓋結(jié)合面的密封。氣缸墊因接觸高溫高壓燃?xì)?、由氣缸體流向氣缸蓋的冷卻液和機(jī)油，并且需要承受擰緊氣缸蓋螺栓時(shí)造成的壓力。所以氣缸墊應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，并且有耐壓、耐熱和耐腐蝕的特性。另外為補(bǔ)償氣缸體頂面和氣缸蓋底面的粗糙度或不平整度，以及發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)氣缸蓋受力出現(xiàn)的變形，氣缸墊還需要有一定的彈性，如圖所示。 氣缸墊按所用的材料不同，可分為金屬-石棉襯墊、金屬-復(fù)合材料襯墊和全金屬襯墊等。其中金屬-復(fù)合材料襯墊和全金屬襯墊均屬無石棉氣缸襯墊，因沒有石棉夾層，可消除

7、襯墊中氣囊的產(chǎn)生，也減少了工業(yè)污染，是當(dāng)前的發(fā)展方向。4油底殼 油底殼的作用是儲(chǔ)存機(jī)油和封閉曲軸箱，同時(shí)也起到使機(jī)油散熱的作用，一般由薄鋼板沖壓而成。為保證發(fā)動(dòng)機(jī)縱向傾斜時(shí)機(jī)油泵仍能吸到機(jī)油，油底殼中部或后部都比較深，并在最深處裝有磁性放油螺塞，可吸附潤滑油中的鐵屑，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。有的油底殼內(nèi)還裝有擋油板，防止油面波動(dòng)過大，如圖所示。2.2.2 活塞連桿組 活塞連桿組主要由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿蓋、連桿軸瓦和連桿螺栓等組成，如圖所示。1活塞 活塞的作用是承受氣缸中的燃燒壓力，并將此壓力通過活塞銷和連桿傳遞給曲軸。另外活塞還與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室?；钊饕身敳?、頭部和裙部

8、三部分組成，如圖所示。 活塞頂部是燃燒室的組成部分，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室形狀和壓縮比大小的不同常制成不同的形狀，有平頂、凸頂和凹頂?shù)?，如圖所示。汽油機(jī)常采用平頂或凹頂式活塞，優(yōu)點(diǎn)是散熱面積小、制作工藝簡單。二行程汽油機(jī)常采用凸頂式活塞。柴油機(jī)的活塞頂部常制成各種凹坑。 活塞頭部是指活塞頂至最下面一道活塞環(huán)槽下端面之間的部分?；钊^部切有若干環(huán)槽，用來安裝氣環(huán)和油環(huán)。通常上面的23道環(huán)槽用于安裝氣環(huán)，下面的12道環(huán)槽用于安裝油環(huán)。油環(huán)槽底部加工有回油孔或橫向切槽，使油環(huán)從氣缸壁上刮下來的多余機(jī)油流回油底殼，如圖所示。 活塞裙部是指活塞頭部以下的部分，其作用是引導(dǎo)活塞在氣缸中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)并承受側(cè)壓力

9、。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，因氣缸內(nèi)高溫高壓氣體壓力的作用，活塞會(huì)產(chǎn)生彎曲變形?；钊軣岷?，因活塞銷處的金屬比較多，其受熱膨脹量比其余各處大，會(huì)產(chǎn)生熱膨脹變形?；钊趥?cè)壓力作用下會(huì)產(chǎn)生擠壓變形。這幾種變形的綜合結(jié)果使活塞裙部在活塞銷孔軸向方向的尺寸增大，如圖所示。 為了使活塞在各種工況下均能與氣缸壁間保持均勻的間隙，在制造時(shí)活塞裙部在豎直方向上常制成圓錐形，并且活塞裙部加工成橢圓形，使橢圓的長軸垂直于銷坐孔軸線的方向。2活塞環(huán)活塞環(huán)按功能不同可分為氣環(huán)和油環(huán)，如圖所示。（1）氣環(huán)氣環(huán)的作用是保證活塞與氣缸壁間的密封，防止氣缸內(nèi)的高溫高壓燃?xì)飧Z入曲軸箱。并將活塞頭部的熱量傳給氣缸壁，再由冷卻液或空氣帶走。同

10、時(shí)還有輔助刮油和布油的作用。一般發(fā)動(dòng)機(jī)上每個(gè)活塞裝有23道氣環(huán)，汽油機(jī)一般采用2道氣環(huán)，柴油機(jī)一般采用3道氣環(huán)。 氣環(huán)開有切口，具有彈性，在自由狀態(tài)下外徑略大于氣缸直徑，隨活塞裝入氣缸后產(chǎn)生彈力緊貼在氣缸壁上，形成第一密封面。少量氣體竄入環(huán)槽后形成背壓力作用在氣環(huán)的背面，又能加強(qiáng)第一密封面的密封作用。同時(shí)進(jìn)入側(cè)隙的高壓氣體將活塞向下壓緊到環(huán)槽下側(cè)面上，形成第二密封面。 氣環(huán)安裝時(shí)注意將各道氣環(huán)的切口相互錯(cuò)開，形成迷宮式封氣裝置，對(duì)氣缸中的高壓燃?xì)膺M(jìn)行有效密封。氣環(huán)的開口形狀對(duì)漏氣量有一定影響。一般有直開口、階梯形開口和斜開口三種，如圖所示。直開口工藝性好，但密封性差；階梯形開口密封性好，工藝性

11、差；斜開口的密封性和工藝性介于前兩種開口之間，斜角一般為30或45。 氣環(huán)的斷面形狀多種多樣，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和強(qiáng)化程度，選擇不同斷面形狀的氣環(huán)組合，可以得到更好的密封效果和使用性能。常見的氣環(huán)斷面形狀如圖所示。（2）油環(huán) 油環(huán)的作用是刮除氣缸壁上多余的機(jī)油，經(jīng)活塞環(huán)槽上的回油孔流回油底殼，并在氣缸壁上涂布一層均勻的油膜，既可防止機(jī)油竄入燃燒室，又能減少活塞、活塞環(huán)與氣缸壁的磨損，同時(shí)還有輔助密封的作用。油環(huán)的刮油作用如圖（a）所示。 通常發(fā)動(dòng)機(jī)上每個(gè)活塞裝有12道油環(huán)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多采用組合油環(huán)，由上刮片、下刮片和產(chǎn)生徑向、軸向彈力的襯環(huán)組成，如圖（b）所示。3活塞銷 活塞銷的作用是連接活

12、塞和連桿，將活塞承受的氣體壓力傳給連桿。現(xiàn)在汽車通常采用全浮式活塞銷。即發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞銷能在連桿小頭襯套孔和活塞銷座孔內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，既增加了實(shí)際活動(dòng)接觸面，又能減小活塞銷的磨損?；钊N兩端用彈性卡環(huán)固定，防止活塞銷的軸向竄動(dòng)。4連桿 連桿的作用是將活塞承受的力傳給曲軸，并將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿的組成連桿體連桿蓋連桿螺栓連桿軸瓦等連桿體與連桿蓋分為連桿小頭、桿身和連桿大頭。連桿小頭用于安裝活塞銷以連接活塞，全浮式連桿的連桿小頭內(nèi)壓有耐磨襯套。連桿桿身的橫截面通常為工字形，剛度大，質(zhì)量輕。 連桿大頭與曲軸的連桿軸徑相連。為便于安裝，連桿大頭常做成剖分式，上半部與桿身做為一體，

13、下部即為連桿蓋，連桿大頭通過連桿螺栓連接。連桿大頭的切口有直切口和斜切口兩種形式，如圖所示。直切口多用于汽油機(jī)，斜切口多用于柴油機(jī)。 連桿軸承由上、下兩片軸瓦對(duì)合而成，裝在連桿大頭孔內(nèi)，作用是保護(hù)連桿軸頸。上下兩個(gè)軸承的剖分面上制有定位凸鍵，防止連桿軸承在工作中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向移動(dòng)。其內(nèi)表面還加工有油槽，保證可靠的潤滑。2.2.3 曲軸飛輪組 曲軸飛輪組由曲軸、飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器、曲軸皮帶輪和正時(shí)齒輪等組成，如圖所示。1曲軸 曲軸的作用是承受活塞連桿傳來的氣體壓力，并將其轉(zhuǎn)變成扭矩，然后通過飛輪輸出，同時(shí)還用來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)和壓縮機(jī)等其它輔助裝置。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多采用整體式曲軸，主要由以下部分組

14、成：主軸頸連桿軸頸曲柄平衡重前端軸后端凸緣等 曲軸上一個(gè)連桿軸頸和其兩端的曲柄及相鄰的兩個(gè)主軸頸構(gòu)成一個(gè)曲拐。曲拐的數(shù)量和相對(duì)位置取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)、氣缸排列形式和各缸的工作順序。直列發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)，V型發(fā)動(dòng)機(jī)和對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐數(shù)等于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)的一半。 按主軸頸的數(shù)目不同，曲軸可分為全支承曲軸和非全支承曲軸。相鄰兩個(gè)曲拐間都有一個(gè)主軸頸的為全支承曲軸，否則為非全支承曲軸。如圖所示。全支承曲軸剛度大且主軸頸的負(fù)荷相對(duì)較小，多用于柴油機(jī)和負(fù)荷較大的汽油機(jī)。非全支承曲軸長度短，結(jié)構(gòu)和制造工藝簡單，多用于中小負(fù)荷的汽油機(jī)。 曲軸軸承按其承載方向不同，分為徑向軸承（主軸承）和軸向軸承（組

15、合止推軸承）。主軸承用于支承曲軸。 組合止推軸承除了用于支承曲軸外，還用于限制曲軸的軸向竄動(dòng)。因?yàn)榍S受熱膨脹時(shí)會(huì)自由伸長，所以組合止推軸承只能設(shè)置在一處。2扭轉(zhuǎn)減振器 扭轉(zhuǎn)減振器的作用是消減曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多采用橡膠扭轉(zhuǎn)減振器和硅油扭轉(zhuǎn)減振器等。3飛輪飛輪是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的圓盤，如圖所示。主要作用儲(chǔ)存做功行程的部分能量，然后用于克服其他各行程的阻力，使曲軸均勻旋轉(zhuǎn)。另外，飛輪還作為汽車傳動(dòng)系中摩擦離合器的主動(dòng)盤。飛輪的外緣上鑲有齒圈。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)機(jī)上的齒輪與飛輪齒圈嚙合，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。2.3 配氣機(jī)構(gòu) 配氣機(jī)構(gòu)的作用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)氣缸所進(jìn)行的工作循環(huán)和點(diǎn)火次序要求，按時(shí)開

16、啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門，使新鮮可燃混合氣或空氣能及時(shí)進(jìn)入氣缸，燃燒后的廢氣能及時(shí)排出氣缸，使換氣過程更為順暢，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下的工作性能。2.3.1 配氣機(jī)構(gòu)的組成1氣門組 氣門組的作用是實(shí)現(xiàn)氣缸的密封，主要包括氣門、氣門導(dǎo)管、氣門座圈和氣門彈簧等部件，如圖所示。（1）氣門頭部用于密封氣缸的進(jìn)、排氣通道桿部為氣門的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向 通常在氣門內(nèi)部注入金屬鈉，以改善氣門的導(dǎo)熱性能，鈉在高于970時(shí)為液態(tài)，可將氣門頭部的熱量傳給氣門桿。 氣門頭部根據(jù)外形不同可分為平頂、喇叭形頂和球面頂?shù)?，如圖所示。平頂氣門頭部結(jié)構(gòu)簡單，吸熱面積小，質(zhì)量小，進(jìn)、排氣門均可采用。喇叭形頂頭部與桿部的結(jié)合部分為流線形

17、，可減小進(jìn)氣阻力，但其受熱面積大，多用于進(jìn)氣門，不宜用于排氣門。球面頂頭部的強(qiáng)度高，排氣阻力小，適用于排氣門，但其受熱面積大，質(zhì)量和慣性也比較大，加工困難。 氣門頭部與氣門座圈接觸的工作面是與桿部同心的錐面，該錐面與氣門頂部平面的夾角稱為氣門錐角，氣門錐角一般為45或者30，如圖所示。為了保證良好的密封，氣門頭部與氣門座圈的配合錐面在裝配前要進(jìn)行相互研磨，維修過程中要注意配對(duì)的氣門與氣門座圈的不能互換。 另外為了減小發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣阻力，在進(jìn)、排氣門數(shù)量相等的情況下，進(jìn)氣門頭部直徑通常比排氣門頭部直徑大。（2）氣門座圈 氣門座圈的作用是靠其內(nèi)錐面與氣門錐面緊密配合，密封氣缸，同時(shí)也接收氣門傳來的熱

18、量。有的發(fā)動(dòng)機(jī)不單獨(dú)做氣門座圈，直接在氣缸蓋上把與氣門配合的錐面加工出來。2氣門傳動(dòng)組 氣門傳動(dòng)組的作用是定時(shí)驅(qū)動(dòng)氣門開閉，并保證規(guī)定的開啟時(shí)間和開啟高度。主要包括凸輪軸、凸輪軸正時(shí)齒輪、挺柱、推桿、搖臂和搖臂軸等部件，配氣機(jī)構(gòu)的氣門傳動(dòng)組如圖所示。3氣門間隙發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)氣門因溫度升高而膨脹。如果氣門及其傳動(dòng)件在冷態(tài)下無間隙或間隙過小，那么受熱時(shí)氣門及其傳動(dòng)件的膨脹會(huì)引起氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮行程和做功行程中漏氣，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。通常在發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)裝配時(shí)，在氣門及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中留有一定的間隙，稱為氣門間隙，以補(bǔ)償氣門受熱后的膨脹量。為了能對(duì)氣門間隙進(jìn)行調(diào)整，在搖臂或挺柱上裝有調(diào)節(jié)螺釘，如

19、圖所示。 氣門間隙的大小由發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，一般在冷態(tài)時(shí)，進(jìn)氣門的間隙為0.250.35mm，排氣門的間隙為0.300.35mm。如果間隙過大，則會(huì)使傳動(dòng)部件之間以及氣門和氣門座之間產(chǎn)生撞擊，加速磨損。 目前大部分汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都裝有液力挺柱，通過挺桿體腔內(nèi)的油液泄漏及補(bǔ)充，不斷自動(dòng)調(diào)節(jié)挺桿的工作長度，從而保持氣門正常工作而整個(gè)機(jī)構(gòu)又沒有間隙存在。解決了因有氣門間隙而產(chǎn)生的沖擊及噪音問題，同時(shí)不需要進(jìn)行氣門間隙的調(diào)整。液力挺柱結(jié)構(gòu)如圖所示。2.3.2 配氣機(jī)構(gòu)的布置型式 目前大多數(shù)汽車都采用氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)，其進(jìn)、排氣門都裝在氣缸蓋上。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸通過正時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)，如圖所

20、示。1凸輪軸的布置形式 氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)的凸輪軸根據(jù)結(jié)構(gòu)位置不同，可分為下置式、中置式和上置式。（1）凸輪軸下置式配氣機(jī)構(gòu)由于凸輪軸由曲軸通過正時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)，為了縮短凸輪軸與曲軸之間的距離，將凸輪軸布置在曲軸箱內(nèi)部，這種結(jié)構(gòu)稱為凸輪軸下置式配氣機(jī)構(gòu)。凸輪軸下置式配氣機(jī)構(gòu)的曲軸與凸輪軸距離較近，一般采用齒輪傳動(dòng)，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的布置。但是氣門與凸輪軸距離較遠(yuǎn)，對(duì)氣門關(guān)閉的準(zhǔn)確性和氣門運(yùn)動(dòng)規(guī)律影響較大，不適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。（2）凸輪軸中置式配氣機(jī)構(gòu) 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，為了減小氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，可將凸輪軸位置移到氣缸體的上部，這種結(jié)構(gòu)稱為凸輪軸中置式配氣機(jī)構(gòu)。凸輪軸中置式配氣機(jī)構(gòu)多用于柴油

21、機(jī)。（3）凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu) 凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)的凸輪軸布置在氣缸蓋上，凸輪軸通過搖臂驅(qū)動(dòng)氣門，或由凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)氣門。凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)省去了挺柱和推桿，使往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量大大減少，適用于高速強(qiáng)化的轎車發(fā)動(dòng)機(jī)。2凸輪軸的傳動(dòng)方式曲軸通過正時(shí)齒輪帶動(dòng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)，曲軸與凸輪軸之間的傳動(dòng)方式有齒輪傳動(dòng)鏈傳動(dòng)同步齒形帶傳動(dòng)等（1）齒輪傳動(dòng) 凸輪軸下置式、中置式配氣機(jī)構(gòu)曲軸與凸輪軸之間距離比較近，一般采取齒輪傳動(dòng)方式，如圖2-48所示。 曲軸到中間軸只需一對(duì)正時(shí)齒輪傳動(dòng)，必要時(shí)可加裝中間齒輪。為了嚙合平穩(wěn)，減少磨損和噪音，正時(shí)齒輪一般采用斜齒輪并用不同材料制成。齒輪上都有正時(shí)標(biāo)記，裝配時(shí)必須使標(biāo)

22、記對(duì)齊，才能保證配氣正時(shí)的準(zhǔn)確。（2）鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)式配氣機(jī)構(gòu)是曲軸通過鏈條驅(qū)動(dòng)凸輪軸，如圖所式。一般多用于凸輪軸上置的遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)的可靠性和耐久性不如齒輪傳動(dòng)，且噪聲較大、造價(jià)高。為了在工作時(shí)鏈條具有一定的張力而不致脫鏈，通常裝有導(dǎo)鏈板和張緊輪裝置。（3）同步齒形帶傳動(dòng) 同步齒形帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)的原理相同，只是將鏈輪改為齒輪，鏈條改為齒形帶，如圖所示。齒形帶傳動(dòng)有結(jié)構(gòu)質(zhì)量小、噪聲小和成本低等優(yōu)點(diǎn)，目前在轎車上應(yīng)用廣泛。2.3.3 配氣相位 配氣相位是用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門的開閉時(shí)刻和開啟持續(xù)時(shí)間。通常用相對(duì)于上、下止點(diǎn)曲拐位置的曲軸轉(zhuǎn)角環(huán)形圖來表示，稱為配氣相位圖，如圖所示。理論上，

23、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門應(yīng)該在活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)開啟，活塞運(yùn)到下止點(diǎn)時(shí)關(guān)閉。排氣門應(yīng)該在活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)開啟，活塞運(yùn)動(dòng)帶上止點(diǎn)時(shí)關(guān)閉。進(jìn)、排氣時(shí)間各占180的曲軸轉(zhuǎn)角。但實(shí)際情況并非如此，由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很高，一個(gè)行程的時(shí)間極短，如四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)轉(zhuǎn)速為3000r/min時(shí)，一個(gè)行程時(shí)間只有0.01s，另外凸輪驅(qū)動(dòng)氣門開啟還需要一段時(shí)間，所以氣門全開的時(shí)間非常短。如此短的時(shí)間很難做到進(jìn)氣充分和排氣徹底。為了改善換氣過程，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，實(shí)際上發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門開啟和關(guān)閉并不恰在活塞的上、下止點(diǎn)，而是適當(dāng)?shù)奶崆伴_啟和延遲關(guān)閉一定的曲軸轉(zhuǎn)角，以延長進(jìn)排氣時(shí)間。1進(jìn)、排氣門配氣相位在排氣行程接近終了，活塞到達(dá)上

24、止點(diǎn)之前，進(jìn)氣門便開始開啟，從進(jìn)氣門開啟到活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣提前角。進(jìn)氣門提前開啟的目的是保證進(jìn)氣行程開始時(shí)進(jìn)氣門達(dá)到最大開度，減小進(jìn)氣阻力，使新鮮空氣能順利進(jìn)入氣缸。進(jìn)氣行程活塞到達(dá)下止點(diǎn)后，再向上運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，進(jìn)氣門才關(guān)閉。從進(jìn)氣行程活塞下止點(diǎn)到進(jìn)氣門關(guān)閉所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣延遲角。進(jìn)氣門延遲關(guān)閉的目的是活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力仍低于大氣壓力，并且氣流有一定的慣性，此時(shí)仍可以利用壓力差和氣流慣性繼續(xù)進(jìn)氣。配氣相位中，進(jìn)氣延遲角的大小對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響最大。 進(jìn)氣門持續(xù)開啟時(shí)間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角為+180+。一般進(jìn)氣提前角為1030，進(jìn)氣延遲角為4080。在做功行程

25、接近終了，活塞到達(dá)下止點(diǎn)之前，排氣門便開始開啟。從排氣門開啟到活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣提前角。排氣門提前開啟的目的是當(dāng)做功行程活塞運(yùn)動(dòng)到接近下止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)還有0.300.50MPa的壓力，此壓力對(duì)做功已經(jīng)沒有太大的作用，但仍比大氣壓力高，可利用此壓力使氣缸內(nèi)的廢氣快速的自由排出。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)只剩0.110.12 MPa的壓力，使排氣行程消耗的功率大大減少。另外高溫廢氣的迅速排出，可以防止發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。排氣行程活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)后，再向下運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，排氣門才關(guān)閉。從活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)到排氣門關(guān)閉所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣延遲角。排氣門延遲關(guān)閉的目的是由于活塞運(yùn)動(dòng)到上止

26、點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)殘余廢氣壓力仍高于大氣壓，并且排氣時(shí)氣流有一定的慣性，仍可利用壓力差和氣流慣性繼續(xù)把廢氣排放的更干凈。排氣門持續(xù)開啟的時(shí)間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)角為+180+，一般排氣提前角為4080，排氣延遲角為1030。2氣門重疊由于進(jìn)氣門在上止點(diǎn)前開啟，排氣門在上止點(diǎn)后才關(guān)閉，出現(xiàn)了在同一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象，這種想象稱為氣門重疊。進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟的曲軸轉(zhuǎn)角+稱為氣門重疊角。由于新鮮空氣和廢氣的流動(dòng)慣性都比較大，只要?dú)忾T重疊角設(shè)計(jì)的適當(dāng)，就不會(huì)出現(xiàn)廢氣倒流入進(jìn)氣管或新鮮氣體隨廢氣流出的現(xiàn)象。2.3.4 可變氣門正時(shí)技術(shù)1VTEC VTEC系統(tǒng)全稱是可變氣門正時(shí)和升程電子控制系統(tǒng)（Variable Valve Timing and Valve Lift Electronic Control S