項目4-配氣機構

項目四配氣機構一概述二配氣定時三氣門組四氣門傳動組五氣門間隙及調整六配氣機構新結構1、配氣機構的功用按照發(fā)動機工作循環(huán)的需要，定時開啟、關閉進、排氣門。（1）在進氣過程中，向氣缸內供給可燃混合氣或新鮮空氣。（2）在壓縮和作功過程中，保證氣缸的密封。（3）在排氣過程中，及時排出廢氣。氣門開閉要求：不遲不早，不多不少，開得快，關得嚴，噪聲小。一、概述2、充量系數(shù)φc充量系數(shù)φc——指發(fā)動機在每一工作循環(huán)進入氣缸的實際充量（新鮮可燃混合氣或新鮮空氣）與進氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的理論充量的比值。也稱充氣效率或容積效率。Φc=M/M0M——進氣過程中，進入氣缸的實際充量。M0——進氣狀態(tài)下，充滿氣缸工作容積的理論充量。充量系數(shù)對發(fā)動機性能的影響Φc↑→進氣量↑→熱量↑→P↑。Φc一般為0.8~0.9。發(fā)動機類型充量系數(shù)四行程汽油機0.70~0.85四行程非增壓柴油機0.75~0.90四行程增壓柴油機0.90~1.053.配氣機構的組成氣門氣門4.配氣機構的工作原理video5.配氣機構的分類

目前國產的汽車發(fā)動機都采用氣門頂置式配氣機構。

壓縮比受到限制，進排氣門阻力較大，發(fā)動機的動力性和高速性均較差，逐漸被淘汰。

（1）按氣門布置形式頂置氣門式配氣機構結構特點——氣門位于活塞頂上方。工作特點四行程發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)，曲軸旋轉兩周，各缸的進、排氣門各開啟一次，凸輪軸旋轉一周。（2）按凸輪軸的布置形式凸輪軸下置凸輪軸中置凸輪軸上置優(yōu)點：曲軸與凸輪軸之間采用齒輪傳動，傳動簡單可靠，有利于發(fā)動機的布置。缺點：動力傳遞路線較長，不適用于高速發(fā)動機。凸輪軸下置式特點：曲軸與凸輪軸之間采用齒輪傳動或鏈輪傳動，可減少氣門傳動機構的往復運動質量。凸輪軸中置式特點：曲軸與凸輪軸之間傳動路線長，氣缸蓋拆卸困難，往復運動慣性力小，適用于高速發(fā)動機。凸輪軸上置式（3）按氣門的驅動形式1）搖臂式

3）直接驅動2）擺臂式（4）氣門數(shù)目及排列方式單缸2氣門配氣機構

單缸3氣門配氣機構

單缸4氣門配氣機構

單缸5氣門配氣機構（5）凸輪軸的傳動方式傳動方式圖示應用齒輪傳動凸輪軸下置、中置式配氣機構鏈條傳動凸輪軸上置式配氣機構齒形帶傳動凸輪軸上置式配氣機構齒輪傳動

鏈傳動

同步齒形帶傳動三種傳動方式比較

二、配氣定時1、氣門開閉時刻的選擇理論上：四行程發(fā)動機的進氣門在上止點時開啟，在下止點時關閉；排氣門在下止點時開啟，在上止點時關閉。實際工作時：發(fā)動機曲軸轉速很高，活塞每一行程歷時極短，使發(fā)動機充氣不足或排氣不凈，從而使發(fā)動機功率下降。措施：使進、排氣門都提前打開、延遲關閉，以改善進、排氣狀況，從而提高發(fā)動機的動力性。2、什么叫配氣相位？配氣相位指用曲軸轉角表示進、排氣門開、閉時刻和開啟持續(xù)時間。video3、配氣相位的選擇進、排氣門都早開晚關目的：進氣充分，排氣徹底。進氣門配氣相位的選擇進氣門早開：減少進氣開始時的進氣阻力，使得進氣充分。進氣門晚關：利用進氣氣流的流動慣性和壓差，繼續(xù)進氣。進氣門配氣相位α——進氣門提前角α=10°~30°β——進氣門延遲角β=40°~80°α+180°+β——進氣過程持續(xù)角進氣過程＞進氣行程排氣門配氣相位的選擇排氣門早開：利用缸內外較大壓差，有利于排氣。排氣門晚關：用進氣氣流的流動慣性和壓差，繼續(xù)排氣，使得排氣徹底。排氣門配氣相位γ——排氣門提前角γ=40°~80°δ——排氣門延遲角δ=10°~30°γ+180°+δ——排氣過程持續(xù)角排氣過程＞排氣行程4、四行程發(fā)動機配氣相位圖

進氣過程排氣過程5、氣門疊開氣門疊開——當進氣門早開和排氣門晚關時，出現(xiàn)的進排氣門同時開啟的現(xiàn)象。氣門疊開氣門疊開角的選擇

氣門疊開角α+δ——進、排氣門同時開啟過程中的曲軸轉角。由于新鮮氣流和廢氣流的流動慣性都比較大，在氣門疊開時不會改變流向。只要氣門重疊角選擇適當，就不會有廢氣倒流入進氣管和新鮮氣體隨同廢氣排出的可能性，有利于換氣。部分汽車配氣相位值

車型進氣門提前角進氣門延遲角排氣門提前角排氣門延遲角αβγδ桑塔納1°37°42°2°奧迪3°41°33°5°切諾基12°78°56°34°夏利19°51°51°19°標致4°26′42°34°12°4′6135Q20°48°48°20°EQ6100-11°37°42°2°YC6105QC17°43°61°18°配氣正時錯誤所造成的后果

配氣機構的零部件結構

氣門傳動組氣門組三、氣門組

油封氣門組實物圖鎖片彈簧座油封氣門彈簧氣門1、氣門功用：燃燒室的組成部分，是氣體進、出燃燒室通道的開關，承受沖擊力、高溫沖擊、高速氣流沖擊。

頭部桿部進氣門：鉻鋼或鉻鎳鋼；排氣門：硅鉻鋼videoA、高溫：進氣門570K～670K，排氣門1050K～1200K；B、頭部承受氣體壓力、氣門彈簧力等；C、冷卻和潤滑條件差；D、被氣缸中燃燒生成物中的物質所腐蝕。工作條件：性能：

強度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨。氣門頭部的功用——與氣門座配合，氣流通道，起密封、傳熱作用。氣門頭部的結構形式平頂式結構簡單，制造方便，吸熱面積小，質量也較小，進、排氣門都可采用。凸頂式（球面頂）適用于排氣門，因為其強度高，排氣阻力小，廢氣的清除效果好，但球形的受熱面積大，質量和慣性力大，加工較復雜。凹頂式（喇叭頂）凹頂頭部與桿部的過渡部分具有一定的流線形，可以減少進氣阻力，但其頂部受熱面積大，故適用于進氣門。氣門錐角氣門錐角概念：氣門頭部與氣門座圈接觸的錐面與氣門頂部平面的夾角。裝配前應將密封錐面研磨。邊緣應保持一定的厚度，1～3mm。錐角作用：

A、獲得較大的氣門座合壓力，提高密封性和導熱性。B、氣門落座時有較好的對中、定位作用。C、避免氣流拐彎過大而降低流速。D、自潔作用。充鈉排氣門在一些熱負荷嚴重的柴油機上，排氣門頭部制成空心，內充金屬鈉。充鈉冷卻可使排氣門頭部溫度下降150~200℃，但氣門桿溫度下降不多。氣門實物圖進氣門（大）排氣門（?。忾T桿部較高的加工精度。氣門桿尾部：環(huán)形槽、鎖銷孔易斷裂處不同類型的氣門桿環(huán)槽

氣門油封氣門檢修（1）氣門的耗損：

1）氣門工作面起槽、變寬；

2）燒蝕后的斑點和凹陷；

3）氣門桿和尾端的磨損；

4）氣門的彎曲變形。（2）氣門的檢驗1）氣門桿的磨損量測量；2）氣門頭部邊緣厚度測量；3）利用百分表測量氣門桿的彎曲；4）氣門頭部燒蝕、燒裂、燒損無法修復；（3）氣門修理：1）砂輪機磨光或更換。2）氣門光磨機上進行修磨。video2、氣門導管作用：為氣門的運動導向，保證氣門直線運動；導熱作用。工作條件：工作溫度較高，約500K。潤滑困難，易磨損。

氣缸蓋過盈配合卡環(huán)：防止氣門導管在使用中脫落。video材料：用含石墨較多的鑄鐵，能提高自潤滑作用。加工方法：外表面加工精度較高，內表面精絞。裝配：氣門桿與氣門間隙0.05～0.12mm。氣門導管的檢修（1）檢查氣門桿與氣門導管之間的配合間隙檢查測量方法：①用內徑百分表測量氣門導管內徑，將內徑減去新氣門桿直徑，即為配合間隙；②用百分表，見課本P120圖4-31.（2）更換氣門導管磨損嚴重時，應予以更換。3、氣門座

氣門座概念：

氣缸蓋的進、排氣道與氣門錐面相結合的部位。

作用：

密封氣缸；接受氣門傳來的熱量。

氣門座氣門座圈的材料一般選用耐熱鋼或合金鑄鐵。氣門座圈與氣門座圈孔的配合氣門座圈與氣門座圈孔采用較大的過盈配合，可采用熱裝法或冷裝法裝配。氣門座的結構特點（1）氣門座錐角與氣門錐角相適應。（2）氣門密封錐面寬度為1~3mm。特點：

優(yōu)點：提高氣門座的使用壽命，便于更換。缺點：導熱性差，加工精度高，脫落時易造成嚴重事故。氣門座圈鑲嵌式氣門座氣門座結構形式的選擇（1）汽油機排氣門采用鑲嵌式氣門座。（2）柴油機進氣門采用鑲嵌式氣門座。（3）有的發(fā)動機進、排氣門都采用鑲嵌式氣門座。（4）采用鋁合金氣缸蓋的發(fā)動機，進、排氣門都采用鑲嵌式氣門座。（5）當在氣缸蓋上直接加工出來的氣門座能滿足工作性能要求時，最好不用鑲嵌式氣門座。故障情況及措施：若氣門座圈松動、裂紋、燒蝕或磨損嚴重時，應更換。氣門座密封面變寬（不超過3mm）或出現(xiàn)凹陷、斑點等，導致氣門關閉不嚴，氣缸密封性降低，一般可用絞削和磨削的加工方法修復。氣門座的檢修4、氣門彈簧功用：保證氣門的回位；

吸收沖擊振動的能量。氣門彈簧氣門彈簧座鎖片氣門關閉保證氣門及時關閉、密封氣門開啟保證氣門不脫離凸輪氣門彈簧的材料——合金彈簧鋼

減小或消除彈簧共振的措施（1）提高氣門彈簧的自然振動頻率。（2）采用不等螺距彈簧。（3）采用雙氣門彈簧。（4）采用加阻尼摩擦片的等螺距單彈簧。（1）檢查1）裂紋的檢查。2）垂直度的檢查（不大于1.5mm）。3）自由長度的檢查（與新彈簧相比，減小值不得超過2mm）。4）彈力的檢查。氣門彈簧的檢修（2）修理氣門彈簧出現(xiàn)斷裂、歪斜、彈力減弱現(xiàn)象時直接更換。5、氣門旋轉機構氣門在工作中相對氣門座緩慢旋轉，其作用是防止局部過熱引起的變形和清除氣門座積炭。video四、氣門傳動組功用：定時驅動氣門開閉，并保證氣門有足夠的開度和適當?shù)臍忾T間隙。凸輪軸挺柱推桿搖臂凸輪軸正時齒輪搖臂軸1、凸輪軸作用：

驅動和控制各缸氣門的開啟和關閉，使其符合發(fā)動機的工作順序、配氣相位和氣門開度的變化規(guī)律等要求。工作條件：

承受氣門開、閉產生的周期性沖擊載荷。材料：優(yōu)質鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵。軸頸斜齒輪凸輪偏心輪正時齒輪斜齒輪：驅動分電器、機油泵偏心輪：驅動汽油泵結構：軸承凸輪凸輪性能：

承受氣門彈簧的張力，間歇性的沖擊載荷。

表面有良好的耐磨性，足夠的剛度。

凸輪與挺柱線接觸，接觸壓力大，磨損快。工作條件：凸輪的輪廓氣門開啟點消除氣門間隙階段氣門升程最大時刻氣門關閉點出現(xiàn)氣門間隙階段緩沖結束點同名凸輪的相對角位置同一氣缸的進、排氣凸輪的相對角位置是與相應的配氣相位相對應的。四缸發(fā)動機凸輪投影點火順序：1—2—4—3

凸輪軸上各同名凸輪的相對角位置與凸輪軸的轉向、發(fā)動機的工作順序、汽缸數(shù)或做功間隔角有關。1、正時齒輪；2、墊圈；3、螺母；4、止推片；5、螺栓；6、隔圈。123456凸輪軸止推片軸向定位凸輪軸的軸向定位作用：

為了防止凸輪軸在工作中產生軸向竄動和承受斜齒輪產生的軸向力。凸輪軸的驅動A、齒輪傳動：應用在下置凸輪軸發(fā)動機，采用斜齒齒輪。正時齒輪及正時標記B、鏈條和齒形皮帶傳動：鏈條傳動噪聲小，用于中置式或頂置式凸輪軸發(fā)動機。曲軸正時齒形帶輪中間軸齒形帶輪張緊輪凸輪軸正時齒形帶輪（1）常見損傷1）彎曲變形2）凸輪的輪廓磨損3）凸輪軸軸頸磨損4）正時齒輪軸頸鍵槽磨損5）凸輪軸裂紋凸輪軸的檢修（2）凸輪軸的檢修1）裂紋檢查：利用磁力探傷進行檢查，有裂紋應更換凸輪軸。2）彎曲的檢查和校正：以凸輪軸中間軸頸相對兩端軸頸的徑向圓跳動誤差來衡量。（3）凸輪磨損的檢修凸輪磨損一般以凸輪的最大升程減小量來衡量，可以直接測量凸輪高度來判斷。凸輪最大升程=凸輪高度-基圓直徑（4）凸輪軸軸頸的檢修用千分尺測得軸頸處直徑，計算出圓度和圓柱度。（5）凸輪軸軸向間隙的檢查和調整1）用塞尺測量第一軸頸前端面與止推突緣之間的間隙。2）百分表：（6）正時皮帶張緊度的檢查（7）張緊輪的檢修：一般不需要保養(yǎng)，只需檢查是否卡滯，是否有異響，有無磨損和損傷。2、挺柱作用：將凸輪的推力傳給推桿或氣門。挺柱的分類：機械挺柱和液力挺柱。機械挺柱用途圖示筒式氣門頂置式滾輪式減小摩擦所造成的對挺柱的側向力。多用于大缸徑柴油機。液壓挺柱實物圖3、氣門推桿作用：

將挺柱傳來的推力傳給搖臂。工作情況：是氣門機構中最容易彎曲的零件。材料：

硬鋁或鋼。

短臂

長臂4、搖臂功用：

搖臂結構示意圖將推桿或凸輪傳來的力改變方向，作用到氣門桿端以推開氣門。搖臂分類：普通搖臂和無噪聲搖臂。搖臂結構實物圖氣門間隙調整螺釘鎖緊螺母搖臂搖臂組示意圖搖臂軸螺栓搖臂軸支座搖臂軸緊固螺釘搖臂稱套調整螺釘搖臂定位彈簧5、擺臂與氣門間隙自動補償器結構、原理同液力挺柱。桑

塔

納

發(fā)

動

機

的

配

氣

機

構五氣門間隙的檢查與調整

1、氣門間隙基本知識氣門間隙——當氣門處于完全關閉狀態(tài)時，氣門桿與搖臂接觸面（或凸輪）之間的間隙。氣門間隙的作用

給氣門桿受熱留有膨脹伸長的余地，保證氣門的密封。氣門間隙的大小

由廠家根據(jù)試驗確定，一般為0.15~0.45mm左右。氣門間隙過小→氣門關閉不嚴而漏氣→發(fā)動機功率下降，燒壞氣門。氣門間隙過大→氣門開度減小，氣門開啟延續(xù)時間縮短，增加了零件之間的撞擊→發(fā)動機功率下降，磨損加劇。

注意點：（1）一般來說，排氣門的氣門間隙比進氣門的氣門間隙大。（2）為便于調整，許多發(fā)動機進、排氣門氣門間隙大小一樣，將氣門選擇不同的材料。（3）氣門間隙有冷態(tài)間隙和熱態(tài)間隙之分，冷態(tài)間隙比熱態(tài)間隙大。（4）當傳動機構磨損后，氣門的開度減小。（5）裝有液力挺柱的配氣機構無氣門間隙。部分發(fā)動機氣門間隙

車型進氣門排氣門熱車冷車熱車冷車捷達0.20~0.300.15~0.250.40~0.500.35~0.45富康0.200.40依維柯0.500.50S1950.350.45CA61020.20~0.300.20~0.30EQ6100-10.20~0.250.20~0.25YC6105QC0.400.452、氣門間隙的檢查與調整

調整前提

氣門處于完全關閉狀態(tài)。（挺柱或搖臂落在凸輪的基圓上）調整要求

松開鎖緊螺母，將標準厚薄規(guī)插入搖臂與氣門桿之間，一邊用起子旋動調整螺釘，一邊來回拉動厚薄規(guī)，感到稍有阻力即可，擰緊鎖緊螺母，復查間隙。擰入調整螺釘，氣門間隙減?。环粗?，氣門間隙變大。調整方法

（1）逐缸調整法——適用于結構復雜、磨損嚴重的發(fā)動機。（2）兩次調整法——普遍采用?！皟纱握{整法”的原理

用“逐缸調整法”調整495柴油機（1-3-4-2）的氣門間隙（1）找到第1缸的壓縮上止點。具體方法是：拆下氣門罩蓋，轉動飛輪，觀察第1缸氣門的動作，當排氣門關閉、進氣門打開又完全關閉后，使飛輪上的上止點記號與飛輪殼上的刻線對齊。此時，第1缸進、排氣門處于完全關閉狀態(tài)，第4缸進、排氣門處于打開狀態(tài)。（2）選擇0.20~0.25mm厚度的厚薄規(guī)分別插入第1缸進、排氣門搖臂與氣門桿之間，檢查氣門間隙是否符合技術要求。（3）分別調整第1缸進、排氣門氣門間隙。具體做法是：松開鎖緊螺母，將標準厚薄規(guī)插入搖臂與氣門桿之間，一邊用“一”字起子旋動氣門間隙調整螺釘，一邊來回拉動厚薄規(guī)，直至感到稍有阻力即可，擰緊鎖緊螺母，復查間隙。擰入氣門間隙調整螺釘，氣門間隙變大；反之，氣門間隙減小。（4）按照作功順序，將曲軸每轉180°，依次檢查調整3、4、2缸進、排氣門的氣門間隙。用“兩次調整法”調整495柴油機（1-3-4-2）的氣門間隙（1）找到第1缸的壓縮上止點。（2）按照“雙排不進”的原則，調整一半氣門的氣門間隙。即調整第1缸的進、排氣門，第3缸的排氣門，第4缸不調整，第2缸的進氣門。（3）將曲軸轉動1周，調整余下所有氣門的氣門間隙。即第1缸不調整，第3缸的進氣門，第4缸的進、排氣門，第2缸的排氣門。6缸發(fā)動機的兩次調整法（1-5-3-6-2-4）

檢查、調整氣門間隙時的注意點（1）必須擰緊搖臂軸支座的螺母。（2）識別第一缸（正確區(qū)分發(fā)動機的前后端）。（3）搞清氣門的排列。（4）知道發(fā)動機的作功順序。（5）知道氣門間隙的大小。（6）正確找準第1缸的壓縮上止點。（7）正確觀察氣門的工作狀態(tài)（搖轉曲軸，看1缸，先排后進）。（8）調整過程中，當厚薄規(guī)來回拉動時，應感到稍有阻力即可。（9）當擰緊鎖緊螺母后，必須復查氣門間隙。六配氣機構新結構

1、液力挺柱

有氣門間隙配氣機構的優(yōu)缺點（1）解決了熱膨脹對氣門工作的影響。（2）在發(fā)動機工作時產生撞擊噪聲。（3）氣門間隙變化對發(fā)動機工作性能影響大。（3）氣門間隙檢查調整復雜。液力挺柱的功用（1）能自動消除氣門及傳動機構的間隙，減小了各零件的沖擊載荷和噪聲。（2）凸輪輪廓可設計得比較陡些，氣門開啟和關閉更快，進、排氣阻力小，延長氣門與氣門座的接觸時間，提高發(fā)動機的高速性能。（3）改善氣門的冷卻，延長氣門的使用壽命。（4）不需要調整氣門間隙，使用維護方便。液力挺柱的結構

液力挺柱的結構示意圖

液力挺柱的結構特點：（1）外體與上蓋焊接在一起。（2）內體（油缸）的內、外表面分別與柱塞外表面、外體內表面良好地配合，接觸面間都有泄露間隙。（3）柱塞與油缸是一對精密偶件。（4）整個挺柱體形成兩個低壓油腔和一個高壓油腔。（5）柱塞回位補償彈簧的作用使柱塞壓靠在上蓋上，使挺柱頂面與凸輪輪廓保持接觸。當凸輪基圓與挺柱頂面接觸時，可消除并補償氣門間隙。液力挺柱的工作過程（1）當凸輪沒有壓下液力挺柱時機油→缸蓋專用油道→挺柱體環(huán)形油槽→供油斜孔→低壓油腔Ⅰ→低壓油腔Ⅱ→高壓油腔。低壓油腔Ⅰ、低壓油腔Ⅱ、高壓油腔充滿機油，柱塞頂在上蓋上。（2）當凸輪壓下液力挺柱時挺柱體和柱塞被壓下→油缸被推向上蓋→壓縮高壓油腔→單向球閥關閉→高壓油腔被密封→挺柱外體、油缸、柱塞成為一個剛體→按凸輪的運動規(guī)律，使氣門逐漸打開，再逐漸關閉。（3）當凸輪轉到基圓位置時環(huán)形油槽與專用油道對準→氣門在氣門彈簧作用下關閉→柱塞向上運動，挺柱回到原始位置→高壓油腔油壓下降→單向球閥打開→高壓油腔機油得到補充→油缸下行，壓靠在氣門桿上→氣門間隙得到補償。氣門間隙的自動補償原理液力挺柱靠油缸的相對位移來補償氣門間隙。氣門膨脹時：油缸相對于挺柱體上行→從低壓油腔向高壓油腔的補償油量減少→挺柱自動“縮短”。氣門收縮時：油缸相對于挺柱體下行→從低壓油腔向高壓油腔的補償油量增加→挺柱自動“伸長”。液力挺柱使用時的注意點（1）對機油的壓力和濾清質量要求嚴格。（2）液力挺柱安裝前必須人工排氣充油，以免工作時產生額外噪聲。（3）液力挺柱是不可拆卸的組件，磨損后無法調整，只能更換。（4）若通往氣缸體-氣缸蓋油道中的單向閥損壞，則發(fā)動機無法起動。1.傳統(tǒng)配氣機構的不足之處發(fā)動機在各種工況下，配氣正時和氣門升程固定不變。（1）低速時氣流速度慢，真空度大，廢氣倒流，造成怠速不穩(wěn)，動力下降，經(jīng)濟性差。（2）高速時進、排氣時間短，造成進氣不足，排氣不凈，功率下降。2.可變配氣正時與氣門升程系統(tǒng)2.可變配氣正時與氣門升程系統(tǒng)配氣正時（進、排氣門的開閉時刻）與氣門升程（氣門打開的程度）是影響充氣效率的重要參數(shù)。（1）可變配氣正時：豐田VVT-i、大眾VVT等。（2）可變氣門升程：本田VTEC、三菱MITEC等。（3）配氣正時與氣門升程均可變：本田i-VTEC、豐田VVTL-i等。（4）雙可變進、排氣相位：寶馬DoubleVanos.videoVTEC機構