1、第三章 配 气 机 构l 教学重点：教学重点：（1）配气机构主要零部件的功用和结构特点；）配气机构主要零部件的功用和结构特点；（2）配气相位和气门间隙的作用；）配气相位和气门间隙的作用；（3）气门间隙的检查与调整。）气门间隙的检查与调整。l 教学难点：教学难点：（1）配气相位分析；）配气相位分析；（2）气门间隙的两次调整法。）气门间隙的两次调整法。本章教学提示 了解配气机构的功用；了解配气机构的功用； 正确描述配气机构的分类、工作过程和配气相位的定正确描述配气机构的分类、工作过程和配气相位的定义；义； 正确描述配气机构的组成、主要零部件的构造和装配正确描述配气机构的组成、主要零部件的构造和装配
2、连接关系；连接关系； 正确描述配气机构的装配要求和调整方法；正确描述配气机构的装配要求和调整方法； 对配气机构各零件进行正确的检查与维修。对配气机构各零件进行正确的检查与维修。本章教学要求 1. 配气机构的功用及组成配气机构的功用及组成 2. 配气定时及气门间隙配气定时及气门间隙 3. 气门组气门组 4. 气门传动组气门传动组理论知识 1. 配气机构的功用及分类配气机构的功用及分类 2. 配气机构的组成和工作情况配气机构的组成和工作情况配气机构的功用及组成 配气机构的功用：按发动机每一汽缸内所进行的工作配气机构的功用：按发动机每一汽缸内所进行的工作循环或点火次序的要求，定时地开启和关闭进、排气
3、循环或点火次序的要求，定时地开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气门，使新鲜可燃混合气(汽油机汽油机)或空气或空气(柴油机柴油机)得以得以及时进入汽缸，废气得以及时从汽缸排出。及时进入汽缸，废气得以及时从汽缸排出。一、配气机构的功用及分类一、配气机构的功用及分类 配气机构多采用顶置式气门。配气机构多采用顶置式气门。 根据凸轮轴的位置分为下置式、中置式和上置式。根据凸轮轴的位置分为下置式、中置式和上置式。 对配气机构的要求：减小进气和排气的阻力，使进气对配气机构的要求：减小进气和排气的阻力，使进气和排气都尽可能充分和完善。和排气都尽可能充分和完善。 发动机配气机构的基本组成由气门组和气门传动组组
4、成。发动机配气机构的基本组成由气门组和气门传动组组成。气门组的作用是封闭进排气道，气门传动组的作用是使气门组的作用是封闭进排气道，气门传动组的作用是使进排气门按配气相位规定的时刻开闭。进排气门按配气相位规定的时刻开闭。 配气机构按气门组的布置位置不同可分为顶置式配气机配气机构按气门组的布置位置不同可分为顶置式配气机构和侧置式配气机构。构和侧置式配气机构。二、配气机构的组成和工作情况二、配气机构的组成和工作情况 顶置式配气机构气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧顶置式配气机构气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑，曲轴与凸轮轴传动比为凑，曲轴与凸轮轴传动比为2:1； 侧置式配气机构进排气门都布置在汽缸的
5、一侧，结构侧置式配气机构进排气门都布置在汽缸的一侧，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，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。使发动机性能下降，已趋于淘汰。 目前广泛采用的是顶置式配气机构，这里以顶置式配目前广泛采用的是顶置式配气机构，这里以顶置式配气机构为基础，按凸轮的布置位置介绍几种类型的配气机构为基础，按凸轮的布置位置介绍几种类型的配气机构。气机构。 1. 凸轮轴下置式配气机构凸轮轴下置式配气机构 目前，大多数载货汽车和大目前，大多数载货汽车和大
6、中型客车发动机都采用这种中型客车发动机都采用这种结构形式，如图所示。结构形式，如图所示。(一一)配气机构的组成配气机构的组成 气门组主要包括气门、气门座、气门弹簧、气门弹簧气门组主要包括气门、气门座、气门弹簧、气门弹簧座、气门导管、气门锁片等。座、气门导管、气门锁片等。 气门传动组包括驱动气门动作的所有零件，主要零件气门传动组包括驱动气门动作的所有零件，主要零件包括正时齿轮、凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂轴和摇臂包括正时齿轮、凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂轴和摇臂等。等。 凸轮轴安装在汽缸体下部的曲轴箱内，位置与曲轴靠近，凸轮轴安装在汽缸体下部的曲轴箱内，位置与曲轴靠近，这样有什么优缺点呢？这样有什么优缺
7、点呢？ 简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置(齿轮传动齿轮传动)，有利于发动，有利于发动机的布置，润滑比较方便；但凸轮轴与气门相距较远，动机的布置，润滑比较方便；但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。力传递路线较长，环节多，因此不适用于高速发动机。2. 凸轮轴中置式配气机构凸轮轴中置式配气机构凸轮轴位于汽缸体的上部，凸轮轴位于汽缸体的上部，如图所示。如图所示。 当发动机转速较高时，为了减少气门传动机构的往复当发动机转速较高时，为了减少气门传动机构的往复运动质量，可将凸轮轴位置移到汽缸体的上部，由凸运动质量，可将凸轮轴位置移到汽缸体的上
8、部，由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，而省去推杆，但凸轮轴轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，而省去推杆，但凸轮轴与曲轴距离仍比凸轮轴下置式要远，因而使用一对正与曲轴距离仍比凸轮轴下置式要远，因而使用一对正时齿轮之间加装一个中间传动齿轮的方法。时齿轮之间加装一个中间传动齿轮的方法。3. 凸轮轴顶置式配气机构凸轮轴顶置式配气机构 现代轿车使用的高速发动机现代轿车使用的高速发动机大多采用这种结构形式，如大多采用这种结构形式，如图所示。图所示。 凸轮轴仍与曲轴平行布置，但位于气门组上方，凸轮凸轮轴仍与曲轴平行布置，但位于气门组上方，凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门开启和关闭，省去了推杆，轴直接通过摇臂来驱动气门开启和
9、关闭，省去了推杆，使往复运动质量大大减小。使往复运动质量大大减小。 但此种布置使凸轮轴距离曲轴较远，因此不便于使用但此种布置使凸轮轴距离曲轴较远，因此不便于使用齿轮传动，现多采用同步齿形胶带传动这种结构形齿轮传动，现多采用同步齿形胶带传动这种结构形式的气门传动组主要由凸轮轴、同步齿形胶带、摇臂，式的气门传动组主要由凸轮轴、同步齿形胶带、摇臂，摇臂轴等组成。摇臂轴等组成。 顶置凸轮轴式配气机构根据凸轮轴数通常分为单顶置顶置凸轮轴式配气机构根据凸轮轴数通常分为单顶置凸轮轴式凸轮轴式(SOHC)和双顶置凸轮轴式和双顶置凸轮轴式(DOHC)两种。两种。 (1) 单顶置凸轮轴式配气机构单顶置凸轮轴式配气
10、机构 单顶置凸轮轴配气机构有很多的布置形式，但都是单顶置凸轮轴配气机构有很多的布置形式，但都是用一根安装在汽缸盖上的凸轮轴，通过挺杆直接用一根安装在汽缸盖上的凸轮轴，通过挺杆直接(无摇无摇臂总成臂总成)或间接或间接(有摇臂总成有摇臂总成)驱动所有汽缸的进、排气驱动所有汽缸的进、排气门。门。 单顶置凸轮轴，无摇臂总单顶置凸轮轴，无摇臂总成、一列气门式配气机构成、一列气门式配气机构如图所示。如图所示。 凸轮轴通过液力挺柱直接凸轮轴通过液力挺柱直接驱动气门开启，气门传动驱动气门开启，气门传动组不但没有推杆，也取消组不但没有推杆，也取消了摇臂总成。使配气机构了摇臂总成。使配气机构简单化，此种结构在轿车
11、简单化，此种结构在轿车上应用非常广泛。上应用非常广泛。 有些发动机的配气机构，有些发动机的配气机构，进、排气门也排成两列，进、排气门也排成两列，但采用单顶置凸轮轴双但采用单顶置凸轮轴双摇臂轴的布置形式，如摇臂轴的布置形式，如图所示。图所示。 (2) 双顶置凸轮轴式配气机构双顶置凸轮轴式配气机构 双顶置凸轮轴式配气机构如双顶置凸轮轴式配气机构如图所示。图所示。 特点是用两根凸轮轴分别驱特点是用两根凸轮轴分别驱动排成两列的进气门和排气动排成两列的进气门和排气门，此结构形式多用在多气门，此结构形式多用在多气门发动机上。门发动机上。 与单顶置凸轮轴式配气机构与单顶置凸轮轴式配气机构类似，可通过凸轮轴直
12、接驱类似，可通过凸轮轴直接驱动气门，也可通过摇臂间接动气门，也可通过摇臂间接驱动气门。驱动气门。 以顶置凸轮轴配气机构为例。以顶置凸轮轴配气机构为例。 当凸轮轴上的凸轮基圆部分与挺柱接触时，挺柱和基圆当凸轮轴上的凸轮基圆部分与挺柱接触时，挺柱和基圆面接触，不升高，气门处于关闭状态。面接触，不升高，气门处于关闭状态。 当凸轮轴转动时，凸轮凸起部分与挺柱接触，将挺柱顶当凸轮轴转动时，凸轮凸起部分与挺柱接触，将挺柱顶起，挺柱通过推杆调整螺钉使摇臂绕摇臂轴转动，摇臂的起，挺柱通过推杆调整螺钉使摇臂绕摇臂轴转动，摇臂的长端向下压动气门，克服气门弹簧力使气门打开。长端向下压动气门，克服气门弹簧力使气门打开
13、。(二二)配气机构的工作情况配气机构的工作情况 当凸轮轴继续转动，凸轮凸起部分转过挺柱后又恢复凸当凸轮轴继续转动，凸轮凸起部分转过挺柱后又恢复凸轮基圆部分与挺柱接触，凸轮不再向上顶动挺柱，气门在轮基圆部分与挺柱接触，凸轮不再向上顶动挺柱，气门在弹簧张力作用下，开度逐渐减小，直至关闭。弹簧张力作用下，开度逐渐减小，直至关闭。 从上述工作过程可以看出，气门的开启是通过气门传动组从上述工作过程可以看出，气门的开启是通过气门传动组的作用而完成的，而气门的关闭则是由气门弹簧来完成的。的作用而完成的，而气门的关闭则是由气门弹簧来完成的。气门的开闭时刻与规律完全取决于凸轮的轮廓曲线形状。气门的开闭时刻与规律
14、完全取决于凸轮的轮廓曲线形状。每次气门打开时，压缩弹簧，为气门关闭积蓄能量。每次气门打开时，压缩弹簧，为气门关闭积蓄能量。 气门间隙是指当气门处于完全关闭状态时，且凸轮以基圆气门间隙是指当气门处于完全关闭状态时，且凸轮以基圆面作用于挺柱，这时气门杆尾端与摇臂头接触面之间的间面作用于挺柱，这时气门杆尾端与摇臂头接触面之间的间隙。隙。 发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀，如果气门及其发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀，如果气门及其传动件间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态时，气传动件间，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将导致气门关闭不严，造成发动门及其传动件的受
15、热膨胀将导致气门关闭不严，造成发动机在压缩和做功行程中漏气，而使功率下降，严重时甚至机在压缩和做功行程中漏气，而使功率下降，严重时甚至不易启动。不易启动。 三、节气门间隙三、节气门间隙 为了消除这种现象，通常在发动机冷态装配时，在气门与为了消除这种现象，通常在发动机冷态装配时，在气门与其传动机构中，留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨其传动机构中，留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量，这一间隙通常称为气门间隙。气门间隙过大，将导胀量，这一间隙通常称为气门间隙。气门间隙过大，将导致气门开启的时间缩短、开启的高度不足，影响进、排气，致气门开启的时间缩短、开启的高度不足，影响进、排气，严重时还会
16、产生撞击声而加速磨损。有的发动机采用液力严重时还会产生撞击声而加速磨损。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，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。故不需要预留气门间隙。1. 配气机构的功用：定时开关进排气门；配气机构的功用：定时开关进排气门；2. 配气机构的分类：配气机构的分类： 按凸轮轴的位置分：顶置式气门、下置式、中置式和上置式；按凸轮轴的位置分：顶置式气门、下置式、中置式和上置式； 按气门组的布置分：顶置式、侧置式；按气门组的布置分：顶置式、侧置式；3. 配气机构的组成和作用：气门组、气门传动组；配气机构的组成和作用：
17、气门组、气门传动组； 气门组的作用：封闭进排气道；气门组的作用：封闭进排气道； 气门传动组的作用：使进排气门按配气相位规定的时刻开闭；气门传动组的作用：使进排气门按配气相位规定的时刻开闭；4.气门组的组成：气门、气门座、气门弹簧、气门弹簧座、气气门组的组成：气门、气门座、气门弹簧、气门弹簧座、气门导管、气门锁片等；门导管、气门锁片等；5.气门传动组的组成：正时齿轮、同步齿形胶带、凸轮轴、挺气门传动组的组成：正时齿轮、同步齿形胶带、凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂轴和摇臂等；柱、推杆、摇臂轴和摇臂等；6.气门间隙的作用和调整。气门间隙的作用和调整。本讲小结本讲小结 配气定时就是进、排配气定时就是进、排气
18、门的实际开闭时刻，气门的实际开闭时刻，通常用相对于上、下通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示。转角的环形图来表示。这种图形称为配气定这种图形称为配气定时图。时图。配气定时 理论上四冲程发动机的进气门应在曲拐位于上止点时开启，理论上四冲程发动机的进气门应在曲拐位于上止点时开启，在曲拐转到下止点时关闭；排气门则在下止点时开启，在上在曲拐转到下止点时关闭；排气门则在下止点时开启，在上止点时关闭。进气时间和排气时间各占止点时关闭。进气时间和排气时间各占180曲轴转角。但实曲轴转角。但实际发动机的曲轴转速都很高，活塞每一个行程历时都很短。际发动机的曲轴转速都很高，活塞
19、每一个行程历时都很短。 例如，上海桑塔纳轿车发动机在最大功率时的转速为例如，上海桑塔纳轿车发动机在最大功率时的转速为5600rmin。一个行程历时仅为。一个行程历时仅为60(5600*2)s=0.0054s。这样短时间。这样短时间的进气或排气过程，往往会使发动机充气不足或排气不净，的进气或排气过程，往往会使发动机充气不足或排气不净，从而使发动机的功率下降。从而使发动机的功率下降。一、配气定时工作原理一、配气定时工作原理 因此，现代发动机都采用延长进、排气时间的方法，即气因此，现代发动机都采用延长进、排气时间的方法，即气门的开启和关闭时刻并不正好是曲拐处在上止点和下止点门的开启和关闭时刻并不正好
20、是曲拐处在上止点和下止点的时刻，而是分别提前和延迟一定的曲轴转角，以改善进、的时刻，而是分别提前和延迟一定的曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。排气状况，从而提高发动机的动力性。 在排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，即曲轴转在排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，即曲轴转到曲拐离上止点的位置还差一个角度到曲拐离上止点的位置还差一个角度，进气门便开始开，进气门便开始开启，直到活塞过了下止点重又上行，即曲轴转到曲拐超启，直到活塞过了下止点重又上行，即曲轴转到曲拐超过下止点位置以后一个角度过下止点位置以后一个角度时，进气门才关闭。时，进气门才关闭。 这样，整个进气行程持续时间相
21、当于曲轴转角这样，整个进气行程持续时间相当于曲轴转角180+。角一般为角一般为1030，角一般为角一般为4080。 进气门提前开启的目的，是为了保证进气行程开始时进气进气门提前开启的目的，是为了保证进气行程开始时进气门已开大，新鲜气体能顺利地充入气缸。当活塞到达下止门已开大，新鲜气体能顺利地充入气缸。当活塞到达下止点时，气缸内压力仍低于大气压力，在压缩行程开始阶段，点时，气缸内压力仍低于大气压力，在压缩行程开始阶段，活塞上移速度较慢的情况下，仍可以利用气流惯性和压力活塞上移速度较慢的情况下，仍可以利用气流惯性和压力差继续进气，因此进气门晚关一点是有利于充气的。差继续进气，因此进气门晚关一点是有
22、利于充气的。 同样，作功行程接近终了，活塞到达下止点前，排气门便同样，作功行程接近终了，活塞到达下止点前，排气门便开始开启，提前开启的角开始开启，提前开启的角一般为一般为40 80。 经过整个排气行程，在活塞越过上止点后，排气门才关闭，经过整个排气行程，在活塞越过上止点后，排气门才关闭，排气门关闭的延迟角排气门关闭的延迟角一般约为一般约为10 30。整个排气过。整个排气过程的持续时间相当于曲轴转角程的持续时间相当于曲轴转角180+。 由于进气门在上止点前即开启，而排气门在上止点后才关由于进气门在上止点前即开启，而排气门在上止点后才关闭，这就出现了一段时间内排气门和进气门同时开启的现闭，这就出现
23、了一段时间内排气门和进气门同时开启的现象。这种现象称为气门重叠，重叠时期的曲轴转角称为气象。这种现象称为气门重叠，重叠时期的曲轴转角称为气门重叠角。由于新鲜气流和废气流的流动惯性都比较大，门重叠角。由于新鲜气流和废气流的流动惯性都比较大，在短时间内是不会改变流向的。因此只要气门重叠角选择在短时间内是不会改变流向的。因此只要气门重叠角选择适当，就不会有废气倒流入进气管和新鲜气体随同废气排适当，就不会有废气倒流入进气管和新鲜气体随同废气排出的可能性，这对换气是有利的。出的可能性，这对换气是有利的。 为了使高速和低速都能得到最佳的配气定时，为了使高速和低速都能得到最佳的配气定时，20世纪世纪80年年
24、代后，在轿车发动机上出现了一些可变配气定时的控制机代后，在轿车发动机上出现了一些可变配气定时的控制机构。构。 90年代初，日本本田公司推出了一种既可改变配气定时，年代初，日本本田公司推出了一种既可改变配气定时，又能改受气门运动规律的可变配气定时一升程的控制机构，又能改受气门运动规律的可变配气定时一升程的控制机构，称为称为VTEC机构。其配气凸轮轴上布置了高速和低速两种门机构。其配气凸轮轴上布置了高速和低速两种门轮，采用了设计特殊的摇臂，根据发动机转速的高低，自轮，采用了设计特殊的摇臂，根据发动机转速的高低，自动切换凸轮，使摇臂分别被高速凸轮或低速凸轮驱动。由动切换凸轮，使摇臂分别被高速凸轮或低
25、速凸轮驱动。由于凸轮的更换，从而实现了配气定时和气门运动规律均可于凸轮的更换，从而实现了配气定时和气门运动规律均可变化的目的，其工作原理如下图所示。变化的目的，其工作原理如下图所示。 二、可变配气定时典型机构二、可变配气定时典型机构 凸轮轴凸轮轴9上的高速凸轮上的高速凸轮11处在中摇臂处在中摇臂2的位置，左右各有一的位置，左右各有一个低速凸轮个低速凸轮10和和12，分别处在主摇臂，分别处在主摇臂8和次摇臂和次摇臂3的位置，的位置，在三个摇臂内装有同步柱塞在三个摇臂内装有同步柱塞4和和5、定时柱塞、定时柱塞6以及阻挡柱塞以及阻挡柱塞13。在转速低于。在转速低于6000rmin时，同步柱塞不移动，
26、主、次时，同步柱塞不移动，主、次摇臂驱动两个气门。摇臂驱动两个气门。 当转速高于当转速高于6000rrain时，在压力机油的作用下，定时柱时，在压力机油的作用下，定时柱塞塞6移动，并推动同步柱塞移动，并推动同步柱塞4和和5移动，将中摇臂移动，将中摇臂2与主、次与主、次摇臂锁在一起，三个摇臂一道在高速凸轮的驱动下驱动气摇臂锁在一起，三个摇臂一道在高速凸轮的驱动下驱动气门，而高速凸轮两边的低速凸轮则随凸轮轴空转。这种机门，而高速凸轮两边的低速凸轮则随凸轮轴空转。这种机构在本田构在本田D18C型型1.8L4缸直列式轿车汽油机上得到了应用。缸直列式轿车汽油机上得到了应用。 另一种配气定时可变的机构为另
27、一种配气定时可变的机构为Alfa Romeo公司开发的可变公司开发的可变气门定时机构。链轮驱动的主要零部件包括外部具有螺气门定时机构。链轮驱动的主要零部件包括外部具有螺旋花键而内部为直齿花键的定时套筒旋花键而内部为直齿花键的定时套筒10、外部直齿花键、外部直齿花键轴轴2安装在凸轮轴上，以及控制柱塞安装在凸轮轴上，以及控制柱塞3和外部控制电磁阀和外部控制电磁阀4。 当发动机工作时，电磁阀杆缩回，在压力作用下，发动当发动机工作时，电磁阀杆缩回，在压力作用下，发动机润滑机油从轴承座进入凸轮轴，并沿轴向流向凸轮轴机润滑机油从轴承座进入凸轮轴，并沿轴向流向凸轮轴的左端，然后被径向转移到花键轴的左端，然后
28、被径向转移到花键轴2的外表面以及控制柱的外表面以及控制柱塞塞3的孔内，最终通过柱塞侧面的溢流孔流入油底壳。的孔内，最终通过柱塞侧面的溢流孔流入油底壳。 在某些预定的转速和负荷工况下，电磁阀由电控汽油喷射在某些预定的转速和负荷工况下，电磁阀由电控汽油喷射系统和点火管理系统激励，如下图所示，它使电磁阀杆伸系统和点火管理系统激励，如下图所示，它使电磁阀杆伸出，推动控制柱塞出，推动控制柱塞3进入端盖直至挡住柱塞上的溢流孔。进入端盖直至挡住柱塞上的溢流孔。随后，来自柱塞的机油流动受到抑制，这会导致定时套筒随后，来自柱塞的机油流动受到抑制，这会导致定时套筒10左侧的机油压力升高，结果使定时套筒向花键轴左侧
29、的机油压力升高，结果使定时套筒向花键轴2的凸的凸缘端移动。因此，定时套筒缘端移动。因此，定时套筒10的外螺旋花键逐渐使花健套的外螺旋花键逐渐使花健套1的内螺旋花键扭转，引起花键套和链轮相对于凸轮轴的的内螺旋花键扭转，引起花键套和链轮相对于凸轮轴的花键轴花键轴2向前旋转一定的角度。于是进气门的提前角将增向前旋转一定的角度。于是进气门的提前角将增大，迟后角相应减小，其增减量相当于定时套筒大，迟后角相应减小，其增减量相当于定时套筒10从花键从花键轴轴2的左侧滑动到右侧时，花键套的左侧滑动到右侧时，花键套1相对定时套筒相对定时套筒10的扭转的扭转角。角。 气门间隙的功用是补偿气门受热后的膨胀量。气门间
30、隙的功用是补偿气门受热后的膨胀量。 发动机冷机状态装配时，在不装用液力挺杆的配气机构中，发动机冷机状态装配时，在不装用液力挺杆的配气机构中，气门组与气门传动组之间必须留有一定的间隙，这一间隙气门组与气门传动组之间必须留有一定的间隙，这一间隙称气门间隙。在凸轮轴通过摇臂间接驱动气门开启的配气称气门间隙。在凸轮轴通过摇臂间接驱动气门开启的配气机构中，气门间隙是指摇臂与气门杆尾部之间的间隙。机构中，气门间隙是指摇臂与气门杆尾部之间的间隙。 三、气门间隙三、气门间隙 在凸轮轴直接驱动气门开启的配气机构在凸轮轴直接驱动气门开启的配气机构(如上海桑塔纳轿如上海桑塔纳轿车发动机装用普通挺杆的配气机构车发动机
31、装用普通挺杆的配气机构)中，气门间隙是指凸中，气门间隙是指凸轮与挺杆之间的间隙。轮与挺杆之间的间隙。 在装有液力挺杆的配气机构中，由于液力挺杆能自动在装有液力挺杆的配气机构中，由于液力挺杆能自动“伸伸长长”或或”缩短缩短”，以补偿气门的热胀冷缩，所以不需留气，以补偿气门的热胀冷缩，所以不需留气门间隙。门间隙。n 气门间隙的功用气门间隙的功用1. 配气定时的概念：进、排气门的实际开闭时刻，用配气定时配气定时的概念：进、排气门的实际开闭时刻，用配气定时图表示；图表示；2. 配气定时工作原理配气定时工作原理 ： 为避免充气不足或排气不净而使发动机的功率下降，为避免充气不足或排气不净而使发动机的功率下
32、降， 整个进气行程持续时间相当于曲轴转角整个进气行程持续时间相当于曲轴转角180+ ， 整个排气过程的持续时间相当于曲轴转角整个排气过程的持续时间相当于曲轴转角180+ ；3. 气门重叠：进排气门均处于开启状态，重叠时期的曲轴转角气门重叠：进排气门均处于开启状态，重叠时期的曲轴转角称为气门重叠角；称为气门重叠角；4. 可变配气定时典型机构可变配气定时典型机构 ；5.气门间隙的结构和功用。气门间隙的结构和功用。本讲小结本讲小结 1. 气门气门 2. 气门座气门座 3. 气门导管气门导管 4. 气门弹簧气门弹簧气 门 组 气门分进气门和排气门，结气门分进气门和排气门，结构基本相同。气门由头部与构基
33、本相同。气门由头部与杆部两部分组成，如图所示。杆部两部分组成，如图所示。气门头部的作用是与气门座气门头部的作用是与气门座配合，对汽缸进行密封；杆配合，对汽缸进行密封；杆部则与气门导管配合，为气部则与气门导管配合，为气门的运动起导向作用。门的运动起导向作用。 气 门 气门头顶部的形状有平顶、喇叭形顶和球面顶等。目前气门头顶部的形状有平顶、喇叭形顶和球面顶等。目前使用最多的是平顶气门头使用最多的是平顶气门头(a)。 平顶气门头结构简单、制造方便，受热面积小，质量小平顶气门头结构简单、制造方便，受热面积小，质量小等优点，进、排气门都可采用。等优点，进、排气门都可采用。 喇叭形顶气门头部喇叭形顶气门头
34、部(b)与杆部的过渡部分具有流线型，进与杆部的过渡部分具有流线型，进气阻力小，但其顶部的受热面积大，故适用于进气门。气阻力小，但其顶部的受热面积大，故适用于进气门。 球面顶气门头球面顶气门头(c)强度高，排气阻力小，耐高温能力强，强度高，排气阻力小，耐高温能力强，但顶部的受热面积较大，加工较复杂，故适用于排气门。但顶部的受热面积较大，加工较复杂，故适用于排气门。一、气门结构一、气门结构 气门头部与气门座间接触的工作面称气门密封锥面，该密气门头部与气门座间接触的工作面称气门密封锥面，该密封锥面与气门顶平面之间的夹角称为气门锥角，如图所示。封锥面与气门顶平面之间的夹角称为气门锥角，如图所示。气门锥
35、角一般为气门锥角一般为45，有些发动机的进气门锥角为，有些发动机的进气门锥角为30。 气门杆身为圆柱形，气门杆的尾部形状决定于弹簧座的气门杆身为圆柱形，气门杆的尾部形状决定于弹簧座的固定方式，一般在靠近尾部加工有环形槽或锁销孔，常固定方式，一般在靠近尾部加工有环形槽或锁销孔，常见的固定方式有锁片式和锁销式两种，如图所示。见的固定方式有锁片式和锁销式两种，如图所示。 锁片式固定方式的气门杆端制有环形槽，其中嵌入制成两锁片式固定方式的气门杆端制有环形槽，其中嵌入制成两半的锥形锁片半的锥形锁片(外圆为锥形、内孔有环形凸台外圆为锥形、内孔有环形凸台)。气门组装。气门组装配到汽缸盖上后，在气门弹簧作用下
36、，锁片外圆锥面与气配到汽缸盖上后，在气门弹簧作用下，锁片外圆锥面与气门弹簧座孔内圆锥面配合，使气门弹簧座固定。门弹簧座孔内圆锥面配合，使气门弹簧座固定。 销式固定方式则是将锁销插入气门杆端的锁销孔内，由于销式固定方式则是将锁销插入气门杆端的锁销孔内，由于锁销长度大于气门弹簧座通孔直径，所以使弹簧座固定。锁销长度大于气门弹簧座通孔直径，所以使弹簧座固定。 气门的工作条件十分恶劣，它直接与汽缸内的高温燃气接气门的工作条件十分恶劣，它直接与汽缸内的高温燃气接触，受热严重，且散热困难因此，气门工作温度很高。触，受热严重，且散热困难因此，气门工作温度很高。气门承受气体力和气门弹簧力的作用，以及配气机构运
37、动气门承受气体力和气门弹簧力的作用，以及配气机构运动件惯性力的作用，使气门落座时受到冲击。气门在润滑条件惯性力的作用，使气门落座时受到冲击。气门在润滑条件很差的情况下以极高的速度开启和关闭，并在气门导管件很差的情况下以极高的速度开启和关闭，并在气门导管内做高速往复运动以及在高温燃气中与腐蚀性气体接触而内做高速往复运动以及在高温燃气中与腐蚀性气体接触而受到腐蚀。故要求气门必须具有足够的强度、刚度、硬度，受到腐蚀。故要求气门必须具有足够的强度、刚度、硬度，耐高温、耐腐蚀、耐磨损。耐高温、耐腐蚀、耐磨损。 二、工作条件与材料二、工作条件与材料 进气门一般采用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍进气门一
38、般采用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。铬钢等。 而排气门多采用耐热合金钢制造。如硅铬钢、硅铬钼钢而排气门多采用耐热合金钢制造。如硅铬钢、硅铬钼钢等。为了节约耐热的合金钢材料，有时采用组合的排气等。为了节约耐热的合金钢材料，有时采用组合的排气门，即头部用耐热合金钢，而杆部用一般合金钢，然后门，即头部用耐热合金钢，而杆部用一般合金钢，然后将两者对焊在一起；有时在排气门的气门锥面上堆焊或将两者对焊在一起；有时在排气门的气门锥面上堆焊或喷涂一层钨钴合金，提高其硬度、耐磨性、耐高温性和喷涂一层钨钴合金，提高其硬度、耐磨性、耐高温性和耐腐蚀性，以提高气门的使用寿命。耐腐蚀性，以提高气门的使用寿命
39、。 拆装气门时必须先使用专用气门拆拆装气门时必须先使用专用气门拆装钳压缩气门弹簧，如图所示，然后装钳压缩气门弹簧，如图所示，然后拆下或装上气门锁片或锁销，并慢慢拆下或装上气门锁片或锁销，并慢慢放松气门弹簧即可。拆下的气门，必放松气门弹簧即可。拆下的气门，必须作好标记并按顺序摆放，以免破坏须作好标记并按顺序摆放，以免破坏气门与气门座及气门导管的配合。气气门与气门座及气门导管的配合。气门锁片或锁销很小，应注意防止丢失。门锁片或锁销很小，应注意防止丢失。三、气门的拆装三、气门的拆装 由于进气管中有一定的真空度，汽缸盖上的机油会从气门由于进气管中有一定的真空度，汽缸盖上的机油会从气门杆与导管之间的间隙
40、被吸入汽缸。适量的机油进入气门导杆与导管之间的间隙被吸入汽缸。适量的机油进入气门导管与气门之间的间隙，对于保证气门杆的润滑是必要的。管与气门之间的间隙，对于保证气门杆的润滑是必要的。但如果进入的机油量过多，将会使汽缸内产生积炭和气门但如果进入的机油量过多，将会使汽缸内产生积炭和气门上沉积物的数量增多，使机油消耗增加。上沉积物的数量增多，使机油消耗增加。四、机油防漏装置四、机油防漏装置 为了减少机油消耗和沉积物的数量。有些发动机在气门为了减少机油消耗和沉积物的数量。有些发动机在气门杆上设有机油杆上设有机油(润滑油润滑油)防漏装置。常见的几种防漏装置结防漏装置。常见的几种防漏装置结构形式如图所示。
41、构形式如图所示。1-气门导管 2-防油罩 3-气门杆 4-弹簧座 5-锁片 6-防油罩 7-密封圈 为了改善密封锥面和气门杆的工作条件，有些发动机的气为了改善密封锥面和气门杆的工作条件，有些发动机的气门装有使之可能相对于气门座旋转的装置。气门缓慢旋转门装有使之可能相对于气门座旋转的装置。气门缓慢旋转时在密封锥面上产生轻微的摩擦，阻止沉积物形成，可减时在密封锥面上产生轻微的摩擦，阻止沉积物形成，可减轻不均匀磨损，具有自洁作用轻不均匀磨损，具有自洁作用 同时可使气门头部沿圆周方向的温度分布比较均匀，减小同时可使气门头部沿圆周方向的温度分布比较均匀，减小气门头部变形的可能性。气门旋转后，气门杆的润滑
42、条件气门头部变形的可能性。气门旋转后，气门杆的润滑条件得到改善，气门杆中所形成的沉积物也相应减少。实践表得到改善，气门杆中所形成的沉积物也相应减少。实践表明，采用气门旋转装置后，极大提高了气门的使用寿命。明，采用气门旋转装置后，极大提高了气门的使用寿命。五、气门旋转装置五、气门旋转装置 下图为强制式气门旋转机构。在气门弹簧座中制有六个变深度的下图为强制式气门旋转机构。在气门弹簧座中制有六个变深度的凹槽，每个凹槽中装有带回位弹簧的钢球。碟形弹簧安装在旋转凹槽，每个凹槽中装有带回位弹簧的钢球。碟形弹簧安装在旋转机构壳体与气门弹簧座之间。当气门关闭时，碟形弹簧并没有压机构壳体与气门弹簧座之间。当气门
43、关闭时，碟形弹簧并没有压紧在钢球上。这时钢球位于凹槽的最浅位置；当气门升起时，不紧在钢球上。这时钢球位于凹槽的最浅位置；当气门升起时，不断增加的气门弹簧力将碟形弹簧压平，迫使钢球沿凹槽斜面向深断增加的气门弹簧力将碟形弹簧压平，迫使钢球沿凹槽斜面向深处滚动，并带动旋转机构的壳体、气门锁片及气门转过一定角度；处滚动，并带动旋转机构的壳体、气门锁片及气门转过一定角度；当气门关闭时，碟形弹簧上的作用力减小而恢复碟形原状，钢球当气门关闭时，碟形弹簧上的作用力减小而恢复碟形原状，钢球即回到原来位置。这样气门每开启一次就使气门转过一定角度。即回到原来位置。这样气门每开启一次就使气门转过一定角度。1.气门：气
44、门、排气门；气门：气门、排气门；2.气门的组成：头部、杆部；气门的组成：头部、杆部； 3.气门头顶部的形状：平顶、喇叭形顶和球面顶等；气门头顶部的形状：平顶、喇叭形顶和球面顶等；4.气门杆部与弹簧座的固定方式：锁片式和锁销式两种；气门杆部与弹簧座的固定方式：锁片式和锁销式两种；5.气门要求：足够的强度、刚度、硬度，耐高温、耐腐蚀、耐磨损；气门要求：足够的强度、刚度、硬度，耐高温、耐腐蚀、耐磨损；6.进气门材料：中碳合金钢：铬钢、铬钼钢和镍铬钢等；进气门材料：中碳合金钢：铬钢、铬钼钢和镍铬钢等；7.排气门材料：耐热合金钢制造：如硅铬钢、硅铬钼钢等；排气门材料：耐热合金钢制造：如硅铬钢、硅铬钼钢等
45、；8.机油防漏装置和气门旋转装置。机油防漏装置和气门旋转装置。本讲小结本讲小结 1. 气门气门 2. 气门座气门座 3. 气门导管气门导管 4. 气门弹簧气门弹簧气 门 组 进、排气道口与气进、排气道口与气门密封锥面直接接门密封锥面直接接触的部位称气门座，触的部位称气门座，如图所示。如图所示。 其功用是与气门头其功用是与气门头部密封锥面配合对部密封锥面配合对汽缸起密封作用，汽缸起密封作用，同时对气门还起散同时对气门还起散热作用。热作用。气 门 座 气门座可以在汽缸盖或汽缸体上直接镗出，也可以单独制成气门座可以在汽缸盖或汽缸体上直接镗出，也可以单独制成气门座圈，然后压装到燃烧室内的进排气道口处。
46、气门座圈，然后压装到燃烧室内的进排气道口处。 气门座圈与座孔有足够的过盈配合量，以防止发动机工作时气门座圈与座孔有足够的过盈配合量，以防止发动机工作时气门座脱落。气门座脱落。 气门座圈用耐热合金钢或耐热合金铸铁制成。气门座圈用耐热合金钢或耐热合金铸铁制成。 为保证气门与气门座可靠密封，气门座上加工有与气门相为保证气门与气门座可靠密封，气门座上加工有与气门相适应的锥面，气门座的锥面包括三部分，如图所示。适应的锥面，气门座的锥面包括三部分，如图所示。 45(或或30)锥面是与气门密封锥面配合的工作面，宽度锥面是与气门密封锥面配合的工作面，宽度b为为1-3mm，15锥面和锥面和75锥面是用来修正工作
47、锥面的宽锥面是用来修正工作锥面的宽度和上、下位置的，以使其达到规定的要求。度和上、下位置的，以使其达到规定的要求。 在安装气门前，还应采用与气门配对研磨的方法，以保证在安装气门前，还应采用与气门配对研磨的方法，以保证贴合得更紧密、可靠。贴合得更紧密、可靠。 有些发动机的气门锥角比气门座锥角小有些发动机的气门锥角比气门座锥角小0.51.该角称该角称为密封干涉角。这样做有利于走合期的磨合，走合期结束，为密封干涉角。这样做有利于走合期的磨合，走合期结束，密封干涉角逐渐消失，恢复全锥面接触。密封干涉角逐渐消失，恢复全锥面接触。 气门与气门座的配合是配气机构的重要环节，它影响到汽气门与气门座的配合是配气
48、机构的重要环节，它影响到汽缸的密封性，对发动机的动力性和经济性影响很大。对气缸的密封性，对发动机的动力性和经济性影响很大。对气门与气门座的配合要求如下：门与气门座的配合要求如下： 气门与气门座的工作锥面角度应一致。为改善气门与气气门与气门座的工作锥面角度应一致。为改善气门与气门座的磨合性能，磨削气门的工作锥面时，其锥面角度比门座的磨合性能，磨削气门的工作锥面时，其锥面角度比气门座小气门座小0.51。 气门与气门座的密封带位置在中部靠内侧。过于靠外，气门与气门座的密封带位置在中部靠内侧。过于靠外，会使气门的强度降低；过于靠内，会造成与气门座接触不会使气门的强度降低；过于靠内，会造成与气门座接触不
49、良。良。 气门与气门座的密封带宽度应符合原设计规定，一般为气门与气门座的密封带宽度应符合原设计规定，一般为1.22.5mm;排气门大于进气门的宽度；柴油机大于汽油机的排气门大于进气门的宽度；柴油机大于汽油机的宽度。密封带宽度过小，将使气门磨损加剧；而宽度过大，宽度。密封带宽度过小，将使气门磨损加剧；而宽度过大，容易烧蚀气门。容易烧蚀气门。 气门工作锥面与杆部的同轴度误差应不大于气门工作锥面与杆部的同轴度误差应不大于0.05mm。 气门杆与导管的配合间隙应符合原厂规定。气门杆与导管的配合间隙应符合原厂规定。 气门导管的主要功用是为气门导管的主要功用是为气门运动导向，以保证气气门运动导向，以保证气
50、门上下运动时不发生径向门上下运动时不发生径向摆动而准确落座，并将气摆动而准确落座，并将气门杆所承受的热量传给汽门杆所承受的热量传给汽缸盖。气门导管为空心管缸盖。气门导管为空心管状结构，如图所示。状结构，如图所示。 气门导管 气门导管压装在汽缸盖上的导管孔中，其外圆柱面与导管孔气门导管压装在汽缸盖上的导管孔中，其外圆柱面与导管孔的配合有一定的过盈量，以保证良好地传热性能和防止松脱。的配合有一定的过盈量，以保证良好地传热性能和防止松脱。 有些发动机为防止气门导管脱落，利用卡环对气门导管定位。有些发动机为防止气门导管脱落，利用卡环对气门导管定位。气门导管的下端伸入气道，为减小对气流造成的阻力，伸入气
