1、第三章 配气机构制作人：吴勃均、郭忍、郝永康、杨凯朋、高汉欢演讲人：郝永康主要内容主要内容 概述 气门式配气机构的布置及传动 配气定时及气门间隙 配气机构的零件和组件学习目标学习目标1、讲述的重点内容、讲述的重点内容配气机构组成配气机构组成气门间隙的调整气门间隙的调整配气相位配气相位配气正时配气正时2、实训部分、实训部分重点掌握对配气正时的方法重点掌握对配气正时的方法配气机构的拆装（拆装气门弹簧时注意安全！）配气机构的拆装（拆装气门弹簧时注意安全！）第一节第一节 概述概述 功用按照发动机工作循环和点火次序的要求，定时开闭进、排气门，向气缸供给新鲜的可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机），并及时排
2、出废气。进饱排净，当进排气门关闭时，保证气缸密封。概述 充气效率新鲜空气或可燃混合气被吸入气缸愈多，则发动机可能发出的功率愈大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充量系数表示,越高，进入气缸的新气越多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量也就越大，发动机的功率越大。充量系数发动机每一工作循环进入气缸的实际充量（新鲜可燃混合气或空气）与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值 进气终了时的压力越高，温度越低，则充量系数越大。四冲程发动机大都采用气门式配气机构，主要由气门组和气门传动组组成。概述配气机构配气机构1、作用、作用按照发动机做功的顺序，定时开按照发动机做功的顺序，定时开启进排气门。启进排
3、气门。2、组成、组成v气门组：气门、气门导管、气气门组：气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、和气门锁门弹簧、气门弹簧座、和气门锁片、气门油封。片、气门油封。v气门传动组：凸轮轴、凸轮轴气门传动组：凸轮轴、凸轮轴正时齿轮、液力挺柱、摇臂、摇正时齿轮、液力挺柱、摇臂、摇臂轴等。臂轴等。5凸轮轴正时齿形带轮凸轮轴正时齿形带轮 6凸轮轴油封凸轮轴油封 7半轴键半轴键8凸轮轴凸轮轴 9液力挺柱液力挺柱 10气门锁片气门锁片 11上气门弹簧座上气门弹簧座 12气门弹簧气门弹簧 13气门油封气门油封 14气门导管气门导管 15进气门座圈进气门座圈16排气门座圈排气门座圈17排气门排气门 18进气门进气门直
4、列式发动机工作情况直列式发动机工作情况配气机构的分类 气门的布置形式：气门顶置、侧置 凸轮轴的布置位置：下置、中置、上置 凸轮轴传动方式：齿轮、链条、齿形带 每缸气门个数：二气门、四气门、五气门第二节第二节 气门式配气机构的布置及传动气门式配气机构的布置及传动 气门的布置形式 凸轮轴的布置形式 凸轮轴的传动方式 气门数目及排列方式气门组气门组气门、气门弹簧、气门导管、气门座圈、锁片、气门、气门弹簧、气门导管、气门座圈、锁片、气门油封、气门弹簧座。气门油封、气门弹簧座。气门布置形式 顶置：侧置：气门顶置 结构：由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。特点：进气阻力小，燃烧室结构紧凑，气流
5、搅动大，能达到较高压缩比 目前国产汽车发动机都采用气门顶置式配气机构气门侧置 组成：由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组成。省去推杆、摇臂，结构简化 特点：进、排气门在气缸一侧，压缩比受到限制，进排气门阻力较大 发动机的动力性和高速性均较差，已被淘汰。气门弹簧气门弹簧气门传动组气门传动组凸轮轴、凸轮轴正时带轮、摇臂、液力挺柱、摇凸轮轴、凸轮轴正时带轮、摇臂、液力挺柱、摇臂轴。臂轴。凸轮轴的布置形式 下置 中置 上置凸轮轴的布置形式 下置凸轮轴位于曲轴箱内；凸轮轴离曲轴近，可以用一对齿轮传动；传动链长，零件多，机构刚度差，高速动力学性能差；多用于转速较低的发动机。凸轮轴的布置形式 中置凸轮轴位于气缸
6、体上部；经挺柱直接驱动摇臂，省去推杆；减小了往复运动质量，增大了机构刚度，适用于较高转速的发动机。上置凸轮轴布置在气缸盖上；传动链短，运动件少，机构刚度大，适合高速机。凸轮轴与曲轴距离长，动力传动机构复杂。凸轮轴的传动方式 齿轮传动凸轮轴下置，中置配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动。一般只需一对正时齿轮传动，为了啮合平稳，减小噪声，多用斜齿轮。链传动适用于凸轮轴上置的配气机构，可靠性和耐久性不如齿轮传动。需要链条张紧装置和导向装置。齿形带传动张力可由张紧轮进行调整。噪声小，结构质量较轻，成本较低。皮带传动皮带传动链传动链传动气门数目及排列方式 2气门每缸两个气门，即进/排气门为改善换气，应尽量
7、加大气门的直径，特别是进气门的直径。由于燃烧室尺寸的限制，气门直径最大一般不能超过气缸直径的一半。4气门当气缸直径较大，活塞速度较高时，每缸一进一排的结构不能保证良好换气质量。因此，很多新型汽车发动机上多采用每缸四个气门结构。气门排列的方式有两种：同名气门排成两列、同名气门排成一列 配气机构分类配气机构分类按按气门数分类气门数分类两气门两气门四气门四气门五气门五气门五气门（五气门（3进进2排）排）第三节第三节 配气定时及气门间隙配气定时及气门间隙 配气定时（配气相位）可变配气定时机构 气门间隙Click on image to see animation 配气相位配气相位1、什么是配气相位？、
8、什么是配气相位？用曲轴来表示进排气门早开、用曲轴来表示进排气门早开、迟闭的持续时间。迟闭的持续时间。2、进气门的配气相位？、进气门的配气相位？进气门早开：为了减小进气进气门早开：为了减小进气阻力，当活塞从上止点下行时，阻力，当活塞从上止点下行时，气门已经有了大的进气通道。气门已经有了大的进气通道。进气门早开进气门早开1030度曲轴转角。度曲轴转角。进气门迟闭：为了利用进气进气门迟闭：为了利用进气气流的惯性多进气，增加进气气流的惯性多进气，增加进气量，气门迟后关闭量，气门迟后关闭4080度曲度曲轴转角。轴转角。配气相位配气相位3、排气门的配气相位、排气门的配气相位排气门早开排气门早开:为了使排为
9、了使排气冲程开始时气门有较气冲程开始时气门有较大开度大开度,减少排气阻力减少排气阻力,排排气门要早开气门要早开,早开早开4080度曲轴转角度曲轴转角.排气门迟闭排气门迟闭:为了利用为了利用废气的惯性多排气废气的惯性多排气,排气排气门要迟闭门要迟闭,迟闭角为迟闭角为1030度曲轴转角度曲轴转角.4、气门重叠角、气门重叠角由于进气门的早开、由于进气门的早开、排气门的迟闭使进排气门的迟闭使进排气门有同时开启排气门有同时开启的情况，进排气门的情况，进排气门同时开启所对应的同时开启所对应的角称气门重叠角。角称气门重叠角。配气相位配气相位配气定时 配气定时及配气定时图定义：以曲轴转角表示的进、排气门实际开
10、闭时刻以及开启的持续时间称作配气定时，也称配气相位。通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示，这种图形称为配气定时图。配气定时 理论上的配气相位分析 进、压、功、排各占180，进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180。实际表明，简单配气相位不适应实际工作，不满足发动机对进、排气门的要求。因为气门开启时其升程自小逐渐变大，关闭时又是逐渐变小；进气和排气都有惯性。为使进气充分，排气彻底，进气门早开、晚关/排气门早开、晚关。配气定时 进气门早开为了在进气开始时进气门能有较大的开度，减小进气阻力，使进气顺畅。进气提前角=030 进气门晚关充分利用气流的惯性，以增加进气量
11、。进气迟后角=3080 进气行程延续角180 配气定时 排气门早开增加排气压力，提高排气速度。排气提前角=4080 排气门晚关充分利用排气惯性，减少缸内残余废气。排气迟后角=030 排气行程延续角180配气定时 气门重叠角进气门早开和排气门晚关，使活塞在上止点附近时，进、排气门同时开启。气门重叠角 可变配气定时机构 为改善发动机的性能，现代轿车发动机有的采用可变配气定时机构，其能实现配气定时随发动机转速的变化而变化。日本本田汽车公司于1989年推出“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”（Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Cont
12、rol System，简称“VTEC”）。VTEC VTEC使配气正时和气门升程根据发动机转速变化作出相应的实时调整，使气缸的充气量同时满足发动机低转速和高转速下的不同需要。VTEC 低速运转 高速运转 气门间隙 定义：发动机在冷态下，气门完全关闭时，气门杆未端与传动件（或直动式凸轮与挺柱）之间的间隙。气门间隙 用途：给热膨胀留有余地，保证气门密封 气门间隙不能过大（产生撞击）、过小（漏气）进气门：0.250.30mm排气门：0.300.35mm 气门机构传动链磨损，导致气门间隙变化，需定期调整 机械方法：调整螺钉、垫片 液力挺柱：长度能自动变化，无间隙第四节第四节 配气机构的零件和组件配气机
13、构的零件和组件 气门组 气门传动组气门组气门组气门功用:与气门座相配合，对气缸进行密封；按工作循环的要求定时开启和关闭，使新鲜气体进入，使废气排出。工作条件承受高温、高压、冲击、润滑困难要求足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐冲击材料进气门 合金钢（铬钢或镍铬等）排气门 耐热合金钢（硅铬钢等）结构气门由头部、杆部组成气门结构杆身:在气门导管内起导向作用气门头部具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为45度，也有30度气门头顶部形状 平顶结构简单、制造方便、吸热面积小，质量小、进、排气门均可采用 球面顶适用于排气门，强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，受热面积大，质量和惯性力大，加工复杂 喇叭形顶适用
14、于进气门，进气阻力小，但受热面积大气门导管 功用：导向作用，保证气门作直线往复运动。导热作用，将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。为保证导向，导管应有一定长度。气门座：气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸，气门头部的热量亦经过气门座外传。气门弹簧：保证气门回位关闭时：保证气门与气门座之间的密封开启时：保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧弹簧座和锁夹 弹簧座：承受弹簧力并通过锁夹传给气门杆 锁夹：连接气门杆和气门座气门传动组 功用：传递凸轮轴气门之间的运动 组成凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门间隙调整螺钉等气门传动组气门传动组凸轮轴 功用：控制气门的开启和关
15、闭，每一个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。凸轮的形状影响气门的开闭时刻及高度，凸轮的排列影响气门的开闭时刻和工作顺序。凸轮轴承受周期性载荷，凸轮与其从动件接触应力大，相对滑动速度高；要求轴的刚度、凸轮和轴颈耐磨和良好润滑挺柱 将凸轮的推力传给推杆（或气门杆）气门间隙存在，工作时将产生冲击而发响声 液压挺柱近年来，液压挺柱被广泛地采用（轿车）无气门间隙，因为挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量。液力挺柱液力挺柱推杆 将从凸轮轴传来的推力传给摇臂，是配气机构中最容易弯曲的零件。要求有很高的刚度，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些。摇臂 是一个双臂杠杆，将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆端打开气门摇臂与摇臂轴摇臂与摇臂轴超级牛人纯手工打造迷你V12发动机 手工制作马自达创驰蓝天汽油发动机 制作人：吴勃均、郭忍、郝永康、杨凯朋、高汉欢 演讲人：郝永康
