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第3章配气机构3．1概述3．2配气机构的构造3．1概述一、功用据发动机工作循环或发火次序的要求，定时打开和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可及时进入气缸，废气及时从气缸排出，保证发动机在各种工况下工作时发挥最好的性能。二、充气效率新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度吸人的新鲜空气或可燃混合气越多，发动机发出的功率和扭矩越大。与进气终了时气缸内的压力和温度有关。进气终了压力愈高，温度愈低，充气效率愈高。视频三、配气机构组成气门组气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、锁紧装置。传动组挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴。驱动组凸轮轴、凸轮轴轴承、止推装置。四、配气机构工作原理当驱动机构带动凸轮轴旋转时，凸轮通过挺柱、推杆和绕摇臂轴摆动的摇臂使气门按相应于凸轮的运动规律运动，在一定时间，克服作用在气门上的弹簧的作用力打开气门，并在气门弹簧力的作用下关闭气门，达到气体更换的要求。Flash动画3．2配气机构的构造一、气门式配气机构的布置形式1．按气门的布置形式气门顶置式气门侧置式2．按凸轮轴的布置位置凸轮轴下置式凸轮轴中置式凸轮轴上置式3．按曲轴和凸轮轴的传动方式齿轮传动式链条传动式齿带传动式4．按每缸气门数目二气门式多气门式它可以直接驱动沿气缸体纵向排成一列的两个气门，也可以通过摇臂或摆杆驱动气门，为了减小气门的侧向力，凸轮轴与气门杆顶部间没有气门导筒或摆杆。二、配气机构的传动传动过程曲轴通过齿轮副(也可用链传动和齿型带传动)来驱动凸轮轴，凸轮轴再带动摇臂来推动进、排气门。四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两周，凸轮轴只旋转一周，各缸的进、排气门各开启一次。曲轴与凸轮轴之传动比应为2：1。视频传动方式有齿轮驱动链驱动齿形带驱动1．齿轮驱动就是采用齿轮副来驱动凸轮轴。曲轴与凸轮轴的传动比为2：1。即曲轴旋转720°，完成一个I作循环，发动各缸工作一次，对应的凸轮轴旋转360°，使各缸进、排气一次。所以凸轮轴正时齿轮的齿数为曲轴正时齿轮齿数的二倍。1．齿轮驱动采用齿轮副来驱动凸轮轴。曲轴与凸轮轴的传动比为2：1。即曲轴旋转720°，对应的凸轮轴旋转360°，各缸进、排气一次。凸轮轴正时齿轮的齿数为曲轴正时齿轮齿数的二倍。2．链驱动链式驱动就是指曲轴通过链条来驱动凸轮轴，这种驱动形式一般多用于凸轮轴上置的远距离传动。3．齿形带驱动将链驱动链轮改为齿轮，链条改成齿形带。齿形带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙物，以增加强度。齿形带驱动弥补驱动的缺陷，并降低了成本。即一个进气门和一个排气门。应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径，以改善气缸的换气。由于燃烧室尺寸的限制，最大气门直径一般不超过气缸直径的一半。当气缸直径较大，活塞平均速度较高时，每缸一进一排的气门结构就不能满足发动机对换气的要求。三、每缸气门数及其排列方式1．每缸两个气门方式2．每缸四个气门方式采用每缸四气门的结构，即两个进气门和两个排气门，采用这种形式后，进气门总的通过断面较大，充气效率较高，排气门的直径可适当减小，使其工作温度相应降低，提高了工作可靠性。3．每缸五个气门方式四、配气相位配气相位用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间。用曲轴转角的环形图来表示配气相位，这种图称为配气相位图。Flash动画1、进气持续角为180°+α+β。2、排气持续角为180‘+丫十ξ。3、气门重叠角为α+ξ。Flash动画1．进气门的配气相位进气提前角为10°—30°进气迟后角为40°—80°进气持续角为180°+α+β2．排气门的配气相位排气提前角γ活塞到达下止点前排气门提前开启的角度排气迟后角ξ活塞越过上止点后排气门才延迟关闭的角度ξ排气持续角为180‘+丫十ξ3．气门的叠开进气门在上止点前即开启，而排气门在上止点后才关闭，出现的在一段时间内排气门与进气门同时开启的现象。气门重叠角重叠的曲轴转角α+ξ五、气门间隙气门间隙发动机在冷状态时，在气门传动机构之间留下的间隙。作用补偿气门及传动机构受热后的膨胀量气门间隙数值视配气机构的总体结构形式而定。大小由发动机制造厂根据试验确定。在冷态时，进气门的间隙为0.25--0.30mm排气门的间隙为0.30--0.35mm气门间隙可进行调整液力挺柱发动机不需气门间隙六、配气机构的零件和组件1．气门组气门组作用应保证气门能够实现气缸的密封要求(1)气门头部与气门座贴合严密；(2)气门导管与气门杆的上下运动有良好的导向；(3)气门弹簧的两端面与气门杆的中心线相垂直，以保证气门头在气门座上不偏斜；(4)气门弹簧的弹力能使气门能迅速关闭，保证气门紧压在气门座上。气门结构头部和杆部两部分工作条件气门头部工作温度很高，承受气体压力、气门弹簧力以及传动组零件惯性力的作用，冷却和润滑条件较差要求气门必须具有足够的强度、刚度、耐热、耐磨能力。视频气门弹簧座固定方式常用的结构是用剖分或两半的锥形锁片来固定弹簧座，有的用锁销来固定气门导管作用使气门作直线运动保证气门与气门座正确贴合。在气门杆与气缸盖之间起导热作用。为了改善气门和气门座密封面的工作条件，可设法使气门在工作中能相对气门座缓慢旋转。这样可使气门头沿圆周温度均匀，减小气门头部热变形。2．气门传动组组成凸轮轴及正时齿轮、挺柱、导管、推杆、摇臂和摇臂轴等。作用使进、排气门能按配气相位规定的时刻开闭，且保证有足够的开度。视频推杆实心或空心的。钢制实心推杆同球形支座锻成一个整体，然后进行热处理、精磨加工。硬铝棒推杆两端配以钢制的支承，球支承是压配的，并经淬火和磨光，以提高其耐磨性。挺柱功用将凸轮的推力传给推杆或气门，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。气门顶置式配气机构的挺柱一般制成筒式以减轻质量。滚轮式挺柱优点是可以减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。视频当凸轮由基圆部分与挺柱接触逐渐转到凸轮尖与挺柱接触时，机油通过缸盖上油道、量油孔、斜油孔进入挺柱的环形油槽，再由环形油槽中的一个油孔进入挺柱低压油腔，挺柱向下移动，柱塞随之下移，高压油腔的油压升高，使球阀紧压在柱塞座上，低压油腔与高压油腔完全隔离。液力挺柱凸轮轴主要配置有各缸进、排气凸轮1，可以使气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭，并保证气门有足够的升程。凸轮轴的材料一般用优质钢模锻而成，也可采田合金铸铁或球墨铸铁铸造。凸轮和轴颈的工作表面一般经热处理后精磨，以改善其耐磨性。视频为防止凸轮轴轴向窜动，凸轮轴必须有轴向定位装置。常用的轴向定位方法有：止推轴承定位，采用凸轮轴的第一轴承为止推轴承上图。本田汽车采用一种可变配气相位与气门升程电子控制(VTEC)机构，如左图，来控制进气时间与进气量，从而使发动机产生不同的输出功率。3．2．7可变式配气机构气门定时和升程可变的可变进气系统(VTEC)如左图，当转换阀关闭时，六个气缸共同加振于空气滤清器后节气门前的容积，谐振发生在从气缸到节气门前这一段谐振管内，这时谐振发生于低速，低速扭矩大。当转换阀开启时，谐振发生在短管2内，这时谐振发生在高速，故高速扭矩大。2．可变谐振增压系统