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第三章配气机构传动组零件构造及检修构造及维修及概述气门组零件构造及检修配气机构的检查与调整配气机构常见故障诊断与排除概述按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸废气得以及时从气缸排出。功用二、配气机构的布置型式进气阻力小，燃烧室结构紧凑，气流搅动大，能达到较高的压缩比目前国产的汽车发动机都采用气门顶置式配气机构。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，逐渐被淘汰。三、凸轮轴的布置型式凸轮轴下置凸轮轴位于曲轴箱内，传动零件多，机构复杂，发动机高度增加，多用于低转速发动机，如载货汽车及客车凸轮轴中置，凸轮轴位于缸体上部，由凸轮经挺杆直接驱动摇臂，省推杆，适用于较高转速柴油机凸轮轴上置凸轮轴在缸盖上，适用高速发动机，如轿车发动机凸轮轴上置式分为单顶（SOHC）和双顶（DOHC）两种上置凸轮轴气门驱动形式摇臂驱动：凸轮轴推动液力挺住，液力挺住驱动摇臂，摇臂在驱动气门。摆臂驱动：凸轮轴驱动摇臂，摇臂驱动气门。刚度比摇臂驱动好，在汽车上应用广泛。如奔驰，三菱等车型。直接驱动：有凸轮轴驱动挺住体直接驱动气门，刚度最大，在发动机上应用广泛，如奥迪，捷达，桑塔纳马自达等。四、（补充）凸轮轴的传动方式传动方式图示应用齿轮传动凸轮轴下置、中置式配气机构链条传动凸轮轴上置式配气机构齿形带传动凸轮轴上置式配气机构凸轮轴与曲轴的转速比？包括气门组（封闭进，排气门）气门传动组（使进。排气门按规定时间打开和闭合，并且保证有足够的开度）弹簧座气门锁片气门油封气门弹簧气门凸轮轴正时齿轮齿形带张紧轮曲轴正时齿轮液力挺柱凸轮气门组气门传动组第二节配气机构的构造配气机构工作过程1.凸轮轴的基圆部分和挺杆接触时，挺住不升高，气门处于关闭状态。2.当凸轮轴转动时，凸轮的凸起部分和挺杆接触，将挺杆顶起，使摇臂摆动，摇臂长端向下压动气门，克服气门弹簧力使气门打开。3.当凸轮轴继续转动时，凸轮的凸起部分转过挺杆后又恢复为凸轮基圆与挺杆接触，凸轮不再向上顶动挺住，气门在弹簧力作用下，开度逐渐减小，直至关闭。气门组的主要零部件气门组实物图锁片弹簧座1、气门（汽车发动机都采用菌形气门）A、工作温度高，散热困难啊。B、头部承受气体压力、气门弹簧力等，C、润滑条件差，D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。材料：中碳合金钢功用：由气门头部和气门杆身两部分组成，头部用来封闭排，进气道，杆身在气门开闭过程中起导向作用。头部（由密封锥面和气门顶面组成）杆部工作条件：性能：强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨进气门：碳合金钢；排气门：耐热合金钢气门头部的结构形式平顶式结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门都可采用（大多数发动机采用）。凸顶式（球面顶）适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但球形的受势面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。凹顶式（喇叭顶）凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排气门。气门密封锥面气门密封锥面概念：用来与气门座接触，起到密封气道的作用锥面的好处：A、提高密封性和导热性。B、气门落座时有定位作用。C、避免气流拐弯过大而降低流速。D、能挤掉接触面的沉淀物，起自洁作用。进排气门一般为45°少数发动机进气门为30°气门杆部较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保证同气门导管的配合精度和耐磨性气门杆尾部：环形槽、锁销孔凹槽易断裂处气门实物图进气门（大）排气门（小）进气比排气大15%-30%左右。五、气门数目及排列方式每缸四气门的布置五气门室凸轮轴轴向2、气门导管作用：为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。工作条件：工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损。材料：用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。加工方法：外表面加工精度较高，内表面精绞装配：气门杆与气门间隙0.05～0.12mm。气门导管气缸盖过盈配合卡环：防止气门导管在使用中脱落。伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。3、气门座气门座概念：气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。作用：靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接受气门传来的热量。两种形式：直接在汽缸盖上镗出；单独制成气门座圈；特点：单独制成气门座圈优点耐高温，高压，使用寿命长，便于更换，缺点导热性差，加工精度不高，如配合不当容易发生脱落造成事故。汽油机：排气门采用镶嵌式气门座柴油机：进气门采用镶嵌式气门座气门座气门弹簧1.双气门弹簧，在柴油机及高性能汽油机上有使用。2.变螺距气门弹簧。某些高性能汽油机有使用。3.锥形气门弹簧。4.加振动阻尼器。气门组的拆卸弹簧处于预紧状态，如拆卸不当，弹簧会弹出伤人。使用气门弹簧拆卸器将弹簧座连同预紧弹簧一起压下，使锁销（锥形锁片）处于自由状态，然后去下，接着将弹簧座连同弹簧一起慢慢放松，直至弹簧处于完全放松的自由状态，取出弹簧座，弹簧和气门气门检修：气门耗损的检修1.气门杆磨损程度2.气门头部边缘厚度3.气门杆的直线度检验二、气门传动组1、组成2、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适当的气门间隙。凸轮轴挺柱推杆摇臂凸轮轴正时齿轮摇臂轴1、凸轮轴作用：驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。工作条件：承受气门间歇性开启的冲击载荷。材料：优质钢、合金铸铁、球墨铸铁结构：轴颈斜齿轮凸轮偏心轮正时齿轮斜齿轮：驱动分电器、偏心轮：驱动器汽油泵下置式凸轮轴才有凸轮轴的驱动A、齿轮传动：应用在中，下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。正时齿轮及正时标记B、链条和齿形皮带传动：链条传动噪声小，用于上置式凸轮轴发动机。（现代轿车多采用齿形带传动）曲轴正时齿形带轮中间轴齿形带轮张紧轮凸轮轴正时齿形带轮2、挺柱（1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。（2）挺柱的分类：普通挺柱和液力挺柱。普通挺柱用途图示筒式气门顶置式滚轮式减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。多用于大缸径柴油机。液力挺柱结构：见右图性能：消除了配气机构的间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声提高发动机高速时的性能。卡环阀架支承座单向阀柱塞弹簧碟形弹簧挺杆体柱塞推杆桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图气门关闭时气门打开时单向阀弹簧被压缩3、气门推杆作用：将挺柱传来的推力传给摇臂。工作情况：是气门机构中最容易弯曲的零件。材料：硬铝或钢。特点：上下端面加工形状短臂长臂4、摇臂功用：摇臂结构示意图将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。摇臂分类：普通摇臂和无噪生摇臂。摇臂组示意图摇臂轴螺栓摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂称套调整螺钉摇臂定位弹簧气门间隙气门间隙气门间隙气门间隙六、气门间隙气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。气门杆凸轮轴气门间隙进气门0.25～0.30mm排气门0.30～0.35mm1、概念：为什么排气门间隙要大于进气门间隙？间隙过大过小的危害间隙过大：进、排气门开启迟后，缩短了进排气时间，降低了气门的开启高度，改变了正常的配气相位，使发动机因进气不足，排气不净而功率下降；此外，还使配气机构零件的撞击增加，磨损加快。无间隙或间隙过小：发动机工作后，零件受热膨胀，将气门推开，使气门关闭不严，造成漏气，功率下降，并使气门的密封表面严重积碳或烧坏，甚至气门撞击活塞。气门间隙的调整方法1.二次调整法：双排不进法（常用方法）2.逐缸调整法测量气门间隙拧松紧定螺母，调整调节螺钉（六）配气相位（★★★★★）配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开闭时刻和开启的持续时间。通常用环形配气相位图来表示。理论上的配气相位分析理论上讲进、压、功、排各占180°，也就是说进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。但实际表明，简单配气相位对实际工作是很不适应的，它不能满足发动机对进、排气门的要求。原因：实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，当转速为5200r/min时一个行程只有60/（5200×2）=0.0057s，这样短的进气或排气过程，使发动机进气不足，排气不净。可见，理论上的配气相位不能满足发动机进饱排净的要求，那么，实际的配气相位又是怎样满足这个要求的呢？下面我们就进行分析。实际的配气相位分析为了使进气充足，排气干净，除了从结构上进行改进外（如增大进、排气管道），还可以从配气相位上想点办法。进气门的早开晚闭活塞到达进气下止点时，由于进气吸力的存在，气缸内气体压力仍然低于大气压，在大气压的作用下仍能进气；另外，此时进气流还有较大的惯性。由此可见，进气门晚关可以增加进气量。进气门早开，可使进气一开始就有一个较大的通道面积，可增加进气量。排气门的早开晚闭在作功行程快要结束时，排气门打开，可以利用作功的余压使废气高速冲出气缸，排气量约占50%。排气门早开，势必造成功率损失，但因气压低，损失并不大，而早开可以减少排气所消耗的功，又有利于废气的排出，所以总功率仍是提高的。当活塞到达上止点时，气缸内废气压力仍然高于外界大气压，加之排气气流的惯性，排气门晚关可使废气排得更净一些。由此可见，气门具有早开晚关的可能。进排气早开晚闭作用进气门早开：增大了进气行程开始时气门的开启高度，减小进气阻力，增加进气量。进气门晚关：延长了进气时间，在大气压和气体惯性力的作用下，增加进气量。排气门早开：借助气缸内的高压自行排气，大大减小了排气阻力，使排气干净。排气门晚关：延长了排气时间，在废气压力和废气惯性力的作用下，使排气干净。实际进气时刻和延续时间：在排气行程接近终了时，活塞到达上止点前，即曲轴转到离上止点还差一个角度α，进气门便开始开启，进气行程直到活塞越过下止点后β时，进气门才关闭。整个进气过程延续时间相当于曲轴转角180°+α+β。α-进气提前角一般α=10°～30°β-进气延迟角一般β=40°～80°所以进气过程曲轴转角为230°～290°(进气持续角)实际排气时刻和延续时间：同样，作功行程接近终了时，活塞在下止点前排气门便开始开启，提前开启的角度γ一般为40°～80°，活塞越过下止点后δ角排气门关闭，δ一般为10°～30°，整个排气过程相当曲轴转角180°+γ+δ。γ-排气提前角一般γ=40°～80°δ-进气延迟角一般δ=10°～30°所以排气过程曲轴转角为230°～290°（排气持续角)气门重叠角气门重叠角α+δ=20°～60°由于进气门在排气行程上止点之前已经开启，而排气门又在排气行程上止点之后才关闭，这就出现了在同一个时间内，进气门和排气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠或者气门叠开。气门重叠所对应的曲轴转角称为气门重叠角，即α+δ。新鲜气流和废气流有各自的惯性，在短时间内不会改变流向，适当的叠开角，不会出现废气倒流进气道和新鲜气体随废气排出的现象。相反，进入气缸内部的新鲜气体可增加气缸内的气体压力，有利于废气的排出。§3.2配气相位气门从开启到关闭所经历的曲轴转角，称为配气相位。10°~30°40°~80°40°~80°10°~30°上止点下止点一、概念可变配气定时机构定义三类：1.可变气门正时。2.可变气门升程。3.正时，升程双可变。定义：可变定时——进气延迟角和气门重叠角随发动机转速的升高而加大。可变升程——气门升程随发动机转速的升高而加大。VVT-丰田DVVTVVT-iCVVTBMW电子气门可以改变气门升程小结气门组气门气门座气门导管气门弹簧头部杆部气门直径要大锥角要合适密封锥面宽度、角度要合适气门传动组凸轮轴气门挺杆推杆摇臂及摇臂轴凸轮、挺杆推杆、摇臂普通挺杆液力挺杆气门开启关闭二、气门重叠气门重叠：当进气门早开和排气门迟关时，出现的进排气门同时开启的现象。气门重叠角：气门同时开启的角度（+）。排气过程进气过程气门重叠角配气相位演示