第04章 陈家瑞汽车构造课件 配气机构

一、作用一、作用 按照发动机的工作顺序定时、定量实现换按照发动机的工作顺序定时、定量实现换气过程。气过程。达到进气尽可能充分、排气尽可能干净的达到进气尽可能充分、排气尽可能干净的目的。目的。衡量进气充分程度的指标衡量进气充分程度的指标充量系数充量系数c：定义：定义：实际进气量与进气状态下理论上充实际进气量与进气状态下理论上充满气缸工作容积的新鲜充量之比。满气缸工作容积的新鲜充量之比。二、换气机构形式二、换气机构形式气门式、气口式、气门气门式、气口式、气门-气口式。气口式。一、分类一、分类（一）按气门布置的位置来分（一）按气门布置的位置来分1、气门侧置式、气门侧置式 气门设置在机体上。凸轮轴必须下置。所气门设置在机体上。凸轮轴必须下置。所以此种已淘汰。以此种已淘汰。2、气门顶置式（、气门顶置式（3-1） 气门布置在缸盖上。适于高转速、高压缩气门布置在缸盖上。适于高转速、高压缩比的发动机。比的发动机。3、进气门顶置，排气门侧置式、进气门顶置，排气门侧置式 进气门布置在缸盖上，排气门布置在缸体进气门布置在缸盖上，排气门布置在缸体上。主要用于高速发动机。上。主要用于高速发动机。（二）按凸轮轴的布置位置来分（二）按凸轮轴的布置位置来分1、凸轮轴下置式（、凸轮轴下置式（3-1） 凸轮轴布置在缸体的下部曲轴箱内。气门驱凸轮轴布置在缸体的下部曲轴箱内。气门驱动机构复杂，配气机构噪声较大。动机构复杂，配气机构噪声较大。2、凸轮轴中置式（、凸轮轴中置式（3-4） 凸轮轴布置在缸体上部。驱动气门所需零部凸轮轴布置在缸体上部。驱动气门所需零部件数目较少。件数目较少。3、凸轮轴上置式（、凸轮轴上置式（3-5） 凸轮轴布置在缸盖上。驱动气门所需零部件凸轮轴布置在缸盖上。驱动气门所需零部件数目最少。适用于高转速发动机，应用较广数目最少。适用于高转速发动机，应用较广泛。泛。（三）按凸轮轴的动力传动方式来分（三）按凸轮轴的动力传动方式来分1、链传动：、链传动：可靠性、耐久性差，噪音大。（可靠性、耐久性差，噪音大。（3-6）2、齿形带传动：、齿形带传动：可以减少链传动时的高噪音，可以减少链传动时的高噪音， 减少机构质量，降低成本。（减少机构质量，降低成本。（3-7） 前两种适于凸轮轴离曲轴较远、高转速的发前两种适于凸轮轴离曲轴较远、高转速的发动机。需要张紧装置。动机。需要张紧装置。 3、齿轮传动：、齿轮传动：多用在凸轮轴中、下置式的配多用在凸轮轴中、下置式的配气机构中。齿轮多采用圆柱形斜齿。气机构中。齿轮多采用圆柱形斜齿。（四）按气门数及排列方式来分（四）按气门数及排列方式来分 双气门和多气门。（双气门和多气门。（3-3、3-5） 气门排列方案：气门排列方案： （3-8） 1、同名气门排成两列（用一根凸轮轴）、同名气门排成两列（用一根凸轮轴） 2、同名气门排成一列（用两根凸轮轴）、同名气门排成一列（用两根凸轮轴）（五）按气门开启结构来分（五）按气门开启结构来分（图图） 1、利用摇臂开启、利用摇臂开启 2、利用凸轮轴直接开启、利用凸轮轴直接开启二、气门间隙二、气门间隙（一）定义及其存在位置（一）定义及其存在位置1、定义：、定义：在发动机冷态装配时，在气门及其在发动机冷态装配时，在气门及其相邻传动机构之间留有适当地间隙，相邻传动机构之间留有适当地间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。这一以补偿气门受热后的膨胀量。这一间隙就称为气门间隙。间隙就称为气门间隙。2、位置：、位置：在气门与其相邻传动件之间。在气门与其相邻传动件之间。3、间隙大小（冷车间隙）、间隙大小（冷车间隙）柴油机：柴油机：进气门进气门 0.300.35mm 排气门排气门 0.350.40mm 汽油机：汽油机：进气门进气门 0.250.30mm 排气门排气门 0.300.35mm气门间隙过大：气门间隙过大： 进排气门开启时间缩短，造成进气不充进排气门开启时间缩短，造成进气不充分，发动机充量系数下降，功率下降，排气分，发动机充量系数下降，功率下降，排气不干净，发动机热负荷增加，缸盖受热变形不干净，发动机热负荷增加，缸盖受热变形增大；配气机构传动件之间以及气门与气门增大；配气机构传动件之间以及气门与气门座之间产生较大撞击及响声，加速它们之间座之间产生较大撞击及响声，加速它们之间的磨损。的磨损。气门间隙过小：气门间隙过小： 气门受热膨胀后造成气门关闭不严，产气门受热膨胀后造成气门关闭不严，产生漏气，使发动机的动力性下降，热负荷增生漏气，使发动机的动力性下降，热负荷增加，气门被烧坏等。加，气门被烧坏等。定义：定义：指进排气门实际开启时刻及开启的延续时间。一指进排气门实际开启时刻及开启的延续时间。一般用曲轴转角来表示，也可以用一环形相位图来般用曲轴转角来表示，也可以用一环形相位图来表示，即配气相位图。（表示，即配气相位图。（3-9）进气提前开启角进气提前开启角；延时关闭角；延时关闭角则进气门打开持续时间：则进气门打开持续时间：180+排气提前开启角排气提前开启角；延时关闭角；延时关闭角则排气门打开持续时间：则排气门打开持续时间：180+提前开启作用：提前开启作用：可以减少进排气阻力，减少进排气消耗可以减少进排气阻力，减少进排气消耗 功。功。延时关闭作用：延时关闭作用：利用进排气惯性，以增大进排气量。利用进排气惯性，以增大进排气量。气门叠开角：气门叠开角：+组成：组成：气门组气门组和和气门传动组气门传动组一、气门组（一、气门组（3-10）组成：组成：气门、气门座、气门导管、气门弹簧气门、气门座、气门导管、气门弹簧（座）气门锁夹等。（座）气门锁夹等。作用：作用：保证气门能够实现气缸的密封。保证气门能够实现气缸的密封。（一）气门（一）气门进气门进气门和和排气门排气门1、工作条件：、工作条件：高压冲击、高温、腐蚀、磨损等。高压冲击、高温、腐蚀、磨损等。2、材料：、材料：进气门：进气门：合金钢，如合金钢，如40Cr、35CrMo等。等。排气门排气门：高级耐热合金钢，如：高级耐热合金钢，如4Cr9Si2等。等。3、结构、结构1）头部）头部形状：形状：平顶、凹顶、秃顶（平顶、凹顶、秃顶（3-11）气门锥角气门锥角：气门密封锥面的与水平面之间的夹气门密封锥面的与水平面之间的夹角。角。2）杆身：）杆身：起引导气门上下直线运动、传热的作起引导气门上下直线运动、传热的作用。其表面要求耐磨。用。其表面要求耐磨。3）尾部：）尾部：主要起固定弹簧座的作用。（主要起固定弹簧座的作用。（3-12）（二）气门导管（二）气门导管（3-12） 引导气门做往复直线运动，与气门杆身相配。引导气门做往复直线运动，与气门杆身相配。同缸盖是过盈配合。同缸盖是过盈配合。（三）气门座：（三）气门座：同缸盖是过盈配合。铝合金缸盖必须同缸盖是过盈配合。铝合金缸盖必须镶气门座。镶气门座。 （3-12）（四）气门弹簧（四）气门弹簧（3-14） 保证气门紧贴气门座，防止气门落座时发生跳保证气门紧贴气门座，防止气门落座时发生跳动等。常用双弹簧结构。动等。常用双弹簧结构。（五）气门旋转机构：（五）气门旋转机构：安装在气门尾部，在气门工作安装在气门尾部，在气门工作时发生一定的转动，以使气门受热、磨损均匀，同时发生一定的转动，以使气门受热、磨损均匀，同时可以挤出气门密封锥面的积碳等物质。有自由、时可以挤出气门密封锥面的积碳等物质。有自由、强制旋转两种。（强制旋转两种。（3-15）二、气门传动组二、气门传动组组成：组成：正时齿轮、配气凸轮轴、挺柱、推杆、气门间正时齿轮、配气凸轮轴、挺柱、推杆、气门间隙调整螺钉、摇臂、摇臂轴、摇臂支座等。隙调整螺钉、摇臂、摇臂轴、摇臂支座等。作用：作用：将由曲轴传来的动力传给气门，使进、排气门将由曲轴传来的动力传给气门，使进、排气门能按照配气相位规定时刻开闭，并保证有足够能按照配气相位规定时刻开闭，并保证有足够的开度。的开度。（一）配气凸轮轴（一）配气凸轮轴（ 3-16、17 ）1、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：1：22、凸轮轴的凸轮是根据发动机的发火顺序和配气相位、凸轮轴的凸轮是根据发动机的发火顺序和配气相位 来设计的。来设计的。3、凸轮轴的轴向定位（、凸轮轴的轴向定位（3-19）4、凸轮轴定时齿轮的安装必须根据记号进行，以保证、凸轮轴定时齿轮的安装必须根据记号进行，以保证发动机的配气相位与发动机的发火顺序相符。（发动机的配气相位与发动机的发火顺序相符。（3-18）（二）气门挺柱（二）气门挺柱（3-20） 菌式、筒式、滚轮式、液压挺柱菌式、筒式、滚轮式、液压挺柱（3-21、22）。）。（三）气门推杆（三）气门推杆（ 3-23 ） 要求刚性较好。要求刚性较好。（四）摇臂（四）摇臂（3-24、25） 实际为一双臂杠杆。摇臂工作时的强度和刚实际为一双臂杠杆。摇臂工作时的强度和刚度必须保证。摇臂与摇臂轴之间的润滑来自度必须保证。摇臂与摇臂轴之间的润滑来自于凸轮轴。于凸轮轴。