第二章第三節(jié)配氣機構

2-3-1 概述一、功用： 按照發(fā)動機每個氣缸內所進行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開啟和關閉氣缸的進、排氣門，使新鮮可燃混合氣(汽油機)或空氣(柴油機)得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出。二、充氣效率：

在進氣行程中，實際進入氣缸內的新鮮空氣或可燃混合氣的質量與在進氣系統(tǒng)理想狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮空氣或可燃混合氣的質量之比。ηv=M/M0 M——進氣過程中，實際進入氣缸的新氣的質量；

Mo——在理想狀態(tài)下，充滿氣缸工作容積的新氣質 量。三、配氣機構的布置型式：1、氣門頂置式：組成：工作過程

特點：氣門行程大，結構較復雜，燃燒室緊湊，工藝性好，充氣阻力小，具有良好的抗爆性和高速性，易于提高發(fā)動機的動力性和經濟性指標。2、氣門側置式

進排氣門都布置在氣缸的一側，結構簡單、零件數目少。氣門布置在同一側導致燃燒室結構不緊湊、熱量損失大、進氣道曲折、進氣阻力大，使發(fā)動機性能下降，已趨于淘汰。四、凸輪軸的布置型式：1、凸輪軸下置：

不利因素：凸輪軸與氣門相距較遠，動力傳遞路線較長，環(huán)節(jié)多，因此不適用于高速發(fā)動機。

有利因素：簡化曲軸與凸輪軸之間的傳動裝置，有利于發(fā)動機的布置。2、凸輪軸中置式：

傳動方式：凸輪軸經過挺柱直接驅動搖臂，省去了推桿。

應用：適用于較高轉速的發(fā)動機，可以減少氣門傳動機構的往復運動質量。凸輪軸挺柱活塞搖臂調整螺釘3、凸輪軸上置式：

應用：高速發(fā)動機--桑塔納轎車發(fā)動機凸輪軸凸輪軸活塞特點：凸輪軸與氣門距離近，不需要推桿、挺柱，使往復運動的慣量減少。雙凸輪軸上置式發(fā)動機五、凸輪軸的傳動方式：1、齒輪傳動：凸輪軸下置、中置式配氣機構大多數采用圓柱正時齒輪傳動。

2、鏈傳動和同步帶傳動：六、氣門數目及排列方式：一般發(fā)動機都采用一缸兩氣門，即一個進氣門和一個排氣門的結構。當氣缸直徑較大，活塞平均線速度較高時，為保證良好的換氣質量，有些發(fā)動機采用每缸多氣門結構：三氣門，四氣門或五氣門結構。七、氣門間隙：1、概念：

氣門間隙：為保證氣門關閉嚴密，通常發(fā)動機在冷態(tài)裝配時，在氣門桿尾端與氣門驅動零件（搖臂、挺柱或凸輪）之間留有適當的間隙。氣門桿搖臂氣門間隙氣門間隙進氣門0.25~0.30mm排氣門0.30~0.35mm為何排氣門間隙大于進氣門間隙？2-3-2配氣相位

一、氣門從開啟到關閉所經歷的曲軸轉角，稱為配氣相位。

10°~30°

40°~80°

40°~80°

10°~30°上止點下止點配氣相位演示二、氣門疊開：

氣門疊開：當進氣門早開和排氣門晚關時，出現的進排氣門同時開啟的現象。

氣門疊開角：氣門同時開啟的角度（

+

）。排氣過程進氣過程2-3-3配氣機構的主要零部件一、氣門組氣門組實物圖1、氣門：功用： 燃燒室的組成部分，是氣體進、出燃燒室通道的開關，承受沖擊力、高溫沖擊、高速氣流沖擊。工作條件：A、進氣門570K~670K，排氣門1050K~1200K。B、頭部承受氣體壓力、氣門彈簧力等，C、冷卻和潤滑條件差，D、被氣缸中燃燒生成物中的物質所腐蝕。性能： 強度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨進氣門570K~670K（鉻鋼或鉻鎳鋼）排氣門1050K~1200K（硅鉻鋼）頭部桿部氣門頭部的結構形式平頂式結構簡單，制造方便，吸熱面積小，質量也較小，進、排氣門都可采用。凸頂式（球面頂）適用于排氣門，因為其強度高，排氣阻力小，廢氣的清除效果好，但球形的受勢面積大，質量和慣性力大加工較復雜。凹頂式（喇叭頂）凹頂頭部與桿部的過渡部分具有一定的流線形，可以減少進氣阻力，但其頂部受熱面積大，故適用于進氣門，而不宜用于排氣門。氣門實物圖進氣門排氣門氣門錐角：氣門錐角：氣門頭部與氣門座圈接觸的錐面與氣門頂部平面的夾角。錐角作用：A、獲得較大的氣門座合壓力，提高密封性和導熱性。B、氣門落座時有較好的對中、定位作用。C、避免氣流拐彎過大而降低流速。裝配前應將密封錐面研磨。邊緣應保持一定的厚度，1~3mm。氣門桿：較高的加工精度，表面經過熱處理和磨光，保證同氣門導管的配合精度和耐磨性氣門桿尾部：環(huán)形槽、鎖銷孔凹槽易斷裂處2、氣門導管：

作用： 為氣門的運動導向，保證氣門直線運動兼起導熱作用。 工作條件： 工作溫度較高，約500K。潤滑困難，易磨損。 材料： 用含石墨較多的鑄鐵，能提高自潤滑作用。 加工方法： 外表面加工精度較高 內表面精絞 裝配： 氣門桿與氣門間隙0.05～0.12mm。

氣門導管氣缸蓋過盈配合卡環(huán)：防止氣門導管在使用中脫落。倒角伸入深度應適量。錐度可減少氣流阻力。3、氣門座：

氣門座： 氣缸蓋的進、排氣道與氣門錐面相結 合的部位。 作用： 靠其內錐面與氣門錐面的緊密貼合密封氣缸。 接受氣門傳來的熱量。 氣門密封干涉角： 比氣門錐角大0.5~1度的氣門座圈錐角。

氣門座氣門座圈： 以較大過盈量鑲嵌在氣門座上的圓環(huán)。 鑲嵌式氣門座特點： 優(yōu)點：提高氣門座的使用壽命，便于更換。 缺點：導熱性差，加工精度高，脫落時易造成嚴重事故。

汽油機：排氣門采用鑲嵌式氣門座 柴油機：進氣門采用鑲嵌式氣門座4、氣門彈簧：功用：保證氣門的回位。材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼氣門彈簧的裝配氣門彈簧氣門彈簧座鎖片氣門關閉保證氣門及時關閉、密封氣門開啟保證氣門不脫離凸輪氣門彈簧圓柱形螺旋彈簧圓柱等螺距彈簧不等距彈簧應用：CA7560不等螺距彈簧安裝時應注意什么問題？隨著有效圈數的減少，自然頻率提高。雙彈簧布置旋向相反的兩個彈簧，防止斷裂的彈簧卡入另一彈簧應用車型：奧迪100，捷達，桑塔納,廣州標致505氣門旋轉機構錐形套筒鎖片二、氣門傳動組：組成：凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂等組成。功用：定時驅動氣門開閉，并保證氣門有足夠的開度和適當的氣門間隙。凸輪軸挺柱推桿搖臂凸輪軸正時齒輪搖臂軸

1、凸輪軸：

作用： 驅動和控制各缸氣門的開啟和關閉，使其符合發(fā)動機的工作順序、配氣相位和氣門開度的變化規(guī)律等要求。 工作條件： 承受氣門間歇性開啟的沖擊載荷。 材料： 優(yōu)質鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵 結構：凸輪凸輪軸軸頸驅動分電器的螺旋齒輪凸輪：

工作條件： 承受氣門彈簧的張力，間歇性的沖擊載荷。 凸輪性能： 表面有良好的耐磨性，足夠的剛度。凸輪與挺柱線接觸，接觸壓力大，磨損快。凸輪的輪廓凸輪輪廓與氣門的運動規(guī)律氣門開啟點消除氣門間隙階段氣門升程最大時刻氣門關閉點出現氣門間隙階段緩沖結束點同名凸輪的相對角位置

同一氣缸的進、排氣凸輪的相對角位置是與相應的配氣相位相對應的。四缸發(fā)動機凸輪投影點火順序：1—2—4—3凸輪軸的軸向定位：

作用： 為了防止凸輪軸在工作中產生軸向竄動和承受斜齒輪產生的軸向力。正時齒輪止推板隔圈（調節(jié)環(huán)）凸輪軸頸凸輪軸的軸向間隙氣缸體利用調節(jié)環(huán)控制軸向竄動竄動量凸輪軸的驅動：A、齒輪傳動：應用在下置凸輪軸發(fā)動機。采用斜齒齒輪。B、鏈條和齒形皮帶傳動：鏈條傳動噪聲小，用于中置式或頂置式凸輪軸發(fā)動機。

曲軸正時齒形帶輪中間軸齒形帶輪張緊輪凸輪軸正時齒形帶輪2、挺柱（1）作用：將凸輪的推力傳給推桿或氣門。（2）挺柱的分類：菌式氣門側置式筒式氣門頂置式滾輪式減小摩擦所造成的對挺柱的側向力。多用于大缸徑柴油機。挺柱端面與凸輪的關系錐形凸輪液力挺柱挺柱體柱塞球形支座卡環(huán)柱塞彈簧單向閥單向閥架柱塞腔挺柱體腔進油口進油通道結構：性能：消除了配氣機構的間隙，減小了各零件的沖擊載荷和噪聲提高發(fā)動機高速時的性能。桑塔納發(fā)動機液壓挺柱工作示意圖氣門關閉時氣門打開時單向閥彈簧被壓縮3、氣門推桿：作用：將挺柱傳來的推力傳給搖臂。工作情況：是氣門機構中最容易彎曲的零件。材料：硬鋁或鋼4、搖臂：功用：將推桿或凸輪傳來的力改變方向，作用到氣門桿端以推開氣門。搖臂結構示意圖氣門間隙調節(jié)螺釘調節(jié)螺母搖臂搖臂軸套易磨損部位堆焊耐磨合金搖臂結構示意圖潤滑油道油槽潤滑油道搖臂組示意圖搖臂