发动机机械系统检修项目四

1、项目四项目四 发动机顶部异响发动机顶部异响4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理4.2 发动机配气相位发动机配气相位4.3 发动机可变配气系统发动机可变配气系统4.4 测量设备的使用测量设备的使用4.5 发动机顶部异响故障检查发动机顶部异响故障检查4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理4.1.1气门运动气门运动气缸盖和气门的一个局部剖视图如图气缸盖和气门的一个局部剖视图如图4-1所示。上面有一个进所示。上面有一个进气门、一个排气门和驱动进排气门的一些机构。气门在弹簧气门、一个排气门和驱动进排气门的一些机构。气门在弹簧力的作用下保持关闭，但是它会在发动机工作循

2、环内的某一力的作用下保持关闭，但是它会在发动机工作循环内的某一特定的时期内打开。这些气门操作机构叫做特定的时期内打开。这些气门操作机构叫做“气门机构、配气门机构、配气机构气机构”。图图4-1中所示的发动机气缸盖上面带了一个气门机构，气门机中所示的发动机气缸盖上面带了一个气门机构，气门机构上面对应每一个气缸都有一个凸轮。当凸轮轴转动的时候构上面对应每一个气缸都有一个凸轮。当凸轮轴转动的时候，凸轮驱动摇臂在适当的时候打开或者关闭气门。，凸轮驱动摇臂在适当的时候打开或者关闭气门。凸轮运动会抬高摇臂的一头，摇臂在摇臂轴上面有一个支点凸轮运动会抬高摇臂的一头，摇臂在摇臂轴上面有一个支点，因此摇臂的另外一

3、头就会向下运动并压在气门柱的尾部，因此摇臂的另外一头就会向下运动并压在气门柱的尾部，下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理从而打开气门。当凸轮继续旋转，气门一头的摇臂就会上升从而打开气门。当凸轮继续旋转，气门一头的摇臂就会上升，气门在弹簧力的作用下复位关闭。，气门在弹簧力的作用下复位关闭。1.作用作用配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采，并使废气

4、从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。驱动组组成。2.充气效率充气效率充气效率衡量燃气或空气充满气缸的程度。进气行程中，充气效率衡量燃气或空气充满气缸的程度。进气行程中，上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理实际进入气缸内的新气质量与进气系统进口状态下充满气缸实际进入气缸内的新气质量与进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新气质量之比。工作容积的新气质量之比。4.1.2配气机构的形式配气机构的形式根据气门的安装位置的不同，配气机构的形式分为气

5、门顶置根据气门的安装位置的不同，配气机构的形式分为气门顶置式和气门侧置式，如图式和气门侧置式，如图4-2所示。所示。(1)气门顶置式气门顶置式:气门位于气缸盖上称为气门顶置式配气机构，气门位于气缸盖上称为气门顶置式配气机构，由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。其特由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。其特点是，进气阻力小，燃烧室结构紧凑，气流搅动大，能达到点是，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。气机构。上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原

6、理发动机配气机构的工作原理(2)气门侧置式气门侧置式:气门位于气缸体侧面称为气门侧置式配气机构气门位于气缸体侧面称为气门侧置式配气机构，由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组成。省去了推杆、摇，由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组成。省去了推杆、摇臂等零件，简化了结构。因为它的进、排气门在气缸的一侧臂等零件，简化了结构。因为它的进、排气门在气缸的一侧，压缩比受到限制，进排气门阻力较大，发动机的动力性和，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。高速性均较差，逐渐被淘汰。按照每缸气门数目，配气机构分为二气门、四气门按照每缸气门数目，配气机构分为二气门、四气门(如图如图4-

7、3所示所示)、五气门、八气门等。一般发动机都采用每缸两个气门、五气门、八气门等。一般发动机都采用每缸两个气门，即一个进气门和一个排气门的结构。为了改善换气，在可，即一个进气门和一个排气门的结构。为了改善换气，在可能的条件下，应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径能的条件下，应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径。但是由于燃烧室尺寸的限制，气门直径最大一般不能超过。但是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。当气缸直径较大，活塞平均速度较高时，气缸直径的一半。当气缸直径较大，活塞平均速度较高时，上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理每

8、缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量。因此每缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量。因此，在很多新型汽车发动机上多采用每缸四个气门结构，即两，在很多新型汽车发动机上多采用每缸四个气门结构，即两个进气门和两个排气门。个进气门和两个排气门。4.1.3配气机构的组成配气机构的组成配气机构包括气门组和气门传动组两部分。配气机构包括气门组和气门传动组两部分。1.气门组气门组气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片、卡气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片、卡簧、气门，如图簧、气门，如图4-5所示。所示。功用功用:控制进、排气管的开闭。控制进、排气管的开闭。工作条件工作条件

9、:承受高温、高压、冲击、润滑困难。承受高温、高压、冲击、润滑困难。要求要求:足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理材料材料:进气门采用合金钢进气门采用合金钢(铬钢或镍铬等铬钢或镍铬等)，排气门采用耐热合，排气门采用耐热合金钢金钢(硅铬钢等硅铬钢等)。构造构造:气门由头部、杆身和尾部组成，如图气门由头部、杆身和尾部组成，如图4-6所示。所示。气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为45，也有，也有30，气门头边

10、缘应保持一定厚度，一般为，气门头边缘应保持一定厚度，一般为13mm，以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀，如图以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀，如图4-7所示。气门密封所示。气门密封锥面与气门座配对研磨。锥面与气门座配对研磨。气门头顶部形状有平顶、球面顶和喇叭形顶等，如图气门头顶部形状有平顶、球面顶和喇叭形顶等，如图4-8所示所示。平顶平顶:结构简单，制造方便，吸热面积小，质量小，进、排气结构简单，制造方便，吸热面积小，质量小，进、排气门均可采用。门均可采用。上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理球面顶球面顶:适用于排气门，强度高，排气阻力小，废气的清除效适用于排气

11、门，强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。果好，但受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。喇叭形顶喇叭形顶:适用于进气门，进气阻力小，但受热面积大。适用于进气门，进气阻力小，但受热面积大。有的发动机进气门头部直径比排气门大，两气门一样大时，有的发动机进气门头部直径比排气门大，两气门一样大时，排气门有记号。排气门有记号。杆身杆身:杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向作用，杆杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向作用，杆身与头部采用圆滑过渡连接。气门杆表面经过热处理并且磨身与头部采用圆滑过渡连接。气门杆表面经过热处理并且磨光，一般是实心的，有的是空心

12、的，空心杆质量轻，运动惯光，一般是实心的，有的是空心的，空心杆质量轻，运动惯性力小。性力小。特殊的对于某些热负荷特别重，结构尺寸比较大的排气门采特殊的对于某些热负荷特别重，结构尺寸比较大的排气门采用钠冷却气门用钠冷却气门:Na的熔点为的熔点为97.8，上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理在空心气门杆中填入一半金属钠，因此发动机工作温度下钠在空心气门杆中填入一半金属钠，因此发动机工作温度下钠呈现液态，在气门工作时，钠在气门杆内上下运动，不断地呈现液态，在气门工作时，钠在气门杆内上下运动，不断地从气门头部吸收热量并传给气门杆使头部得以冷却。从气门头部吸收热量并

13、传给气门杆使头部得以冷却。尾部尾部:制有凹槽制有凹槽(锥形槽或环形槽锥形槽或环形槽)用来安装锁紧件。用来安装锁紧件。2.气门传动组气门传动组功用功用:传递凸轮轴传递凸轮轴气门之间的运动。气门之间的运动。气门传动组包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门间隙调整气门传动组包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门间隙调整螺钉等。螺钉等。4.1.4凸轮轴凸轮轴功用功用:控制气门的开启和关闭，每一个进、排气门分别有相应控制气门的开启和关闭，每一个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。的进气凸轮和排气凸轮。上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理凸轮的形状影响气门的开闭时刻及高

14、度，凸轮的排列影响气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。门的开闭时刻和工作顺序。(根据凸轮轴可以判断工作顺序根据凸轮轴可以判断工作顺序)工作中，凸轮轴受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因工作中，凸轮轴受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因此对凸轮表面要求耐磨，凸轮轴要有足够的韧性和刚度。此对凸轮表面要求耐磨，凸轮轴要有足够的韧性和刚度。凸轮也分为进、排气两种，其数目与进、排气门数相同，排凸轮也分为进、排气两种，其数目与进、排气门数相同，排列次序也与进、排气门排列次序相同。每完成一个工作循环列次序也与进、排气门排列次序相同。每完成一个工作循环，曲轴转两圈

15、而凸轮轴转一圈。这样各气缸同名气门的夹角，曲轴转两圈而凸轮轴转一圈。这样各气缸同名气门的夹角，对于四缸机是，对于四缸机是3600/4=900，对于，对于6缸机是缸机是3600/6=600，并且，并且按照按照1一一5一一3一一6一一2一一4排列，可参照图排列，可参照图4-9同一气缸不同名气门之间的夹角取决于配气相位。同一气缸不同名气门之间的夹角取决于配气相位。上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理1.挺柱挺柱挺柱的功用是将凸轮的推力传给推杆挺柱的功用是将凸轮的推力传给推杆(或气门杆或气门杆)，并承受凸，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。近年来，液压挺柱被广泛地

16、采轮轴旋转时所施加的侧向力。近年来，液压挺柱被广泛地采用。用。2.推杆推杆推杆的作用是将从凸轮轴传来的推力传给摇臂，它是配气机推杆的作用是将从凸轮轴传来的推力传给摇臂，它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。发动机中，推杆应尽量地做得短些。4.1.5气门间隙气门间隙气门间隙是指气门完全关闭时，气门杆尾端与摇臂或挺柱之气门间隙是指气门完全关闭时，气门杆尾端与摇臂或挺柱之间的间隙。间的间隙。上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理 (注注:凸轮的凸起部分不顶挺

17、柱凸轮的凸起部分不顶挺柱)它的作用是补偿气门受热后的它的作用是补偿气门受热后的膨胀量。膨胀量。不同机型，气门间隙的大小不同。根据实验确定，一般冷态不同机型，气门间隙的大小不同。根据实验确定，一般冷态时，排气门间隙大于进气门间隙，进气门间隙为时，排气门间隙大于进气门间隙，进气门间隙为0.25-0.3mm，排气门间隙为，排气门间隙为0.3-0.35mm间隙过大间隙过大:进、排气门开启迟后，缩短了进排气时间，降低了进、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

18、机构零件的撞不足，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。击增加，磨损加快。无间隙或间隙过小无间隙或间隙过小:发动机工作后，零件受热膨胀，将气门推发动机工作后，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，开，使气门关闭不严，造成漏气，功率下降，上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理 并使气门的密封表面严重积炭或烧坏，甚至气门撞击活塞。并使气门的密封表面严重积炭或烧坏，甚至气门撞击活塞。1.气门和挺柱之间留有间隙的作用气门和挺柱之间留有间隙的作用(1)为了给发动机逐渐变热过程中气门膨胀为了给发动机逐渐变热过程中气门膨胀

19、(长度会变化长度会变化)留有留有余地。余地。(2)排气门的气门间隙一般比进气门的气门间隙大。排气门的气门间隙一般比进气门的气门间隙大。(3)为了让凸轮能够在正确的时间将气门升起和回落到气门座为了让凸轮能够在正确的时间将气门升起和回落到气门座上。上。2.进行气门间隙调整的必要条件进行气门间隙调整的必要条件(1)气门间隙会随着气门工作面与缸盖气门座之间的磨损而变气门间隙会随着气门工作面与缸盖气门座之间的磨损而变化。气门杆头、摇臂、凸轮从动件及其他配气机构零件的磨化。气门杆头、摇臂、凸轮从动件及其他配气机构零件的磨损也会改变气门和挺柱之间的间隙。损也会改变气门和挺柱之间的间隙。上一页 下一页返回4.

20、1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理(2)间隙过大会增加噪声和磨损，并使气门开启时间滞后、气间隙过大会增加噪声和磨损，并使气门开启时间滞后、气门关闭时间提前。门关闭时间提前。(3)间隙不足会导致气门在达到膨胀温度之后保持常开。这时间隙不足会导致气门在达到膨胀温度之后保持常开。这时将产生压缩损失和功率损失，气门甚至可能会烧坏。将产生压缩损失和功率损失，气门甚至可能会烧坏。(4)对于液压挺柱式发动机或者装有间隙调节器的发动机，气对于液压挺柱式发动机或者装有间隙调节器的发动机，气门间隙的调整是通过正确放置柱塞在挺柱中的位置来实现门间隙的调整是通过正确放置柱塞在挺柱中的位置来实现(例例

21、如，将柱塞放在挺柱的中间位置如，将柱塞放在挺柱的中间位置)，这样柱塞会根据冷热及磨，这样柱塞会根据冷热及磨损情况自动进行调整。损情况自动进行调整。3.气门间隙的调整方法气门间隙的调整方法(1)发动机温度会影响气门间隙的大小。查看厂家技术规范中发动机温度会影响气门间隙的大小。查看厂家技术规范中气门间隙的调整应该在发动机处于热态还是冷态下进行气门间隙的调整应该在发动机处于热态还是冷态下进行上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理(有的厂家要求在冷热两种情况下都要调整有的厂家要求在冷热两种情况下都要调整)。(2)气门间隙可以通过以下机构进行调整气门间隙可以通过以下机

22、构进行调整:摇臂上的螺钉和锁紧螺母。摇臂上的螺钉和锁紧螺母。升高或降低摇臂枢轴支撑点的高度。升高或降低摇臂枢轴支撑点的高度。薄垫片。薄垫片。(3)气门间隙必须在正确的位置进行测量。例如气门间隙必须在正确的位置进行测量。例如:摇臂到气门之间。摇臂到气门之间。摇臂到凸轮桃尖之间等。摇臂到凸轮桃尖之间等。因为摇臂上从支撑点到挺柱着力点和从支撑点到气门施力因为摇臂上从支撑点到挺柱着力点和从支撑点到气门施力点之间摇臂长度的差异。点之间摇臂长度的差异。上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理(4)为了得到正确的气门间隙，要调整的气必须处于关闭状态为了得到正确的气门间隙，要

23、调整的气必须处于关闭状态或凸轮型线的基圆位置。这可以通过以下方式实现或凸轮型线的基圆位置。这可以通过以下方式实现:将要调整气门的气缸转到压缩上止点位置将要调整气门的气缸转到压缩上止点位置(将其配对气缸的将其配对气缸的气门由排气冲程运动至进气冲程气门由排气冲程运动至进气冲程)。例如，对四冲程直列式发动机。例如，对四冲程直列式发动机。第第4个气缸的气门处于运动状态，则调整第个气缸的气门处于运动状态，则调整第1个气缸。个气缸。第第3个气缸的气门处于运动状态，则调整第个气缸的气门处于运动状态，则调整第2个气缸。个气缸。第第2个气缸的气门处于运动状态，则调整第个气缸的气门处于运动状态，则调整第3个气缸。

24、个气缸。第第1个气缸的气门处于运动状态，则调整第个气缸的气门处于运动状态，则调整第4个气缸。个气缸。将第将第1个气缸转至压缩上止点位置，然后调整一系列气门间个气缸转至压缩上止点位置，然后调整一系列气门间隙隙(四气缸发动机可以调整四气缸发动机可以调整4个气门个气门)。上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理将曲轴旋转一圈，因而对四气缸的发动机而言，其第将曲轴旋转一圈，因而对四气缸的发动机而言，其第4个气个气缸将处于压缩上止点位置，然后调整其余气门的气门间隙缸将处于压缩上止点位置，然后调整其余气门的气门间隙(查查阅维修手册看哪些气门可以调整阅维修手册看哪些气门可以

25、调整)。4.机械式薄垫片调整法机械式薄垫片调整法(1)这通常用于顶置凸轮轴的发动机上，凸轮桃尖接触到的是这通常用于顶置凸轮轴的发动机上，凸轮桃尖接触到的是筒形挺柱，挺柱直接作用在气门上。筒形挺柱，挺柱直接作用在气门上。(2)启动发动机，进行机械式调整。启动发动机，进行机械式调整。(3)依次确定好各缸的位置之后，测量各缸的气门间隙。依次确定好各缸的位置之后，测量各缸的气门间隙。(4)如果气门间隙不正确，将该气缸转至压缩上止点，用一个如果气门间隙不正确，将该气缸转至压缩上止点，用一个特殊的工具压下气门，并卸下垫片特殊的工具压下气门，并卸下垫片(用磁铁吸开用磁铁吸开)。(5)测量垫片的厚度，测量垫片

26、的厚度，上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理然后通过增加或减小垫片厚度的方式以达到正确的间隙厚度然后通过增加或减小垫片厚度的方式以达到正确的间隙厚度。通常采用更换一个更厚或更薄的垫片的方式，而不是叠加。通常采用更换一个更厚或更薄的垫片的方式，而不是叠加许多垫片。许多垫片。注意注意:.许多垫片上都标有标记。许多垫片上都标有标记。.大部分厂家推荐安装完垫片之后，将有标记的一侧朝向挺柱大部分厂家推荐安装完垫片之后，将有标记的一侧朝向挺柱，背朝凸轮轴。，背朝凸轮轴。.这使得在拆卸垫片时，有标记的一侧不被损坏。这使得在拆卸垫片时，有标记的一侧不被损坏。.如果垫片有磨

27、损，则很难用千分尺测量垫片的厚度。如果垫片有磨损，则很难用千分尺测量垫片的厚度。.如果没有标记，测量垫片外圈处的厚度如果没有标记，测量垫片外圈处的厚度(没有磨损没有磨损)。5.计算所需垫片厚度计算所需垫片厚度上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理大间隙的例子大间隙的例子:额定间隙额定间隙0.4mm，测得间隙，测得间隙0.6mm，测得垫片厚度，测得垫片厚度2.8mm新垫片厚度新垫片厚度0.6mm(实际间隙实际间隙)一一0.4mm(额定间隙额定间隙)=+0.2mm调整量调整量(加到垫加到垫片厚度上片厚度上)垫片厚度垫片厚度=2.8mm+0.2调整量调整量=3.0

28、0mm新垫片厚度新垫片厚度小间隙的例子小间隙的例子:额定间隙额定间隙0.4mm，测得间隙，测得间隙0.2mm，测得垫片厚度，测得垫片厚度2.8mm新垫片厚度新垫片厚度上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理0.2mm(实际间隙实际间隙)一一0.4mm(额定间隙额定间隙)=一一0.2mm调整量调整量(从垫从垫片厚度上减掉片厚度上减掉)垫片厚度垫片厚度=2.8mm一一0.2mm调整量调整量=2.6mm新垫片厚度新垫片厚度6.液压间隙调节器液压间隙调节器液压间隙调节器可以安装在许多地方。下面是一些例子液压间隙调节器可以安装在许多地方。下面是一些例子:(1)顶置气门式

29、发动机顶置气门式发动机替代凸轮和推杆之间的固态挺柱。替代凸轮和推杆之间的固态挺柱。(2)顶置凸轮轴式发动机顶置凸轮轴式发动机.安装在摇臂上，作用于气门杆。安装在摇臂上，作用于气门杆。.安装在凸轮和摇臂之间的微型推杆上。例如尼桑安装在凸轮和摇臂之间的微型推杆上。例如尼桑MaximaV6车上就用的是这种液压间隙调节器。车上就用的是这种液压间隙调节器。上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理.直接安装在气门和凸轮之间。直接安装在气门和凸轮之间。.安装在缸盖上，起到摇臂支撑点的作用。安装在缸盖上，起到摇臂支撑点的作用。7.气门间隙调整规程气门间隙调整规程许多发动机的气

30、门间隙是不可调的。下面是一些间隙可调式许多发动机的气门间隙是不可调的。下面是一些间隙可调式发动机的气门间隙调整过程。发动机的气门间隙调整过程。1)顶置气门式发动机顶置气门式发动机(1)发动机处于非运行状态发动机处于非运行状态挤压挺柱法挤压挺柱法将气缸转至压缩上止点。将气缸转至压缩上止点。将挺柱完全压到底，此时调节摇臂支撑点的位置将挺柱完全压到底，此时调节摇臂支撑点的位置(旋在摇臂旋在摇臂支座上支座上)，从而达到设定的间隙。，从而达到设定的间隙。上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理柱塞定位法柱塞定位法将气缸转至压缩上止点。将气缸转至压缩上止点。回旋调节螺母，

31、直到推杆变松为止。回旋调节螺母，直到推杆变松为止。慢慢地拧紧调节螺母，直到出现轻微的转动推杆的阻力为止慢慢地拧紧调节螺母，直到出现轻微的转动推杆的阻力为止将调节螺母再拧紧一圈。将调节螺母再拧紧一圈。(2)发动机处于运行状态发动机处于运行状态回旋摇臂支撑点调节器，直到听见回旋摇臂支撑点调节器，直到听见“咔嗒咔嗒咔嗒咔嗒”的噪声为止的噪声为止(此时，挺柱位于挺柱孔的顶端，系统出现间隙此时，挺柱位于挺柱孔的顶端，系统出现间隙)。慢慢地向下紧固调节器，直到噪声消失为止慢慢地向下紧固调节器，直到噪声消失为止(间隙消失间隙消失)。向下拧向下拧1/4圈，等到发动机运转平滑为止圈，等到发动机运转平滑为止(第一

32、次紧固时，气第一次紧固时，气门不接近气门座，因此发动机工作粗糙门不接近气门座，因此发动机工作粗糙)。上一页 下一页返回4.1 发动机配气机构的工作原理发动机配气机构的工作原理继续向下拧继续向下拧1/4圈，直到达到规定的位置为止圈，直到达到规定的位置为止(例如，从例如，从“咔咔嗒嗒”声一开始消失时，再拧声一开始消失时，再拧1/23/4圈圈)。对于有些气门间隙不可调的顶置气门式发动机，则可以用不对于有些气门间隙不可调的顶置气门式发动机，则可以用不同长度的推杆来调整检修时所产生的气门间隙的变化。同长度的推杆来调整检修时所产生的气门间隙的变化。2)顶置凸轮式发动机顶置凸轮式发动机对有些气门间隙不可调或

33、者摇臂上使用液压式间隙调节器的对有些气门间隙不可调或者摇臂上使用液压式间隙调节器的发动机而言，为了调整因检修或磨损而产生的气门间隙的变发动机而言，为了调整因检修或磨损而产生的气门间隙的变化，可以用在间隙调节器和摇臂之间加放垫片的方法进行调化，可以用在间隙调节器和摇臂之间加放垫片的方法进行调整。通常先将气缸转至压缩上止点位置，挺柱完全挤压到底整。通常先将气缸转至压缩上止点位置，挺柱完全挤压到底，测量间隙。如果间隙超过标准值，则应加放垫片以使间隙，测量间隙。如果间隙超过标准值，则应加放垫片以使间隙回到标准值。回到标准值。上一页返回4.2 发动机配气相位发动机配气相位4.2.1气门正时气门正时在前面

34、所讲述的基本的四冲程发动机上，气门都是在上止点在前面所讲述的基本的四冲程发动机上，气门都是在上止点或者下止点打开或者关闭，让空气和燃料的混合气吸人气缸或者下止点打开或者关闭，让空气和燃料的混合气吸人气缸或者把里面的已燃气体排出气缸。然而，在一台实际的发动或者把里面的已燃气体排出气缸。然而，在一台实际的发动机中，并不真正在上止点或者下止点打开或者关闭气门。而机中，并不真正在上止点或者下止点打开或者关闭气门。而是在一个特殊的点之前或者之后打开或者关闭气门。基本的是在一个特殊的点之前或者之后打开或者关闭气门。基本的气门操作如气门操作如图图4-10所示。所示。图图4-11所示是四冲程发动机的气门正时图

35、。它给出了一台四所示是四冲程发动机的气门正时图。它给出了一台四个冲程发动机旋转两圈所完成的一个完整的循环中的每一个个冲程发动机旋转两圈所完成的一个完整的循环中的每一个单独的冲程的情况。它们是一个循环的一部分，每一个图都单独的冲程的情况。它们是一个循环的一部分，每一个图都是以曲轴转角为单位。是以曲轴转角为单位。下一页返回4.2 发动机配气相位发动机配气相位(l)进气冲程。进气门开，如进气冲程。进气门开，如图图4-11(a)所示，在上止点以前并所示，在上止点以前并在下止点以后才关闭。它延长了发动机进气冲程的时间，从在下止点以后才关闭。它延长了发动机进气冲程的时间，从而允许更多的空气和燃料的混合气进

36、人发动机气缸里面而允许更多的空气和燃料的混合气进人发动机气缸里面(2)压缩冲程。两个气门都是关闭的，如图压缩冲程。两个气门都是关闭的，如图4-11(b)所示。发动所示。发动机进气门在下止点以后关闭，它减小了发动机压缩冲程的时机进气门在下止点以后关闭，它减小了发动机压缩冲程的时间，但是这并不影响发动机的压缩。间，但是这并不影响发动机的压缩。(3)做功。两个气门都是关闭的，如图做功。两个气门都是关闭的，如图4-11(c)所示，点火也是所示，点火也是在上止点以前。排气门在下止点以前就打开，这时大多数的在上止点以前。排气门在下止点以前就打开，这时大多数的做功能力已经得到释放。做功能力已经得到释放。(4

37、)排气。排气冲程是加长的，如图排气。排气冲程是加长的，如图4-11(d)所示，排气门在下所示，排气门在下止点以前就打开并且在上止点以后才关闭。止点以前就打开并且在上止点以后才关闭。上一页 下一页返回4.2 发动机配气相位发动机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。的持续时间。通常用环形配气相位图来表示。1.理论上的配气相位分析理论上的配气相位分析理论上讲，进、压、功、排各占理论上讲，进、压、功、排各占180。也就是说，进、排气。也就是说，进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是

38、曲轴转角门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180。但。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。满足发动机对进、排气门的要求。原因原因:实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，当转速为当转速为5600r/min时一个行程只有时一个行程只有60/(5600 x2)=0.0054s，就，就是转速为是转速为1500r/min，一个行程也只有，一个行程也只有0.02s，这样短的进气或，这样短的进气或排气过程，排气过程，上一页 下一页返回4.2

39、发动机配气相位发动机配气相位使发动机进气不足，排气不净。可见，理论上的配气相位不使发动机进气不足，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怎样满足这个要求的呢?下面就进行分析。下面就进行分析。2.实际的配气相位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为了使进气充足，排气干净，除了从结构上进行改进外(如增如增大进、排气管道大进、排气管道)，还可以从配气相位上想点办法，气门能否，还可以从配气相位上想点办法，气门能否早开晚关，延长进、排气时间呢早开晚关，

40、延长进、排气时间呢?从图从图4-11中可以看出，活塞到达进气下止点时，由于进气吸中可以看出，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用下仍能进气;另外，此时进气流还有较大的惯性。由此可见另外，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。，进气门晚关可以增加进气量。上一页 下一页返回4.2 发动机配气相位发动机配气相位进气门早开，可使进气一开始就有一个较大的通道面积，可进气门早开，可使进气一开始就有一个较大的通道面积，可增加进气量。增加进气量。在做功行程快要结束时，排气门

41、打开，可以利用做功的余压在做功行程快要结束时，排气门打开，可以利用做功的余压使废气高速冲出气缸，排气量约占使废气高速冲出气缸，排气量约占50%。排气门早开，势必。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。高的。从图从图4-11上还可以看出，活塞到达上止点时，气缸内废气压上还可以看出，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，排气门晚关力仍然高于外界大气压，加之排气气流的惯性，排气

42、门晚关可使废气排得更净一些。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，由此可见，气门具有早开晚关的可能，上一页 下一页返回4.2 发动机配气相位发动机配气相位那么气门早开晚关对发动机实际工作又有什么好处呢？那么气门早开晚关对发动机实际工作又有什么好处呢？进气门早开进气门早开: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。气阻力，增加进气量。进气门晚关进气门晚关: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。下，增加进气量。排气门早开排气门早开:借助气缸内的高压自行排气，

43、大大减小了排气阻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。力，使排气干净。排气门晚关排气门晚关: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。用下，使排气干净。4.2.2气门重叠气门重叠由于进气门早开，排气门晚关，进气门在上止点前开启，由于进气门早开，排气门晚关，进气门在上止点前开启，上一页 下一页返回4.2 发动机配气相位发动机配气相位而排气门在上止点后关闭，势必造成在同一时间内两个气门而排气门在上止点后关闭，势必造成在同一时间内两个气门同时开启的现象，这个现象叫气门重叠。把两个气门同时开同时开启的现象，这个现象叫气门重

44、叠。把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫做气门重叠角。在这段时间内，可启时间相当的曲轴转角叫做气门重叠角。在这段时间内，可燃混合气和废气是否会乱窜呢燃混合气和废气是否会乱窜呢?不会的，这是因为不会的，这是因为:进、排进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性，而重叠时间又很短气流各自有自己的流动方向和流动惯性，而重叠时间又很短，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不会随同废气排出，废，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不会随同废气排出，废气也不会经进气门倒流入进气管，而只能从排气门排出气也不会经进气门倒流入进气管，而只能从排气门排出;进进气门附近有降压作用，有利于进气。气门附近有降压作用，有利于进气。4

45、.2.3进、排气门的实际开闭时刻和持续时进、排气门的实际开闭时刻和持续时间间1.实际进气时刻和延续时间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，在排气行程接近终了时，活塞到达上止点前，上一页 下一页返回4.2 发动机配气相位发动机配气相位即曲轴转到离上止点还差一个角度即曲轴转到离上止点还差一个角度a，进气门便开始开启，进，进气门便开始开启，进气行程直到活塞越过下止点后气行程直到活塞越过下止点后B时，进气门才关闭。整个进时，进气门才关闭。整个进气过程延续时间相当于曲轴转角气过程延续时间相当于曲轴转角180+a+Ba为进气提前角，一般为进气提前角，一般a=10一一30B为进气延

46、迟角，一般为进气延迟角，一般B=40一一80所以进气过程曲轴转角为所以进气过程曲轴转角为230一一2902.实际排气时刻和延续时间实际排气时刻和延续时间如如图图4-12所示，做功行程接近终了时，活塞在下止点前排气所示，做功行程接近终了时，活塞在下止点前排气门便开始开启，提前开启的角度，一般为门便开始开启，提前开启的角度，一般为4080，活塞越，活塞越过下止点后过下止点后角排气门关闭，角排气门关闭，一般为一般为1030，整个排气过程，整个排气过程相当于曲轴转角相当于曲轴转角180+r+上一页 下一页返回4.2 发动机配气相位发动机配气相位r为排气提前角，一般为排气提前角，一般r=40一一80为排

47、气延迟角，一般为排气延迟角，一般=10一一30所以排气过程曲轴转角为所以排气过程曲轴转角为230一一290气门重叠角气门重叠角a+=20一一60从上面的分析可以看出，实际配气相位和理论上的配气相位从上面的分析可以看出，实际配气相位和理论上的配气相位相差很大，实际配气相位，气门要早开晚关，主要是为了满相差很大，实际配气相位，气门要早开晚关，主要是为了满足进气充足，排气干净的要求。但实际中，究竟气门什么时足进气充足，排气干净的要求。但实际中，究竟气门什么时候开，什么时候关最好，主要根据各种车型，经过实验的方候开，什么时候关最好，主要根据各种车型，经过实验的方法确定，由凸轮轴的形状、位置及配气机构来

48、保证。法确定，由凸轮轴的形状、位置及配气机构来保证。上一页返回4.3 发动机可变配气系统发动机可变配气系统现代引擎多采用现代引擎多采用DOHC的缸盖设计，两根凸轮轴被设置在引的缸盖设计，两根凸轮轴被设置在引擎顶部，通过齿形带轮或链条从曲轴端取力，并以擎顶部，通过齿形带轮或链条从曲轴端取力，并以2:1的速度的速度驱动凸轮轴，此时凸轮轴上凸轮的旋转推动气门进行上下往驱动凸轮轴，此时凸轮轴上凸轮的旋转推动气门进行上下往复运动，从而控制气门的开启和闭合。而这里要关注的，其复运动，从而控制气门的开启和闭合。而这里要关注的，其实就是气门开合的问题。实就是气门开合的问题。为什么要为什么要“可变气门行程可变气

49、门行程”?活塞式四冲程引擎都由进气、压缩、做功、排气活塞式四冲程引擎都由进气、压缩、做功、排气4个冲程完成个冲程完成，我们关注的是气门开启程度对引擎进气的问题。气缸进气，我们关注的是气门开启程度对引擎进气的问题。气缸进气的基本原理是的基本原理是“负压负压”，也就是气缸内外的气体压强差。在，也就是气缸内外的气体压强差。在引擎低速运转时，气门的开启程度切不可过大，这样容易造引擎低速运转时，气门的开启程度切不可过大，这样容易造成气缸内外压力均衡，负压减小，从而进气不够充分，成气缸内外压力均衡，负压减小，从而进气不够充分，下一页返回4.3 发动机可变配气系统发动机可变配气系统对于气门的工作而言，这个对

50、于气门的工作而言，这个“小程度开启小程度开启”需要短行程的方需要短行程的方式加以控制式加以控制;而高速恰恰相反，转速动辄而高速恰恰相反，转速动辄5000r/min,倘若气门倘若气门依然羞羞答答不肯打开，引擎的进气必然受阻，所以，我们依然羞羞答答不肯打开，引擎的进气必然受阻，所以，我们需要长行程的气门升程。往往，工程师们既要兼顾引擎在低需要长行程的气门升程。往往，工程师们既要兼顾引擎在低速区的扭矩特性，又想获取高速区的功率特性，只能采取一速区的扭矩特性，又想获取高速区的功率特性，只能采取一条拆中的思路，到头来引擎高速没功率，低速缺扭矩。条拆中的思路，到头来引擎高速没功率，低速缺扭矩。所以在这样的

51、情况下，就需要一种对气门升程进行调节的装所以在这样的情况下，就需要一种对气门升程进行调节的装置，也就是我们要说的置，也就是我们要说的“可变气门正时技术可变气门正时技术”。该技术既能。该技术既能保证低速高扭矩，又能获得高速高功率，对引擎而言是一个保证低速高扭矩，又能获得高速高功率，对引擎而言是一个极大的突破。极大的突破。20世纪世纪80年代，诸多企业开始投人了可变气门正时的研究年代，诸多企业开始投人了可变气门正时的研究上一页 下一页返回4.3 发动机可变配气系统发动机可变配气系统1989年本田首次发布了年本田首次发布了“可变气门配气相位和气门升程电子可变气门配气相位和气门升程电子控制系统控制系统

52、”，英文全称为，英文全称为VariableValveTimingandValveLifeElectronicControlSvstem，也就是常见的也就是常见的VTEC。此后，各家企业不断发展该技术，到。此后，各家企业不断发展该技术，到今天已经非常成熟，丰田也开发了今天已经非常成熟，丰田也开发了VVT一一i，保时捷开发了，保时捷开发了Variocam，现代开发了，现代开发了DVVT.,几乎每家企业都有了自己的几乎每家企业都有了自己的可变气门正时技术。一系列可变气门技术虽然商品名各异，可变气门正时技术。一系列可变气门技术虽然商品名各异，但其设计思想却极为相似。但其设计思想却极为相似。了解了配气相

53、位角的设置方法以后，就不难理解为什么需要了解了配气相位角的设置方法以后，就不难理解为什么需要可变配气相位了。就像前文所说的可变气门行程一样，发动可变配气相位了。就像前文所说的可变气门行程一样，发动机在不同的工况下吸气特征是不一样的，机在不同的工况下吸气特征是不一样的，上一页 下一页返回4.3 发动机可变配气系统发动机可变配气系统发动机在低转速时，进气速度慢，所以气门重叠角可以相对发动机在低转速时，进气速度慢，所以气门重叠角可以相对大一些，言下之意就是让气门提前打开和延时关闭的时间更大一些，言下之意就是让气门提前打开和延时关闭的时间更长一些，这样才能充分进气长一些，这样才能充分进气;在高转速情况

54、下，由于混合气流在高转速情况下，由于混合气流速很快，那么气门重叠角就应变小，让气门提前开启和延时速很快，那么气门重叠角就应变小，让气门提前开启和延时关闭的时间减短，这样才不会造成进排气干涉。发动机才能关闭的时间减短，这样才不会造成进排气干涉。发动机才能在保证不发生进排气干涉的情况下，让其在各个工况都能得在保证不发生进排气干涉的情况下，让其在各个工况都能得到充分的进气，从而提高了发动机的工作效率，也让发动机到充分的进气，从而提高了发动机的工作效率，也让发动机在低转时能有充分的扭力输出，高转速时能有更强大的功率在低转时能有充分的扭力输出，高转速时能有更强大的功率输出，让发动机扭力输出得更平稳，特性

55、曲线更线性。输出，让发动机扭力输出得更平稳，特性曲线更线性。那么发动机是怎么做到随着转速的变化而改变配气正时的呢那么发动机是怎么做到随着转速的变化而改变配气正时的呢?我们不妨先看看我们不妨先看看图图4-13，上一页 下一页返回4.3 发动机可变配气系统发动机可变配气系统它是保时捷可变配气正时的控制系统。它是保时捷可变配气正时的控制系统。图图4-14为雷诺的可变配气正时控制机构。在凸轮轴与正时齿为雷诺的可变配气正时控制机构。在凸轮轴与正时齿轮之间有两个液压室。一个为高压油区，一个为低压油区。轮之间有两个液压室。一个为高压油区，一个为低压油区。因此，只要调节两个油区之间的压力差，就能改变配气正时因

56、此，只要调节两个油区之间的压力差，就能改变配气正时角。而两个油区的油压是通过图角。而两个油区的油压是通过图4-14所标示的油压控制阀调所标示的油压控制阀调节的。油压调节阀实质上就是一个电磁阀，通过电脑传输过节的。油压调节阀实质上就是一个电磁阀，通过电脑传输过来的脉冲电流来控制阀门的通断。当高压油路接通时，整个来的脉冲电流来控制阀门的通断。当高压油路接通时，整个油室处于加压状态，根据图中标注油室处于加压状态，根据图中标注1的方向很容易判断，此时的方向很容易判断，此时配气正时被推迟，重叠角增大，适用于低转速配气正时被推迟，重叠角增大，适用于低转速;当电磁阀控制当电磁阀控制区域压力逐渐上升时，凸轮轴

57、会如图中标注区域压力逐渐上升时，凸轮轴会如图中标注2所示，提前一个所示，提前一个角度，这样重叠角减小，适用于高转速。角度，这样重叠角减小，适用于高转速。上一页 下一页返回4.3 发动机可变配气系统发动机可变配气系统图图4-15能更直观地表现这一工作过程。能更直观地表现这一工作过程。注注:对于可变配气正时控制，虽然各大车厂的名字叫法各不相对于可变配气正时控制，虽然各大车厂的名字叫法各不相同，但其功能作用和控制方法多为大同小异，所以了解了这同，但其功能作用和控制方法多为大同小异，所以了解了这些控制方式和性能特征，对于车型的选择也可以重新定位。些控制方式和性能特征，对于车型的选择也可以重新定位。我国

58、汽车工业起步较晚，所以技术比较落后。由于这种技术我国汽车工业起步较晚，所以技术比较落后。由于这种技术结构复杂，成本相对比传统技术要高一些，所以国内车厂大结构复杂，成本相对比传统技术要高一些，所以国内车厂大多没有使用这些技术，他们的配气机构都是传统设计。但也多没有使用这些技术，他们的配气机构都是传统设计。但也有少数厂家，引进了这些先进的发动机控制技术，比如现在有少数厂家，引进了这些先进的发动机控制技术，比如现在广州本田雅格广州本田雅格2.4、新奥德塞、新奥德塞2.4，还有东风本田，还有东风本田CR-V上使用上使用的的I一一VTEC发动机都使用了这些技术。在家用经济型车中，发动机都使用了这些技术。

59、在家用经济型车中，广本飞度的广本飞度的1.SVTEC发动机是唯一使用了可变配气技术的车发动机是唯一使用了可变配气技术的车型。型。上一页 下一页返回4.3 发动机可变配气系统发动机可变配气系统除了配气会影响发动机吸气效率外，还有一个不容忽视的影除了配气会影响发动机吸气效率外，还有一个不容忽视的影响进气的因素就是进气管。不论纯空气还是空气和汽油的混响进气的因素就是进气管。不论纯空气还是空气和汽油的混合物，都可以看成是有一定质量的流体，而流体是在进气管合物，都可以看成是有一定质量的流体，而流体是在进气管中流过的，根据流体力学和震动学的原理来优化进气管的设中流过的，根据流体力学和震动学的原理来优化进气

60、管的设计对于提高发动机的吸气效率是非常重要的。具体方法有计对于提高发动机的吸气效率是非常重要的。具体方法有:把把进气歧管内壁加工得非常光滑来减小气阻，也可以设计特殊进气歧管内壁加工得非常光滑来减小气阻，也可以设计特殊的进气道形状让流体阻力得到优化，还可以减小空气滤清器的进气道形状让流体阻力得到优化，还可以减小空气滤清器的吸气阻力等。这些都是传统对进气管的优化方法，现在大的吸气阻力等。这些都是传统对进气管的优化方法，现在大部分车都是这样做的。这里介绍一种技术含量更高的进气道部分车都是这样做的。这里介绍一种技术含量更高的进气道优化方法优化方法可变进气管长度技术。可变进气管长度技术。首先看看进气歧管