第三章配气机构1

1、123456三、配气机构的分类三、配气机构的分类78 进排气门都进排气门都布置在气缸的布置在气缸的一侧，因发动一侧，因发动机动力性和经机动力性和经济性差，已经济性差，已经淘汰。淘汰。9为增加进气，尽为增加进气，尽可能加大气门直可能加大气门直径，但受燃烧室径，但受燃烧室尺寸限制，气门尺寸限制，气门直径一般不超过直径一般不超过气缸直径的一半。气缸直径的一半。按每缸气门数分类按每缸气门数分类10气缸直径较大，活塞平均速度较高时，两气气缸直径较大，活塞平均速度较高时，两气门的结构不能满足换气要求，因此出现了多门的结构不能满足换气要求，因此出现了多气门结构。气门结构。11采用多气门后，采用多气门后，给发

2、动机的工作给发动机的工作带来哪些影响？带来哪些影响？1、进气截面增大、进气截面增大2、换气效率改善、换气效率改善3、提高了动力性和排放、提高了动力性和排放性性4、气门升程可适当减小、气门升程可适当减小12凸轮轴与气门相距凸轮轴与气门相距较远，动力传递路较远，动力传递路线较长，环节多，线较长，环节多，因此不适用于高速因此不适用于高速发动机。发动机。 13凸轮凸轮轴轴挺柱挺柱活塞活塞摇臂摇臂调整螺钉调整螺钉14凸轮轴凸轮轴凸轮轴凸轮轴活塞活塞双凸轮轴上置式发动机双凸轮轴上置式发动机特点：特点： 凸轮轴与凸轮轴与气门距离近，不气门距离近，不需要推杆、挺柱，需要推杆、挺柱，使往复运动的惯使往复运动的惯

3、量减少。量减少。15a.齿轮传动齿轮传动16凸轮凸轮轴轴曲轴曲轴噪声更小，质量噪声更小，质量更轻，包角更大，更轻，包角更大，啮合量更大，工啮合量更大，工作更可靠，不需作更可靠，不需润滑，松紧度便润滑，松紧度便于调整于调整17 导链导链板板 张紧张紧机构机构 18配气机构的工作原理配气机构的工作原理192021222324252627排气过程排气过程进气过程进气过程28气门气门气门弹簧气门弹簧气门弹簧座气门弹簧座气门油封气门油封气门锁片气门锁片2930进气门进气门570K670K（铬钢或铬镍钢）（铬钢或铬镍钢）排气门排气门1050K1200K（硅（硅铬钢）铬钢）头部头部杆部杆部1、气门的结构、气

4、门的结构3132 气门密封锥面：气门头部与气门座圈接触的工作气门密封锥面：气门头部与气门座圈接触的工作面，保证密封。面，保证密封。气门锥面与顶平面的夹角称气门锥角。气门锥面与顶平面的夹角称气门锥角。边缘有一定厚度，防止边缘有一定厚度，防止冲击损坏或被高温气体冲击损坏或被高温气体烧坏。烧坏。33 一般气门锥角比气门座圈锥角稍小，可增加一般气门锥角比气门座圈锥角稍小，可增加接触压力，挤出积垢和积炭。接触压力，挤出积垢和积炭。34气门头部直径：气门头部直径： 气门头部直径越大，气门口通道截面就气门头部直径越大，气门口通道截面就越大，进、排气阻力就越小。越大，进、排气阻力就越小。 通常进气门头部直径大

5、于排气门。通常进气门头部直径大于排气门。另外，另外，排气门稍小些，还不易变形。排气门稍小些，还不易变形。进气门进气门排气门排气门35较高的加工精度，较高的加工精度，表面经过热处理表面经过热处理和磨光，保证同和磨光，保证同气门导管的配合气门导管的配合精度和耐磨性精度和耐磨性气门杆尾部：气门杆尾部：环形槽、锁销孔环形槽、锁销孔 气门头部与杆部的气门头部与杆部的连接部位采用连接部位采用圆弧连圆弧连接接，可增加强度，改，可增加强度，改善头部散热性，减少善头部散热性，减少气流阻力。气流阻力。363738课题 3.2 气门组的构造与维修39检查气门杆的磨损程度图检查气门杆的磨损程度图40测量气门头边缘厚度

6、图测量气门头边缘厚度图4142气门杆直线度的检查气门杆直线度的检查 434445气门座气门座4647课题 3.2 气门组的构造与维修48课题 3.2 气门组的构造与维修4950（2 2） 气门座的铰削气门座的铰削需要铰削加工的几种情况：需要铰削加工的几种情况：1 1）新镶入的座圈）新镶入的座圈2 2）未换座圈，气门座烧蚀严重）未换座圈，气门座烧蚀严重3 3）密封环带过宽）密封环带过宽 图图3-7 气门座与气门导管铰气门座与气门导管铰 1、2、3-气门座铰刀气门座铰刀 4-气门导管铰刀气门导管铰刀 5-铰刀铰刀 6-铰刀手柄铰刀手柄 51课题 3.2 气门组的构造与维修52 为保证气门与气门座可

7、靠密封，气门座上加工为保证气门与气门座可靠密封，气门座上加工有与气门相适应的锥面有与气门相适应的锥面 45（或（或30）锥面是与气门密封锥面配合的）锥面是与气门密封锥面配合的工作面，宽度工作面，宽度b为为13mm。 15锥面和锥面和75锥面是用来修正工作面位置和锥面是用来修正工作面位置和宽度的。宽度的。 气门座锥面气门座锥面 53545556课题 3.2 气门组的构造与维修57电电动动研研磨磨5859课题 3.2 气门组的构造与维修60气门导管气门导管气缸盖气缸盖过盈配合过盈配合卡环：防止卡环：防止气门导管在气门导管在使用中脱落。使用中脱落。6162检查气门杆与导管的配合间隙图检查气门杆与导管

8、的配合间隙图636465圆柱形螺旋弹簧圆柱形螺旋弹簧气门弹簧气门弹簧气门弹簧座气门弹簧座锁片锁片66圆柱形螺旋弹簧圆柱形螺旋弹簧圆柱等螺距弹簧圆柱等螺距弹簧不等距弹簧不等距弹簧应用：应用：CA7560不等螺距弹簧安装不等螺距弹簧安装时应注意什么问题？时应注意什么问题？6768旋向相反的旋向相反的两个弹簧，两个弹簧，防止断裂的防止断裂的弹簧卡入另弹簧卡入另一弹簧一弹簧应用车型：应用车型：奥迪奥迪100，捷达，桑塔纳，捷达，桑塔纳, 广州标致广州标致50569自由长度自由长度70气门杆气门杆摇臂摇臂气门间隙气门间隙71 间隙过小间隙过小，发动机在，发动机在热态下可能发生热态下可能发生漏气漏气，导致

9、功率下降甚至导致功率下降甚至气门气门烧坏烧坏。 间隙过大间隙过大，则使传，则使传动零件之间以及气门和动零件之间以及气门和气门座之间将产生撞击气门座之间将产生撞击响声，影响进排气。响声，影响进排气。适当大小的气门间隙？适当大小的气门间隙？72凸轮轴凸轮轴挺柱挺柱推杆推杆摇臂摇臂凸轮轴正凸轮轴正时齿轮时齿轮摇臂轴摇臂轴73凸轮凸轮凸轮轴轴颈凸轮轴轴颈驱动分电器的螺旋齿轮驱动分电器的螺旋齿轮74气门开启点气门开启点气门升程最大时刻气门升程最大时刻气门关闭点气门关闭点凸顶凸顶凸根凸根基圆半径基圆半径凸轮的数目由气凸轮的数目由气缸数目决定缸数目决定75 同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置是与相同一气缸的

10、进、排气凸轮的相对角位置是与相应的配气相位相对应的。应的配气相位相对应的。四缸发动机凸轮投影四缸发动机凸轮投影点火顺序：点火顺序：124376（1）齿轮传动）齿轮传动曲轴正时齿轮曲轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮正时标记正时标记正时记号对准，保证配气和点火正时正时记号对准，保证配气和点火正时77 导链板导链板 张紧机构张紧机构78 张紧机构张紧机构曲轴正时齿轮曲轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮齿形带齿形带7980 凸轮轴弯曲的检修 818283848586消除了间消除了间隙，减小隙，减小了各零件了各零件的冲击和的冲击和噪声，提噪声，提高发动机高发动机高速时的高速时的性能。性能。球形

11、阀球形阀主油道主油道斜油孔斜油孔量油孔量油孔低压油腔低压油腔键形槽键形槽挺柱体挺柱体柱塞柱塞油缸油缸压力弹簧压力弹簧87888990摇臂结构示意图摇臂结构示意图气门间隙气门间隙调节螺钉调节螺钉调节螺母调节螺母摇臂摇臂摇臂轴套摇臂轴套易磨损部位易磨损部位堆焊耐磨合金堆焊耐磨合金91润滑油道润滑油道油槽油槽润滑油道润滑油道9293VTEC全名就是Variable valve Timing & lift Electronic Control system，翻成中文是“电子控制可变气门正时和升程”系统如图3-20。9495构造如图3-21，其操作原理如下，每组气门有个凸轮部，在正常的情况下，凸

12、轮部A与B所带动的气门是各别作动着，而中间的凸轮部与中摇臂并没有使用到，中间凸轮部是贴着中摇臂旋转并移动着，但它并没有与外侧两个（第一与第二）摇臂结合在一起。当有须要表现高性能时，负责有赛车般性能的中凸轮部开始派上用场，此时油压会施压在A活塞左侧，而使得活塞A、B向右侧推进，这时中摇臂便与两侧之摇臂结合在一起，而统一由中摇臂所带动着，其中负责油压的动作便是由VTEC控制阀所操作着，其VTEC控制阀动作的条件有下列几点因素：1）发动机转速2）行车速度3）气门位置4）发动机负载（由进气压力传感器所侦测）5）发动机温度9697第一段：低速，三件式的摇臂独立运作，因此左侧摇臂作动左侧的进气门，通过左侧

13、低升程凸轮所带动；右侧摇臂作动右侧进气门，藉由右侧中升程凸轮所带动，这两者凸轮的正时都与中凸轮（此时并没有动作）来得低。第二段：中速，油压（如图3-22所示的图中橘色的部份）将右侧及左侧的摇臂连接在一起，这时中置摇臂仍独立运作，由于右凸轮大于左凸轮，因此这两侧的摇臂皆由右凸轮所带动，结果将使得进气门得到慢正时、中升程。第三段：高速，如图3-22所示，油压将三个摇臂全都接连在一起，又由于中置凸轮最大，因此两侧气门皆由中凸轮所连接的中摇臂所带动，所以得到快正时、高升程。9899什么是i-VTEC？VTEC的“i”为Intelligent（聪明的，智慧的）缩写。结构图如图3-23所示。100i-VT

14、EC高、低转速范围内的负荷变化如图3-24所示。101可变长度进气歧管示意图，如图3-25所示。1021995年，装备改进版VVT系统的VVT-i面世了，装备的发动机是当时另一副性能发动机1JZ-GE。VVT-i中多出的I，意思是Intelligent -“智能”，VVT-i取消了两段式的开启和关闭选择，演化成为可以对进气侧凸轮轴进行无级地提前或延后的工作，就像普通的变速箱与CVT变速箱间的区别一样。除了控制系统的升程以外，VVT-i工作的原理上与VVT基本上是相同的。如图3-26所示。103丰田的VVTL-i发动机全名就是-Variable Valve 正时 & 升程 - Intel

15、ligent，它跟VVT-i是不同的发动机，这发动机也用类似Honda VTEC的原理，在原来的VVT-i发动机上的凸轮轴，多了可以切换大小不同角度的凸轮（凸轮），也利用“摇臂”的机置来决定是否顶到高角或小角度的凸轮，而作到“可连续式”地改变发动机的正时（正时），重叠时间（重叠相位角）与“两阶段式”的升程（升程）！如图3-27所示。104VVT-i 控制器通过转动凸轮轴，从而达到气门的正时改变（此为VVTL-i的凸轮轴）。VVT-i发动机是如何做到变化进气时的气门正时的呢？它就是在如图3-28中，有一个VVT-i控制器，通过转动此控制盘，而来提早或延迟气阀的开与关的时间。所以，VVT-i与BM

16、W Vanos一样的原理，VVT-i用类似的机置来做到“连续式”的可变气门正时，只是VVT-i是用电动方式来驱动控制器，而Vanos则是用油压的方式，两者皆能跟着不同发动机转速来达到气门正时的连续性变化！105VVTL-i上以摇臂中的“销块”来巧妙地决定是否顶到那种角度的凸轮， VVTL-i则在VVT-i发动机上再多了于“摇臂”与“凸轮轴”内下功夫，它这回就运用到跟VTEC一样的方法来解决发动机在高转速时所需要更多的气门重叠时间与气门的开关升程深度，稍微不同的地方在摇臂内VVTL-i通过油压来使一个小销的移动来决定顶到那种尺寸的凸轮！如图3-29所示。106低、中转速时，凸轮轴上只有中低速凸轮

17、顶到摇臂，VVTL-i在发动机转速低时，虽然凸轮轴一样地在转动，但是，由于摇臂内的销块未移动， 所以是中低速凸轮部分有效地顶到摇臂，进而驱动到气阀的开关，如图3-30所示。此时，大角度的凸轮一样在转动，但是却是无效地空转。107高转速时，凸轮轴上只有大角度的凸轮有顶到摇臂，VVTL-i在发动机转速变高时，虽然凸轮轴一样地在转动，但是，由于摇臂内的销块已移动， 所以是换成高速凸轮部分有效地顶到摇臂，进而驱动到气阀的开关，此时，中低速的凸轮一样在转动，但只是无效地空转，这现象跟Honda VTEC一样，如图3-31所示。108宝马的VANOS系统：宝马M系列所采用的VANOS渐进式可变气门正时系统

18、如图3-32，其原理为将油压导入凸轮轴头端内一个可滑动的内齿机构，通过凸轮轴往复位移关系，来“无段”控制气门提前开启。其优点是结构简单，但因为凸轮的形状是固定的，所以气门开启的升程和时间并不会改变，只能使气门提前开启而已。（日产的NVCS也为类似的设计）。1091）Variable Camshaft Control，叫作“可变凸轮轴控制系统”-VANOS，而丰田的VVT-i，就是采用宝马这类似的装置；Valvetronic少了节流阀（throttle）的设计，取代“机械式”的进气节流阀（throttle）机置的是“电子式”的可变电阻，依我们踏油门的深浅，经过这可变电阻来决定“进气量”。Valv

19、etronic 改变进气门的正时与升程，Valvetronic 系统有一支与一般发动机一样的凸轮轴，而且还有一个由一支偏心轴与滚轴及顶杆所组成的机构，并由步进马达（如图3-33）所带动，通过接收来自油门位置的信号，步进马达改变偏心凸轮的偏移量，经由一些机械传动间接地改变进气门的动作。1102）Valvetronic比起VVTL-i与i-VTEC更先进的地方是它除了可连续改变气阀的开关正时与相位外，Valvetronic连扬程（升程）也是连续性微调！这比VVTL-i与跟i-VTEC在升程上是“阶段式”的更先进了!传统的气门机构与Valvetronic 机构的比较如图3-34。1113）Valve

20、tronic发动机“可微调”气阀，改进马达的螺旋齿轮进而改变偏心轴的旋转量，带动中摇臂和传统的凸轮轴一起动作，再压传至摇臂，最后才压下气门。Valvetronic 能通过减少气门的升程，和进入燃烧室的空气量，使泵气流失降至最低。如图3-35所示。1124）Valvetronic的摇臂是“偏心轴”的转动，所以当摇臂动作时，不是固定的圆心转动，而是稍微偏离中心点，虽然偏移不大，但是一经过摇臂的长度施力（如杠杆原理一样），阀门开与关的“深度”就可以被改变了!（如图3-34所示，是正常的摇臂，它动作时即固定在圆心，而Valvetronic的“偏心轴”摇臂则巧妙地使它在动作时，会有不等量的伸长来驱动到气

21、阀的开关深度，所以升程就被微量的变化了!）请看图3-36的绿色与红色部分，Valvetronic透过电动马达来驱动偏心轴摇臂!5）无级可调电子气门控制（Valvetronic）的透视图，该系统采用电子气门，可完全调节进气量，减少废气排放，降低油耗同时可获得高输出功率。1131141151161171缸缸5缸缸3缸缸6缸缸2缸缸4缸缸153624118119上止点槽口上止点槽口120121测量气门间隙测量气门间隙拧松锁紧螺母，调整调节螺钉拧松锁紧螺母，调整调节螺钉122123(7)继续逆时针方向转动曲轴继续逆时针方向转动曲轴180，使第，使第4号气缸活塞处于压缩上止点位置。调节第号气缸活塞处于压缩上止点位置。调节第4号气缸进、排气门的间隙。号气缸进、排气门的间隙。124125126