第四章配气系统

1、l概述概述 l配气机构的构造配气机构的构造l气门间隙气门间隙 l配气相位配气相位 l配气机构的组成和零件配气机构的组成和零件一、功用： 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，使新鲜可燃混合气时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机汽油机)或空气或空气(柴油机柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。 二、充气效率： 在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量与

2、在进气系统进气状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混合与在进气系统进气状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。气的质量之比。 v=M/M0 M 进气过程中，实际进气过程中，实际进进入气缸的新气的质量；入气缸的新气的质量； Mo在理想状态下，在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量充满气缸工作容积的新气质量。 充气效率越高越好，而其大小与配气机构结构有直接的关系。充气效率越高越好，而其大小与配气机构结构有直接的关系。充气效率一般为何充气效率一般为何值值?（取值范围）（取值范围）l气门组l传动组l驱动组一、气门的布置型式 1、气门顶置式 组成：组成：2、气门侧置式已、气门侧置式已

3、很少使用。很少使用。A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。B、曲轴与凸轮轴传动比为2:1。1、凸轮轴下置 有利因素：简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置（齿轮传动），有利于发动机的布置。 不利因素不利因素是什么？是什么？凸轮轴与气门相凸轮轴与气门相距较远，动力传距较远，动力传递路线较长，环递路线较长，环节多，因此不适节多，因此不适用于高速发动机。用于高速发动机。 传动方式：凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，省去了推杆。 应 用：适用于发动机转速较高时，可以减少气门传动机构的往复运动质量。凸轮轴凸轮轴挺柱挺柱活塞活塞摇臂摇臂调整螺钉调整螺钉应用：高速发动机 如：桑塔纳轿车发动机凸轮轴凸轮轴活塞特点：特点：

4、 凸轮轴与气门凸轮轴与气门距离近，不需要推杆、距离近，不需要推杆、挺柱，使往复运动的挺柱，使往复运动的惯量减少。惯量减少。双凸轮轴上置式发动机 成本低，但工作成本低，但工作性能好性能好可靠性、耐久性可靠性、耐久性略差，噪声大，略差，噪声大，造价高造价高工作可靠，啮合工作可靠，啮合平稳、噪声小平稳、噪声小特点特点凸轮轴下置、凸轮轴下置、中置式配气中置式配气机构机构曲轴正时齿轮（钢）曲轴正时齿轮（钢）凸轮轴正时齿轮（铸铁凸轮轴正时齿轮（铸铁或胶木）或胶木）齿轮传动齿轮传动应用应用传动路线传动路线传动方式传动方式凸轮轴上置凸轮轴上置式配气机构式配气机构曲轴曲轴齿形皮带齿形皮带凸轮凸轮轴正时齿轮轴正时

5、齿轮齿形带传动齿形带传动凸轮轴上置凸轮轴上置式配气机构式配气机构 曲轴曲轴链条链条凸轮轴正凸轮轴正时齿轮时齿轮链条传动链条传动一汽一汽audi轿车的齿形带传动装置轿车的齿形带传动装置凸轮轴凸轮轴曲轴曲轴充气效率更高，排放性能好，降低油耗充气效率高，有利于改善排放气道结构简单，利于缸盖冷却优缺点同名气门排成一列同名气门排成2列，同名气门排成1列所有气门排成一列，进、排气门交替布置排列方式一般为3进2排两进两排，排气门直径可减小一进一排，进气门直径大于排气门结构特点多数新款轿车前者：1根凸轮轴和T型杆驱动；后者：两根凸轮轴每缸4气门宝来1.8T货车发动机代表车型分别用2根凸轮轴驱动同名气门一根凸轮

6、轴驱动驱动方式每缸5气门每缸2气门每缸气门数每缸每缸4气门排列方式气门排列方式每缸每缸4气门驱动方式气门驱动方式l气门顶置，下置凸轮轴（OHV）l气门顶置，上置凸轮轴（OHC）l气门顶置，双摇臂，上置凸轮轴（OHV/OHC）l气门顶置，上置双凸轮轴（OHV/DOHC）1、用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间 ，称为配气相位。1030 4080 4080 1030 上止点下止点气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时，出现的进排气门同时开启的现象。 气门叠开角：气门同时开启的角度（+ ）。排气过程排气过程进气过程进气过程气门叠开的后果？气门叠开的后果？1、概念： 气门间隙：为保证

7、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。气门杆气门杆摇臂摇臂气门间隙气门间隙气门气门间隙间隙进气门进气门 0.250.30mm排气门排气门 0.300.35mm为何排气为何排气门间隙大门间隙大于进气门于进气门间隙？间隙？气门间隙气门间隙气门间隙气门间隙1、气门组气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座、锁片等零件组成。要求：要求：保证气缸的密封。保证气缸的密封。功用：功用： 燃烧室的组成部分，是气体进、燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击力、出燃烧室通道的开关，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。高温冲击、高速

8、气流冲击。 工作条件：工作条件： A、进气门、进气门600K700K，排气门，排气门800K1100K。 B、头部承受气体压力、气门弹簧力、头部承受气体压力、气门弹簧力、传动惯性力等，传动惯性力等， C、冷却和润滑条件差，、冷却和润滑条件差， D、被气缸中燃烧生成物中的物质所、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。腐蚀。 性能：性能： 强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨进气门进气门570K670K（铬钢（铬钢或铬镍钢）或铬镍钢） 排气门排气门1050K1200K（硅铬钢）（硅铬钢）头部头部杆部杆部凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减凹顶头部与杆部的过渡部分

9、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，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。而不宜用于排气门。凹顶式凹顶式（喇叭顶）（喇叭顶）适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但球形的受热面积大，质量和惯性力大，加除效果好，但球形的受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。工较复杂。 凸顶式凸顶式（球面顶）（球面顶）结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、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。排气门都可采用。平顶式平顶式 进气门进气门排气门排气门

10、气门锥角：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面气门锥角：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。的夹角。锥角作用：锥角作用： A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、避免气流拐弯过大而降低流速。、避免气流拐弯过大而降低流速。装配前应将装配前应将密封锥面研密封锥面研磨。磨。边缘应保持边缘应保持一定的厚度，一定的厚度，13mm。进气门：一般为进气门：一般为30，原因是在相同气门升程情况下，锥角小，原因是在相同气门升程情况下，锥角小时进气阻力小；但由

11、于头部边缘较薄，刚度差，密封性及导热时进气阻力小；但由于头部边缘较薄，刚度差，密封性及导热性均差。性均差。排气门：一般为排气门：一般为45。因其热负荷较大。因其热负荷较大圆柱形，不断做圆柱形，不断做往复运动。往复运动。较高的加工精度，表面经较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保证同过热处理和磨光，保证同气门导管的配合精度和耐气门导管的配合精度和耐磨性磨性气门杆尾部：气门杆尾部：其其形状决定于弹簧形状决定于弹簧座固定方式座固定方式 凹槽凹槽易断裂处易断裂处凹槽（环槽）：安装两半锥凹槽（环槽）：安装两半锥形锁片。形锁片。锁销孔：用锁销固定。锁销孔：用锁销固定。功用：保证气门的回位，使气门功用：保

12、证气门的回位，使气门与气门座紧密贴合。与气门座紧密贴合。 材料：高锰碳钢、铬钒钢材料：高锰碳钢、铬钒钢气门弹簧的装配气门弹簧的装配气门弹簧气门弹簧气门弹簧座气门弹簧座锁片锁片气门关闭气门关闭保证气门及时关保证气门及时关闭、密封闭、密封气门开启气门开启保证气门不脱离保证气门不脱离凸轮凸轮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 随着有效圈数的随着有效圈数的减少，自然频率减少，自然频率提高。提高。气门弹簧要避免发生气门弹簧要避免发生共振（当工作频率和共振（当工作频率和自身频率相等或成某自身频率相等或成某一倍数时），主要措一倍数时），主要措施有：不等距弹簧、施有：

13、不等距弹簧、双弹簧双弹簧提高弹簧自身刚度，提高弹簧自身刚度，改变其自振频率改变其自振频率旋向相反的两旋向相反的两个弹簧，防止个弹簧，防止断裂的弹簧卡断裂的弹簧卡入另一弹簧入另一弹簧，一根折断后另一根折断后另一根可继续工一根可继续工作作应用车型：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5051、组成：、组成：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂。凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂。2、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适、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。当的气门间隙。凸轮凸轮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

14、作用：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。位和气门开度的变化规律等要求。 工作条件：工作条件： 承受气门间歇性开启的冲击载荷。承受气门间歇性开启的冲击载荷。 耐磨，抗冲击韧性，刚度。耐磨，抗冲击韧性，刚度。 材料：材料： 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构：结构：凸轮、轴颈、偏心轮、螺旋齿轮；每凸轮、轴颈、偏心轮、螺旋齿轮；每2气缸一个轴颈；轴颈直径前气缸一个轴颈；轴颈直径前后依次减小；另有空心凸轮轴，如捷达后依次减小；另有空心凸轮轴，如捷达

15、EA113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工作条件：承受气门弹簧的张力，工作条件：承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。间歇性的冲击载荷。 凸轮性能：表面有良好的耐磨性，凸轮性能：表面有良好的耐磨性，足够的刚度、韧性。足够的刚度、韧性。 凸轮与挺柱线接凸轮与挺柱线接触，接触压力大，触，接触压力大，磨损快。磨损快。 同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置是与相应的配气相位相对同一气缸的进、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。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： 1243凸轮轮廓应保证气门的运动规律符合配气相位的要求凸轮轮廓应保

16、证气门的运动规律符合配气相位的要求气门开启点气门开启点消除气门消除气门间隙阶段间隙阶段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出现气门出现气门间隙阶段间隙阶段缓冲结束点缓冲结束点A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。曲轴正时曲轴正时齿形带轮齿形带轮中间轴齿中间轴齿形带轮形带轮张紧轮张紧轮凸轮轴正时凸轮轴正时齿形带轮齿形带轮（1）作用：将凸）作用：将凸轮的推力传给推杆轮的推力传给推杆或气门。或气门。 （2）挺柱的分类：）挺柱的分类：气门侧置式气门侧置式菌式菌式减小摩擦所造成的对减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。多用挺柱的侧

17、向力。多用于大缸径柴油机。于大缸径柴油机。滚轮式滚轮式气门顶置式气门顶置式，减轻质，减轻质量量筒式筒式锥形凸轮锥形凸轮挺柱受凸轮侧向推力，产生一定倾斜，长期会挺柱受凸轮侧向推力，产生一定倾斜，长期会造成挺柱与导管间的单面磨损及挺柱与凸轮间造成挺柱与导管间的单面磨损及挺柱与凸轮间的不均匀磨损。因此将凸轮制成锥面，将挺柱的不均匀磨损。因此将凸轮制成锥面，将挺柱底部制成球面，以使磨损均匀。底部制成球面，以使磨损均匀。由于存在气门间隙，在高速运动时会产由于存在气门间隙，在高速运动时会产生较大的震动和噪声，不适宜要求行驶生较大的震动和噪声，不适宜要求行驶平稳和低噪声的发动机平稳和低噪声的发动机凸轮为何要成锥形？凸轮为何要成锥形？作用：作用： 将挺柱传来的推力传给摇臂。将挺柱传来的推力传给摇臂。 工作情况：工作情况： 是气门机构中最容易弯曲的零件。是气门机构中最容易弯曲的零件。强度要求高，尽量短。强度要求高，尽量短。 材料：材料： 硬铝或钢硬铝或钢空心推杆空心推杆实心推杆实心推杆硬铝推杆硬铝推杆钢支承钢支承摇臂结构