第三章 配汽机构

1、发动机的检修发动机的检修主讲人主讲人: :陈晓静陈晓静7/4/2022 配气结构分类 气门组 气门传动组 进排气系统的组成 配气机构的认知和拆装7/4/2022 配气机构的作用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环或发火次序的配气机构的作用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环或发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机汽油机)或空或空气气(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，以便发动机进行进得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出，以便发动机进行进气、压缩、做功和排气等工作过程。气、压

2、缩、做功和排气等工作过程。 新鲜空气或可燃混合气被吸进气缸愈多，发动机可能发出的功率愈大。新鲜空气或可燃混合气被吸进气缸愈多，发动机可能发出的功率愈大。 充气效率愈高，表明进入充气效率愈高，表明进入气缸内的新鲜空气或气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量愈多，可可燃混合气的质量愈多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量愈大，所以发动机发出的功率也愈大。对于一燃混合气燃烧时可能放出的热量愈大，所以发动机发出的功率也愈大。对于一定工作容积的发动机而言，充气效率与进气终了时气缸内的压力和温度有关。定工作容积的发动机而言，充气效率与进气终了时气缸内的压力和温度有关。进气终了压力愈高，温度愈低，则一定容积的气体质

3、量就愈大，表明充气效率进气终了压力愈高，温度愈低，则一定容积的气体质量就愈大，表明充气效率愈高。愈高。概述概述 由于充气时间短促，进气系统对气流的阻力之故，造成进气终了时缸内气体由于充气时间短促，进气系统对气流的阻力之故，造成进气终了时缸内气体压力降低，又由于上一循环中残留在气缸内的高温废气，以及燃烧室、活塞压力降低，又由于上一循环中残留在气缸内的高温废气，以及燃烧室、活塞顶、气门等高温零件对进入气缸的新气加热，使进气终了时气体温度升高，顶、气门等高温零件对进入气缸的新气加热，使进气终了时气体温度升高，实际充人气缸的新鲜气体的质量总是小于在进口状态下充满气缸工作容积的实际充人气缸的新鲜气体的质

4、量总是小于在进口状态下充满气缸工作容积的新鲜气体的质量。也就是说，充气效率总是小于新鲜气体的质量。也就是说，充气效率总是小于1，一般为，一般为0. 80-0. 900影响发影响发动机充气效率的因索很多，故提高充气效率可以从多方面人手。动机充气效率的因索很多，故提高充气效率可以从多方面人手。就配气机构而言，主要是要求其结构有利于减小进气和排气的阻力，而且进就配气机构而言，主要是要求其结构有利于减小进气和排气的阻力，而且进、排气门的开启时刻和持续开启的时间要适当，使进气和排气都尽可能充分、排气门的开启时刻和持续开启的时间要适当，使进气和排气都尽可能充分和完善。和完善。上一页下一页返回概述概述 7/

5、4/2022 配气机构的组成主要有气门传动组和气门组两大部分。 气门传动组是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件；主要由正时齿轮、凸轮轴、气门挺柱、推杆、调整螺钉和锁紧螺母、摇臂、摇臂轴、摇臂轴支架等组成。其功用是定时驱动气门使其开闭。 主要由气门锁片、气门弹簧座、气门弹簧、气门、气门导管、气门座等组成。其功用主要是维持气门的关闭。 概述概述 7/4/2022配气机构的组成配气机构的组成概述概述 按气门布置方式分类可分为气门侧置和顶置两种形式，如图3-1所示。概述概述 按凸轮轴位置可分上、中、下三种布置方式，如图3-2所示。概述概述 按气门的传动方式可以分为齿轮传动、链条与链轮传动、齿形皮带

6、传动，如图3-3所示概述概述 按气门驱动形式分类则有摇臂驱动、摆臂驱动和直接驱动3种类型。1 1）摇臂驱动、单）摇臂驱动、单凸轮凸轮轴上置式配气轴上置式配气机构机构凸轮轴推动液力凸轮轴推动液力挺柱挺柱，液力挺柱液力挺柱推动摇臂，摇臂再驱动气门；或凸轮轴直接驱动摇臂，摇推动摇臂，摇臂再驱动气门；或凸轮轴直接驱动摇臂，摇臂驱动气门。臂驱动气门。概述概述 2 2）摆臂驱动、凸轮轴上置式）摆臂驱动、凸轮轴上置式配气配气机构机构由于摆臂驱动气门的配气由于摆臂驱动气门的配气机机构构 比摇臂驱动式刚度更好，比摇臂驱动式刚度更好，更有利于高速更有利于高速发动机发动机 ，因此，因此在轿车在轿车发动机发动机 上的

7、应用比较上的应用比较广泛。如广泛。如CA488CA4883 3、SH680QSH680Q、克莱斯勒、克莱斯勒A452A452、奔驰、奔驰QM615QM615、奔驰、奔驰M115M115等等发动机发动机 均为单均为单上置凸轮轴上置凸轮轴(SOHC)(SOHC)摆臂驱动摆臂驱动式配气式配气机构机构 ；而本田；而本田B20AB20A、尼桑尼桑VH45DEVH45DE、三菱、三菱3G813G81、富、富士士EJ20EJ20等等发动机发动机 都是双上置都是双上置凸轮轴凸轮轴(DOHC)(DOHC)摆臂驱动式配摆臂驱动式配气气机构机构 。概述概述 3）直接驱动、凸轮轴上置式配气机构概述概述 在这种形式的配

8、气在这种形式的配气机构机构 中，中，凸轮通过吊杯形机械挺柱驱动凸轮通过吊杯形机械挺柱驱动气门；或通过吊杯形液力挺柱气门；或通过吊杯形液力挺柱驱动气门。与上述各种形式的驱动气门。与上述各种形式的配气配气机构机构 相比，直接驱动式相比，直接驱动式配气配气机构机构 的刚度最大，驱动的刚度最大，驱动气门的能量损失最小。因此，气门的能量损失最小。因此，在高度强化的轿车在高度强化的轿车发动机发动机 上上得到广泛的应用。如奥迪、捷得到广泛的应用。如奥迪、捷达、桑塔纳、马自达达、桑塔纳、马自达6 6、欧宝、欧宝V6V6、奔弛、奔弛320E320E，还有依维柯，还有依维柯8140.018140.01、8140.

9、218140.21等均为直接等均为直接驱动式配气驱动式配气机构机构 。顶置式配气机构按每缸气门的数量分类，可分为双气门式和多顶置式配气机构按每缸气门的数量分类，可分为双气门式和多气门式，具体叙述如下。气门式，具体叙述如下。 一般发动机较多采用一个进气门和一个排气门。其特点是结构一般发动机较多采用一个进气门和一个排气门。其特点是结构简单，能适应各种燃烧室。但其气缸换气受到进气通道的限制，故简单，能适应各种燃烧室。但其气缸换气受到进气通道的限制，故都用于低速发动机。在很多新型汽车发动机上多采用每缸四气门的都用于低速发动机。在很多新型汽车发动机上多采用每缸四气门的结构，即两个进气门和两个排气门，如结

10、构，即两个进气门和两个排气门，如12V150Z型柴油机就是这种型柴油机就是这种形式。采用这种形式后，进气门总的通过断面较大，充气效率较高形式。采用这种形式后，进气门总的通过断面较大，充气效率较高，排气门的直径可适当减小，使其工作温度相应降低，提高了工作，排气门的直径可适当减小，使其工作温度相应降低，提高了工作可靠性。可靠性。概述概述 此外，采用四气门后还可适当减小气门升程，改善配气机构的性能。此外，采用四气门后还可适当减小气门升程，改善配气机构的性能。四气门的汽油机还有利于改善排放性能。四气门的汽油机还有利于改善排放性能。新型奥迪轿车的新型奥迪轿车的V形六缸五气门发动机和捷达形六缸五气门发动机

11、和捷达FA113型四缸五气门发动型四缸五气门发动机就采用五气门技术。由于采用了三个进气门，提高了充气效率，而机就采用五气门技术。由于采用了三个进气门，提高了充气效率，而且燃油消耗低、转矩大及排污少。大多五气门发动机采用了紧凑浴盆且燃油消耗低、转矩大及排污少。大多五气门发动机采用了紧凑浴盆式燃烧室，火花塞位于燃烧室中心。式燃烧室，火花塞位于燃烧室中心。概述概述 7/4/2022多气门结构多气门结构 1概述概述 7/4/2022多气门结构 2概述概述 凸轮轴是通过正时齿轮由曲轴驱动的。四冲程发凸轮轴是通过正时齿轮由曲轴驱动的。四冲程发动机完成一个工作循环，曲轴旋转两周动机完成一个工作循环，曲轴旋转

12、两周(7200) ,各缸进、排气门各开启一次，凸轮轴只需转一周各缸进、排气门各开启一次，凸轮轴只需转一周，因此曲轴转速与凸轮轴转速之比为，因此曲轴转速与凸轮轴转速之比为2:1。概述概述 四、配气机构的工作原理四、配气机构的工作原理从上述工作过程可以看出，气门的开启是通过气从上述工作过程可以看出，气门的开启是通过气门传动组的作用来完成的，而气门的关闭则是由门传动组的作用来完成的，而气门的关闭则是由气门弹簧来完成的。气门的开闭时刻与规律完全气门弹簧来完成的。气门的开闭时刻与规律完全取决于凸轮的轮廓曲线形状。每次气门打开时，取决于凸轮的轮廓曲线形状。每次气门打开时，压缩弹簧，为气门关闭积蓄能量。压缩

13、弹簧，为气门关闭积蓄能量。五、配气相位及其影响因素五、配气相位及其影响因素 配气相位就是用曲轴转角表示进、排气门的开闭时刻和开启持续时配气相位就是用曲轴转角表示进、排气门的开闭时刻和开启持续时间。间。 发动机在换气过程中，若能够做到排气彻底、进气充分，则可以提发动机在换气过程中，若能够做到排气彻底、进气充分，则可以提高高充气系数充气系数，增大发动机输出的功率。四冲程发动机的每一个工作行程，增大发动机输出的功率。四冲程发动机的每一个工作行程，其曲轴要旋转，其曲轴要旋转1800。由于现代发动机转速很高，一个行程经历的时间。由于现代发动机转速很高，一个行程经历的时间是很短的。如上海桑塔纳的四冲程发动

14、机，在最大功率时的转速达是很短的。如上海桑塔纳的四冲程发动机，在最大功率时的转速达5 600 r/min，一个行程的时间只有，一个行程的时间只有0. 0054 s。这样短时间的进气和排气过程往。这样短时间的进气和排气过程往往会使发动机充气不足或排气不净，从而使发动机功率下降。因此，现往会使发动机充气不足或排气不净，从而使发动机功率下降。因此，现代发动机都采用延长进、排气时间，使气门旱开晚关，以改善进、排气代发动机都采用延长进、排气时间，使气门旱开晚关，以改善进、排气状况，提高发动机的动力性。状况，提高发动机的动力性。下一页返回概述概述 一、进气门的配气相位一、进气门的配气相位1.进气提前角进气

15、提前角在排气行程接近终了，活塞到达上止在排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启。从进气点之前，进气门便开始开启。从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角，用角称为进气提前角，用表示。表示。一般一般为为100-300，如，如图图3一一11所示。所示。由于进气门早开，使得活塞到达上止由于进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下移动时，进气门已有一定点开始向下移动时，进气门已有一定开度，所以可较快地获得较大进气通开度，所以可较快地获得较大进气通道截面，减少进气阻力。道截面，减少进气阻力。上一页下一页返回概述概述 2.进气迟后角进气迟后角在进

16、气行程下止点在进气行程下止点过后，活塞重又上过后，活塞重又上行一段，进气门才行一段，进气门才关闭。从下止点到关闭。从下止点到进气门关闭所对应进气门关闭所对应的曲轴转角称为进的曲轴转角称为进气迟后角，用气迟后角，用表示表示 ,般为般为400 - 800，如，如图图3一一11所示。所示。上一页下一页返回概述概述 进气门晚关，是因为活塞到达下止点时，由于进气阻力的影响，气缸内的压力进气门晚关，是因为活塞到达下止点时，由于进气阻力的影响，气缸内的压力仍低于大气压，且气流还有相当大的惯性，仍能继续进气。下止点过后，随着仍低于大气压，且气流还有相当大的惯性，仍能继续进气。下止点过后，随着活塞的上行，气缸内

17、压力逐渐增大，进气气流速度也逐渐减小，直到流速等于活塞的上行，气缸内压力逐渐增大，进气气流速度也逐渐减小，直到流速等于零时，进气门便关闭的零时，进气门便关闭的角最适宜。若角最适宜。若过大，便会将进入气缸的气体重新又压过大，便会将进入气缸的气体重新又压回进气管。回进气管。进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为上一页下一页返回概述概述 二、排气门的配气相位二、排气门的配气相位1.排气提前角排气提前角在做功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便在做功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开始开启。从排气门开始开启到下止点所对应的曲开始开启。从排气

18、门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角，用轴转角称为排气提前角，用表示。表示。 一般为一般为400-800，如，如图图3一一11所示。所示。在做功行程结束前，气缸内还有在做功行程结束前，气缸内还有0.3-0. 5 MPa的压力的压力，做功能力已经不大，但此时如提前打开排气门，做功能力已经不大，但此时如提前打开排气门，可利用此压力使气缸内的废气迅速地自由排出，待可利用此压力使气缸内的废气迅速地自由排出，待活塞到达下止点时，气缸内只剩下活塞到达下止点时，气缸内只剩下110-120 kPa的压的压力，使排气行程所消耗的功率大为减小。此外，高力，使排气行程所消耗的功率大为减小。此外，高温废气

19、的旱排，还可防止发动机过热。但若温废气的旱排，还可防止发动机过热。但若r角过大角过大，则得不偿失。，则得不偿失。上一页下一页返回概述概述 2.排气迟后角排气迟后角在活塞越过上止点后，排气门才关闭。从在活塞越过上止点后，排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角，用为排气迟后角，用表示。表示。一般为一般为100-300，如，如图图3一一11所示。所示。由于活塞到达上止点时，气缸内的压力仍由于活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，且废气流有一定的惯性，所高于大气压，且废气流有一定的惯性，所以排气门适当晚关可使废气排得较干净。以排气门适

20、当晚关可使废气排得较干净。排气门开启持续时间内的曲轴转角，即排排气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为气持续角为上一页下一页返回概述概述 三、气门重叠与气三、气门重叠与气门重叠角门重叠角由于进气门早开和排气门晚由于进气门早开和排气门晚关，在排气终了和进气刚开关，在排气终了和进气刚开始、活塞处于上止点附近时始、活塞处于上止点附近时，进、排气川司时开启，这，进、排气川司时开启，这种现象称为气门重叠。进排种现象称为气门重叠。进排气门同时开启过程对应的曲气门同时开启过程对应的曲轴转角，称为气门重叠角。轴转角，称为气门重叠角。气门重叠角的大小为气门重叠角的大小为+，如如图图3一一11所示。所示。上

21、一页下一页返回概述概述 由于气门必须旱开晚关，气门重叠现由于气门必须旱开晚关，气门重叠现象是不可避免的。由于新鲜气流和废象是不可避免的。由于新鲜气流和废气气流都有各自的流动惯性，在短时气气流都有各自的流动惯性，在短时间内不会改变流向，只要角度选择合间内不会改变流向，只要角度选择合适，就不会出现废气倒流进气道和新适，就不会出现废气倒流进气道和新鲜气体随废气一起排出的现象。相反鲜气体随废气一起排出的现象。相反，进入气缸内部的新鲜气体可增加气，进入气缸内部的新鲜气体可增加气缸内的气体压力，有利于废气的排出缸内的气体压力，有利于废气的排出。但气门重叠角必须选择适当，否则。但气门重叠角必须选择适当，否则

22、会出现气体倒流现象。会出现气体倒流现象。四、配气相位图四、配气相位图通常将进、排气门的实际启闭时刻和通常将进、排气门的实际启闭时刻和开启过程，用曲轴转角的环形图来表开启过程，用曲轴转角的环形图来表不，这种图形称为配气相位图，如不，这种图形称为配气相位图，如图图3一一12所示。所示。上一页下一页返回概述概述 发动机在工作时，活塞上下移动，发动机在工作时，活塞上下移动，通过连杆使与之相连的曲拐绕曲轴通过连杆使与之相连的曲拐绕曲轴主轴颈轴线转动。用曲轴转角可以主轴颈轴线转动。用曲轴转角可以表示出曲拐相对于上下止点的角位表示出曲拐相对于上下止点的角位置。置。图图3一一12 (a)表示进、排气中气表示进

23、、排气中气门开启过程曲拐转过的角度，分别门开启过程曲拐转过的角度，分别为为+1800+和和+1800+。将此图的曲。将此图的曲拐位置图重叠在一起即为拐位置图重叠在一起即为图图3-12(b)的配气相位图。图中，很直观地看的配气相位图。图中，很直观地看出气门启闭时刻相对于活塞上、下出气门启闭时刻相对于活塞上、下止点的曲拐位置，气门的提前角和止点的曲拐位置，气门的提前角和迟后角，气门的实际开启时间对应迟后角，气门的实际开启时间对应的曲轴转角，以及气门重叠角等。的曲轴转角，以及气门重叠角等。上一页下一页返回概述概述 五、配气相位对发动机工作性能的影响五、配气相位对发动机工作性能的影响配气相位四个角度的

24、大小，对发动机性能有很大影响。进气提前角增大或排配气相位四个角度的大小，对发动机性能有很大影响。进气提前角增大或排气迟后角增大使重叠角增大时，会出现废气倒流、新鲜气体随废气排出的现气迟后角增大使重叠角增大时，会出现废气倒流、新鲜气体随废气排出的现象。不但影响废气的排出量和进气的充气量大小，对于汽油机来说，还会造象。不但影响废气的排出量和进气的充气量大小，对于汽油机来说，还会造成燃料的浪费。相反，若气门重叠角过小，又会造成排气不彻底和进气量减成燃料的浪费。相反，若气门重叠角过小，又会造成排气不彻底和进气量减少。少。对发动机性能影响最大的是对发动机性能影响最大的是进气迟后角进气迟后角。该角过小该角

25、过小，会导致进气门关闭过旱，会导致进气门关闭过旱而影响进气。但而影响进气。但该角过大该角过大，进气门关闭过晚，会由于活塞上行，气缸内压力，进气门关闭过晚，会由于活塞上行，气缸内压力升高，将进入气缸内的气体重新又压回到进气道内，同样影响发动机的进气升高，将进入气缸内的气体重新又压回到进气道内，同样影响发动机的进气量。量。上一页下一页返回概述概述 排气提前角过大排气提前角过大，会将仍有做功能力的高温高压气体排出气缸，造成发动机功率下降，会将仍有做功能力的高温高压气体排出气缸，造成发动机功率下降，油耗增大。由于排气压力过高还会造成排气管产生放炮现象。但，油耗增大。由于排气压力过高还会造成排气管产生放

26、炮现象。但排气提前角过小排气提前角过小，不但因排气阻力而增加发动机的功耗，还可能造成发动机过热。不但因排气阻力而增加发动机的功耗，还可能造成发动机过热。合理的配气相位是根据发动机结构形式、转速等因素通过反复试验而确定的。结构不合理的配气相位是根据发动机结构形式、转速等因素通过反复试验而确定的。结构不同，配气相位也不同。目前，大多数发动机的配气相位是不能改变的。它是按照发动同，配气相位也不同。目前，大多数发动机的配气相位是不能改变的。它是按照发动机性能要求，通过试验来确定某一转速下较合适的配气相位。因此，发动机在这一转机性能要求，通过试验来确定某一转速下较合适的配气相位。因此，发动机在这一转速下

27、运转时，配气相位最合适，而在其他转速下运转时，配气相位就不是最合适的。速下运转时，配气相位最合适，而在其他转速下运转时，配气相位就不是最合适的。现在，有采用现在，有采用集中控制系统集中控制系统的发动机，其配气相位可以随发动机转速、负荷变化而自的发动机，其配气相位可以随发动机转速、负荷变化而自动调整。调整装置装在凸轮轴正时齿轮动调整。调整装置装在凸轮轴正时齿轮(或正时链轮或正时链轮)与凸轮轴之间，接受集中控制系统与凸轮轴之间，接受集中控制系统电脑的指令，对发动机配气相位进行自动调整。电脑的指令，对发动机配气相位进行自动调整。上一页下一页返回概述概述 第一节第一节气门组气门组 气门组的构造 气门组

28、的检验与维修7/4/2022气门组：由气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座圈、锁片等零件组成。气门组组件第一节第一节气门组气门组1 1、气门、气门A A、进气门、进气门570K570K670K670K，排气门，排气门1050K1050K1200K1200K。 B B、头部承受气体压力、气门弹簧力等，、头部承受气体压力、气门弹簧力等， C C、冷却和润滑条件差，、冷却和润滑条件差， D D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。 功用：功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击力、高温冲击、高速

29、气流冲击。，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。 头部头部杆部杆部工作条件：工作条件：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：铬钢或铬铬钢或铬镍钢；镍钢； 排排气门：硅气门：硅铬钢铬钢第一节第一节气门组气门组7/4/2022气门头部的结构形式气门头部的结构形式平顶式平顶式结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门都可采用。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。凸顶式凸顶式（球面顶）（球面顶）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，但球形适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除

30、效果好，但球形的受势面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。的受势面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。凹顶式凹顶式（喇叭顶）（喇叭顶）凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气阻力，但其凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排气门。顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排气门。第一节第一节气门组气门组7/4/2022气门组实物图气门组实物图锁片锁片弹簧座弹簧座7/4/2022气门锥角气门锥角气门锥角概念：气门锥角概念：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角

31、。锥角作用：锥角作用： A 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 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 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。装配前应将密装配前应将密封锥面研磨。封锥面研磨。边缘应保持一定边缘应保持一定的厚度的厚度1 13mm3mm。内装钠冷却空气，风冷发动机和轿车发动机上得到成功的应用。一般发动机每个气缸有两个气门，即一个进气门和一个排气门。进气门头部直径比排气门大15%30%，凡是进气门和排气门数量相同时，进气门头部直径总比排气门大。现代高性能汽车发

32、动机普遍采用每缸三、四、五个气门，其中尤以四气门发动机为数最多，四气门发动机每缸两个进气门，两个排气门。三气门发动机每缸两个进气门，一个排气门，排气门头部直径比进气门大。凡是进气门数比排气门数多的发动机，排气门头部直径总是比进气门大。四气门发动机多采用篷形燃烧室，火花塞布置在燃烧室中央，有利于燃烧。五气门发动机每缸三个进气门，两个排气门。气门锥角中空气门杆的气门气门锥角中空气门杆的气门7/4/2022气门实物图气门实物图进气门（大）进气门（大）排气门（小）排气门（小）7/4/2022气门杆部气门杆部较高的加工精度，表面经过热较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保证同气门导管处理和磨光，保证同

33、气门导管的配合精度和耐磨性的配合精度和耐磨性气门杆尾部：气门杆尾部：环环形槽、锁销孔形槽、锁销孔凹槽凹槽易断裂处易断裂处7/4/20222.2.气门导管气门导管作用：作用： 为气门的运动导向，保证气门直线为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。运动兼起导热作用。 工作条件：工作条件： 工作温度较高，约工作温度较高，约500K500K。润滑。润滑困难，易磨损。困难，易磨损。 材料：材料： 用含石墨较多的铸铁，能提高自润用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。滑作用。 加工方法：加工方法： 外表面加工精度较高外表面加工精度较高 ,内表内表面精绞面精绞 装配：装配： 气门杆与气门间隙气门杆与气

34、门间隙0.050.050.12mm0.12mm。 部分发动机不装气门导管，直接在气缸盖部分发动机不装气门导管，直接在气缸盖上加工出气门杆孔。上加工出气门杆孔。气门导管气门导管气缸盖气缸盖过盈配合过盈配合卡环：防止气门导卡环：防止气门导管在使用中脱落。管在使用中脱落。伸入深度应适量。锥度伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。可减少气流阻力。气门弹簧座和气门锁片用于将气门弹簧固定在气门杆上。 气门杆与弹簧连接有两种方式。一种是锁夹式，在气门杆端部的沟槽上装有两个半圆形锥形锁夹，弹簧座紧压锁夹，使其紧箍在气门杆端部，从而使弹簧座、锁夹与气门联接成一整体，与气门一起运动。另一种是以锁销代替锁夹销的径向孔

35、，通过锁销进行连接。3 3气门锁片气门锁片7/4/20224 4、气门弹簧、气门弹簧功用：功用：保证气门的回位，气门和气门座紧密结合。保证气门的回位，气门和气门座紧密结合。 材料：材料：高锰碳钢、铬钒钢。高锰碳钢、铬钒钢。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 保证气门及时关闭、密封保证气门及时关闭、密封气门开启气门开启 保证气门不脱离凸轮保证气门不脱离凸轮气门的检验：主要是检验气门杆的弯曲变形，如图3-12所示。1 1、气门的检修、气门的检修气门工作锥面磨损或烧蚀，需要在气门光磨机上进行修磨，修磨需在杆部较正后进行。气门出现下列耗损之一应予换新：1）载货汽车的气门杆的磨

36、损量大于0.10mm，轿车的气门杆的磨损大于0.05mm，或出现明显的台阶形磨损。2）气门头圆柱面的厚度小于0.8mm。3）气门尾端的磨损大于0.5mm。4）当气门杆的直线度误差大于0.05mm时，应予更换或校直，校直后的直线度误差不得大于0.02mm。气门座的修理：气门座松动、气门座耗损严重，或气门下沉大于2mm，应更换气门座圈。常用的修复方法是铰削和磨削，如图3-13所示。2 2、气门座的检修、气门座的检修气门导管的修理：气门导管与气门杆的配合间隙大于使用限度应更换气门导管。3 3、气门导管的检修、气门导管的检修气门弹簧的自由长度用游标卡尺测量，其自由长度不小于标准长度的10%，如图3-1

37、4。气门弹簧的轴线与端面应垂直，不垂直度误差不大于2。气门弹簧有裂纹、缺陷、自由长度超限、变形超限和弹力明显降低，有上述情况之一都必须更换气门弹簧，不允许修复后再继续使用。4 4、气门弹簧的检修、气门弹簧的检修第二节气门传动组第二节气门传动组 气门传动组的构造 气门传动组的检验与维修 气门传动组的故障与排除7/4/2022 1 1、组成组成 2 2、功用功用：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。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。凸轮轴凸轮轴挺柱挺柱推杆推杆摇臂摇臂凸轮轴正时齿凸轮轴正时齿轮轮摇臂轴摇臂轴7/4/2022凸轮轴凸轮轴作用：作用： 驱动

38、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。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。 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：轴颈轴颈斜齿轮斜齿轮凸轮凸轮偏心轮偏心轮正时齿轮正时齿轮斜齿轮：斜齿轮：驱动分电器、驱动分电器、（机油泵）（机油泵）偏心轮：偏心轮：驱动器汽油泵驱动器汽油泵2.12.1、气门传动组的构造、气门传动组的构造挺柱是凸轮的从动件，其功用是将来自凸轮的运动和

39、作用力传给推杆或气门，同时还承受凸轮轴所施加的侧向力，并将其传给机体或气缸盖。普通普通挺柱挺柱用途用途图示图示筒式筒式气门顶置式气门顶置式滚轮式滚轮式减小摩擦所造成的对挺柱的减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。多用于大缸径柴油侧向力。多用于大缸径柴油机。机。7/4/2022在挺柱体中装有柱塞，在柱塞上端压力推杆支座。柱塞被柱塞弹簧向上推压，其极限位置由卡环限定。柱塞下端的单向阀保持架内装有单向阀弹簧和单向阀。发动机润滑系统中的机油经进油孔进入内油腔，并在机油压力的作用下推开单向阀充满高压腔。 当气门关闭时，在柱塞弹簧的作用下，柱塞与推杆支座一起上移，使气门及其传动件相互接触而无间隙。当凸轮顶起挺柱

40、时，挺柱体上移，高压腔内的机油压力遽然升高，使单向阀关闭，机油被封闭在高压腔内。由于机油不能压缩，因此液力挺柱如同机构挺柱一样向上移动，使气门开启。磨损后无法调整只能更换。液压挺柱液压挺柱7/4/2022液压挺柱液压挺柱结构：结构：见右图见右图 液压挺柱液压挺柱性能：性能： 消除了配气机构的间消除了配气机构的间隙，减小了各零件的冲击隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声提高发动机高载荷和噪声提高发动机高速时的性能。速时的性能。7/4/20223 3、气门推杆、气门推杆作用：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

41、容易弯曲的零件。 材料：材料： 硬铝或钢。硬铝或钢。7/4/2022 短臂短臂 长臂长臂4 4、摇臂、摇臂摇臂结构示意图摇臂结构示意图将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。摇臂摇臂功用：功用： 分类：分类：普通摇臂和无噪生摇臂。普通摇臂和无噪生摇臂。7/4/2022摇臂组示意图摇臂组示意图摇臂轴摇臂轴螺栓螺栓摇臂轴支座摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂轴紧固螺钉摇臂称套摇臂称套调整螺钉调整螺钉摇臂摇臂定位弹簧定位弹簧1、凸轮轴的检修2、正时齿轮的检修3、摇臂与摇臂轴的检修4、液压挺杆的检修5、气门间隙的调整气门间隙的调整方法如

42、图3-18所示，有逐缸调整法和两次调整两种方法。（1）逐缸调整法：（2）两次调整法：1）声响为清脆、连续而有节奏的“嗒、嗒、嗒”声，位置集中在气缸上方气门室盖附近。2）怠速时声响明显。发动机转速升高时，声响频率随之同步加快，强度稍有增大。发动机高速运转时的噪声往往会将气门脚声响淹盖。3）发动机水温变化时声响没有明显变化。4）进行断缸检查时声响没有明显变化。液压挺柱能自动地消除气门间隙，减少发动机工作时的噪声，而且在发动机检修中无需调整气门间隙。这种发动机如果在运转中出现气门脚响，说明液压挺柱有故障，其原因可能是：1）发动机机油油面过高或过低，致使有气泡的机油进入液压挺柱中，形成弹性体而产生气门

43、脚响。2）机油压力过低，液压挺柱中缺少润滑油，使空气进入液压挺柱中，产生气门脚响。3）发动机长期放置不用，使液压挺柱被过分压缩，重新起动后没有得到足够的机油补充而使空气进入，产生气门脚响。4）液压挺柱失效。7/4/2022第四节第四节进气系统进气系统 进气系统的构造一一 进气系统组成进气系统组成空气滤清器空气滤清器进气歧进气歧管管 空气滤清器空气滤清器 进气歧管进气歧管 空气流量计空气流量计 第四节第四节进气系统进气系统提供清洁新鲜空气提供清洁新鲜空气提供合适浓度的混合气提供合适浓度的混合气进气均匀充分地分配到各个气缸进气均匀充分地分配到各个气缸进气系统的功用进气系统的功用第四节第四节进气系统

44、进气系统一、空气滤清器一、空气滤清器功用功用滤除滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸削减进气噪声削减进气噪声第四节第四节进气系统进气系统空气滤清器类型空气滤清器类型油浴式空气滤清器油浴式空气滤清器纸滤芯空气滤清器纸滤芯空气滤清器离心式及复合式空气滤清器离心式及复合式空气滤清器油浴式空气滤清器油浴式空气滤清器第四节第四节进气系统进气系统纸滤芯空气滤清器纸滤芯空气滤清器干式纸滤芯干式纸滤芯可反复使用，恶劣环境下工可反复使用，恶劣环境下工作不可靠，一般维护周期为作不可靠，一般维护周期为5000500010000km 10000km 湿式纸滤芯湿式纸滤芯

45、使用寿命长、吸附杂质的能使用寿命长、吸附杂质的能力强和滤清效果好，但不能力强和滤清效果好，但不能反复使用，需定期更换反复使用，需定期更换 第四节第四节进气系统进气系统碟形螺母碟形螺母滤芯滤芯进气导进气导流流管管金属网金属网滤滤纸纸纸滤芯空气滤清器结构纸滤芯空气滤清器结构第四节第四节进气系统进气系统 空气滤清器进气导流管和谐振器空气滤清器进气导流管和谐振器 增强谐振进气增强谐振进气效果效果 要有较大的容要有较大的容积积 保证空气有一保证空气有一定流速定流速空气滤清器空气滤清器后导流管后导流管谐振室谐振室前导流管前导流管橡胶波纹管橡胶波纹管 第四节第四节进气系统进气系统二、进气歧管二、进气歧管 功

46、用功用将空气将空气- -燃油混合气或洁净空气尽燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸可能均匀地分配到各个气缸 要求要求进气歧管内气体流道的长度应尽进气歧管内气体流道的长度应尽可能相等可能相等减小气体流动阻力，提高进气能减小气体流动阻力，提高进气能力，进气歧管的内壁应该光滑力，进气歧管的内壁应该光滑第四节第四节进气系统进气系统组成组成：进气支管或进气导流管与一定容积的谐振室：进气支管或进气导流管与一定容积的谐振室 进气波动效应进气波动效应：特定转速，压力波，增加进气量。：特定转速，压力波，增加进气量。 特点特点 工作可靠，成本低；工作可靠，成本低； 增加特定转速下的进气量和转矩增加特定转

47、速下的进气量和转矩 三、谐振进气系统三、谐振进气系统第四节第四节进气系统进气系统四、可变进气歧管四、可变进气歧管功用功用利用进气波动效应利用进气波动效应, ,尽量缩小发动机在高、低速运转时进气尽量缩小发动机在高、低速运转时进气速度的差别速度的差别 要求要求发动机在高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管发动机在高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管 在中、低转速和中、小负荷时配用细长的进气歧管在中、低转速和中、小负荷时配用细长的进气歧管 四、可变进气歧管四、可变进气歧管第四节第四节进气系统进气系统7/4/2022 在一些V6和V8发动机的歧管上有一根排气连接通道。排气连接通道可为节气门体的底部提供热量以

48、改善发动机暖机时的燃油雾化，废气的通过还能减少燃油结冰。第四节第四节进气系统进气系统恒温进气系统的功用就是在发动机冷起动之后，向发动机供给热空气，这时即使供给的是稀混合气，热空气也能促使汽油充分汽化和燃烧，从而减少了CO和HC的排放，又改善了发动机低温运转性能。当发动机温度升高后，恒温进气系统向发动机供给未经加热的环境空气。7/4/2022第五节第五节排气系统排气系统 排气系统的构造发动机排气系统发动机排气系统功用功用减小阻力和降低噪声，排废气减小阻力和降低噪声，排废气单排气系统单排气系统双排气系统双排气系统 排气管（包括排气歧管、总管等）排气管（包括排气歧管、总管等）催化转换器催化转换器排气

49、消声器排气消声器类型类型组成组成第五节第五节排气系统排气系统 一、单排气系统及双一、单排气系统及双排气系统排气系统1、单排气系统单排气系统直列型发动机在排气行直列型发动机在排气行程期间，气缸中的废气程期间，气缸中的废气经排气门经排气门排气歧管排气歧管排气管排气管催化转换器和催化转换器和消声器消声器排气尾管排气尾管大大气中。气中。第五节第五节排气系统排气系统有些有些V型发动机采用两个单排气系统，即每个排气歧管各自都型发动机采用两个单排气系统，即每个排气歧管各自都连接一个排气管、催化转换器、消声器和排气尾管。这种布连接一个排气管、催化转换器、消声器和排气尾管。这种布置形式称作双排气系统。置形式称作

50、双排气系统。双排气系统降低了排气系统内的压力，使发动机排气更为顺双排气系统降低了排气系统内的压力，使发动机排气更为顺畅，气缸中残余的废气较少，因而可以充入更多的空气畅，气缸中残余的废气较少，因而可以充入更多的空气燃燃油混合气或洁净的空气，发动机的功率和转矩都相应地有所油混合气或洁净的空气，发动机的功率和转矩都相应地有所提高。提高。 2、双排气系统、双排气系统单排气系统组成单排气系统组成主消声器主消声器排气尾管排气尾管催化转换器催化转换器后排气管后排气管副消声器副消声器排起歧管排起歧管第五节第五节排气系统排气系统1、排气歧管、排气歧管材料材料 铸铁、球墨铸铁铸铁、球墨铸铁 不锈钢不锈钢 形状形状

51、 排气歧管应长，排气歧管应长， 各缸歧管应相互各缸歧管应相互 独立，长度相等独立，长度相等。 第五节第五节排气系统排气系统7/4/2022谐振腔是另一种消声器。排气系统发出的大多数噪声都是振动，这些振动导致了较高噪声。它的作用是吸引额外的声振动。谐振腔实体图如图3-43。第五节第五节排气系统排气系统3、消声器、消声器功用功用降低压力、衰减脉动以消除排气噪声降低压力、衰减脉动以消除排气噪声材料材料镀铝钢板、不锈钢板镀铝钢板、不锈钢板组成组成由共振室、膨胀室、管子和吸声材料由共振室、膨胀室、管子和吸声材料工作原理工作原理排气经过管子流入膨胀室，排气不断改变流动方排气经过管子流入膨胀室，排气不断改变

52、流动方向，使噪声得到削减向，使噪声得到削减第五节第五节排气系统排气系统 二、发动机的有害排放物二、发动机的有害排放物汽车排放的污染物主要有一氧化碳汽车排放的污染物主要有一氧化碳(CO)、碳氢化合物、碳氢化合物(HC)、氮氧、氮氧化合物化合物(NO)和微粒。和微粒。CO与血液中血红素的亲和力是氧气的与血液中血红素的亲和力是氧气的300倍，因此吸入倍，因此吸入CO后，血液后，血液吸收和运送氧的能力降低，导致头晕、头痛等中毒症状。当吸入含吸收和运送氧的能力降低，导致头晕、头痛等中毒症状。当吸入含容积浓度为容积浓度为0.3%的的CO气体时，可致人于死亡。气体时，可致人于死亡。空气中空气中NO浓度在浓度

53、在1020ppm时可刺激口腔及鼻粘膜、眼角膜等。时可刺激口腔及鼻粘膜、眼角膜等。当当NO超过超过500ppm时，几分钟可使人出现肺气肿而死亡。时，几分钟可使人出现肺气肿而死亡。第五节第五节排气系统排气系统三、排放控制系统分类三、排放控制系统分类 汽油电控喷射、点火提前角电控、怠速控制等在重点保证发动机动汽油电控喷射、点火提前角电控、怠速控制等在重点保证发动机动力、经济性的同时，也力图兼顾排放性。为了更好的改善排放性，现力、经济性的同时，也力图兼顾排放性。为了更好的改善排放性，现代发动机一般还有专门的排放控制系统。代发动机一般还有专门的排放控制系统。1.机内净化机内净化 改善燃烧条件，控制空燃比

54、，如进气歧管真空控制、废气再循环控制改善燃烧条件，控制空燃比，如进气歧管真空控制、废气再循环控制等。等。2.机外净化（后处理）机外净化（后处理） 对排出的废气进行净化，如三元催化、二次空气喷射等。对排出的废气进行净化，如三元催化、二次空气喷射等。3.污染源封闭循化净化污染源封闭循化净化 对燃油箱、曲轴箱进行封闭化处理。如活性炭罐控制、曲轴箱强制通对燃油箱、曲轴箱进行封闭化处理。如活性炭罐控制、曲轴箱强制通风。风。第五节第五节排气系统排气系统汽车的净化措施汽车的净化措施 在汽车排出的成分中，在汽车排出的成分中，CO、HC和和NOx是主要的污染物质，因此，目前汽车的排污标准和净是主要的污染物质，因

55、此，目前汽车的排污标准和净化措施也旨在降低这三种成分和含量。为此在化措施也旨在降低这三种成分和含量。为此在汽车上采取了下列净化措施汽车上采取了下列净化措施: (1)电子燃油喷射电子燃油喷射(EFI ),减少废气减少废气HC、CO和和NOx的排放量的排放量; (2)三元催化装置三元催化装置(TWC ),减少废气减少废气HC、CO和和NOx的排放量的排放量; (3)油箱蒸发物排放控制油箱蒸发物排放控制(EVAP ) ,减少减少HC气体排放量气体排放量; (4)废气再循环废气再循环( EGR),减少减少NOx排放量排放量; (5)曲轴箱强制通风曲轴箱强制通风(PCV)，减少，减少HC气体的挥发气体的

56、挥发; (6)二次空气供给，减少二次空气供给，减少HC、CO的排放量的排放量第五节第五节排气系统排气系统1 1、燃油蒸发控制系统、燃油蒸发控制系统EVAPEVAP功用：功用：将将汽油蒸气汽油蒸气收集和储收集和储存在碳罐存在碳罐内，送到内，送到气缸内烧气缸内烧掉掉 组成组成：碳：碳罐、气液罐、气液分离器分离器第五节第五节排气系统排气系统氧化催化氧化催化 转换器转换器 将排气中的将排气中的CO和和HC氧化为氧化为CO2和和H2O ，以二次空气作为氧化剂，以二次空气作为氧化剂 三效催化三效催化 转换器转换器 以排气中的以排气中的CO和和HC作为还原剂，作为还原剂，把把NOx还原为氮（还原为氮（N2）

57、和氧）和氧O2），），而而CO和和HC在还原反应中被氧化为在还原反应中被氧化为CO2和和H2O 催化转换器类型催化转换器类型功用：功用：利用催化剂的作用将排气中利用催化剂的作用将排气中CO、HC、Nox转换为转换为对人体无害的气体。对人体无害的气体。 第五节第五节排气系统排气系统2、三元催化转化器、三元催化转化器3 3、排气再循环系统（、排气再循环系统（EGREGR）功用功用把排出的废气回把排出的废气回送到进气管，与新鲜送到进气管，与新鲜混合气一起再次进入混合气一起再次进入气缸，减少了气缸，减少了NOx的的生成量。生成量。 排气管排气管进气管进气管EGR阀阀第五节第五节排气系统排气系统7/4/

58、2022发动机在运行中从排气管中排出黑色的燃烧不完全的废气，其中一氧化碳（CO）成分较多，故呈现黑色炭粒状。（1）发动机排气管排出的废气（尾气）中，约有55的HC和绝大部分CO，NOx，SO2微粒等有害污染物。由于混合气过浓，即空气量不足，燃烧不完全，废气中CO的含量最高。（2）化油器失调，主量孔过大，浮子室油面过高。（3）化油器阻风门开启不足。（4）空气滤清器滤心被灰尘堵塞致使进气量减小。7/4/2022（5）汽油泵摇臂行程过大，提高了供油压力，从而造成浮子室油面升高。（6）点火时刻失准，过晚使混合气燃烧不完全：废气中CO，HC含量增大。（7）发动机冷却系水温过低，燃油不能立即雾化燃烧，促使

59、废气中CO，HC增加。（8）气缸、活塞、活塞环等磨损严重，漏气，使气缸压力不足，混合气燃烧不完全等。（1）混合气中的空气量不足，使混合气加浓是造成不完全燃烧主要原因。（2）调整和清洗化油器使磨损的主量孔（可调式）通路截面。（3）检查浮子室油面，必要时调整其高度。（4）检查空气滤清器，必要时清洗滤心。（5）发动机冷却系水温过低，必要时采取保温措施。7/4/2022电喷发动机排气冒黑烟的原因是喷油量过多、混合气过浓。在诊断排除此故障时，应重点从发动机的控制系统和燃油系统中查找可能导致喷油量过多的故障。发动机控制系统和燃油系统中会导致喷油量过多的原因，通常有以下几点：（1）水温传感器故障（2）空气流

60、量计或进气管压力传感器故障（3）燃油压力过高（4）冷起动喷油器工作失常（5）喷油器漏油或卡滞（6）氧传感器故障7/4/2022蓝色烟雾是润滑油窜入发动机燃烧室后燃烧而生成的。与此同时发现曲轴箱中的润滑油容量不足，拆下火花塞已形成积炭而短路缺火，致使发动机动力性和经济性变坏。（1）检查发动机曲轴箱油面是否超高，润滑油过多易造成上窜而燃烧。（2）因气缸和活塞环的磨损，缸壁和活塞间隙加大，漏气增加，润滑油上窜而燃烧。（3）配气机构的进、排气门的油封老化、失效导致密封不严，使气门室中的润滑油从气门和气门导管间隙中流入燃烧室，亦是造成润滑油燃烧的途径。（4）由于空气滤清器的堵塞，使进气过程阻力增加而造成