汽车构造-4发动机-配气机构201407

四、配气机构主讲：张永波《汽车构造》学习内容

1．配气机构的作用、组成与分类

2．气门组零部件的结构与作用

3．气门传动组零部件的结构与作用

4．可变进气简介课后思考与练习

本章总结1．配气机构的作用、组成与分类2．气门组零部件的构造与检修3．气门传动组零部件的构造与检修4．可变配气机构的控制与检修1.配气机构的作用、组成与分类配气机构的作用配气机构的作用：根据发动机的需要，定时开闭进气门，使新鲜可燃混合气或空气进入气缸，定时开闭排气门使废气及时从气缸排出。

门要开得好，不迟也不早，不多也不少，既要开得快，又要关得牢，还得噪声小！配气机构的组成配气机构包括：气门组、气门传动组气门的布置凸轮轴的布置分类1-单顶置凸轮轴SOHC分类2-双顶置凸轮轴的驱动带摇臂驱动直接驱动挺柱SOHC与DOHC的比较

SOHC

—

中低速性能好，配气不可变，结构简单，成本低。DOHC—

高速性能好，效率高，易实现可变配气，工艺较复杂、成本较高。比较结果：DOHC

略胜一筹充气效率：在每个循环中，实际进入气缸内的充量与在大气压力状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值。充气效率汽油机：0.7～0.85；柴油机：0.75～0.9配气相位理论上：四冲程发动机的进气门应该在曲拐处在上止点时开启，在曲拐转到下止点时关闭；排气门则应该在曲拐在下止点时开启，在上止点时关闭。实际上：进、排气门不按理论时刻开闭。配气相位：进、排气门的实际开启和关闭的时刻以曲轴转角的形式表示，也称作配气定时。配气相位图为什么气门要早开晚关？发动机的曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，发动机转速为6000r／min时，一个行程历时仅为60／（6000×2)＝0.005s），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。现代发动机都采取延长进、排气时间的方法即：气门的开启和关闭的时刻分别提早和延迟一定曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。进气相位分析进气开始时刻：提前100-300开启进气关闭时刻：延迟400-800关闭

目的：保证进气行程开始时进气门已开大，新鲜气体能顺利地充入气缸。当活塞到达下止点时，气缸内压力仍低于大气压力，在压缩行程开始阶段，活塞上移速度较慢的情况下，仍可以利用气流惯性和压力差继续进气，因此进气门晚关一点是有利于充气的。排气相位分析排气开始时刻：提前400-800开启排气关闭时刻：延迟100-300关闭原因分析：作功行程活塞接近下止点时，气体有0.3-0.4MPa压力，但作功作用不大，若稍开启排气门，大部分废气在此压力作用下可迅速自缸内排出，当活塞到下止点时，缸内压力已下降约为0.115MPa，减少了活塞上行时的排气阻力，高温废气的迅速排出，还可以防止发动机过热。当活塞到达上止点时，废气压力仍高于大气压力，加之排气时气流有一定惯性，所以排气门迟一点关，可以使废气排放得较干净。气门重叠角分析

气门重叠角：进气门在上止点前开启，排气门在上止点后关闭，这就出现了进、排气门同时开启（气门重叠）的现象，重叠的曲轴转角称为气门重叠角。

分析：由于新鲜气流和废气流的流动惯性都比较大，在短时间内是不会改变流向的。因此只要气门重叠角选择适当，就不会有废气倒流入进气管和新鲜气体随同废气排出的可能性。这将对于换气是有利的。

2.气门组零部件的结构与作用组成：气门气门导管气门弹簧气门弹簧座锁片气门油封气门顶部形状气门密封面锥角气门密封锥面的锥角有450和300，多采用450气门杆尾部弹簧座气门弹簧双气门弹簧作用：降低高度提高可靠性抑制共振气门导管卡环气门座气门导管气缸盖作用：导向散热

3.气门传动组零部件的结构与作用1-曲轴正时齿轮2-正时皮带3-凸轮轴4-气门5-凸轮轴正时齿轮气门转动组包括：

从曲轴前端的正时齿轮到气门之间的所有传动零部件不同发动机该结构有较大差别

凸轮轴的传动方式三种方式：

齿轮传动链条传动齿带传动提示：齿轮传动已淘汰

链条传动优点：传动准确可靠、紧凑、布置容易。缺点：价格高、质量大、噪声大。提示：新式链条重量及噪音减小，新型发动机更多采用。

齿带传动优点：质量轻、结构简单、适合高速、噪声小。缺点：可靠性和准确性稍差、需定期检查更换。提示：使用较多凸轮轴CamShaft挺柱Lifter

机械挺柱、液压挺柱功用：将来自凸轮的运动和力传至气门

液压挺柱原理优点：无气门间隙、冲击和噪声小、高速性能好摇臂Rockerarm普通摇臂滚轮式摇臂气门间隙为什么留气门间隙？

如果气门与传动件冷态时无间隙或间隙过小，热态下气门及其传动件的受热膨胀，引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和作功行程中的漏气、功率下降，严重时其至不易起动。

冷态时气门间隙大小：

进气门0.25-0.30mm，排气门0.30-0.35mm4.可变进气简介传统配气机构有什么不足？

配气正时和升程固定。低速时气流慢且真空度大，废气倒流，造成怠速不稳、扭矩低等。高速时进气时间短，进气不足、排气不净、功率下降。理想配气机构应该什么样？

配气相位和升程应随着发动机的转速、负荷及其它工况而改变。可提高发动机低速时的扭矩和高速时的功率，发动机性能有很大改善。可变技术气缸数目自动变化机构可变配气相位机构可变进气管多气门分段工作的可变进气双进气管分段工作的进变进气气门定时和升程可变的可变进气可变配气系统本田VTEC可变配气系统丰田VVT-i可变配气系统奥迪可变配气系统可变进气系统日产可变进气系统奥迪可变进气系统丰田可变进气系统大众可变进气系统

本田VTEC可变配气系统

VTEC

可变气门正时和升程电子控制系统(VariableValveTiming&ValveLift

ElectronicControlSystem)1989年推出，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程在两种不同情况下工作的气门控制系统。

VTEC的结构组成

VTEC的作用本田雅阁轿车采用单顶置凸轮轴(SOHC)16气门，它的VTEC系统由发动机控制模块(ECM)控制。发动机低速运转时，VTEC不工作，发动机的燃烧效率较高且燃油消耗较低；发动机高速运转时，发动机控制模块ECM控制VTEC同时改变进气门的正时和升程，增加进气量，使发动机动力性和经济性大大提高。

VTEC在发动机低速运转VTEC在发动机高速运转丰田VVT-i可变配气系统组成：1.VVT-i控制器2.凸轮轴位置传感器3.水温传感器4.正时机油控制阀5.曲轴位置传感器丰田VVT-i可变配气机构1.叶片2.外壳3.锁销4.油压排气凸轮轴进气凸轮轴凸轮轴调节阀N205液压缸排气凸轮轴进气凸轮轴凸轮轴调整器（与链条张紧器一体）

奥迪可变配气系统功率调整：链条下部短,上部长,进气门延迟关闭进气管内气流速高,气缸充气量足

高转速时，功率大排气凸轮轴进气凸轮轴凸轮轴调整器高速功率调整扭矩调整：凸轮轴调整器向下拉长,链条上部变短,下部变长因为排气凸轮轴被齿形带固定了,此时排气凸轮轴不能被转动,进气凸轮轴被转一个角度,进气门提前关闭

中低速时，扭矩大低速扭矩调整怠速怠速时，进气门延迟关闭扭矩调整转速在1000rpm以上时,进气门提前关闭。左侧凸轮轴调整器向下,右侧调整器向上运动功率调整转速在3700rpm以上时,左侧凸轮轴调整器向上,右侧调整器向下运动,进气门延迟关闭怠速调整可变进气系统的结构与原理一定的进气歧管长度、粗细使进气具有一定的谐振频率，在某一转速范围内可有效提高充气效率。即进气谐波和气门开闭节拍合上了。

转速不在谐波范围内怎么办呢？

——改变进气歧管长度或粗细。歧管越长越细，谐波越慢，适合低速；歧管越短越粗，谐波越快，适合高速；

VIS–VariableIntakeSystem日产可变进气系统奥迪可变进气系统－低速控制阀关闭获得大转矩奥迪可变进气系统－高速控制阀打开获得高功率丰田可变进气系统阀门打开