配气机构演示文稿1

1、第三章 配气机构,概述 气门间隙 配气相位 配气机构的组成和零件,概 述,一、功用： 配气机构是进、排气控制机构，它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，准时地开闭进、排气门、向气缸供给可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）并及时排出废气。另外，当进、排气门关闭时，保证气缸密封。进饱排净。 二、充气效率： 新鲜空气或可燃混合气被吸入气缸愈多，则发动机可能发出的功率愈大。这些气体充满气缸的程度，用充量系数表示。 越高，表明进入气缸的新气越多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量也就越大，发动机的功率越大。,三 、类型： 1、按气门的布置： 气门顶置式；气门侧置式 2、按凸轮轴的布置位置： 下置式；中置

2、式；上置式 3、按曲轴与凸轮轴的传动方式： 齿轮传动；链条传动；齿带传动 4、按每气缸气门数目： 二气门式；四气门式等,3.1配气机构的总布置,一、配气机构的组成与工作情况,气门驱动组：气门驱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。 气门组：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。,1、气门布置 1)气门顶置式 组成：,工作过程,(1)气门打开：曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺柱、推

3、杆、调整螺钉，推动摇臂摆转，摇臂的另一端便向下推开气门，同时使弹簧进一步压缩。 (2)气门关闭：当凸轮的凸起部分的顶点转过挺柱以后，气门在其弹簧张力的作用下，开度逐渐减小，直至最后关闭，进气或排气过程即告结束。,特点： A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。(凸轮轴下置式) B、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气机构。 C、曲轴与凸轮轴传动比为2:1。,2)、气门侧置式,进排气门都布置在气缸的一侧，结构简单、零件数目少。 气门布置在同一侧导致燃烧室结构不紧凑、热量损失大、进气道曲折、进气阻力大，使发动机性能下降，已趋于淘汰。,

4、2、凸轮轴的布置型式,1)、凸轮轴下置 不利因素：凸轮轴与气门相距较远，动力传递路线较长，环节多，因此不适用于高速发动机。 有利因素：简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置，有利于发动机的布置。,2、凸轮轴中置式,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,挺柱,活塞,摇臂,调整螺钉,3、凸轮轴上置式,应用：高速发动机,特点： 凸轮轴与气门距离近，不需要推杆、挺柱，使往复运动的惯量减少。,凸轮轴,凸轮轴,活塞,双凸轮轴上置式发动机,桑塔纳轿车发动机,二、配气机构的传动方式,一般从曲轴到凸轮轴只需一对正时齿轮传动，若齿轮

5、直径过大，可增加一个中间齿轮。为了啮合平稳，减小噪声，正时齿轮多用斜齿 材料： 曲轴正时齿轮：钢制 凸轮轴正时齿轮：铸铁，夹布胶木 配气正时：安装时正时记号对齐,噪音小 工作可靠性和耐久性不如齿轮传动,齿形带传动，传动比准确，效率高，不需润滑，噪声小、工作可靠、成本低 齿形皮带材料：氯丁橡胶,曲轴正时齿形带轮,中间轴齿形带轮,张紧轮,凸轮轴正时齿形带轮,三、气门排列及驱动装置,1.两气门的排列及驱动 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，在可能的条件下，应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径。 排列 ： 一列 驱动：一根凸轮轴驱动 进排气道： 汽油机：置

6、于机体一侧，进气预热 ，提高汽油挥发性 柴油机：置于机体两侧，防止进气预热，提高充气效率,2.四气门的排列及驱动 某些大排量、高功率的发动机，由于气门尺寸的限制，每缸两个气门不能满足换气的需要，而采用三气门(两进一排)或四气门(两进两排)，因此必须有使两同名气门同步开闭的驱动装置。 每缸采用四个气门时，其气门排列的方案有二种：,1).同名气门排成两列 如图所示，由一个凸轮通过T形驱动杆同时驱动，并且所有气门都可以由一根凸轮轴驱动。 2).同名气门排成一列 如图所示，进排气门分别位于曲轴中心线的两侧，分别采用两凸轮轴驱动，每缸两同名气门采用两个形状和位置相同的凸轮驱动。,四、气门间隙及其调整,1

7、、概念： 气门间隙：为保证气门关闭严密，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,摇臂,气门间隙,2、必要性：发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀，如果气门及其传动件之间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态时，气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和作功行程中漏气，而使功率下降，严重时甚至不易起动。为了消除这种现象，通常在发动机冷态装配时，留有气门间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。有的发动机采用液力挺柱，挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙。,过大： （1）传动零件之间及气门和气门座之

8、间产生撞击响声，并加速磨损。 （2）使气门开启的持续时间减少，气缸充气和排气情况变坏。 过小：热态下使气门关闭不严而发生漏气，导致功率下降，甚至烧坏气门。,3、大小：,4、气门间隙调整,1）气门间隙调整方法两遍法 生产实践中，普遍地采用两遍法调整气门间隙，即第一缸压缩终了上止点时，调整所有气门的半数，再摇转曲轴一周(指四冲程发动机)便可调整其余半数气门。 2）气门间隙调整原则气门在完全关闭的情况下，才能调整气门间隙即挺柱(或摇臂)必须落在凸轮的基圆上才可调整。 由于气门开始开启和开始关闭时，挺柱(或摇臂)是在凸轮的缓冲段内某点上，而且配气相位往往产生一定的偏差，所以不仅气门开启过程不能调，而且

9、将要开启和刚关闭不久的一段时间内也不能调。根据该原则，则气门在六种状态下不能调： (1)正在进气，则进气门不能调； (2)正在排气，则排气门不能调； (3)将要进气，则进气门不能调； (4)将要排气，则排气门不能调； (5)刚进气完，则进气门不能调； (6)刚排气完，则排气门不能调。,据调整原则结合表中的图可以看出：一缸压缩终了，双门关闭，均可调；六缸排气终了，双门叠开，均不可调；五缸压缩过程，距“进关”很近，属“进气刚完”，进气门不能调，距“排开”、“排关”都很远，排气门可调；二缸“正在排气”，排气门不可调，距“进开”尚远，进气门可调；三缸“正在进气”，进气门下可调，距“排关”已远，排气门可

10、调；四缸作功过程，已距“排开”很近，属“将要排气”，排气门不可调，距“进开”“进关”都很远，进气门可调。 综上分析，一缸压缩终了时，可调气门有：一缸双门，二、四缸进气门，三、五缸排气门。同理可分析六缸压缩终了时，剩下六个气门可调。如此，两遍调完全部气门。,如将发动机的工作顺序排成如图3-37所示的环形图，则一缸作功开始时，将第一周和第二周作功的缸号，分别排在环形图的上方(可调排气门)和下方(可调进气门)。于是环形图中各缸号可分为双门可调段(左)、排气门可调段(上)、双门均不可调段(右)、进气门可调段(下)，即顺次可按“双、排、不、进”四段来判别气门的可调性。自然，将曲轴转一圈，则“双-不”对调

11、，“排-进”对调。,发动机工作时，由于汽门处在高温下工作，气门等机件因受热膨胀而伸长，所以，必须在气门冷态时预留一定的气门间隙，以保证在气门受热膨胀伸长时，仍能使气门与气门座紧密配合。由于气门长时间的工作，改变了原来的气门间隙。所以，当听到气门有“嗒嗒”的异响时，应检查并调整气门间隙。在调整气门间隙时，必须按厂家规定的数值去调整，并且使气门在完全关闭的情况下进行。调整气门间隙的位置：侧置式发动机在挺杆上，顶置式发动机在摇臂上。常见的气门调整方法有：逐缸调整法、二次调整法、表达式法等。但由于发动机种类繁多，进排气门排列顺序各不相同。用以上方法调整气门间隙，有不便记忆和繁锁之感。而且如果不知道发动

12、机的点火顺序（或喷油顺序），调整起来将更加麻烦。现介绍针对2种不同情况下调整气门间隙的方法及技巧。已知点火顺序的气门间隙调整,1确定1缸压缩上止点的简便方法若知道发动机的点火顺序（或喷油顺序），调整气门间隙时，首先应准确无误地找出1缸或6缸压缩上止点的位谩秩范?缸或6缸压缩上止点的方法比较复杂，操作起来十分麻烦（即卸下第1缸火花塞，用大姆指或棉纱团堵住第一缸火花塞孔，然后用手摇柄摇转曲轴。当大拇指感到有压力或棉纱团“嘭”地一下跳出时，即为第1缸压缩上止点的位置）。现根据笔者的检修经验介绍一种简便实用的方法：利用1、6缸（4缸）活塞在同一平面上，1缸压缩终了时，6或4缸气门迭开这一规律来确定。即

13、当1缸压缩上止点时，6缸（4缸）排气门接近关闭，进气门刚刚上顶，排气门下落不好掌握，进气门上顶便于观察，只要进气门顶杆略微上行，1缸即在压缩上止点位置。同理，当1缸进气门推杆微动，6缸（4缸）即在压缩上止点位置。,2 确定可调气门的技巧下面以作功顺序为1-5-3-6-2-4的6缸发动机为例说明其简便调整的方法及口诀。当确定发动机1缸在压缩上止点时，1缸2气门全调，5、3缸在压缩开始和进气过程，2排气门可调。6缸在进气迭开状态，均不可调。2、4缸在排气和作功终了时，2进气门可调。调整完毕后，再转动曲轴360后，可依次调整剩下的所有气门。可归纳成口诀为：全调排、不调进。也可概括归纳为：取首缸、去中

14、间、前调排、后调进、三百六、剩余缸、依次来。即：6缸前的汽缸调进气门，6缸后的汽缸调进气门。若6缸在压缩上止点时（6-2-4-1-5-3），其推理方法相同，从6缸开始，也是全调排、不调进。即1缸前的汽缸调进气门，1缸后的汽缸调进气门。此法同样可用于4缸和多缸发动机，以作功顺序为1-3-4-2的4缸发动机为例介绍：其口诀仍是全调排、不调进。即4缸前的汽缸调进气门，4缸后的汽缸调进气门。4缸进、排气门均不调。以上推理表明，只要我们记住“口诀”，知道发动机的作功顺序就可简便地确定可调气门,未知点火顺序的气门间隙调整我们在维修某些汽车时，有时会不知道其点火顺序（或喷油顺序）。如何检查并调整其气门间隙呢

15、？下面介绍2种调整气门的方法和技巧。方法1：直列4行程式汽缸，将其缸数一分为二，以中间为对称轴，使其两边的缸数相等。两人配合，一人摇转曲轴。当要检查调整对称轴右边的某一缸气门间隙时，只要注意看对称轴的左边对应缸的进气门。当该气门稍动时，即可检查调整右边这一缸的气门间隙。6缸直列式发动机，如要检查调整第5缸进、排气门间隙，则看到第2缸进气门稍动时，第5缸正处于压缩终了上止点，此时就要检查调整该缸的2只气门。对于V型发动机，可将其看作两个彼此直列式来分析，分别进行检查调整，具体方法一样。从发动机曲轴的连杆轴颈排列来分析，该方法是正确的。因为对称轴左右的连杆轴颈是对称的。当第5缸处于压缩上止点时，第

16、2缸正好是处于排气上止点。由于进、排气有迭开角，故该缸进气门刚刚开启。方法2：当某一缸内的1只气门处于开启最大位置时（侧置式配气机构可从气门室盖观察，即凸轮的尖端部分朝向插杆时；顶置式配气机构可观察气门摇臂，其端头向下打开气门的最低位置时），这时可检查调整该缸的另一只气门间隙。照此逐缸一一进行，就可将该缸发动机的全部气门间隙调整完毕。这种方法的可行性可从凸轮轴的结构来加以验证，因为同一缸的异名凸轮夹角为90，也就是说，同一缸的1只气门处于最大开启状态时，另一只气门一定处于关闭状态，且凸轮的基圆是朝向挺杆的，具备了调整该气门间隙的条件。,利用配气相位调节气门间隙,例：=8 =31 =28 =8

17、点火次序：153624 一缸在压缩上止点，问那些气门的间隙可调？,1缸,5缸,3缸,6缸,2缸,4缸,本田雅阁发动机气门间隙的调整,1只有当缸盖温度降到38度以下后，才能进行气门间隙调整。 (1)拆下缸盖罩和正时皮带上罩。 (2)设置1号气缸活塞在压缩上死点位置。凸轮轴皮带轮上的“UP”记号应位于顶部，皮带轮上的上死点槽口应与缸盖表面平齐。,(3)调节1号气缸进、排气门的间隙 进气门：026mm 002mm； 排气门：030mm 002mm。 (4)松开锁止螺母， 转动调节螺钉，直到 厚薄规前后移动时感 觉到有一点拖滞为止。 (5)拧紧锁止螺母， 再检查气门间隙， 如有必要，重新进 行调整。,

18、实物图,测量气门间隙,拧松紧定螺母，调正调节螺钉,(6)逆时针方向旋转曲轴180度(凸轮轴皮带轮转动90度)，“UP” 记号应在排气门侧。调节第3号气缸进、排气门的间隙。,(7)继续逆时针方向转动曲轴180。使第4号气缸活塞处于压缩上死点位置。调节第4号气缸进、排气门的间隙。,(8)再逆时针转动曲轴180。使第2号气缸活塞处于压缩上死点位置，“UP”记号应在进气门侧。调节第2号气缸进、排气门的间隙。,3.2 配气相位(定时）,一、配气相位：用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。,通常用环形图表示-配气相位图。,原因： 气门的开、闭有个过程, 气体惯性的影响 随着活塞的

19、运动,同样造成进气不足、排气不净 发动机速度的要求 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5600r/min时一个行程只有60/（56002）=0.0054s，就是转速为1500r/min，一个行程也只有0.02s，这样短的进气或排气过程，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，,实际配气相位演示,上止点,下止点,二、进气门的配气相位 1.进气提前角 (1)定义：在排气冲程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启。从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角(或早开角)。进气提前角用表示，一般为1030。 (2)目的：

20、进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下运动时，因进气门已有一定开度，所以可较快地获得较大的进气通道截面，减少进气阻力。,2.进气迟后角 (1)定义：在进气冲程下止点过后，活塞重又上行一段，进气门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气迟后角(或晚关角)。进气迟后角用表示，一般为4080。 (2)目的： 利用压力差继续进气：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，进气门晚关，利用压力差可继续进气。 利用进气惯性继续进气：活塞到达下止点时，进气气流还有相当大的惯性，进气门晚关，仍能继续进气。 下止点过后，随着活塞的上行，气缸内压力逐渐增大，进气气流速度也逐渐减小

21、，至流速等于零时，进气门便关闭的角最适宜。若过大便会将进入气缸内的气体重新又压回进气管。,由上可见，进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为：+180+。,三、排气门的配气相位 1.排气提前角 (1)定义：在作功行程的后期，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轴转角称为排气提前角(或早开角)。排气提前角用表示，一般为4080。 (2)目的： 利用气缸内的废气压力提前自由排气：恰当的排气门早开，气缸内还有大约300kPa500kPa的压力，作功作用已经不大，可利用此压力使气缸内的废气迅速地自由排出。 减少排气消耗的功率：提前排气，等活塞到达下止点时，气缸内

22、只剩约110kPa120kPa的压力，使排气冲程所消耗的功率大为减小。 高温废气的早排，还可以防止发动机过热。,2.排气迟后角 (1)定义：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为排气迟后角(或晚关角)。排气迟后角用表示，一般为1030。 (2)目的： 利用缸内外压力差继续排气：活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，利用缸内外压力差可继续排气。 利用惯性继续排气：活塞到达上止点时，废气气流有一定的惯性，利用惯性可继续排气。所以排气门适当晚关可使废气排得较干净。,由此可见，气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为+180+。,1.定义：由于进气门早开和

23、排气门晚关，就出现了一段进排气门同时开启的现象，称为气门叠开。同时开启的角度，即进气门早开角与排气门晚关角的和(+)，称为气门叠开角。 2.废气倒排回进气管和新鲜气体随废气排出的问题： 由于叠开时气门的开度较小，且新鲜气体和废气流的惯性要保持原来的流动方向，所以只要叠开角适当，就不会产生废气倒排回进气管和新鲜气体随废气排出的问题。发动机的结构不同、转速不同，配气相位也就不同。,四、气门叠开,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？什么时候关最好呢？这主要根据各种车型，经过实

24、验的方法确定，由凸轮轴的形状、位置及配气机构来保证。 气门叠开角过大:小负荷运转时，由于进气管压力很低，易出现废气倒流 增压柴油机气门叠开角一般很大，因进气压力大，扫气，甚至有一部分新鲜空气从排气门排出。,一、气门传动组,组成 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。,凸轮轴,挺柱,推杆,摇臂,凸轮轴正时齿轮,摇臂轴,3.3 气门传动组与气门组,1、凸轮轴,1)、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、配气相位和气门开度的变化规律等要求。 工作条件：承受气门间歇开启的周期性冲击载荷。 2)、材料：多用优质碳钢或合金钢锻制，并经表面高频淬火(中碳钢

25、)或渗碳淬火(低碳钢)处理。合金铸铁、球墨铸铁 3)、结构：,凸轮,凸轮轴轴颈,驱动分电器的螺旋齿轮,螺栓,垫片,正时齿轮,止推凸缘,止推座,凸轮轴衬套,驱动汽油泵的偏心轮,4)、凸轮轴轴颈 （多轴颈支撑） 1)作用：用来支承凸轮轴。 2)结构： (1)凸轮轴各道轴颈的直径有的相等，但也有的从前往后逐渐减小，以便于安装。,2、凸轮,2)工作条件： 承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。 3)凸轮性能： 表面有良好的耐磨性，足够的刚度。,凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。,1)作用：气门开启和关闭的持续时间必须符合配气相位要求。这是由凸轮的轮廓来保证的，而且凸轮的轮廓还在很大程度上决定了气门

26、的最大升程和升降行程的运动规律。,气门开启点,消除气门间隙阶段,气门升程最大时刻,气门关闭点,出现气门间隙阶段,缓冲结束点,4)结构：如图所示的凸轮轮廓中，O为凸轮轴的轴心，圆弧EA为凸轮的基圆，AB和DE为凸轮的缓冲段，缓冲段中凸轮的升程变化速度较慢，BCD为凸轮的工作段，此段升程较快，C点时升程最大，它决定了气门的最大开度。,5)工作过程： 当凸轮按图中方向转过EA时，挺柱处于最低位置不动，气门处于关闭状态。凸轮转至A点时，挺柱开始移动。继续转动，在缓冲段AB内的某点M处消除气门间隙，气门开始开启，至C点时气门开度最大，而后逐渐关小，至缓冲段DE内某点N时，气门完全关闭。此后，挺柱继续下落

27、，出现气门间隙，至E点时挺柱又处于最低位置。,气门开启点,消除气门间隙阶段,气门升程最大时刻,气门关闭点,出现气门间隙阶段,缓冲结束点,由于气门开始开启和最后关闭时均在凸轮升程变化较慢的缓冲段内，这就使气门杆尾端在消除气门间隙的瞬间和气门头落座的瞬间的冲击力均较小，有利于减小噪声和磨损。,6）同名凸轮的相对角位置,同名凸轮:各缸进气凸轮或排气凸轮 同一气缸进、排气凸轮的相对角位置与相应的配气相位相对应。,点火顺序：1243,凸轮轴为逆时针 (从前端看)转动，工作顺序为1-2-4-3的四缸发动机其作功间隔为720/4=180，由于凸轮轴转速为曲轴转速的1/2，所以表现在凸轮轴上同名凸轮间的夹角则

28、为180/2=90，又如凸轮轴为逆时针方向转动，工作顺序为1-5-3-6-2-4的六缸发动机其作功间隔角为120，则同名凸轮的夹角为120/2=60。 已知凸轮轴旋转方向和同名凸轮的相对位置，可判断发动机的工作顺序。,凸轮轴的轴向定位：,作用： 为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜齿轮产生的轴向力。,利用调节环控制轴向窜动,凸轮轴的驱动,A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。,B、链条和齿形皮带传动：链条传动噪声小，用于中置式或顶置式凸轮轴发动机。,曲轴正时齿形带轮,中间轴齿形带轮,张紧轮,凸轮轴正时齿形带轮,2、凸轮轴轴承结构：衬套压入座孔材料：低碳钢背内浇减磨合金或铜套

29、,3、挺柱,(1)作用：将凸轮的推力传给推杆或气门，并承受凸轮旋转时施加的侧向力。 (2)常用材料：有中碳钢、合金钢、合金铸铁和冷激铸铁等 (3)挺柱的分类：普通挺住,4)挺柱的旋转 (1)旋转的目的：使挺柱磨损均匀。 在挺柱工作时，由于受凸轮侧向推力的作用会引起挺柱与导管之间单面磨损，又因挺柱底面与凸轮固定不变地在一处接触，也会造成磨损不均匀。 (2)旋转的措施：挺柱底部工作面多制成球面，而且把凸轮制成锥形。这样，在工作时，由于凸轮与挺柱的接触点偏离挺柱轴线，当挺柱被凸轮顶起上升时，接触点的摩擦力使其绕本身轴线转动，以达到磨损均匀的目的。,锥形凸轮,球面,挺柱端面与凸轮的关系,锥形凸轮,凸轮

30、为何要成锥形？,5)液力挺柱,(1)目的：解决了因有气门间隙而产生的冲击及噪音问题。 具有气门间隙的配气机构，虽然解决了材料热膨胀对气门工作的影响，但有了气门间隙，发动机工作时便会发生撞击而产生噪声。为了解决这一矛盾，采用液力挺柱，消除了气门间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声，同时凸轮轮廓可设计得比较陡一些，气门开启和关闭更快，以减小进排气阻力，改善发动机的换气，提高发动机的性能，特别是高速性能。,碟形弹簧,柱塞弹簧,(2)构造 液力挺柱由挺柱体、柱塞、球座、柱塞弹簧、单向阀和单向阀弹簧等组成。挺柱体和柱塞上有油孔与发动机机体上相应的油孔相通。球座为推杆的支承座。单向阀有片式和球式两种。 挺柱

31、体内装有柱塞，柱塞上端压有球座作为推杆的支承座，同时将柱塞内腔堵住。弹簧用来将柱塞经常压向上方，卡簧用来对柱塞限位。柱塞下端单向阀架内装有碟形弹簧，用以关闭单向阀。,3)工作情况 发动机工作时，机油沿主油道供到气门挺柱。 (1)当气门关闭时，机油经挺柱体和柱塞上的油孔压进柱塞腔A内，并推开单向阀充入挺柱体腔B内。柱塞便在挺柱体腔内油压及弹簧的作用下上行，与气门推杆压紧。但此压力远小于气门弹簧张力，气门不会被打开只是消除了整个配气机构中的间隙。与此同时，挺柱体腔B内油液也已充满，单向阀在碟形弹簧作用下关闭。,A,B,52,(2)气门的开启：当凸轮转到工作面使挺柱上推时，气门弹簧张力便通过推杆作用

32、在柱塞上，由于单向阀已关闭，柱塞便推压挺柱体腔B内油液使压力升高，而液体具有不可压缩性，挺柱便像一个整体一样推动气门开启。此过程中，由于挺柱体腔内油压较高，在柱塞与挺柱体的间隙处，将有少许油液泄漏而使“挺柱缩短”。 由于气门开启过程中，挺柱体腔内的油液会有少量泄漏，而且油液并非刚性，所以挺柱工作时会被微量压缩，从而使气门开启持续角稍有减小，一般减小量只有几度凸轮转角。但当柱塞与挺柱体配合处磨损过甚、泄油过多时，配气相位将明显减小。,0.5,50,(3)气门的关闭：当凸轮转到非工作面时，解除了对推杆的推力，使挺柱腔内油压降低。于是，主油道的油压将再次推开单向阀，向挺柱体腔内充油，以补充工作时的泄

33、漏，并且此油压又和弹簧一起使柱塞上推，如此始终保持了配气机构无间隙传力。,机油,0.5,机油,机油,机油,机油,机油,机油,52,4)若气门、推杆热膨胀，挺柱回落后向挺柱体腔内的补油过程便会减少补油量(工作过程中)或使挺柱体腔内的油液从柱塞与挺柱体间隙中泄漏一部分(停车时)。从而使挺柱自动“缩短”；因此可不留气门间隙而仍能保证气门关闭。相反， 若气门、推杆冷缩，则向挺柱体腔内的补油过程，便会增加补油量(工作过程中)或在柱塞弹簧作用下将柱塞上推，吸开单向阀向挺柱体腔内补油(停车时)，从而使挺柱自动“伸长”，因此仍能保持配气机构无间隙。,当受热配气机 构零件变长时,机油,0.5,气门当量 间隙小,

34、机油,0.2,气门当量 间隙小,机油,0.2,当冷配气机 构零件变短时,6)奥迪和桑塔纳轿车发动机液力挺柱的特点：,奥迪轿车发动机液力挺柱 1-高压油腔；2-缸盖油道；3-油量孔；4-斜油孔；5-球阀；6-低压油腔；7-键形槽；8-凸轮轴；9-挺柱体；10-柱塞焊缝；11-柱塞；12-油缸；13-弹簧；14-缸盖；15-气门杆,当挺柱体9圆筒上环形油槽与缸盖上的斜 孔4对齐时(图中位置)，发动机润滑系中的机油 经量孔3，斜油孔4和环形油槽流入低压油腔6。位于挺拄背面上的键形槽7可将机油引入柱塞上方的低压油腔，这时缸盖主油道与液压挺柱6 低压油腔连通。当凸轮转动，挺柱体9和柱塞11 向下移动时，

35、高压油腔1中的机油被压缩，油压增高，加上补偿弹簧13的作用使球阀紧压在柱塞6 下端阀座上，这时高压油腔与低压油腔被分隔开 由于液体的不可压缩性，整个挺柱如同一个刚体一样下移推开气门并保证了气门应达到的升程 此时，挺柱环形油槽已离开了进油的位置停止进油。,当挺柱到达下止点后开始上行时，在气 门弹簧上顶和凸轮下压的作用下，高压油腔陆续封闭，球阀也不会订开，液压挺柱仍可 认为是一个刚性挺柱，直至上升到凸轮处于 基圆与气门关闭时为止。此时，缸盖主油道 中的压力油经量油孔，挺柱环形油槽进入挺 柱的低压油腔，同时，高压油腔内油压下降 补偿弹簧推动柱塞上行。从低压油腔来的压 力油推开球阀而进入高压油腔，使两

36、腔连通 充满机油。这时挺柱顶面仍和凸轮紧贴。当 气门受热膨胀时，柱塞和油缸作轴向相对运 动高压油腔中油液可经过油缸与柱塞间的 缝隙进入低压油腔，故使用液力挺柱时，可 以不预留气门间隙。,特点 (1)采用倒置的液力挺柱，直接推动气门的开启； (2)挺柱体是由上盖和圆筒，经加工后再用激光焊接成一体的薄壁零件； (3)单向阀采用钢球，弹簧式结构。补偿弹簧把球阀压靠在柱塞的阀座上，球阀关闭柱塞中间孔，将挺柱分成两个油腔，开启时则成为一个油腔。 (4)油缸的内孔与外园都要精加工，分别与柱塞和挺柱内导向孔配合,工作原理,气门关闭时,气门打开时,单向阀,弹簧被压缩,7)使用液力挺柱应注意以下问题：,1）对润

37、滑油的压力和滤清质量要求较严格。当润滑油压力过低时，补油能力下降，气门间隙大； 2）液力挺柱拆洗后，装机前必须人工排气，否则起动困难； 3）冷机或停放时间长时，起动后有短暂气门响声，这是正常现象。 4）结构复杂，加工精度要求高 5）磨损后无法调整间隙只得更换,4、气门推杆,作用： 将挺柱传来的推力传给摇臂。 工作情况： 是气门机构中最容易弯曲的零件。 材料： 硬铝或钢,结构：推杆通常采用冷拔无缝钢管制成。杆的两端焊接或压配有不同形状的端头，下端头通常是圆球形，以便与棋柱的凹球形支座相适应；上端头一般采用凹球形，主要是为了与摇臂上的气门间隙调整螺钉的球形头部相适应。另外还可以积存少量润滑油以减小

38、磨损。推杆的上、下端头均经热处理并磨光，以提高其耐磨性。,5、摇臂,功用： 将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端压缩气门弹簧以推开气门。 1)普通摇臂结构: T字形(提高刚度强度减轻质量) 两臂长比：1.2-1.8(气门端长所以在一定的气门升程下，可减小推杆、挺柱的运动距离和加速度，从而减小了工作中的惯性力 ),气门间隙调节螺钉,调节螺母,摇臂,摇臂轴套,易磨损部位 堆焊耐磨合金,短臂,长臂,圆弧面,摇臂结构示意图,润滑油道,油槽,润滑油道,材料：一般为中碳钢，也有的用球墨铸铁或合金铸铁，轻质合金铸铝 （高速，圆弧面堆焊耐磨合金） 摇臂轴孔内镶有青铜轴套或滚针轴承,摇臂组示意图,摇臂轴

39、,螺栓,摇臂轴支座,摇臂轴紧固螺钉,摇臂称套,调整螺钉,摇臂,定位弹簧,碗形塞,锁紧螺母,两端带堵的中空摇臂轴是通过支座固定于气缸盖上。机油从支座的油道经摇臂轴内腔和摇臂中的油道流向摇臂两端进行润滑。为了防止摇臂轴向窜动，在摇臂一侧装有弹簧。摇臂轴支座并非都有油道，不可装错。,2）无噪声摇臂,凸环1的作用是消除气门和摇臂之间的间隙，从而消除由此而产生的冲击噪声。无噪声摇臂的工作过程如图所示。凸环8以摇臂5的一端为支点，并靠在气门9杆部的端面上，当气门处在关闭位置时，在弹簧6的作用下，柱塞7推动凸环向外摆动，消 除了气门间隙。气门开启时，推杆3便向上运动推动摇臂，由于摇臂已经通过凸环和气门杆部处

40、在接触状态，因而不会发生冲击噪声。,桑塔纳发动机的配气机构,二、气门组,要求： 气门头部与气门座贴合严密 气门导管有良好导向作用 气门弹簧能使气门迅速关闭，并保证气门紧压在气门座上,气门组实物图,1、气门(进气门 排气门) 头部：圆形且具有锥面，封闭进排气道 杆部：圆柱形，为气门的运动导向,1)头部 功用：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、高速气流冲击。 工作条件： A、进气门570K-670K，排气门1050K-1200K。 B、头部承受气体压力、气门弹簧力等， C、冷却（主要靠头部落座时由气门座传递 散失，其次通过与杆部接触的气门导管传 递散失）和润滑条

41、件差， D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。 性能： 强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨,进气门570K-670K，采用合金钢（铬钢或铬镍钢） 排气门1050K-1200K，采用耐热合金钢（硅铬钢）,头部,杆部,气门头部的结构形式,气门实物图,进气门,排气门,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。,气门锥角,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。,锥角作用： A、就象锥形塞子可以塞紧瓶口一样，能获得较大的气门座合压力，以提高密封性和导热性； 气门落座时有自动定位作用； 避免使气流拐弯过大而降低流速。 有了锥角，气门落座时能挤掉接触面的沉积物，

42、即有自洁作用。,装配前应将密封锥面研磨。,边缘应保持一定的厚度，13mm。,气门锥角大小的影响： 进气门锥角：主要是为了获得大的通道截面，其本身热负荷较小，往往采用较小的锥角，多用300，有利于提高充气效率。 排气门则因热负荷较大而用较大的锥角，通常为450，以加强散热(大约75%的气门热量从气门座处散失)和避免受热变形。也有的发动机为了制造和维修方便，二者都用450。 3)气门头部直径 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。由于最大尺寸受燃烧室结构的限制，考虑到进气阻力比排气阻力对发动机性能的影响大得多，为尽量减小进气阻力，进气门直径大于排气门。另外，排气门稍小些，还不

43、易变形。,2）气门杆,较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保证同气门导管的配合精度和耐磨性,气门杆尾部： 环形槽、锁销孔,凹槽,易断裂处,3）气门的固定,1-气门杆；2-气门弹簧； 3-弹簧座； 4-锁片；5-卡环,锁片式结构。 气门杆的尾部切有凹槽，用分成两半的锥形锁片卡在凹槽中，锁片锥形外圆与弹簧座的锥形孔贴合，在弹簧作用下，锁片与弹簧座的锥孔相互卡紧不会脱落。有些发动机的气门，在杆部锁片槽下面另有一条切槽装一卡环以防万一气门弹簧折断时气门有落入气缸发生捣缸的危险。,锁片式结构。,锁销式结构。,2、气门导管,作用： 为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。 工作条件： 工作温度较

44、高，约500K。润滑困难，易磨损。 材料： 由于润滑较困难，导管一般用含石墨较多的铸铁或粉末冶金制成。以提高自润滑性能。 加工方法： 导管内，外圆柱面经加工 后压入气缸盖或气缸体的 气门导管孔中，然后再精 铰内孔。 装配： 气门杆与气门导管间隙0.050.12mm。,气门导管,气缸盖,过盈配合,卡环：防止气门导管在使用中脱落。,倒角,伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。,结构： (1)防脱落结构 1)一般外表面为无台肩的圆柱形，其外表面加工精度较高，与缸盖(体)过盈配合，以保证良好地传热和防止松脱。,2)带凸台和带卡环的导管过盈量较小，因气门弹簧下座将凸台或卡环压住，使导管轴向定位可靠，不致脱

45、落。铝合金缸盖常用带凸台和卡环的导管，其过盈量较小，便于拆装。,（2）气门导管压入进、排气歧管的深度 1） 过深：气流阻力大，对排气门来说，还因废气对导管的冲刷面积加大，提高了工作温度，而影响气门的散热。 2） 过浅：气门杆受热面积加大，气门杆温度升高，会影响气门头部的散热。 措施：为解决这一矛盾，有的导管加大了压入深度，而将伸入端的内孔做成锥形，这样既减少了废气对气门杆的冲刷，也避免了导管高温部分与气门杆的接触。伸入端的外圆做成锥形是为了减小气流阻力。带凸台和卡簧的导管自然地控制了压入深度。,气门油封 发动机高速化后，进气管中的真空密度显著地增高，气门室中的机油会通过气门杆与导管之间的间隙被

46、吸入进气管和气缸内，除增加机油的消耗外，还会在气门和燃烧室产生积碳。为此，发动机的气门杆上部都设有机油防漏装置，。,1-锁片；2-弹簧座；3-气门杆；4-防油罩或密封圈；5-气门导管,3、气门座,气门座： 气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。 作用： 靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。 接受气门传来的热量。 气门密封干涉角： 比气门锥角大0.5-1度的气门座圈锥角。,气门座,1-气门；2-气门座,气门座的形成 1.气门座的形成 1)直接形成式：直接在缸盖（或缸体）上加工出来。该种形式修复困难，且不经济。 2)镶座式 (1)优点：可节省好材料，提高了使用寿命，便于更换修理。所以，大多数发动机的气门座是用耐热合金钢或合金铸铁单独制成座圈，然后压入气缸盖（体）中。 (2)缺点： 传热差。如排气门镶座式温度可高出500600K。 如果装配不当，会发生松脱或与缸盖配合不好，影响散热。,2.是否镶座的几种情况 (1)有的