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1、第三章第三章 配氣機構配氣機構氣門組氣門組配氣機構的功用及組成配氣機構的功用及組成 配氣配氣定時及氣門間隙定時及氣門間隙氣門傳動組氣門傳動組3.13.1配氣機構的功用及組成配氣機構的功用及組成 按照發(fā)動機每個氣缸內所進行按照發(fā)動機每個氣缸內所進行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開啟和關閉氣缸的進、排氣定時開啟和關閉氣缸的進、排氣門，使新鮮可燃混合氣門，使新鮮可燃混合氣(汽油機汽油機)或空氣或空氣(柴油機柴油機)得以及時進入氣得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出。缸，廢氣得以及時從氣缸排出。一、功用一、功用二、組成二、組成配氣機構由氣門組和氣門傳配氣機構由氣門組和

2、氣門傳動組組成，每組零件組成與動組組成，每組零件組成與氣門位置、凸輪軸位置和氣氣門位置、凸輪軸位置和氣門驅動形式有關。門驅動形式有關。三、配氣機構的分類三、配氣機構的分類 目前國產的汽車發(fā)動目前國產的汽車發(fā)動機都采用氣門頂置式機都采用氣門頂置式配氣機構。配氣機構。壓縮比受到限制，進壓縮比受到限制，進排氣門阻力較大，發(fā)排氣門阻力較大，發(fā)動機的動力性和高速動機的動力性和高速性均較差，逐漸被淘性均較差，逐漸被淘汰。汰。1 1、2、凸輪軸下置凸輪軸下置凸輪軸中置凸輪軸中置凸輪軸上置凸輪軸上置優(yōu)點：凸輪軸離曲軸近，齒輪傳動；缺點：零件多傳動鏈長，機構剛度差。適用于低速發(fā)動機特點:縮短了推桿,減輕了配氣機

3、構的往復運動質量，增大了機構的剛度，更適用于較高轉速的發(fā)動機。運動件少，傳動鏈短，機構剛度大，適合高速發(fā)動機3、按凸輪軸的傳動方式：、按凸輪軸的傳動方式：齒輪、鏈條和齒形帶傳動齒輪、鏈條和齒形帶傳動傳動方式傳動方式圖圖 示示應應 用用齒輪傳動齒輪傳動 凸輪軸下置、中凸輪軸下置、中置式配氣機構置式配氣機構鏈條傳動鏈條傳動 凸輪軸上置式配凸輪軸上置式配氣機構氣機構 齒形帶傳動齒形帶傳動 凸輪軸上置式配凸輪軸上置式配氣機構氣機構4、每每缸缸四四氣氣門門的的布布置置5、按氣門驅動形式：、按氣門驅動形式：搖臂驅動、擺臂驅動和直接驅動三種搖臂驅動、擺臂驅動和直接驅動三種（1）搖臂驅動、單凸輪軸上置式配氣機

4、構（2）擺臂驅動、凸輪軸上置式配氣機構比搖臂驅動式剛度更好，更有利于高速發(fā)動機，廣泛應用于轎車發(fā)動機。（3）直接驅動、凸輪軸上置式配氣機構 凸輪通過吊杯形機械或液力挺柱驅動氣門。這種機構剛度最大，能量損失少，在高度強化的轎車發(fā)動機上得到廣泛的應用。3.23.2配氣定時及氣門間隙配氣定時及氣門間隙 1 1、定義：、定義：氣門從開啟氣門從開啟到關閉所經歷的曲軸轉到關閉所經歷的曲軸轉角，稱為角，稱為配氣相位（配配氣相位（配氣定時）氣定時）。030 3080 4080 030 上止點上止點下止點下止點一、配氣定時一、配氣定時（1 1）進氣門早開：）進氣門早開：進氣門在進氣行程上止點之前開啟稱為進氣門早

5、開。（2 2）進氣提前角）進氣提前角:進氣門開到上止點曲軸所轉過的角度。（3）進氣門晚關：進氣門晚關：進氣門在進氣行程下止點之后關閉稱為進氣門晚關。（4 4）進氣遲后角）進氣遲后角:從進氣行程下止點到進氣門關閉曲軸轉過的角度。（5 5）排氣門早開：）排氣門早開：排氣門在作功行程結束之前，即在作功行程下止點之前開啟稱為排氣門早開。（6 6）排氣提前角）排氣提前角:從排氣門開啟到下止點曲軸轉過的角度。（7 7）排氣門晚關：）排氣門晚關：排氣門在排氣行程結束之后，即在排氣行程上止點之后關閉，謂之排氣門晚關。（8 8）排氣遲后角）排氣遲后角:從上止點到排氣門關閉曲軸轉過的角度。搞清楚幾個重要的概念搞清

6、楚幾個重要的概念進氣門早開的目的進氣門早開的目的是為了在進氣開始時進氣門能有較大的開度或較大的進氣通過斷面，以減小進氣阻力，使進氣順暢；進氣門晚關的目的進氣門晚關的目的是為了充分利用氣流的慣性，在進氣遲后角內繼續(xù)進氣，以增加進氣量。排氣門早開的目的排氣門早開的目的是為了在排氣門開啟時氣缸內有較高的壓力，使廢氣能以很高的速度自由排出，并在極短的時間內排出大量廢氣；排氣門晚關的目的排氣門晚關的目的是為了利用廢氣流動的慣性，在排氣遲后角內繼續(xù)排氣，以減少氣缸內的殘余廢氣量。進、排氣門為什么要早開晚關?配氣相位演示配氣相位演示2、氣門重疊、氣門重疊氣門重疊：氣門重疊：當進氣門早開和排氣門遲關時，出現(xiàn)的

7、進排氣門當進氣門早開和排氣門遲關時，出現(xiàn)的進排氣門同時開啟的現(xiàn)象。同時開啟的現(xiàn)象。氣門重疊角：氣門重疊角：氣門同時開啟的角度（氣門同時開啟的角度（+）。）。排氣過程排氣過程進氣過程進氣過程氣門重疊角氣門重疊角 氣門重疊角的出現(xiàn)，會不會使新氣進入氣缸后就隨廢氣一起排出汽缸呢？如果氣門重疊角選擇適當，可以使進氣更充分，排氣如果氣門重疊角選擇適當，可以使進氣更充分，排氣更干凈。這是因為雖然進排氣門同時開啟，但是由于更干凈。這是因為雖然進排氣門同時開啟，但是由于新氣和廢氣均有較大的流動慣性，新氣和廢氣按照各新氣和廢氣均有較大的流動慣性，新氣和廢氣按照各自的路線流動，互不摻混。自的路線流動，互不摻混。若

8、進氣提前角過大，則廢氣可能流入進氣歧管，使進氣若進氣提前角過大，則廢氣可能流入進氣歧管，使進氣量減少；若排氣遲后角過大，則新氣可能隨同廢氣排出量減少；若排氣遲后角過大，則新氣可能隨同廢氣排出氣缸。氣缸。不同發(fā)動機，結構轉速不同，配氣定時不同；即便不同發(fā)動機，結構轉速不同，配氣定時不同；即便是同一臺發(fā)動機，其配氣定時也應隨轉速變化而變是同一臺發(fā)動機，其配氣定時也應隨轉速變化而變化?；?。二、可變配氣定時機構二、可變配氣定時機構 當發(fā)動機在低速運轉時，氣流慣性小，若此時配氣定時保持不變，則部分進氣將被活塞推出氣缸，使進氣量減少，氣缸內殘余廢氣將會增多。當發(fā)動機在高速運轉時，氣流慣性大，若此時增大進氣

9、遲后角和氣門重疊角，則會增加進氣量和減少殘余廢氣量，使發(fā)動機的換氣過程臻于完善。所以，四沖程發(fā)動機的配氣定時應該是進氣遲后角和氣門重疊角隨發(fā)動機轉速的升高而加大。如果氣門升程也能隨發(fā)動機轉速的升高而加大，則將更有利于獲得良好的發(fā)動機高速性能。馬自達馬自達6的可變配氣定時機構的可變配氣定時機構進氣提前進氣提前進氣遲后三、氣門間隙三、氣門間隙氣門間隙氣門間隙：為保證氣門關閉嚴密，通常發(fā)動機在冷態(tài)裝配時，在氣門為保證氣門關閉嚴密，通常發(fā)動機在冷態(tài)裝配時，在氣門桿尾端與氣門驅動零件（搖臂、挺柱或凸輪）之間留有適當?shù)拈g隙。桿尾端與氣門驅動零件（搖臂、挺柱或凸輪）之間留有適當?shù)拈g隙。氣氣 門桿門桿凸輪軸凸

10、輪軸氣門氣門間間 隙隙進氣門進氣門0.250.250.30mm0.30mm排氣門排氣門0.300.300.35mm0.35mm概念：概念：實 物 圖測量氣門間隙測量氣門間隙擰松緊定螺母，調整調節(jié)螺釘擰松緊定螺母，調整調節(jié)螺釘3.3 3.3 氣門組氣門組氣門組實物圖氣門組實物圖鎖片鎖片彈簧座彈簧座一、氣門一、氣門A A、進氣門、進氣門570K570K670K670K，排氣門，排氣門1050K1050K1200K1200K。B B、頭部承受氣體壓力、氣門彈簧力等，、頭部承受氣體壓力、氣門彈簧力等，C C、冷卻和潤滑條件差，、冷卻和潤滑條件差，D D、被氣缸中燃燒生成物中的物質所腐蝕。、被氣缸中燃燒

11、生成物中的物質所腐蝕。1、功用：、功用：燃燒室的組成部分，是氣體進、出燃燒室通道的開關，燃燒室的組成部分，是氣體進、出燃燒室通道的開關，承受傳動機構沖擊力、高溫熱負荷、腐蝕、高速氣流沖擊。承受傳動機構沖擊力、高溫熱負荷、腐蝕、高速氣流沖擊。頭部頭部桿部桿部2 2、工作條件：、工作條件：3 3、性能：、性能：強度和剛度大、耐強度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨熱、耐腐蝕、耐磨進氣門：鉻鋼進氣門：鉻鋼或鉻鎳鋼；或鉻鎳鋼；排排氣門：硅鉻鋼氣門：硅鉻鋼4、氣門頭部的結構形式、氣門頭部的結構形式平頂式平頂式結構簡單，制造方便，吸熱面積小，質量也較小，進、排氣結構簡單，制造方便，吸熱面積小，質量也較小，進、排

12、氣門都可采用。門都可采用。凸頂式（球凸頂式（球面頂）面頂）適用于排氣門，因為其強度高，排氣阻力小，廢氣的清除效適用于排氣門，因為其強度高，排氣阻力小，廢氣的清除效果好，但球形的受熱面積大，質量和慣性力大，加工較復雜。果好，但球形的受熱面積大，質量和慣性力大，加工較復雜。凹頂式（喇凹頂式（喇叭頂）叭頂）凹頂頭部與桿部的過渡部分具有一定的流線形，可以減少進凹頂頭部與桿部的過渡部分具有一定的流線形，可以減少進氣阻力，但其頂部受熱面積大，故適用于進氣門，而不宜用氣阻力，但其頂部受熱面積大，故適用于進氣門，而不宜用于排氣門。于排氣門。5 5、氣門錐角、氣門錐角氣門錐角概念：氣門錐角概念：氣門頭部與氣門座

13、圈接觸的錐面與氣門頂部平面的氣門頭部與氣門座圈接觸的錐面與氣門頂部平面的夾角。夾角。錐角作用：錐角作用：A A、獲得較大的氣門座壓力，提高密封性和導熱性。、獲得較大的氣門座壓力，提高密封性和導熱性。B B、氣門落座時有較好的對中、定位作用。、氣門落座時有較好的對中、定位作用。C C、避免氣流拐彎過大而降低流速。、避免氣流拐彎過大而降低流速。裝配前應將密封裝配前應將密封錐面研磨。錐面研磨。邊緣應保持一定的邊緣應保持一定的厚度，厚度，1 13mm3mm。氣門實物圖氣門實物圖進氣門（大）進氣門（大）排氣門（小）排氣門（?。? 6、氣門桿部、氣門桿部較高的加工精度，表面較高的加工精度，表面經過熱處理和

14、磨光，保經過熱處理和磨光，保證同氣門導管的配合精證同氣門導管的配合精度和耐磨性度和耐磨性氣門桿尾部：氣門桿尾部：環(huán)形槽、鎖銷孔環(huán)形槽、鎖銷孔凹槽凹槽易斷裂處易斷裂處二、氣門導管二、氣門導管作用：作用：為氣門的運動導向，保證為氣門的運動導向，保證氣門直線運動兼起導熱作用。氣門直線運動兼起導熱作用。工作條件：工作條件：工作溫度較高，約工作溫度較高，約500K500K。潤滑困難，易磨損。潤滑困難，易磨損。材料：材料：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、鐵基灰鑄鐵、球墨鑄鐵、鐵基粉末冶金，能提高自潤滑作用。粉末冶金，能提高自潤滑作用。加工方法：加工方法：外表面加工精度較高外表面加工精度較高 ，內表面精絞內表面精絞 裝配

15、：裝配：氣門桿與氣門間隙。氣門桿與氣門間隙。氣門導管氣門導管氣缸蓋氣缸蓋過盈配合過盈配合卡環(huán)：防止氣門導管卡環(huán)：防止氣門導管在使用中脫落。在使用中脫落。伸入深度應適量。錐度可伸入深度應適量。錐度可減少氣流阻力。減少氣流阻力。三、氣門座三、氣門座 氣門座概念：氣門座概念：氣缸蓋的進、排氣道與氣門錐面相結合的部位。氣缸蓋的進、排氣道與氣門錐面相結合的部位。作用：作用：靠其內錐面與氣門錐面的緊密貼合密封氣缸?？科鋬儒F面與氣門錐面的緊密貼合密封氣缸。接受氣門傳來的熱量。接受氣門傳來的熱量。為保證氣門密封為保證氣門密封 氣門座內圈錐角比氣門錐角大氣門座內圈錐角比氣門錐角大1 1度。度。氣門座氣門座汽油機

16、：汽油機：排氣門采用鑲嵌式氣門座排氣門采用鑲嵌式氣門座 柴油機：柴油機：進氣門采用鑲嵌式氣門座進氣門采用鑲嵌式氣門座 氣門座圈：氣門座圈：以較大過盈量鑲嵌在氣門座上的圓環(huán)。以較大過盈量鑲嵌在氣門座上的圓環(huán)。鑲嵌式氣門座特點：鑲嵌式氣門座特點：優(yōu)點：優(yōu)點：提高氣門座的使用壽命，便于更換。提高氣門座的使用壽命，便于更換。缺點：缺點：導熱性差，加工精度高，脫落時易造導熱性差，加工精度高，脫落時易造成嚴重事故。成嚴重事故。氣門座圈氣門座圈四、氣門彈簧四、氣門彈簧功用：功用：保證氣門的回位。保證氣門的回位。材料：材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼。高錳碳鋼、鉻釩鋼。氣門彈簧氣門彈簧氣門彈簧座氣門彈簧座鎖片鎖片氣門關

17、閉氣門關閉 保證氣門及時保證氣門及時關閉、密封關閉、密封氣門開啟氣門開啟 保證氣門不脫保證氣門不脫離凸輪離凸輪五、氣門旋轉機構五、氣門旋轉機構 為了使氣門頭部溫度均勻，防止為了使氣門頭部溫度均勻，防止局部過熱引起的變形和清除氣門座局部過熱引起的變形和清除氣門座積炭，可設法使氣門在工作中相對積炭，可設法使氣門在工作中相對氣門座緩慢旋轉。氣門緩慢旋轉時氣門座緩慢旋轉。氣門緩慢旋轉時在密封錐面上產生輕微的摩擦力，在密封錐面上產生輕微的摩擦力，有阻止沉積物形成的自潔作用。有阻止沉積物形成的自潔作用。氣門傳動組氣門傳動組組成組成：功用功用：定時驅動氣門開閉，并保證氣門有足夠的開度和適當?shù)臍忾T：定時驅動氣

18、門開閉，并保證氣門有足夠的開度和適當?shù)臍忾T間隙。間隙。凸輪軸凸輪軸挺柱挺柱推桿推桿搖臂搖臂凸輪軸正時凸輪軸正時齒輪齒輪搖臂軸搖臂軸氣門傳動組實物圖氣門傳動組實物圖一、凸輪軸及凸輪一、凸輪軸及凸輪作用：作用：驅動和控制各缸氣門的開啟和關閉，使其符合發(fā)動機的工作順序、配驅動和控制各缸氣門的開啟和關閉，使其符合發(fā)動機的工作順序、配氣相位和氣門開度的變化規(guī)律等要求。氣相位和氣門開度的變化規(guī)律等要求。工作條件：工作條件：承受氣門間歇性開啟的沖擊載荷。承受氣門間歇性開啟的沖擊載荷。材料：材料：優(yōu)質碳鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵優(yōu)質碳鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵 結構：結構：軸頸軸頸斜齒輪斜齒輪凸輪凸輪偏心輪偏心輪正時

19、齒輪正時齒輪斜齒輪：斜齒輪：驅動分電器、驅動分電器、（機油泵）（機油泵）偏心輪：偏心輪：驅動汽油泵驅動汽油泵凸輪凸輪凸輪性能：凸輪性能：承受氣門彈簧的張力，間歇性的承受氣門彈簧的張力，間歇性的沖擊載荷。沖擊載荷。表面有良好的耐磨性，足夠的剛表面有良好的耐磨性，足夠的剛度。度。凸輪與挺柱線接觸，接觸凸輪與挺柱線接觸，接觸壓力大，磨損快。壓力大，磨損快。工作條件：工作條件：凸輪的輪廓凸輪的輪廓凸輪輪廓與氣門的運動規(guī)律凸輪輪廓與氣門的運動規(guī)律氣門開啟點氣門開啟點消除氣門間消除氣門間隙階段隙階段氣門升程最大時刻氣門升程最大時刻氣門關閉點氣門關閉點出現(xiàn)氣門間出現(xiàn)氣門間隙階段隙階段緩沖結束點緩沖結束點AB

20、 段和 DE 段為緩沖段，BCD 段為工作段 同名凸輪的相對角位置同名凸輪的相對角位置 凸輪軸上各同名凸輪凸輪軸上各同名凸輪(各進氣凸輪或各排氣凸輪各進氣凸輪或各排氣凸輪)的相對角位置與凸輪軸旋轉方向、的相對角位置與凸輪軸旋轉方向、發(fā)動機工作順序及氣缸數(shù)或作功間隔角有關發(fā)動機工作順序及氣缸數(shù)或作功間隔角有關。四缸發(fā)動機凸輪投影四缸發(fā)動機凸輪投影點火順序：點火順序：1 13 34 42 2作功間隔角為7204180曲軸轉角，相當于90凸輪軸轉角，即各同名凸輪間的夾角為90。1 1、正時齒輪；、正時齒輪；2 2、墊圈；、墊圈；3 3、螺、螺母；母；4 4、止推片；、止推片；5 5、螺栓；、螺栓；6

21、 6、隔圈。隔圈。123456凸輪軸軸向定位凸輪軸的軸向定位凸輪軸的軸向定位作用：作用：為了防止凸輪軸在工作中產生軸向竄動和承受斜齒輪產生為了防止凸輪軸在工作中產生軸向竄動和承受斜齒輪產生的軸向力。利用止推片進行軸向定位。的軸向力。利用止推片進行軸向定位。凸輪軸的驅動凸輪軸的驅動A A、齒輪傳動：應用在下置凸輪軸發(fā)動機。采用斜齒齒輪。、齒輪傳動：應用在下置凸輪軸發(fā)動機。采用斜齒齒輪。正時齒輪及正時標記正時齒輪及正時標記B B、鏈條和齒形皮帶傳動：鏈條傳動噪聲小，用于中置式或頂置式凸輪、鏈條和齒形皮帶傳動：鏈條傳動噪聲小，用于中置式或頂置式凸輪軸發(fā)動機。軸發(fā)動機。曲軸正時齒曲軸正時齒形帶輪形帶輪

22、中間軸齒形中間軸齒形帶輪帶輪張緊輪張緊輪凸輪軸正時凸輪軸正時齒形帶輪齒形帶輪二、挺二、挺 柱柱（1 1）作用：）作用：將凸輪的推力傳給推桿或氣門。將凸輪的推力傳給推桿或氣門。（2 2）挺柱的分類：）挺柱的分類：普通挺柱和液力挺柱。普通挺柱和液力挺柱。普通普通挺柱挺柱用途用途 圖示圖示筒式筒式氣門頂置式氣門頂置式滾輪式滾輪式減小摩擦所造成的對挺柱減小摩擦所造成的對挺柱的側向力。多用于大缸徑的側向力。多用于大缸徑柴油機。柴油機。液力挺柱液力挺柱結構：結構：見右圖見右圖 性能：性能：消除了配氣機構消除了配氣機構的間隙，減小了各零的間隙，減小了各零件的沖擊載荷和噪聲件的沖擊載荷和噪聲提高發(fā)動機高速時的

23、提高發(fā)動機高速時的性能。性能?？ōh(huán)卡環(huán)閥架閥架支承支承座座單向單向閥閥柱塞柱塞彈簧彈簧碟形碟形彈簧彈簧挺桿體挺桿體柱塞柱塞推桿推桿桑塔納發(fā)動機液壓挺柱工作示意圖桑塔納發(fā)動機液壓挺柱工作示意圖氣門關閉時氣門關閉時氣門打開時氣門打開時單向閥單向閥彈簧被壓縮彈簧被壓縮三、氣門推桿三、氣門推桿作用：作用：將挺柱傳來的推力傳給搖將挺柱傳來的推力傳給搖臂。臂。工作情況：工作情況：是氣門機構中最容易彎曲是氣門機構中最容易彎曲的零件。的零件。材料：材料：硬鋁或鋼。硬鋁或鋼。短臂短臂 長臂長臂四、搖臂四、搖臂功用：功用：搖臂結構示意圖搖臂結構示意圖將推桿或凸輪傳來的力改變方向，作用到氣門桿端以推開氣將推桿或凸輪

24、傳來的力改變方向，作用到氣門桿端以推開氣門。門。搖臂搖臂搖臂組示意圖搖臂組示意圖搖臂軸搖臂軸螺栓螺栓搖臂軸支座搖臂軸支座搖臂軸緊固螺釘搖臂軸緊固螺釘搖臂襯套搖臂襯套調整螺釘調整螺釘搖臂搖臂定位彈簧定位彈簧五、擺臂與氣門間隙自動補償器五、擺臂與氣門間隙自動補償器擺臂的功用與搖臂相同。兩者的區(qū)別只在于擺臂是單臂杠桿，其支點在擺臂的一端。在許多轎車發(fā)動機上用氣門間隙自動補償器代替擺臂支座實現(xiàn)零氣門間隙。氣門間隙自動補償器無論是結構或是工作原理都與液力挺柱相同，之所以不稱其為液力挺柱，是因為它不是凸輪的從動件。桑桑塔塔納納發(fā)發(fā)動動機機的的配配氣氣機機構構小小 結結配氣機構的功用及組成配氣機構的功用及組成功用功用組成組成分類分類配氣定時配氣定時氣門間隙氣門間隙氣門組氣門組氣門氣門氣門座氣門座氣門導管氣門導管氣門彈簧氣門彈簧頭部頭部桿部桿部氣門直徑要大錐氣門直徑要大錐角要合適角要合適密封錐面寬度、角密封錐面寬度、角度要合適度要合適氣門傳動組氣門傳動組凸輪軸凸輪軸氣門挺桿氣門挺桿推桿推桿搖臂及搖臂軸搖臂及搖臂軸凸輪、挺桿凸輪、挺桿推桿、搖臂推桿、搖臂普通挺桿普通挺桿液力挺桿液力挺桿氣門氣門開啟開啟關閉關閉作業(yè)作業(yè) 1.進、排氣門為什么要早開晚關?