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1、第三章 配气机构,主要内容,概述气门式配气机构的布置及传动配气定时及气门间隙配气机构的零件和组件,概述,功用按照发动机工作循环和点火次序的要求，定时开闭进、排气门，向气缸供给新鲜的可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机），并及时排出废气。 进饱排净，当进排气门关闭时，保证气缸密封。,衡量指标及组成,充气效率（充量系数）发动机每一工作循环进入气缸的实际充量（新鲜可燃混合气或空气）与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值 进气终了时的压力越高，温度越低，则充量系数越大。四冲程发动机大都采用气门式配气机构，主要由气门组和气门传动组组成 。,运动方式,知识点,凸轮轴上凸轮压下气门，实现进排气。凸轮轴转
2、到凸轮基圆段时，气门在弹簧作用下回位。进排气时刻取决于凸轮相对位置（设计加工保证）和凸轮轴与曲轴相对位置（安装保证）。曲轴转两周，凸轮轴转一周，四缸发动机各缸进(排)气凸轮夹角：360/4,气门式配气机构的布置及传动,气门的布置形式（顶置、侧置）凸轮轴的布置形式（下置、中置、上置）凸轮轴的传动方式（齿轮、链条、齿形带） 气门数目及排列方式（二、四、五气门；同名两列、同名一列）,气门布置形式,顶置：侧置：,气门顶置,结构：由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。特点：进气阻力小，燃烧室结构紧凑，气流搅动大，能达到较高压缩比目前国产汽车发动机都采用气门顶置式配气机构,气门侧置,组成：由凸轮
3、、挺柱、气门和气门弹簧等组成。省去推杆、摇臂，结构简化特点：进、排气门在气缸一侧，压缩比受到限制，进排气门阻力较大发动机的动力性和高速性均较差，已几乎被淘汰。,凸轮轴的布置形式,下置中置上置,凸轮轴的布置形式,下置凸轮轴位于曲轴箱内 ；凸轮轴离曲轴近，可以用一对齿轮传动；传动链长，零件多，机构刚度差，高速动力学性能差；多用于转速较低的发动机 。,凸轮轴的布置形式,中置凸轮轴位于气缸体上部；经挺柱直接驱动摇臂，省去或缩短推杆 ；减小了往复运动质量，增大了机构刚度，适用于较高转速的发动机 。上置凸轮轴布置在气缸盖上；传动链短，运动件少，机构刚度大，适合高速机。凸轮轴与曲轴距离长，动力传动机构复杂。
4、,凸轮轴的传动方式,齿轮传动凸轮轴下置，中置配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动。一般只需一对正时齿轮传动，为了啮合平稳，减小噪声，多用斜齿轮。链传动适用于凸轮轴上置的配气机构，可靠性和耐久性不如齿轮传动。需要链条张紧装置和导向装置。齿形带传动(橡胶+玻璃纤维+尼龙织物)张力可由张紧轮进行调整。噪声小，结构质量较轻，成本较低。,气门数目及排列方式,2气门每缸两个气门，即进/排气门为改善换气，应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径。由于燃烧室尺寸的限制，气门直径最大一般不能超过气缸直径的一半。,4气门当气缸直径较大，活塞速度较高时，每缸一进一排的结构不能保证良好换气质量。因此，很多新型汽车发动机
5、上多采用每缸四个气门结构。气门排列的方式有两种 ：同名气门排成两列 、同名气门排成一列,配气定时及气门间隙,配气定时（配气相位）可变配气定时机构气门间隙,配气定时,配气定时及配气定时图定义：以曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻以及开启的持续时间称作配气定时，也称配气相位。通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示，这种图形称为配气定时图。,配气定时,理论上的配气相位分析 进、压、功、排各占180，进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180。实际表明，简单配气相位不适应实际工作，不满足发动机对进、排气门的要求。因为气门开启时其升程自小逐渐变大，关闭时又是逐渐变小；进
6、气和排气都有惯性。为使进气充分，排气彻底，进、排气门早开、晚关。,配气定时,进气门早开为了在进气开始时进气门能有较大的开度，减小进气阻力，使进气顺畅。进气提前角=030进气门晚关充分利用气流的惯性，以增加进气量。进气迟后角=3080进气持续角180,配气定时,排气门早开增加排气压力，提高排气速度。排气提前角=4080排气门晚关充分利用排气惯性，减少缸内残余废气。排气迟后角=030排气持续角180,配气定时,气门重叠角进气门早开和排气门晚关，使活塞在上止点附近时，进、排气门同时开启。气门重叠角 ,配气定时,可变配气定时机构,为改善发动机的性能，现代轿车发动机有的采用可变配气定时机构，其能实现配气
7、定时随发动机转速的变化而变化。日本本田汽车公司于1989年推出 “可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”（Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System，简称“VTEC”） 。,VTEC,VTEC使配气正时和气门升程根据发动机转速变化作出相应的实时调整，使气缸的充气量同时满足发动机低转速和高转速下的不同需要。,VTEC,低速运转 高速运转中间摇臂与左右两侧摇臂结合，中间高速凸轮驱动摇臂进而增大气门升程,气门间隙,定义：发动机在冷态下，气门完全关闭时，气门杆未端与传动件（或直动式凸轮与挺柱）之间的间隙。,气门间隙,用
8、途：给热膨胀留有余地，保证气门密封气门间隙不能过大（产生撞击）、过小（漏气）进气门：0.250.30mm排气门：0.300.35mm 为什么？气门机构传动链磨损，导致气门间隙变化，需定期调整机械方法：调整螺钉、垫片液力挺柱：长度能自动变化，无间隙,配气机构的零件和组件,气门组气门传动组,气门组,气门组气门,功用:与气门座相配合，对气缸进行密封 ；按工作循环的要求定时开启和关闭，使新鲜气体进入，使废气排出 。工作条件承受高温、高压、冲击、润滑困难要求足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐冲击材料进气门 合金钢（铬钢或镍铬等）排气门 耐热合金钢（硅铬钢等）结构气门由头部、杆部组成,气门结构,杆身:在气
9、门导管内起导向作用,气门头部具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为45度，也有30度,气门头与气门座互相研磨,气门头顶部形状,平顶结构简单、制造方便、吸热面积小，质量小、进、排气门均可采用球面顶适用于排气门，强度高，排气阻力小，废气的清除效果好；受热面积大，质量和惯性力大，加工复杂喇叭形顶适用于进气门，进气阻力小，但受热面积大,气门导管,功用：导向作用，保证气门作直线往复运动。导热作用，将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。为保证导向，导管应有一定长度。,气门座：气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸，气门头部的热量亦经过气门座外传。气门弹簧：保证气门回位关闭时：保证气门与气门座之间的密封开启
10、时：保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧,气门座与气门弹簧,气门弹簧座和锁夹,气门弹簧座：承受弹簧力并通过锁夹传给气门杆锁夹：连接气门杆和气门弹簧座,气门传动组,功用：传递凸轮轴气门之间的运动组成凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门间隙调整螺钉等,气门传动组,凸轮轴,功用：控制气门的开启和关闭，每一个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。凸轮的形状影响气门的开闭时刻及高度，凸轮的排列影响气门的开闭时刻和工作顺序。凸轮轴承受周期性载荷，凸轮与其从动件接触应力大，相对滑动速度高；要求轴的刚度好、凸轮和轴颈耐磨和良好润滑,挺柱,将凸轮的推力传给推杆（或气门杆）气门间隙存在，工作时将产生冲击而发响声液压挺柱液压挺柱一般用于轿车无气门间隙，因为挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量。,推杆,将从凸轮轴传来的推力传给摇臂，是配气机构中最容易弯曲的零件。要求有很高的刚度，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些。,摇臂,是一个双臂杠杆，将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆端打开气门,配气机构的前沿技术 电磁直驱式配气机构,动圈式动铁式动磁式,动圈式,配气机构的前沿技术 电磁直驱式配气机构,
