第一节配气机构

1、一、配气机构的作用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(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出，以便发动机进行进气、压缩、做功和排气等工作过程。在压缩与作功行程中，关闭气门保证燃烧室的密封。二 特点及要求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。新鲜混合气或空气充满气缸的程度，用充气效率来表示。充气效率愈高，表明进入气缸内的新鲜空气或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。对于一定工作容积的发动机而言，充气效率与进气终了

2、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量就愈大，表明充气效率愈高。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0.80.9。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。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

3、适当，使进气和排气都尽可能充分和完善。以得到较大的功率转矩和排放性能。三、配气机构的组成及分类发动机的配气机构由气门传动组和气门组组成。(1)气门传动组: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。(2)气门组:主要由气门锁环、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。气门穿过气门导管，在其尾端通过气门锁环固定着气门弹簧座。气门弹簧套于气门杆外围，并有一定的预紧力。气门弹簧的上端抵于弹簧座，下端抵于缸盖。当气门关闭时，在气门弹簧

4、预紧力的作用下，气门头部密封锥面压紧在气门座上，将气道封闭。摇臂轴通过支架固定在缸盖上平面，摇臂套在摇臂轴上，可绕摇臂轴转动。摇臂长臂端与气门杆尾部接触，短臂端装有调整气门间隙的调整螺钉。凸轮轴安装在缸体的一侧，挺柱呈杯状，位于挺柱导向体内，下端与凸轮轴接触。推杆为一细长杆件，上端与摇臂调整螺钉接触，下端穿过缸盖与挺柱接触。配气机构按气门的布置位置不同可分为顶置式配气机构和侧置式配气机构两类。顶置式配气机构的优点很多，如进气阻力小，燃烧室结构紧凑等，故被广泛采用:侧置式配气机构已被淘汰。顶置式配气机构的具体分类方法如下。1.按凸轮轴的位置分类顶置式配气机构按凸轮轴的位置来分，又可分为凸轮轴下置

5、式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式。(1)凸轮轴下置式。这种布置形式大多数载货汽车和大、中型客车发动机都采用这种方式。凸轮轴平行布置在曲轴的一侧，由于曲轴和凸轮轴位置靠近，只用一对正时齿轮传动。优点:简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置(齿轮传动)，有利于发动机的布置;缺点:气门和凸轮轴相距较远，因而气门传动零件较多，结构较复杂，发动机高度也有所增加。(2) 凸轮轴中置式。为减小气门传动组零件的往复运动惯性力，某些速度较高的发动机将下置式凸轮轴的位置抬高到缸体的上部，缩短了传动零件的长度，称之为凸轮轴中置式配气机构，由于凸轮轴与曲轴距离较远，故在一对正时齿轮中间加了一个中间传动齿轮。(3) 凸轮轴上置式

6、。凸轮轴上置式配气机构的凸轮轴直接布置在缸盖上，优点:凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，省却了推杆、挺柱，使往复运动质量大大减小，因此它适合于高速发动机:缺点:由于凸轮轴离曲轴中心较远，因而都采用链条传动或同步齿形带传动，使得正时传动机构较为复杂，而且拆装气缸盖也比较困难。2按曲轴到凸轮轴的传动方式分类顶置式配气机构按曲轴到凸轮轴的传动方式来分类，可分为齿轮传动、链传动和啮形带传动。(1)齿轮传动。凸轮轴下置、中置的配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动。一般从曲轴到凸轮轴的传动只需一对正时齿轮，若齿轮直径过大，可在中间加装一个惰轮，如YC6105柴油机就用此传动形式。为了啮合平稳，减小噪声，正时齿轮

7、多用斜齿。(2)链传动。链条与链轮的传动特别适用于凸轮轴上置的配气机构。为使在工作时链条有一定的张力而不至脱链，通常装有导链板、张紧轮装置等。为了使链条调整方便，有的发动机使用一根链条传动，如图(3)齿形带传动。近年来，在高速发动机上还广泛采用齿形带来代替传动链，这种齿形带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。采用齿形带传动，能减少噪声和减少结构质量，也可以降低成本。3.按每缸气门的数量分类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。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

8、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（五气门）的结构，即两个进气门和两个排气门，提高了充气效率，而且燃油消耗低、转矩大及排污少。四、配气机构的工作原理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(720度) ,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2:1。工作原理:当凸轮基圆部分与挺柱接触时，挺柱不升高;当凸轮轴上凸起部分与挺柱接触时，将挺柱顶起，挺柱通过推杆、调整螺钉使摇臂绕摇臂轴顺时钊摆动，摇臂的长臂端向下推动气门，压缩气门弹簧，将气门头部推离气门座而打开。当凸轮凸起部分的顶点转过挺柱后，便逐渐减小了对

9、挺柱的推力，气门在其弹簧张力的作用下，开度逐渐减小，直至最后关闭，使气缸密封。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，压缩弹簧，为气门关闭积蓄能量。五 气门间隙发动机在冷态下，当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙称为气门间隙。气门间隙，是为保证内燃机配气机构的正常工作而设置的，由于配气机构工作时处于高速状态，温度较高，因此如气门挺杆、气门杆等零件受热后伸长，便全自动顶开气门，使气门与气门座关闭不严，造成漏气现象。为避免这种现象发生，设计配气机构时，在进排气门杆尾端与挺杆（或摇臂）上调

10、整螺钉之间留有一定的间隙，这一间隙，就是气门间隙。因厂家设计不同而不一致，通常进气门间隙在0.20.25毫米之间，而排气门间隙由于受热膨胀比进气门侧的大，所以间隙更大些，一般在0.290.35之间。 调整原因因为气门是跟缸体接触的， 缸体在运动的时候发出了大量的热 ，而气门跟缸体接触了以后热量就会传到气门上 ，从而使气门的伸长量增加。 如果不预先留出气门间隙的话 ，当汽车在冷状态下气门正好与缸体紧密触，等到缸体变热气门因受热膨胀而使伸长量增加， 气门就会顶坏缸体或者气门本身。 所以要留出合适的气门间隙。气门烧损以排气门最为常见，其基本原因是气门座的扭曲和积炭。此外，如气门间隙调整不当、磨损过度等也能引起气门的烧损。当气门座扭曲时，气门密封面温度及气门与座之间的局部压力同时增加。气门密封面上往往出现沟槽，经高温气体的冲刷便会形成烧损。当气门密封面及气门座积炭严重时，使传热条件恶化，也容易产生变形，导