汽车发动机构造

1. 汽车发动机构造 • 顺德职业技术学院 • 机电工程系 • 张斌 • 2004年8月

2. 第四章 配气机构 概述 气门间隙 配气相位 配气机构的组成和零件

3. §4.1 概述 一、功用： 按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭气缸的进、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。 二、充气效率： ηv=M/M0 M ——进气过程中，实际进入气缸的新气的质量； Mo——在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质 量。

4. §4.2 配气机构的布置和工作情况 一、气门的布置型式 1、气门顶置式 组成：

5. 工作过程 特点： A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。B、曲轴与凸轮轴传动比为2:1。

6. 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。

7. 二、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才传动装置，有利于发动机的布置。

8. 2、凸轮轴中置式 摇臂 调整螺钉 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。 挺柱 凸轮轴 活塞

9. 3、凸轮轴上置式 凸轮轴 凸轮轴 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。 应用：高速发动机 桑塔纳轿车发动机 双凸轮轴上置式发动机 活塞

10. 三、气门间隙 1、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。 摇臂 气门间隙 为何排气门间隙大于进气门间隙？ 气门杆

11. 四、配气相位 上止点 1、气门从开启到关闭所经历的曲轴转角，称为配气相位。 下止点

12. 2 、配气相位演示

13. 3、气门叠开 气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时，出现的进排气门同时开启的现象。 气门叠开角：气门同时开启的角度（+ ）。 排气过程 进气过程

14. 五、凸轮轴的传动方式

15. 传动方式图例 凸轮轴 曲轴 一汽audi轿车的齿形带传动装置

16. 作业 1、作出配气相位图，并分析设置气门早开与迟闭的原因。

17. §4.3 配气机构的组件和工作情况 一、气门组

18. 气门组实物图

19. 1、气门 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、冷却和润滑条件差， 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 杆部 头部 进气门570K~670K（铬钢或铬镍钢） 排气门1050K~1200K（硅铬钢）

20. 气门头部的结构形式

21. 气门实物图 排气门 进气门

22. 气门锥角 锥角作用： A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、避免气流拐弯过大而降低流速。 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。 边缘应保持一定的厚度，1~3mm。 装配前应将密封锥面研磨。

23. 气门杆 气门杆尾部： 环形槽、锁销孔 凹槽 易断裂处 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

24. 2、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

25. 气门座圈： 以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。 镶嵌式气门座特点： 优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。 缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。 汽油机：排气门采用镶嵌式气门座 柴油机：进气门采用镶嵌式气门座 铝合金气缸盖为何气门座都要镶嵌气门座圈？

26. 3、气门导管 倒角 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： 工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损。 材料： 用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。 加工方法： 外表面加工精度较高 内表面精绞 装配： 气门杆与气门间隙0.05～0.12mm。 气缸盖 气门导管 卡环：防止气门导管在使用中脱落。 伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。 过盈配合

27. 4、气门弹簧 功用：保证气门的回位。 材料：高锰碳钢、铬钒钢 锁片 气门弹簧座 气门弹簧 气门弹簧的装配

28. 气门弹簧 不等螺距弹簧安装时应注意什么问题？ 随着有效圈数的减少，自然频率提高。 圆柱等螺距弹簧 不等距弹簧 应用：CA7560 圆柱形螺旋弹簧

29. 双弹簧布置 旋向相反的两个弹簧，防止断裂的弹簧卡入另一弹簧 应用车型： 奥迪100，捷达，桑塔纳, 广州标致505

30. 气门旋转机构 锥形套筒 1、强制式气门旋转机构 2、端罩型自由旋转装置 3、低摩擦型自由旋转装置 锁片

31. 作业 1、气门弹簧起什么作用？为什么在装配气门弹簧时要预先压缩？ 2、气门锥角有什么作用？

32. 二、气门驱动组 1、组成 2、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。 摇臂轴 摇臂 凸轮轴 推杆 凸轮轴正时齿轮 挺柱

33. 凸轮轴 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： 承受气门间歇性开启的冲击载荷。 材料： 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构： 凸轮 驱动分电器的螺旋齿轮 凸轮轴轴颈

34. 凸轮 工作条件： 承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。 凸轮性能： 表面有良好的耐磨性，足够的刚度。 凸轮与挺柱底接触，接触压力大，磨损快。

35. 凸轮的轮廓 气门升程最大时刻 凸轮轮廓与气门的运动规律 缓冲结束点 气门关闭点 气门开启点 出现气门间隙阶段 消除气门间隙阶段

36. 同名凸轮的相对角位置 同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置是与相应的配气相位相对应的。 点火顺序： 1—2—4—3 如何通过同名凸轮的相对角位置判定发动机的工作顺序？ 四缸发动机凸轮投影

37. 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。 窜动量 气缸体 凸轮轴颈 止推板 隔圈（调节环） 凸轮轴的轴向间隙 正时齿轮 利用调节环控制轴向窜动

38. 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。

39. 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。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。 凸轮轴正时齿形带轮 张紧轮 中间轴齿形带轮 曲轴正时齿形带轮

40. 2、挺柱 （1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。 （2）挺柱的分类：

41. 挺柱端面与凸轮的关系 凸轮为何要成锥形？ 锥形凸轮

42. 液力挺柱 柱塞腔 卡环 结构： 性能： 消除了配气机构的间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声提高发动机高速时的性能。 球形支座 进油口 单向阀架 柱塞 单向阀 柱塞弹簧 挺柱体 挺柱体腔 进油通道

43. 桑塔纳发动机液压挺柱工作示意图 单向阀 弹簧被压缩 气门关闭时 气门打开时

44. 3、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

45. 4、摇臂 功用： 将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。 摇臂 气门间隙调节螺钉 调节螺母 易磨损部位 堆焊耐磨合金 摇臂轴套 摇臂结构示意图

46. 摇臂结构示意图 油槽 润滑油道 润滑油道

47. 摇臂组示意图 摇臂轴紧固螺钉 螺栓 摇臂 摇臂轴 定位弹簧 摇臂轴支座 摇臂称套 调整螺钉

48. 桑塔纳发动机的配气机构

49. 气门间隙调整原则 调整原则： 1、不可调区域： 将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。 将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。 2、调气门间隙的步骤： 1）画出配气相位图 2）排出各缸的位置 3）当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于何行程，并判断间隙是否可调。

50. 利用配气相位调节气门间隙 • 例：α=8º β=31º γ=28º δ=8º 点火次序：1—5—3—6—2—4 一缸在压缩上止点，问哪些气门的间隙可调？