项目三 课题一 配气机构概述（课件）-高二《汽车发动机构造与维修》同步教学（武汉大学出版社）

《汽车发动机构造与维修》 项目三 配气机构 1 项目描述 配气机构是控制发动机进气和排气的装置，它应能保证发动机进气充分、排气干净，对现代发动机转速的提高、性能的改善有着重要意义。现代汽车发动机多采用多气门、凸轮轴上置、齿形带式结构。一些高性能轿车采用可变配气相位电子控制系统，它能根据发动机运行而改变其配气相位，使发动机在各工作转速下均能获得较佳的配气相位，从而提高发动机的动力性和经济性。 2 课题一 配气机构概述 课题二 气门组 课题三 气门传动组 课题四 可变配气相位控制机构 目录 CONTENTS 3 一、配气机构的作用、组成 配气机构是控制发动机进气和排气的装置，其作用是根据发动机点火顺序或做功顺序的要求，适时地开启和关闭各个汽缸的进、排气门，使可燃混合气或新鲜空气及时地进入燃烧室，并将燃烧后的废气及时地排出汽缸，使换气过程最佳。好的配气机构应使发动机在各种工况下工作时都能获得最佳的进气量，以保证发动机具有最佳的性能。 课题一 配气机构概述 4 气门顶置式 顶置气门式配气机构是进气门、排气门都装在汽缸盖上，发动机工作时，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转。当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起挺柱时，通过推杆和调整螺钉使摇臂绕摇臂轴摆动，压缩气门弹簧使气门离座，气门开启，当凸轮凸起部分离开挺柱后，气门在气门弹簧力的作用下落座，气门关闭。 气门侧置式 气门侧置式配气机构的进、排气门都装在汽缸体的一侧，目前已被淘汰。 1． 按照气门的布置形式分 5 凸轮轴下置式 按凸轮轴的布置位置分 凸轮轴下置式配气机构，由于曲轴和凸轮轴位置靠近，只用一对正时齿轮传动，因此，传动机构较简单。但气门与凸轮轴相距较远，因而采用链传动或同步齿形带传动，使得正时传动机构较为复杂，传动环节多、路线较长，在高速运动时，整个系统会产生弹性变形，影响气门运动规律和气门开闭的准确性，所以多用于低速车用发动机上。 凸轮轴中置式 凸轮轴中置式配气机构，由于缩短了凸轮轴与气门之间的距离，可减少气门传动组零件的往复运动质量，利于提高发动机转速。但曲轴与凸轮轴之间的距离加大，传动时需在一对正时齿轮之间加一个中间传动齿轮。 凸轮轴上置式 凸轮轴上置式配气机构，由于凸轮轴离气门很近，所以在气门的驱动方式上，通常有两种形式，一种是凸轮轴直接驱动气门，另一种是通过摇臂驱动气门，省去了挺柱、推杆等传动件，使往复运动质量大大减小，因此，它适用于高速发动机。但曲轴与凸轮轴之间距离最大，因此正时传动机构更为复杂，而且拆装汽缸盖也比较困难。缸径较小的柴油机的凸轮轴上置时，给安装喷油器也带来困难。 6 （1）齿轮传动。 按凸轮轴的传动方式分 在下置凸轮轴驱动的顶置气门布置中，通常采用曲轴正时齿轮直接或通过中间齿轮带动凸轮轴转动的形式。这种驱动方式传动简单、可靠，噪声小，广泛用在下置凸轮轴的传动中。 （2）链传动。 链传动一般用在顶置凸轮轴布置形式中。为了不致脱链和工作时链条具有适度的张力，一般装有导链板和张紧轮等装置。链传动的主要缺点是寿命短，噪声较大，结构质量也较大，优点是布置容易。若传动距离较长时，可用两级链传动。 （3）齿形带传动。 现代高速轿车用汽油机和柴油机，广泛采用齿型带传动的形式，噪声小，工作可靠，成本低，多用在顶置凸轮轴布置形式中。 7 4．按每汽缸气门数目分 按每汽缸气门数目多少可分为二气门式、四气门式等。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。为了进一步改善汽缸的换气，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。但由于燃烧室尺寸的限制，一般气门直径最大不能超过汽缸直径的一半。当汽缸直径较大、活塞平均速度较高时，每缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量。因此，在很多新型汽车发动机上多采用每缸四气门或五气门的结构，即两个进气门和两个排气门或三个进气门和两个排气门。如 12V150Z 型柴油机就是每缸四气门形式。采用这种形式后，进气门总的通过断面较大，充气效率较高，排气门的直径可适当减小，使其工作温度相应降低，提高了工作可靠性。 8 三、配气机构的工作原理 9 发动机工作时，曲轴正时齿轮根据不同的驱动方式带动凸轮轴正时齿轮旋转，凸轮轴随着它的正时齿轮一起旋转。当凸轮轴上的凸轮由基圆的缓冲段到达工作段时，挺柱在凸轮的作用下推动推杆向上运动。推杆通过气门调整螺钉使摇臂摇摆，从而克服气门弹簧的弹力，将气门向下顶开。 随着凸轮轴的继续旋转，挺柱逐渐从凸轮的工作段向缓冲段运动，这时推杆作用在摇臂上的推力逐渐减小，气门在气门回位弹簧的作用下也就逐渐地关闭。当挺柱完全落到凸轮基圆时，气门完全关闭。 四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴转两周，各缸完成进气、压缩、做功和排气一次，也就是凸轮轴只需转一周，所以曲轴与凸轮轴的传动比为2∶1。 10