【检修知识】配气机构

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第一节 配气机构的功用与组成

一、配气机构的功用配气机构是进、排气管道的控制机构，它按照发动机的作功次序和每一缸的工作循环的要求，适时地开闭进、排气门、向气缸供给可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）并及时排出废气。

二、配气机构的形式按气门布置方式不同可分为气门顶置式和侧置式两种。汽车发动机大多采用顶置气门式配气机构。由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。

顶置式配气机构按凸轮轴的布置形式可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式、凸轮轴上置式；按曲轴和凸轮轴的传动方式可分为齿轮传动式、链条传动式和齿形带式。根据每只气缸的气门数目可分为两气门式和四气门式。（如图3.1）

三、配气机构的组成

由气门组和气门传动组组成。（如图3.2）( 相关视频：第二集)

第二节配气相位

定义：配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间，通常用环形图表示，即配气相位图。

为了使进气充足，排气干净，除了从结构上进行改进外（如增大进、排气管道），还可以从配气相位上想点办法，气门能否早开晚闭，延长进、排气时间呢？

① 气门早开晚闭

活塞到达进气下止点时，由于进气吸力的存在，气缸内气体压力仍然低于大气压，在大气压的作用下仍能进气；另外，此时进气流还有较大的惯性。由此可见，进气门晚关可以增加进气量。 进气门早开，可使进气一开始就有一个较大的通道面积，可增加进气量。

在作功行程快要结束时，排气门打开，可以利用作功的余压使废气高速冲出气缸，排气量约占50%。排气门早开，势必造成功率损失，但因气压低，损失并不大，而早开可以减少排气所消耗的功，又有利于废气的排出，所以总功率仍是提高的。

由此可见，气门具有早开晚关的可能，那么气门早开晚关对发动机实际工作又有什么好处呢？

进气门早开：增大了进气行程开始时气门的开启高度，减小进气阻力，增加进气量。

进气门晚关：延长了进气时间，在大气压和气体惯性力的作用下，增加进气量。

排气门早开：借助气缸内的高压自行排气，大大减小了排气阻力，使排气干净。

排气门晚关：延长了排气时间，在废气压力和废气惯性力的作用下，使排气干净。

② 气门重叠

由于进气门早开，排气门晚关，势必造成在同一时间内两个气门同时开启。把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫作气门重叠角。在这段时间内，可燃混合气和废气是否会乱串呢？不会的，这是因为：a. 进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性，而重叠时间又很短，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不会随同废气排出，废气也不会经进气门倒流入进气管，而只能从排气门排出；b. 进气门附近有降压作用，有利于进气。

③ 进、排气门的实际开闭时刻和延续时间

实际进气时刻和延续时间：在排气行程接近终了时，活塞到达上止点前，即曲轴转到离上止点还差一个角度α，进气门便开始开启，进气行程直到活塞越过下止点后β时，进气门才关闭。整个进气过程延续时间相当于曲轴转角180°+α+β。

α- 进气提前角 一般α=10°～30°

β- 进气延迟角 一般β=40°～80°

所以进气过程曲轴转角为230°～290°

实际排气时刻和延续时间：同样，作功行程接近终了时，活塞在下止点前排气门便开始开启，提前开启的角度γ一般为40°～80°，活塞越过下止点后δ角排气门关闭，δ一般为10°～30°，整个排气过程相当曲轴转角180°+γ+δ。

γ- 排气提前角 一般γ=40°～80°

δ- 排气延迟角 一般δ=10°～30°

所以排气过程曲轴转角为230°～290°

气门重叠角α+δ=20°～60°

从上面的分析，可以看出实际配气相位和理论上的配气相位相差很大，实际配气相位，气门要早开晚关，主要是为了满足进气充足，排气干净的要求。但实际中，究竟气门什么时候开？什么时候关最好呢？这主要根据各种车型，经过实验的方法确定，由凸轮轴的形状、位置及配气机构来保证。

第三节配气机构的主要零部件

一、气门组（如图3.3）

气门组包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧等零件。

1、气门

气门用来封闭气道。气门分成进气门和排气门两种。气门由气门头和杆身两部分组成。气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为45度 ，进气门锥角也有30度的 ，气门头边缘应保持一定厚度，一般为1-3 mm，以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀。气门密封锥面与气门座配对研磨。 多数发动机进气门头部直径比排气门大，两气门一样大时，排气门有记号。

功用：①起导向作用，保证气门作直线往复运动。②起导热作用，将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。气门杆与导管之间一般留有0.05－0.12mm间隙。

3、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。气门座可以在缸盖或缸体上直接镗出，也可以采用镶嵌式结构。镶嵌式结构气门座都采用较好的材料（合金铸铁、奥氏体钢等）单独制作。

4、气门弹簧

功用： 气门弹簧的作用是用来支撑和关闭气门并使气门关闭严密，防止气门跳动而使气缸漏气。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，它的一端支承在气缸盖上，另一端压靠在气门杆尾端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的尾端。

二、气门传动组

功用：是使进、排气门能按配气相位规定的时刻开始，并保证气门有足够的开度。

气门传动组组成：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂及气门间隙调整螺钉等

1、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。

构造：它由进气凸轮、排气凸轮、凸轮轴颈、驱动汽油泵的偏心轮、驱动机油泵及分电器的斜齿轮等组成。

2、挺柱

功用是将凸轮的推力传给推杆（或气门杆），并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力，近年来，液压挺柱被广泛地采用。

3、推杆

功用是将从凸轮轴传来的推力传给摇臂，它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。

4、摇臂

摇臂是一个双臂杠杆，用来将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆端打开气门。 （如图3.4）