汽車構(gòu)造配氣機構(gòu)

1、第三章 配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)是控制發(fā)動機進氣和排氣的裝置，其作用是按照發(fā)動機的工作次序和各缸工作循環(huán)的要求，定時開啟和關(guān)閉各缸的進、排氣門，以便在進氣行程中使盡可能多的可燃混合氣（汽油機）或空氣（柴油機）進入氣缸；在排氣行程中將燃燒后生成的廢氣及時從氣缸內(nèi)排出。同時配氣機構(gòu)應(yīng)能保證發(fā)動機在壓縮行程和做功行程中，氣缸具有良好的密封性。§31 概述四沖程車用發(fā)動機大都采用氣門式配氣機構(gòu)。其機構(gòu)形式多種多樣，按氣門布置形式不同分為氣門頂置式和氣門側(cè)置式；按每缸氣門數(shù)目不同分為二氣門式和多氣門式兩種，其中多氣門式發(fā)動機又分為三氣門式、四氣門式和五氣門式幾種；按凸輪軸布置形式不同分為凸輪軸下置式、

2、凸輪軸中置式和凸輪軸上置式；按曲軸和凸輪軸的傳送方式不同分為齒輪傳動式、鏈條傳動式和齒形帶傳動式。一、氣門布置形式氣門頂置式配氣機構(gòu)是目前應(yīng)用最廣泛的一種配氣形式，其結(jié)構(gòu)如圖31所示，由氣門組和氣門傳動組組成。氣門組包括氣門、氣門座圈、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、氣門彈簧座等；其門傳動組包括搖臂、搖臂軸、調(diào)整螺釘、氣門推桿、氣門挺柱和凸輪軸等。圖31 氣門頂置式配氣機構(gòu)1-凸輪軸 2-挺柱 3-推桿 4-搖臂軸 5-調(diào)整螺釘 6-搖臂 7-氣門彈簧座 8-氣門彈簧9-氣門導(dǎo)管 10-氣門 11-氣門座圈 12-氣缸蓋 13-氣缸體發(fā)動機工作時，曲軸通過正時齒輪組驅(qū)動凸輪軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)凸輪的凸起部分頂起挺柱

3、時，挺柱推動推桿一起上行，作用于搖臂上的推動力使搖臂繞搖臂軸轉(zhuǎn)動，搖臂的另一端壓縮氣門彈簧使氣門下行，打開氣門。隨著凸輪軸的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當(dāng)凸輪的凸起部分離開挺柱時，在氣門彈簧張力的作用下氣門上升而落座，使氣門關(guān)閉。由于氣門頂置式配氣機構(gòu)的進、排氣門倒裝在氣缸蓋上，使燃燒室結(jié)構(gòu)合理，進氣阻力小，充氣效率高，混合氣的行程和燃燒過程得到改善，因而，有利于提高發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性，改善了排放指標(biāo)。桑塔納jv型和一汽奧迪jw型發(fā)動機均采用這種結(jié)構(gòu)形式。氣門側(cè)置式配氣機構(gòu)的進、排氣門裝在氣缸體的一側(cè)，造成燃燒室結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致發(fā)動機的動力性和高速性能均較差。目前，這種配氣機構(gòu)已被淘汰。一般發(fā)動機每個氣缸有

4、兩個氣門，即一個進氣門和一個排氣門。由于氣門頭部直徑的尺寸受燃燒室尺寸的限制，使每缸一進一排的氣門結(jié)構(gòu)不能保證良好的換氣質(zhì)量。為了使發(fā)動機在工作時進氣充分、排氣徹底，提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩和功率，以滿足現(xiàn)代汽車發(fā)動機對高速化的要求，因此，在很多中、高級較差發(fā)動機上普遍采用每缸多氣門結(jié)構(gòu)。三氣門式發(fā)動機配氣機構(gòu)，其每缸有兩個進氣門和一個排氣門，如圖32所示。與二氣門式發(fā)動機相比，進氣量有明顯增加，但其他方面不如四氣門式發(fā)動機，奔馳s320型和豐田toyota 2z-ge型發(fā)動機均采用四氣門式結(jié)構(gòu)。四氣門式發(fā)動機機構(gòu)技術(shù)最完善,使用最廣泛,其結(jié)構(gòu)如圖33所示。四氣門式發(fā)動機配氣機構(gòu)一般采用頂置雙凸輪軸式

5、結(jié)構(gòu)的驅(qū)動方式。其主要優(yōu)點是進、排氣門數(shù)量的增加，提高了發(fā)動機的進、排氣效率；單個氣門的尺寸縮小使質(zhì)量減輕，有利于發(fā)動機的高速化要求；火花塞可布置在燃燒室的中心位置，改善了可燃混合氣的燃燒過程，有利于提高發(fā)動機的功率和降低燃油消耗量。上汽polo1.4 l型和奧迪v8型汽車發(fā)動機、豐田toyota2z-gf型發(fā)動機均采用四氣門式結(jié)構(gòu)。四氣門式發(fā)動機中，氣門的排列方式有兩種。一種是同名氣門排成兩列，如圖34a所示，由一根凸輪軸通過t型驅(qū)動件驅(qū)動氣門；另一種是同名氣門排成一列，如圖33和34b所示，這種結(jié)構(gòu)一般需要兩根凸輪軸分別驅(qū)動各缸的進、排氣門。 圖32 三氣門結(jié)構(gòu) 圖33 四氣門結(jié)構(gòu) 1進氣

6、門 2排氣門 3排氣凸輪軸 4進氣凸輪軸五氣門式發(fā)動機配氣機構(gòu)，其每缸有三個進氣門和兩個排氣門，如圖35所示。氣門數(shù)目的增加，使發(fā)動機的進、排氣通道截面積增大，明顯提高了發(fā)動機的充氣效率，改善了發(fā)動機的性能。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，燃燒室表面積大，對燃燒不利。帕薩特1.8t型汽車發(fā)動機和捷達王ea113型發(fā)動機均采用五氣門式結(jié)構(gòu)。二、凸輪軸的布置形式凸輪軸的布置形式是根據(jù)凸輪軸在機體中安裝位置的不同分為凸輪軸下置式、凸輪軸中置式和凸輪軸上（頂）置式三種。 圖34 每缸四氣門的結(jié)構(gòu) 圖35 氣門結(jié)構(gòu)a）同名氣門排成兩列 b）同名氣門排成一列 1進氣門 2進氣凸輪軸 1t形桿 2氣門尾端的從動盤 3排氣凸輪

7、軸 4排氣門1. 凸輪軸下置式配氣機構(gòu)如圖31所示，凸輪軸位于曲軸箱中部，離曲軸很近，曲軸通過一對正時齒輪直接驅(qū)動去輪軸，傳動方式簡便，工作可靠，有利于發(fā)動機的整體布置，但凸輪軸與氣門相距較遠，使氣門轉(zhuǎn)動組的零部件增多，特別是細而長的推桿有較大的彈性，易變形，往復(fù)運動件的質(zhì)量較重，影響發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高。2. 去輪軸中置式配氣機構(gòu)如圖36所示，圖輪軸位于氣缸體上部，這種形式將推桿縮短或適當(dāng)加長挺柱后去掉推桿，提高了剛度，減輕了往復(fù)運動件的質(zhì)量，有利于發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高，但由于區(qū)輪軸與曲軸的間距增大，已不可能直接采用正時齒輪來傳動，需增加中間齒輪（惰性輪）或采用鏈條傳動方式。如玉柴yc6105qc型

8、，依維柯8210.22型發(fā)動機采用這種結(jié)構(gòu)形式。圖36 凸輪軸中置式配氣機構(gòu)1曲軸 2凸輪軸 3挺柱 4推桿 5氣門 6氣門座圈7氣門導(dǎo)管 8氣門彈簧 9搖臂3. 凸輪軸上置式配氣機構(gòu)凸輪軸上置式配氣機構(gòu)有單凸輪軸和雙凸輪軸驅(qū)動兩種形式。單凸輪軸上置式配氣機構(gòu)利用布置在氣缸蓋上的單凸輪軸來驅(qū)動氣門。圖37a所示為氣門平行布置，凸輪軸直接驅(qū)動挺柱，從而控制氣門開啟。圖31所示氣門也是平行布置，但是由凸輪軸先頂起搖臂，使搖臂繞搖臂旋轉(zhuǎn)后再頂開氣門。如圖37b所示，氣門成夾角雙列布置，單凸輪軸推動搖臂來控制氣門開啟，這種形式廣泛應(yīng)用于多氣門式發(fā)動機上。圖37 單凸輪軸上置式配氣機構(gòu)1排氣門 2氣門導(dǎo)

9、管 3氣門彈簧 4挺柱 5搖臂 6凸輪軸雙凸輪軸上置式配氣機構(gòu)的布置形式有兩種。一種如圖38a所示，雙凸輪軸的凸輪通過驅(qū)動搖臂來控制氣門的開啟。另一種如圖38b所示，雙凸輪軸的凸輪直接驅(qū)動挺柱來控制氣門的開啟。奧迪a6、本田雅閣、金夏利等轎車發(fā)動機均采用該機構(gòu)。圖38 雙凸輪軸上置式配氣機構(gòu)1排氣門 2進氣門 3進氣凸輪軸 4搖臂 5挺柱 6排氣凸輪軸三、凸輪軸的傳動方式及傳動比凸輪軸由曲軸帶動旋轉(zhuǎn)，其傳動方式有齒輪傳動、鏈傳動和齒形傳動。1. 齒輪傳動齒輪傳動多用于凸輪軸下置（或凸輪軸中置）式配氣機構(gòu)中，如圖39所示。一般從曲軸到凸輪軸的傳動只需要一對正時齒輪，必要時可加裝中間齒輪。為了嚙合

10、平穩(wěn)，減小噪聲，正時齒輪多采用圓柱斜齒輪，應(yīng)用不同材料制成。曲軸正時齒輪常用中碳鋼來制造，而凸輪軸正時齒輪則常用鑄鐵或夾布膠木制成。2. 鏈傳動鏈傳動多用于凸輪軸上置（或凸輪軸中置）式配氣機構(gòu)中。如圖310所示，鏈條一般為滾子鏈，為了使鏈條在工作時具有一定的張緊力而不致振動或脫鏈，裝有導(dǎo)鏈板，并在鏈條的松邊裝有鏈條張緊器等。鏈傳動的布置容易，傳動距離遠，但傳動的可靠性和耐久性不如齒輪傳動，其傳動性能主要取決于鏈條的質(zhì)量。另外，由于使用導(dǎo)鏈板和張緊器，工作時噪聲也較大。此種傳動方式在奔馳、寶馬等高級轎車中比較常見。圖39 齒輪傳動 圖310 鏈條傳動1曲軸正時齒輪 2圖軸正時齒輪 1曲軸正時鏈輪

11、 2導(dǎo)鏈板 3中間鏈輪b正時標(biāo)記 4鏈條 5凸輪軸正時鏈輪 6液力張緊器 7張緊輪 a、b正時標(biāo)記3. 齒形帶傳動齒形帶傳動多用于凸輪軸上置式配氣機構(gòu)中，如圖311所示。齒形帶一般用氯丁橡膠制成，中間夾有玻璃纖維和尼龍織物，以增加強度。為了確保傳動可靠，齒形帶需保持一定的張緊力，為此在齒形帶傳動機構(gòu)中也設(shè)置有張緊器。與鏈條傳動相比，齒形帶傳動具有傳動平穩(wěn)、噪聲小、質(zhì)量輕、不需要潤滑，且制造成本低等優(yōu)點。另外，齒形帶深長量小，有利于發(fā)動機正時的精確控制。因此，齒形帶傳動被越來越多的汽車發(fā)動機，特別是轎車發(fā)動機所采用。如桑塔納jv型、奧迪jw型發(fā)動機均采用齒形帶傳動。圖311 齒形帶傳動a)單凸輪

12、軸上置式 b)雙凸輪軸上置式1-曲軸正時齒形帶輪 2-中間軸齒形帶輪 3-張緊輪 4-凸輪軸正時齒形帶輪5-正時齒形帶 6-凸輪軸4. 傳動比四沖程發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，各缸進、排氣門均開閉一次，凸輪軸只能旋轉(zhuǎn)一周。一次，曲軸與凸輪軸之間必須保證2：1的傳動比。同時，為了保證各缸進、排氣門開閉規(guī)律符合發(fā)動機工作循環(huán)要求，在正時齒輪、鏈輪或齒形帶基齒形帶上都有正時記號，如圖39和圖310所示，裝備時必須按要求對準(zhǔn)記號。四、氣門間隙發(fā)動機工作時，配氣機構(gòu)的各零部件因受熱膨脹而伸長，如果氣門及其傳動件之間在冷態(tài)下不留間隙，則在熱態(tài)時會使氣門與氣門座之間的密封性變差，進而導(dǎo)致發(fā)動機功

13、率下降。為了消除這種現(xiàn)象，發(fā)動機冷態(tài)裝配時，在氣門關(guān)閉狀態(tài)下，氣門桿尾部與搖臂（或挺柱、凸輪）之間留有的間隙稱為氣門間隙，如圖312所示。因此，其門間隙時留給氣門及其傳動件受熱膨脹時流出的空間。如果氣門間隙過小，發(fā)動機在熱態(tài)下可能會出現(xiàn)氣門關(guān)閉不嚴，使發(fā)動機功率下降，甚至燒壞氣門；如果氣門間隙過大，其門各傳動件以及氣門與氣門間將會產(chǎn)生撞擊，并加速磨損，同時氣門開度減小，開啟時間縮短，使發(fā)動機工作時進氣不充分、排氣不徹底，影響發(fā)動機的正常工作。圖312 氣門間隙氣門間隙的大小由發(fā)動機制造廠家根據(jù)實驗確定，分熱態(tài)和冷態(tài)間隙兩種。前者是發(fā)動機達到正常工作溫度后停車檢查調(diào)整的數(shù)據(jù)；后者是發(fā)動機在常溫條

14、件下檢查調(diào)整的數(shù)據(jù)。一般在冷態(tài)下，進氣門的氣門間隙值為0.250.35mm；而排氣門的工作溫度高，膨脹量大于進氣門，派氣門的氣門間隙值為0.300.35mm。氣門間隙值可以通過搖臂上的調(diào)整螺釘來調(diào)整。采用液力挺柱的配氣機構(gòu)，由于液力挺柱的長度能自動調(diào)整，可以隨時補償氣門及其傳動件的熱膨脹量，故不需留有氣門間隙。§32 配氣機構(gòu)的主要部件配氣機構(gòu)通常由氣門組合氣門傳動組兩部分組成。不同的配氣機構(gòu)，其氣門組的組成相似，但氣門傳動組的差異較大。圖313所示為凸輪軸上置式配氣機構(gòu)（桑塔納jv型發(fā)動機）組成。圖314所示為凸輪軸下置式配氣機構(gòu)組成。其氣門傳動組的結(jié)果與凸輪軸上置式配氣機構(gòu)（桑塔

15、納jv型發(fā)動機）的差別較大。圖313 桑塔納jv型發(fā)動機配氣機構(gòu)組成1曲軸正時齒形帶輪 2中間軸齒形帶輪 3張緊輪 4凸輪軸正時齒形帶輪5正時齒形帶 6凸輪軸 7液力挺柱組件 8排氣門 9進氣門 10挺柱體 11柱塞 12單向閥鋼球 13小彈簧 14托架 15回位彈簧 16油缸17氣門鎖片 18氣門彈簧座 19氣門彈簧 20氣門油封 21氣門圖314 東風(fēng)eq6100-1型發(fā)動機配氣機構(gòu)組成1挺柱套管 2氣門 3氣門座圈 4挺柱 5氣門導(dǎo)管 6氣門彈簧7氣門彈簧座 8氣門鎖片 9調(diào)整螺釘 10搖臂 11鎖緊螺母12搖臂軸支座 13定位彈簧 14搖臂軸 15推桿 16凸輪軸 17凸輪軸軸承 18

16、止推板 19凸輪軸正時齒輪 一、氣門組氣門組由氣門、氣門導(dǎo)管、氣門座、氣門彈簧、氣門彈簧座及氣門鎖片（或鎖銷）等組成，如圖315所示。氣門組主要用來開閉進、排氣到，保證氣缸的可靠密封。因此工作中要求：氣門頭部與氣門座貼合嚴密；氣門導(dǎo)管由良好的導(dǎo)向性；氣門彈簧上、下端面與氣門桿中心線垂直，保證氣門頭部在落座時不偏斜；氣門彈簧的彈力足以克服氣門及其傳動件運動時的慣性力，使氣門迅速閉合，并能保證氣門關(guān)閉時緊壓在氣門座上。圖315 氣門組的基本組成1氣門座圈 2氣門 3氣門導(dǎo)管 4氣門油封 5氣門彈簧 6氣門彈簧座7氣門鎖片 8氣缸蓋 1. 氣門氣門分進氣門和排氣門兩種。兩者結(jié)構(gòu)相似，都由頭部和桿部兩

17、部分組成，頭部用來封閉氣缸的進、排氣道；桿部在氣門工作時起導(dǎo)向和散熱作用。（1）氣門頭部 氣門頭部的頂面形狀有平頂、凹頂盒凸頂三種，如圖316所示。平頂氣門結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，受熱面積小，進、排氣門都可使用，目前應(yīng)用做多。凹頂氣門的頭部與桿部過渡部分呈流線型，可減小進、排氣阻力，受熱面積較大，多用于進氣門，部分轎車發(fā)動機，如奧迪jw型發(fā)動機的進、排氣門均采用凹頂氣門。凸頂氣門頂面呈球形，其強度大，排氣阻力小，廢氣的清除效果好，但受熱面積大，加工較復(fù)雜，使用于排氣門。氣門頭部與氣門座（或氣門座圈）之間靠錐面密封，起門錐面與氣門頂面的夾角稱為氣門錐角，如圖317a所示。采用錐形工作面能提高氣門與氣

18、門座的密封性和導(dǎo)熱性，氣門落座時有自動回位作用，同時利用落座時發(fā)生的相對研磨，能擠掉接觸面的沉積物，有自潔作用。如圖317b所示，在氣門升程一定的情況下，減小氣門錐角，可以增大氣流通道斷面，減小進氣阻力。但錐角減小會使氣門頭部邊緣變薄，剛度下降，起門頭部與氣門座之間的密封性和導(dǎo)熱性下降。因此，多數(shù)發(fā)動機的進氣門做成30°錐角，以利于進氣；而排氣門做成45°錐角，以提高其強度。圖316 氣門結(jié)構(gòu) 圖317 氣門錐角a）平頂氣門 b）凹頂氣門 c）凸頂氣門 a）氣門錐角 b）氣門錐角對通道截面的影響氣門頭部直徑越大，起門通道截面積越大，進、排氣阻力就越小。由于氣門頭部最大尺寸受

19、燃燒室結(jié)構(gòu)的限制，為了增大進氣通道面積，提高充氣效率，多數(shù)發(fā)動機的進氣門頭部直徑大于排氣門頭部直徑。氣門與氣門座密封錐面相接觸時形成的環(huán)狀密封帶，也叫做接觸帶，應(yīng)位于氣門密封錐面的中部。若接觸帶過窄，將影響氣門通過接觸面向氣門座傳遞熱量，氣門的散熱效果差；若接觸帶過寬，會使氣門密封性下降。為了保證氣門與氣門座間良好的密封性，裝配前應(yīng)將兩者的密封錐面配對研磨，形成連續(xù)、均勻、寬度符合要求的接觸環(huán)帶，研磨后的氣門不能互換。（2氣門桿部 氣門桿呈細長的圓柱形，與氣門頭部間用過渡圓弧連接。氣門桿部具有較高的加工精度和較低的表面粗糙度，與氣門導(dǎo)管之間保持有正確的配合間隙，以減小磨損，防止排氣時廢氣沿氣門

20、導(dǎo)管間隙泄露，并具有導(dǎo)向和散熱作用。氣門桿尾部的形狀取決于氣門彈簧座的固定方式，如圖318所示。常見的固定方式有鎖片式和鎖銷式兩種。采用鎖片式結(jié)構(gòu)時，在氣門桿尾端切有環(huán)槽，利用制成兩半的錐形鎖片和彈簧座的錐形內(nèi)表面將鎖片卡住，如圖318a所示。采用鎖銷式結(jié)構(gòu)時，在氣門桿尾端鉆一徑向通孔，鎖銷插在通孔內(nèi)來支承氣門彈簧座，而氣門彈簧座的邊緣又可阻止鎖銷的松脫，如圖318b所示。圖318氣門桿尾端形狀與氣門彈簧的固定方式a）鎖片式 b）鎖銷式1氣缸蓋 2氣門桿 3氣門彈簧 4氣門彈簧振動阻尼器 5氣門油封 6氣門彈簧座 7氣門鎖片 8氣門鎖銷 9氣門導(dǎo)管由于進氣管中有一定的真空度，氣門室上的潤滑油會

21、通過氣門與氣門導(dǎo)管之間的間隙被吸入進氣道或氣缸內(nèi)。為了減少潤滑油消耗，保證發(fā)動機的正常工作，常在氣門桿的尾端設(shè)有機油防漏裝置，如圖318所示。為了保證氣門在高溫（進氣門頭部可達570670k，派氣門頭部可達8701070k）、受力復(fù)雜、冷卻和潤滑困難的條件下正常工作，起門必須具有足夠的剛度和強度，良好的耐磨性、耐熱性和導(dǎo)熱性。因此，進氣門常采用中碳合金鋼（如鉻鋼或鎳鉻鋼）制造，排氣門采用特種耐熱合金鋼（如硅鉻鋼）制造。為了節(jié)省材料，有的發(fā)動機（如桑塔納jv型發(fā)動機）排氣門采用雙金屬結(jié)構(gòu)，即頭部用耐熱、耐蝕的合金鋼制造，桿部與進氣門都用合金鋼制造，兩部分通過摩擦焊焊接成一體。2. 氣門座在氣缸蓋

22、上與氣門頭部錐面接觸的部位稱為氣門座。其作用是與氣門頭部形成良好的接觸帶，對氣缸起密封作用，并給氣門頭部導(dǎo)熱，如圖319所示。氣門座的結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是在優(yōu)質(zhì)的灰鑄鐵或合金鑄鐵制成的氣缸的氣缸蓋上直接鏜削加工而成，如圖319a所示；另一種是對以鋁合金制成的氣缸蓋，由于其耐磨性、耐熱性較差，則必須用合金鑄鐵或奧氏體鋼等優(yōu)質(zhì)材料單獨制成氣門座，并用冷縮法，以一定的過盈量將其鑲嵌（壓配）到缸蓋氣門座的沉孔中，如圖319b所示。在一些汽油機中只鑲排氣座，一方面是因為排氣座的工作溫度高，另一方面是由于進氣管中的真空吸力會從氣門導(dǎo)管間隙吸入少量的潤滑油，對氣門座進行潤滑。相反，有些柴油機只鑲進氣門座，

23、這是由于柴油機在排出的廢氣中，未燃完的燃油可對排氣門座進行潤滑。3. 氣門導(dǎo)管氣門導(dǎo)管的作用是為氣門的運動進行導(dǎo)向，使氣門與氣門座能正確貼合；同時起導(dǎo)熱作用，將氣門桿的熱量經(jīng)氣門導(dǎo)管傳給氣缸蓋和水套中的冷卻液。氣門導(dǎo)管為一管狀體，如圖320所示。為了保證氣門導(dǎo)管在較高的溫度下正常工作，氣門導(dǎo)管用耐磨性和導(dǎo)熱性較好的材料，如鐵基粉末冶金或含石墨較多的鑄鐵等材料單獨制成，然后壓入缸蓋的承孔中。為了防止氣門導(dǎo)管松動脫落，有的發(fā)動機在氣門導(dǎo)管的中部加裝定位卡環(huán)，如圖319b所示；有的發(fā)動機是通過裝配時氣門導(dǎo)管與承孔間的過盈量來保證的。圖319 氣門座結(jié)構(gòu)形式 圖320 氣門導(dǎo)管結(jié)構(gòu)a）無氣門座圈 b）

24、有氣門座圈 c）氣門座結(jié)構(gòu)1氣門座圈 2氣門 3氣缸蓋 4定位卡環(huán)5氣門導(dǎo)管4. 氣門彈簧氣門彈簧的作用是使氣門迅速回位，保證氣門與氣門座的密封。另外，它還用于吸收氣門在開閉過程中各傳動所產(chǎn)生的慣性力，以防止各傳動件彼此分離而破壞配氣機構(gòu)的正常工作。氣門彈簧為圓柱形螺旋彈簧，彈簧的兩端面經(jīng)磨光并與彈簧軸線相垂直，如圖321所示。氣門彈簧承受著頻繁的交變載荷，為了保證其可靠工作，氣門彈簧有合適的彈力、足夠的強度和抗疲勞度。因此彈簧采用優(yōu)質(zhì)冷拔彈簧剛死卷制而成，并經(jīng)熱處理和噴丸處理，以提高其抗疲勞強度。氣門彈簧的一端支承在氣缸蓋的相應(yīng)凹槽內(nèi)，另一端則壓靠在于氣門桿尾端相連的彈簧座上，氣門彈簧在安裝

25、時必須有一定的預(yù)緊力，以保證配氣機構(gòu)的正常工作。為了防止氣門彈簧發(fā)生共振，常采用變螺距簧或雙氣門彈簧。變螺距彈簧是利用其在工作時，由于螺距小的一端逐漸疊合，使其自振頻率不斷變化來避免共振。安裝時螺距較小的一端應(yīng)朝向氣缸蓋，不能裝反，如圖321b所示。雙氣門彈簧是在每個氣門上同心安裝內(nèi)、外兩根氣門彈簧，由于兩者的自振頻率不同，當(dāng)某一彈簧發(fā)生共振時，另一根彈簧可起到減振的作用。采用雙氣門彈簧時，內(nèi)、外彈簧的旋向相反，以免相互干涉，如圖321c所示。圖321 氣門彈簧結(jié)構(gòu)a）等螺距氣門彈簧 b）變螺距氣門彈簧 c）雙氣門彈簧二、氣門傳動組不同的配氣機構(gòu)，氣門傳動組的組成不同，其中凸輪軸下置式配氣機構(gòu)

26、的氣門傳動組主要由正時齒輪、凸輪軸、挺柱、搖臂及搖臂軸等組成，如圖314所示。其作用是產(chǎn)生并傳遞周期性的驅(qū)動力，控制各氣缸氣門的開閉時刻及開啟規(guī)律，使其符合發(fā)動機的工作順序和配氣要求。1. 凸輪軸凸輪軸是氣門傳動組的主要部件。其作用是控制氣門的開閉時刻及開啟規(guī)律，使之符合發(fā)動機的配氣要求。凸輪軸下置式配氣機構(gòu)中，凸輪軸還用來驅(qū)動汽油泵、機油泵和分電器等裝置。（1）凸輪軸的結(jié)構(gòu) 凸輪軸主要由凸輪和凸輪軸軸頸等組成，下置式凸輪軸上還有驅(qū)動機油泵、分電器的螺旋齒輪和驅(qū)動汽油泵的偏西輪，如圖322所示。凸輪軸上置式配氣機構(gòu)中，單凸輪軸一般將進、排氣凸輪布置在同一根凸輪軸上，如圖323a所示。雙凸輪軸結(jié)

27、構(gòu)中，一根是進氣凸輪軸，上面布有各缸的進氣凸輪；另一根是排氣凸輪軸，上面布有各缸的排氣凸輪，如圖323b所示。圖322 凸輪軸結(jié)構(gòu)a）四缸發(fā)動機的上置式凸輪軸 b）六缸發(fā)動機中的下置式凸輪軸1凸輪 2凸輪軸軸頸 3螺旋齒輪 4偏心輪圖323 上置式凸輪軸結(jié)構(gòu)a）上置式單凸輪軸 b）上置式雙凸輪軸圖324 凸輪軸輪廓形狀與氣門升程凸輪輪廓形狀如圖324所示，o點為凸輪軸的轉(zhuǎn)動中心，ea弧段為凸輪的基圓，當(dāng)凸輪按圖示方向轉(zhuǎn)過ea弧段時，挺柱在低位不動，氣門處于關(guān)閉位置。凸輪轉(zhuǎn)至a點時，挺柱開始移動，到達b點氣門間隙消除，氣門開始開啟，到c點時氣門開度最大。然后氣門逐漸關(guān)小，到d點時氣門關(guān)閉，到e點

28、時，挺柱又處在低位，氣門間隙產(chǎn)生。凸輪輪廓bcd弧段為凸輪的工作段，其形狀決定了氣門開閉的快慢、開度的大小、開啟的持續(xù)時間以及配氣機構(gòu)各零件的運動規(guī)律。為了保證配氣機構(gòu)的正常工作，凸輪在凸輪軸上的相對角位置有嚴格的要求。凸輪軸上各缸的進氣（或排氣）凸輪，即同名凸輪的排列與凸輪軸的轉(zhuǎn)動方向、各缸的工作順序和做功間隔角有關(guān)。凸輪軸順時針轉(zhuǎn)動（叢前往后看）的四缸發(fā)動機，點火順序為1-3-4-2，做功間隔角為720°/4=180°曲軸轉(zhuǎn)角，由于凸輪軸轉(zhuǎn)速為曲軸轉(zhuǎn)速的1/2，所以，表現(xiàn)在凸輪軸上同名凸輪軸間的夾角則為180°/2=90°，如圖322a所示。凸輪軸逆

29、時針轉(zhuǎn)動的六缸發(fā)動機，點火順序為1-5-3-6-2-4，做功間隔角為720°/6=120°曲軸轉(zhuǎn)角，則同名凸輪的夾角為120°/2=60°，同名凸輪的排列順序如圖322b所示。同一氣缸的進、排氣（異名）凸輪間的相對角位置排列取決于凸輪軸的轉(zhuǎn)動方向和發(fā)動機的進、排氣規(guī)律。凸輪軸軸頸用以安裝和支承凸輪軸，軸頸數(shù)量取決于凸輪軸的支撐方式。如圖322a所示，上置式凸輪軸軸承為剖分式結(jié)構(gòu)，各軸頸的直徑均相等。中置式和下置式凸輪軸軸頸的直徑較大，且由前往后依次減小，便于從缸體前端裝入凸輪軸座孔內(nèi)，如圖322b所示。凸輪軸一般用優(yōu)質(zhì)鋼模鍛，或用合金鑄鐵或球墨鑄鐵鑄造而

30、成。為了提高其耐磨性，常對凸輪和軸頸工作面進行熱處理。（2）凸輪軸的軸向定位 為了防止凸輪軸的軸向竄動，凸輪軸必須有軸向定位裝置。下置式凸輪軸利用止推凸緣定位，如圖325所示，凸輪軸前端軸頸與正時齒輪之間壓裝一隔圈，隔圈外面松套一止推凸緣，止推凸緣用螺栓固定在氣缸體前端面，隔圈的厚度大于止推凸緣的厚度，兩者之差稱為凸輪軸的軸向間隙。此間隙可通過改變隔圈的厚度來進行調(diào)整。上置式凸輪軸利用凸輪軸軸承蓋兩側(cè)面代替止推凸緣實現(xiàn)軸向定位，如圖326所示。圖325 凸輪軸的軸向定位1凸輪軸正時齒輪 2止推凸緣 3隔圈 4凸輪軸為了保證發(fā)動機的配氣正時和點火正時，在裝配曲軸和凸輪軸時，要將正時齒輪副上的標(biāo)記

31、、輪鏈與鏈條間標(biāo)記、齒形帶輪與齒形帶上的標(biāo)記對齊，如圖39和圖310所示。2. 挺柱挺柱的作用是將凸輪工作時產(chǎn)生的推力傳給推桿（凸輪軸中置、下置式）或氣門（凸輪軸上置式），并承受凸輪軸旋轉(zhuǎn)時所施加的側(cè)向力。挺柱分為普通挺柱和液力挺柱兩種。（1）普通挺柱 常見的形式有菌形、筒形和滾輪式三種，如圖327所示。菌形挺柱多為中空式，以減輕質(zhì)量，其上部裝有調(diào)節(jié)螺釘，用來調(diào)節(jié)氣門間隙；筒形挺柱的下部鉆有通孔，便于筒內(nèi)收集的潤滑油流出以對挺柱底面和凸輪加強潤滑，地面為凹球形，與推桿下方的凸球形配合；滾輪式挺柱由于滾輪的轉(zhuǎn)動，使?jié)L輪與凸輪間的摩擦阻力小，多用于柴油機中。圖326 凸輪軸軸向定位 圖327 普通

32、挺柱結(jié)構(gòu)1凸輪軸軸承蓋 2凸輪軸 a）菌形挺柱 b）筒形挺柱 c）滾輪式挺柱挺柱工作時，由于受凸輪側(cè)向力的作用，會使挺柱的側(cè)面和底面磨損不均勻。為此在結(jié)構(gòu)上采取了使挺柱旋轉(zhuǎn)的措施。常見的結(jié)構(gòu)措施有下列兩種：一是將挺柱中心線與凸輪寬度中心線微量偏移一距離，如圖328a所示，發(fā)動機工作時，凸輪與挺柱底面的摩擦力可產(chǎn)生一附加轉(zhuǎn)矩，使挺柱繞自身軸線轉(zhuǎn)動。另一種是將挺柱地面做成半徑較大的球面，而將凸輪工作面制成錐角很小的錐面，如圖328b所示，這樣使挺柱和凸輪的接觸點偏離挺柱的中心線一距離，當(dāng)挺柱被頂起時，接觸點間的摩擦力使挺柱承受一個附加的旋轉(zhuǎn)力矩，使挺柱一邊作往復(fù)直線運動，一邊繞自身軸線作轉(zhuǎn)動，從而

33、使挺柱磨損均勻。挺柱一般用耐磨性好的冷激合金鑄鐵或合金鋼等制成，其摩擦表面經(jīng)熱處理后精磨，以提高其耐磨性。挺柱可直接安裝在氣缸體一側(cè)的導(dǎo)向孔內(nèi)，或安裝在可拆卸的挺柱架上。圖329所示，挺柱架上有安裝標(biāo)記和定位裝置，以區(qū)分前后挺柱架，保證安裝精度。圖328 挺柱旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)措施 圖329 可拆式挺柱架 1挺柱架 2定位環(huán) 3固定螺栓（2）液力挺柱 具有氣門間隙的配氣機構(gòu)，雖然解決了氣門傳動組件受熱膨脹對氣門正常工作的影響，但是有了氣門間隙，會使配氣機構(gòu)在工作過程中出現(xiàn)撞擊而產(chǎn)生噪聲。為了解決這一矛盾，多數(shù)高轉(zhuǎn)速發(fā)動機上采用了液力挺柱。如桑塔納jv型和奧迪jw型發(fā)動機均采用液力挺柱。液力挺柱由柱、柱塞

34、、油缸、單向球閥、托架、球閥彈簧和柱塞回位彈簧等零件組成，如圖330a所示。挺柱體的外圓柱面上有環(huán)形油槽，頂部內(nèi)側(cè)加工有鍵形油槽。油缸的內(nèi)孔和外圓經(jīng)精加工后研磨，外援與挺柱體內(nèi)導(dǎo)向孔配合，內(nèi)孔則與柱塞配合，兩者都有相對運動。油缸的底部裝有一柱塞回位彈簧，把球閥壓靠在柱塞得閥座上，柱塞回位彈簧還可以使挺柱的頂面和凸輪保持緊密接觸，以消除氣門間隙。柱塞、油缸、單向球閥和球閥彈簧裝配到一起，便構(gòu)成氣門間隙的補償偶件。球閥將油缸下部和柱塞上部分隔為兩個油腔。當(dāng)球閥關(guān)閉時，上部為低壓油腔，下部為高壓油腔；當(dāng)球閥開啟時，則成為一個通腔。液力挺柱裝在氣缸蓋的挺柱孔內(nèi)，挺柱頂面與凸輪接觸，油缸底面則與氣門桿斷

35、面接觸。挺柱在往復(fù)運動過程中，當(dāng)挺柱體外圓的環(huán)形油槽流入低壓油腔，然后經(jīng)鍵形槽進入柱塞上方的低壓油腔，這時缸蓋主油道與液力挺柱的低壓油腔相通。當(dāng)氣門開啟時，凸輪推動挺柱體和柱塞向下移動，高壓油腔內(nèi)有潤滑油被壓縮，油壓升高，加之補償彈簧的作用，使球閥緊壓在柱塞下端的閥座上，這時高壓油腔與低壓油腔被分開，由于液體的不可壓縮性，油缸和柱塞成為一個剛體，下移并推開氣門，如圖330b所示。此時 挺柱外圓的環(huán)形油槽已離開了氣缸蓋上的進油位置，從而停止進油。圖330 液力挺柱結(jié)構(gòu)及工作原理a）結(jié)構(gòu) b）氣門打開 c）氣門關(guān)閉1油缸 2柱塞回位彈簧 3托架 4球閥彈簧 5單向球閥 6柱塞 7挺柱體8凸輪軸 9

36、鍵形槽 10氣缸蓋 11低壓油腔 12高壓油腔 13斜油孔14量油孔 15氣缸蓋油道 16氣門桿當(dāng)氣門關(guān)閉時，挺柱體不再受凸輪的推壓作用，高壓油腔內(nèi)的壓力油和柱塞回位彈簧一起推動柱塞向上運動，使高壓油腔內(nèi)的壓力下降，球閥離開閥座而打開，從低壓油腔來的壓力油進入高壓油腔，使兩腔相通并充滿油液，保證液力挺柱的頂面仍然和凸輪的基圓接觸，從而達到補償氣門間隙的作用，如圖330c所示。 采用液力挺柱，消除了配氣機構(gòu)中各零件間的間隙，減小了相互間的沖擊載荷和噪聲；不用調(diào)整氣門間隙，簡化了配氣機構(gòu)的裝配、使用和維修過程；不用預(yù)留氣門間隙，可有效地延長氣門的實際開啟時間，改善了換氣過程。3. 推桿凸輪軸下置（

37、或中置）式配氣機構(gòu)中，推桿位于挺柱和搖臂之間，其作用是將挺柱傳來的推力傳給搖臂。推桿為一細長桿件，如圖331所示，是配氣機構(gòu)中最容易彎曲的附件，為了減輕其質(zhì)量并保證有足夠的剛度，推桿多采用中空的圓柱形鋼管制成，如圖331a、b所示，桿的兩端焊接或壓配有不同形狀的端頭，上端為凹球形座中。另外，有些發(fā)動機的推桿采用鋼質(zhì)實心推桿，其上下端與桿身制成一體，如圖331所示。推桿的上下端頭均經(jīng)加熱處理后并光磨，以提高其耐磨性。4. 搖臂搖臂的作用是將推桿或凸輪傳來的力改變方向后傳給氣門，以克服氣門彈簧的彈力，使氣門開啟。搖臂的結(jié)構(gòu)如圖332所示。它是一個中間以軸孔為支承，兩臂不等長的雙臂杠桿。其中長臂同來

38、推動氣門開啟，與氣門接觸的工作面做成圓弧形，保證搖臂擺動時可沿氣門端面滑動；短臂端通過氣門間隙調(diào)整螺釘與推桿接觸。由于靠氣門一端的臂長，因此在一定氣門升程下，可減小推桿、挺柱等運動件的運動距離和加速度，從而減小了工作中的慣性力。圖331 推桿結(jié)構(gòu) 圖332 搖臂結(jié)構(gòu) 1球座 2球頭 1搖桿 2鎖緊螺母 3氣門間隙調(diào)整螺母 4搖臂軸 5搖臂襯套 6搖臂 7氣門桿尾端搖臂一般用中碳鋼或優(yōu)質(zhì)鑄鐵制成，為了提高耐磨性，長臂端的圓弧工作面經(jīng)淬火后磨光。搖臂兩端大多采用t字型或工字形斷面結(jié)構(gòu)，以便在較小的質(zhì)量下獲得較好的剛度。搖臂組主要由搖臂、搖臂軸、搖臂軸支座、定位彈簧、氣門間隙調(diào)整螺釘?shù)攘慵M成。如圖

39、333所示。搖臂軸孔內(nèi)鑲有青銅襯套，并以一定的間隙套在中空的腰桿臂軸上，搖臂軸通過搖臂軸支座固定在氣缸蓋上。為防止搖臂軸向竄動，每兩個搖臂之間裝有定位彈簧。缸蓋油道中的潤滑油，經(jīng)支座上的油道進入中空的搖臂軸內(nèi)，潤滑搖臂與搖臂軸，并從搖臂上的油孔飛濺出去，潤滑配氣機構(gòu)的其他零件。圖333 搖臂組件1鎖緊螺母 2搖臂軸支座 3螺栓 4定位彈簧 5搖臂軸固定螺釘6搖臂軸 7碗形塞 8卡環(huán) 9氣門間隙調(diào)整螺釘 10搖臂§33 配氣相位前面在介紹四沖程發(fā)動機的工作原理時，為了便于理論分析，認為進氣門在活塞處于上止點時開啟，活塞運動到下止點時關(guān)閉；排氣門在活塞處于下止點時開啟，活塞運動到上止點時

40、關(guān)閉。進、排氣過程分別在活塞的一個行程內(nèi)完成，即進氣時間和排氣時間各占180°曲軸轉(zhuǎn)角。但由于發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速很高，活塞每一行程所用時間極短（桑塔納ajr型發(fā)動機，轉(zhuǎn)速在5 600r/min時，一個行程歷時僅為0.005 4s），這樣短的時間的進氣或排氣過程，往往導(dǎo)致發(fā)動機進氣不充分，排氣不徹底，使發(fā)動機的功率下降。因此現(xiàn)代汽車發(fā)動機氣門的實際開啟和關(guān)閉時刻并非恰好是活塞處在上、下止點的時刻，而是適當(dāng)提前開啟、延遲關(guān)閉，使氣門持續(xù)開啟過程對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角大于180°，以延長進、排氣的時間，改善進、排氣狀況，提高發(fā)動機的動力性。配氣相位是指曲軸轉(zhuǎn)角表示進、排氣門開閉時刻和開啟持

41、續(xù)時間。通常用相對于上、下止點曲拐位置的曲軸轉(zhuǎn)角的環(huán)形圖來表示，這種圖稱為配氣相位圖，如圖334所示。一、進氣門配氣相位1. 進氣提前角在排氣行程接近終了，活塞要達到上止點之前，進氣門便開始開啟。從進氣門開啟到活塞處于上止點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進氣提前角，用表示。進氣提前角一般為10°°。進氣門提前開啟，是為了保證進氣行程開始時進氣門能有較大的開度，以獲得較大的進氣通道截面，減小進氣阻力，使進氣順暢。. 進氣遲后角在進氣行程活塞到達下止點之后，活塞再上行一段距離后進氣門才關(guān)閉。從下止點到進氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角成為進氣遲后角，用表示。進氣遲后角一般為40°60&

42、#176;。進氣門延后關(guān)閉，是因為活塞到達下止點時，由于進氣阻力的影響，氣缸內(nèi)的壓力仍低于大氣壓力，在壓縮行程開始階段，活塞上移速度較慢的情況下，利用氣流的慣性和壓力差在進氣延后角內(nèi)有利于繼續(xù)進氣、充氣。如圖334a所示，進氣過程中，進氣門開啟持續(xù)時間對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為+180°+。二、排氣門配氣相位1. 排氣提前角在作功行程接近終了，活塞到達下止點前，排氣門便開始開啟。從排氣門開啟到活塞處于下止點時所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣提前角，用表示。排氣提前角一般為40°80°。排氣門提前開啟，是因為在做功行程活塞接近下止點時，氣缸內(nèi)氣體雖有0.30.5mpa的壓力，但對活塞

43、做功的作用已經(jīng)不大，這時若稍開啟排氣門，大部分廢氣在自身壓力的作用下可迅速從缸內(nèi)排出。當(dāng)活塞到達下止點時，氣缸內(nèi)壓力已大大下降，這時，排氣門的開度進一步增加，會使排氣行程所消耗的功率大為下降。此外，高溫廢氣的早排，還可防止發(fā)動機過熱。2. 排氣延后角在排氣行程活塞到達上止點之后，活塞再下行一段距離后排氣門才關(guān)閉。從上止點到排氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣延后角，用表示。排氣延后角一般為10°30°。圖334 配氣相位a）進氣門配氣相位 b）派氣門配氣相位為 c）配氣相位圖排氣門遲后關(guān)閉，是因為活塞到達上止點時，氣缸內(nèi)廢氣的壓力仍高于大氣壓力，且廢氣有一定的慣性，所以排氣門

44、適當(dāng)遲后關(guān)閉，可使廢氣排放更干凈。如圖334b所示，排氣過程中，排氣門開啟持續(xù)時間對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為+180°+。三、氣門疊開進氣門在活塞達到上止點前就開啟，排氣門在活塞達到上止點后才關(guān)閉，這就出現(xiàn)了活塞在上止點附近的一段時間內(nèi)，統(tǒng)一氣缸的進、排氣門同時開啟的現(xiàn)象，稱為氣門疊開。氣門疊開時對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門疊開角，如圖334c所示，其值為+。氣門疊開的時間極短，在疊開期間進、排氣門的開度均比較小，由于新鮮氣流和廢氣流的流動慣性較大，在短時間內(nèi)不會改變流向，因此，只要氣門疊開角選擇適當(dāng)，廢氣就不會倒流入進氣管，新鮮氣體也不會隨同廢氣排出。相反，進入氣缸內(nèi)的新鮮氣體產(chǎn)生的排擠作用，有利

45、于廢氣的排出，且氣門疊開延長了進、排氣門實際開啟的時間，使進氣更充分，排氣更徹底。但如果氣門疊開角過大，當(dāng)汽油機小負荷運轉(zhuǎn)時，由于進氣管內(nèi)壓力很低，就可能出現(xiàn)廢氣倒流，使進氣量減少。不同的發(fā)動機，由于結(jié)構(gòu)形式和轉(zhuǎn)送的不同，其配氣相位也不同。同一臺發(fā)動機，其配氣相位也隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而變化。合理的配氣相位由制造廠家根據(jù)發(fā)動機的性能要求，通過反復(fù)試驗來確定。表31所示為常見汽車發(fā)動機的配氣相位參數(shù)。四、可變配氣相位和氣門升程電子控制由表31可知，每臺發(fā)動機只有一個固定的配氣相位，不能滿足發(fā)動機在不同工況下對配氣相位的要求。為了進一步滿足發(fā)動機高、低轉(zhuǎn)速工況的需要，最大限度地改善發(fā)動機的性能，20

46、世紀(jì)80年代研究開發(fā)配氣相位和氣門升程電子控制技術(shù)（vtec）技術(shù)，在一些發(fā)動機中得到應(yīng)用，如廣州本田雅閣轎車發(fā)動機。由于采用了vtec技術(shù)，其配氣相位和氣門升程可以隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷的變換而自動調(diào)節(jié)。表31 常見汽車發(fā)動機配氣相位參數(shù)汽車發(fā)動機型號進氣門排氣門氣門疊開角+車型發(fā)動機型號進氣提前角進氣遲后角排氣提前角排氣遲后角解放ca1091ca610212°48°42°18°30°東風(fēng)eq1092eq6100-120°56°38.5°20.5°40.5°夏利tj7100tj376q19

47、6;51°51°19°38°上海桑塔納jv1°37°42°2°3°奧迪100jw3°41°33°5°8°紅旗ca7220ca488-30°56°44°8°8°1. vtec機構(gòu)的組成采用可變配氣相位和氣門升程電子控制系統(tǒng)（vtec）的發(fā)動機，在每缸的進、排氣門上都裝有一套vtec機構(gòu)，vtec機構(gòu)主要由氣門、凸輪、搖臂、同步活塞a、同步活塞b、正時活塞以及正時板等組成。其中凸輪三個，除了普通發(fā)動機具有的主凸

48、輪和輔助凸輪外，還在他們之間增設(shè)了一個中間凸輪，如圖335所示。中間凸輪升程最大，其次是主凸輪，輔助凸輪最低，與這三個凸輪相對應(yīng)的搖臂分別稱為中間搖臂、主搖臂和輔助搖臂。在三個搖臂內(nèi)有一個孔道，里面裝有正時活塞、同步活塞a、同步活塞b 以及定位活塞等，如圖336所示。圖335 本田vtec可變相位控制機構(gòu)的組成1凸輪軸 2主凸輪 3中間凸輪 4輔助凸輪 5主搖臂 6中間搖臂 7輔助搖臂 8定位活塞 9同步活塞b 10同步活塞a 11排氣門 12進氣門2. vtec機構(gòu)的工作原理vtec控制系統(tǒng)由控制部分、執(zhí)行部分和傳感器組成。其中控制部分包括發(fā)動機控制單元ecu和vtec電磁閥等；執(zhí)行部分包括

49、凸輪、搖臂和各個活塞等；傳感器包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器和冷卻液溫度傳感器等。發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，控制單元ecu根據(jù)各傳感器的信號，判斷是否需要改變配氣相位和氣門升程。vtec系統(tǒng)的工作過程如下： （1）發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時 如圖336所示，vtec機構(gòu)的油道內(nèi)潤滑油壓力較低，各個活塞在回位彈簧的作用下位于左端，正時板卡入正時活塞，使其不能移動，同步活塞a和同步活塞b正好在主搖臂和中間搖臂內(nèi)使中間搖臂、主搖臂和輔助搖臂彼此分離，獨立工作。這時的兩個進氣門，一個由主凸輪帶動主搖臂驅(qū)動，另一個由輔助凸輪帶動輔助搖臂驅(qū)動。因為主凸輪升程大，所以氣門開度大；輔助凸輪升程小，它驅(qū)動的氣門開度也小。但主凸輪的

50、升程決定了此時進入氣缸的可燃混合氣還是相對較少。這時中間搖臂也被凸輪驅(qū)動，但因為三個搖臂彼此分開且互不干涉，所以中間搖臂并不參與工作，對氣門動作沒有影響。由此可見，發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時，vtec系統(tǒng)不工作。（2）發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時 如圖337所示，發(fā)動機控制單元ecu控制vtec電磁閥打開，使?jié)櫥瓦M入vtec機構(gòu)的油道內(nèi)，正時板移出。氣門關(guān)閉時，潤滑油壓力克服回位彈簧的彈力，推動正時活塞、同步活塞a和同步活塞b向右移動，并逐漸使三個搖臂鎖為一體，同時動作。由于中間凸輪的升程最大，所以搖臂鎖為一體后由它驅(qū)動，此時氣門的開啟時間和開啟升程都增加，進氣量增多，從而實現(xiàn)發(fā)動機高速大功率的要求，同時使發(fā)動機的

51、經(jīng)濟性大大提高。由此可見，發(fā)動機告訴運轉(zhuǎn)時，vtec系統(tǒng)工作，改變了配氣相位和氣門升程，使發(fā)動機功率和扭矩得均到提高。圖336 發(fā)動機低速運轉(zhuǎn) 圖337 發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)1凸輪軸 2主凸輪 3中間凸輪 1凸輪軸 2主凸輪 3中間凸輪 4輔助凸輪 5正時活塞 6同步活塞a 4輔助凸輪 5正時活塞 6同步活塞a 7同步活塞b 8定位活塞 9主搖臂 7同步活塞b 8定位活塞 9主搖臂10中間搖臂 11輔助搖臂 12油道 10中間搖臂 11輔助搖臂 12油道當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速再次下降到規(guī)定值后，vtec電磁閥斷電，切斷油路，使搖臂內(nèi)孔中得油壓降低，正時活塞在回位彈簧的作用下回到原位，三個搖臂再次分開，獨立工作

52、。思考題：1、氣門的布置形式有幾種？各有何優(yōu)缺點？2、四氣門發(fā)動機氣門有幾種排列方式？3、凸輪軸有哪幾種布置形式？4、怎樣裝配曲軸和凸輪軸正時齒輪？5、液力挺柱怎樣工作的？6、什么是配氣相位？§34 配氣機構(gòu)的維修發(fā)動機在使用過程中，由于配氣機構(gòu)的某些零件磨損、燒蝕或變形，破壞了配氣機構(gòu)的正常狀況，如氣門與氣門座的配合、氣門桿與氣門導(dǎo)管的配合、氣門桿端與氣門挺桿的間隙等，會造成氣門關(guān)閉不嚴、配氣機構(gòu)異響、配氣相位不準(zhǔn)等故障，使發(fā)動機功率下降，燃料消耗增加，發(fā)動機運轉(zhuǎn)和起動都不正常。因此必須及時地檢查、調(diào)整和維護配氣機構(gòu)的零件，使發(fā)動機具有良好的動力性和經(jīng)濟性。配氣機構(gòu)一般又氣門組、氣

53、門驅(qū)動機構(gòu)和正時船東機構(gòu)組成。配氣機構(gòu)修理時，檢修完各個零件后，還須檢查和調(diào)整氣門間隙。 一、氣門組各主要零件的常見損傷及檢修氣門組零件有氣門、氣門座圈、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧與氣門彈簧座等。1. 氣門組零件的主要損傷氣門組零件的主要損傷有：氣門桿彎曲和磨損；氣門與氣門座工作表面起槽、變寬，甚至燒蝕后出現(xiàn)斑點和凹陷；氣門與氣門導(dǎo)管在高溫、高壓條件下工作，桿部的潤滑條件差（尤其是排氣門），因此氣門桿部磨損最快，導(dǎo)致與氣門導(dǎo)管的配合間隙增大，易造成氣門歪斜，進而造成氣門關(guān)閉不嚴、漏氣以及氣門桿部彎曲變形等。2. 氣門的檢修圖338所示為氣門檢查示意圖。若氣門桿桿身彎曲量大于0.03mm或磨損時，氣門桿

54、燒蝕、龜裂、腐蝕、有條痕傷時，氣門頂邊緣比標(biāo)準(zhǔn)尺寸薄0.75mm以上時，氣門斜面附近因燒蝕面凹陷時，均應(yīng)更換新件。氣門桿的彎曲可用百分表檢測，如圖339所示。氣門桿與導(dǎo)管的配合間隙標(biāo)準(zhǔn)值，進氣門為0.030.10mm，排氣門為0.050.10mm；其使用極限汽油機為0.2mm，柴油機為0.25mm。可如圖340所示測量：將氣門從閥座上提升1520mm，用百分表觸頭抵住氣門邊緣，沿百分表測桿方向擺動氣門，百分表指針擺幅值得一半，即為其配合間隙值。當(dāng)其超過使用極限值，應(yīng)更換氣門或氣門導(dǎo)管，根據(jù)情況也可同時更換兩者。圖338 氣門的檢查 圖339 氣門桿彎曲的檢測 圖340 氣門桿與導(dǎo)管1氣門頂 2氣門斜面 的配合檢驗3氣門桿 4壓環(huán)5彎曲、龜裂、腐蝕、有條痕傷6積碳 7燒蝕變形 3. 氣門導(dǎo)管的鑲配氣門桿