项目1.3拆装配气机构 - 图文

项目 3.1 配气机构结构认识及拆装

【能力目标】：

1、能识别配气机构的组成元件；

2、能使用工具进行配气机构的正确拆装； 【知识目标】：

1、配气机构的工作原理；

2、配气机构各组成部分的结构及工作方式；

任务一：认识配气机构

一、配气机构的功用

配气机构是控制发动机进气和排气的装置。其功用是根据发动机的工作顺序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)准时进入气缸，废气得以及时排出气缸。

进入气缸内的新鲜可燃混合气或空气(也称进气量)对发动机性能的影响很大。进气量越多，发动机的有效功率和转矩越大。因此，配气机构首先要保证进气充分，进气量尽可能多。同时，废气要排除干净，因为气缸内残留的废气越多，进气量将会越少。其次，配气机构的运动件应该具有较小的质量和较大的刚度，以使配气机构具有良好的动力特性。

二、配气机构的分类

配气机构有多种类型，现代汽车发动机采用顶置气门式配气机构，即进、排气门置于气缸盖内.倒挂在气缸顶上。

（一）按凸轮轴的位置分类

配气机构按凸轮轴的位置分有凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式，如图3.1所示。

（1）凸轮轴下置式 如图3.1所示.凸轮轴下置式配气机构的凸轮轴置于曲轴箱内，平行布置在曲轴的-侧。由于曲轴和凸轮轴位置靠近，只用一

图3.1凸轮轴的位置分类 对正时齿轮传动，传动机构比较简单。凸轮轴

下置式配气机构多用于转速较低的发动机，如解放 CA6102、东风 EQ6100 -1、6135Q等发动机。

（2）凸轮轴中置式

为减小气门传动组零件往复运动的惯性力，一些速度较高的发动机将下置式凸轮轴的位置抬高到气缸体的中上部，如图3.1所示，缩短了传动零件的长度，称为凸轮轴中置式配气机构。

有些凸轮轴中置式配气机构的组成与凸轮轴下置式配气机构没有什么区别，只是推杆较短而己，如 YC6105Q、6110A，依维柯8210.22S等发动机都采用这种结构。

（3）凸轮轴上置式

如图3.1所示，凸轮轴上置式配气机构的凸轮轴直接布置在气缸盖上。凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，省去了推杆、挺柱，使往复运动质量大大减小，因此它适用于高速发动机。由于凸轮轴离曲轴中心较远，因而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。

（二）按凸轮轴的传动方式分类

配气机构按凸轮轴的传动方式分有齿轮传动式、链条传动式和齿形带传动式，如图3-2所示。由于四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转2圈，而各缸只进、排气1次，即凸轮轴只需转1圈，所以曲轴与凸轮轴的传动比为2 : 1。

（1）齿轮传动式 凸轮轴下置式、中置式配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动。→般从曲轴到凸轮轴的传动只需一对正时齿轮，如图3.2所示，多用于汽油机，如

CA6102、 ￡Q6100 -1型汽油机。 图3.2 凸轮轴的传动方式

采用这种传动，若齿轮直径过大，可在中间加装一个惰轮，如图3-3所示，柴油机多采用这种结构，如 CA6110、 YC6105QC、 6120型柴油机。

凸轮轴正时齿轮大，曲轴正时齿轮小，通常采用斜齿，以保证传动平稳。安装时，齿轮上的正时记号必须对准，确保配气正时。

（2）链条传动式

凸轮轴上置式配气机构的凸轮轴离曲轴较远，采用链条传动或齿形带传动。 采用链条传动时，在曲轴和凸轮轴上装有链轮，曲轴通过链条驱动凸轮轴，在链条侧面有张紧机构和链条导板，利用张紧机构调整链条张力，如图3.2所示。其特点是工作可靠，

使用寿命长，但工作噪声大，润滑、维修较麻烦。

（3）齿形带传动式

从 20世纪 80年代初开始，齿形带传动逐渐得到广泛使用。与链条传动相似，采用齿形带传动时，曲轴上的齿形带轮通过齿形带驱动凸轮轴上的齿形带轮，并用张紧轮调整齿形带张力，如图 3.2所示。齿形带由纤维和橡胶制成，一面具有齿形，另一面是平面。齿形带传动噪声小，不需要润滑。齿形带要求汽车每行驶1X10km检查一次，以确保工作可靠。上海别克、奥迪、桑塔纳等轿车均采用这种传动。

安装时和齿轮传动式一样，在主动轮和被动轮上都有正时记号，必须按要求对准正时记号，以确保配气正时。

（三）按每个气缸的气门数量分类

配气机构按每个气缸的气门数量分有双气门式和多气门式2种。一般发动机每个气缸有 2个气门，即一个进气门和一个排气门。进气门头部直径比排气门头部直径大15%~30%，目的是增大进气门通过断面的面积，减小进气阻力，增加进气量。排气门头部直径略小，排气阻力会稍大。但是排气阻力对发动机性能的影响比进气阻力小得多。凡是进气门和排气门数量相同时.进气门头部直径总比排气门大。每缸气门数量为 2个的称双气门发动机。

图3.3气门的形式

三、配气机构的组成与工作情况

配气机构由气门组和气门传动组两部分组成，每部分的零件组成与气门的位置、凸轮轴的位置和气门的驱动形式有关。配气机构的具体组成与工作情况叙述如下。

（1）凸轮轴下置式配气机构 1）组成

凸轮轴下置式配气机构的凸轮轴布置在气缸体下部，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转，如图3.4所示。其组成包括气门组和气门传动组两部分。气门组由气门、气门弹簧、气门导管、气门弹簧座、

图3.4凸轮轴下置式配气机构 锁片和气门座等机件组成;气门传动组由正时齿轮(图中未画)、凸轮轴、气门挺柱、推杆、调整螺钉、摇臂、摇臂轴及摇臂轴支座等机件组成。

2）工作情况

4

凸轮轴下置式配气机构的工作情况如图 3.4所示。发动机工作时，曲轴通过正时齿轮带动凸轮轴旋转。当凸轮轴上凸轮的凸起部分向上运动时，依次顶起气门挺柱、推杆和调整螺钉，使摇臂绕其轴摆转，摇臂的另一端便向下推动气门，气道被逐步打开，同时使气门弹簧受到压缩。当凸轮的凸尖上升到最高位置时，气门开度最大，如图3.4所示。当凸轮的凸尖离开挺柱以后，在气门弹簧弹力的作用下，气门开度逐渐减小，待气门及其传动件恢复原位后，气门关闭，如图3.4所示。发动机在压缩和做功行程中，气门在其弹簧张力的作用下严密关闭，使气缸密封。

（2）凸轮轴中置式配气机构

凸轮轴中置式配气机构的凸轮轴位于气缸体的中上部。凸轮轴通过挺柱直接驱动摇臂，而省去推杆。其工作情况与凸轮轴下置式配气机构类似。

（3）凸轮轴上置式配气机构

凸轮轴上置式配气机构的凸轮轴布置在气缸盖上，如图3-5所示。凸轮轴直接通过液压挺柱来驱动气门如图3.5，没有摇臂和推杆，使往复运动质量大大减小，因此它特别适用于高速强化发动机。对多气门发动机可简化配气机构，但凸轮轴距曲轴

图3.5 较远，所以需用链条传动或齿形带传动。这种结构在现代轿车上得到

广泛应用， AJR 发动机就采用这种结构。凸轮轴上置式配气机构有单上置和双上置之分。

①单上置凸轮轴式配气机构。单上置凸轮轴式配气机构在缸盖上布置一根凸轮轴驱动进、排气门。通过挺柱驱动的称直接驱动式，通过摇臂驱动的称摇臂驱动式，如图3.6所示。

②双上置凸轮轴式配气机构。双上置凸轮轴式配气机构是在气缸盖上布置 2根凸轮轴，一根驱动进气门，一根驱动排气门，如图3-7、

图3-8所示。这种结构有利于多气门的布置。 图3.6 凸轮轴上置式配气机构构造

四、气门间隙

（一）气门间隙的含义

发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀，如果气门及其传动件之间在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态时气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发动机在压

缩和做功行程中漏气.而使功率下降，严重时甚至不易起动。为了消除这种现象，通常在发动机冷态装配(气门完全关闭)时，在气门与其传动机构中留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量，这一间隙通常称为气门间隙，如图3.7所示。

气门间隙的大小由发动机制造厂根据试验确定。一般在冷态时，进气门间隙为0. 25 ~0. 35mm.排气门间隙为0. 30~ 0.35mm。表3 -1列出了几种国产发动机的

图3.7气门间隙 气门间隙。在使用和维修中，必须将气门间隙调

整到合乎标准值范围。

表3 -1

气 门 间 隙 型 号 进 气 门 富康 TU32K 北京现代伊兰特 G4GB( 1. 8L) 广州本田飞度L13A3 (l .3L) 马自达 6 6BTA5.9 依维柯 8140.27S 0.20士 0.05(冷) O.20(冷) O.15~0.19C冷) O.22~0.28(冷) O.25(冷) 0.50士 0.05(冷) 排 气 门 0.40土0.05(冷) 0.28(冷) O.26~0.30(冷) O.27~0.33(冷) O.51(冷) 0.50士 0.05(冷) 对采用液压挺柱的发动机，由于挺柱的长度能自动变化，以随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙，如奥迪、上海别克、广州本田雅阁和桑塔纳等轿车的发动机。

不同型号的发动机，气门间隙的部位和大小不同。采用液压挺柱的配气机构不需要预留气门间隙，故不需要调整气门间隙。

（二）气门间隙过大、过小的危害

气门间隙的大小，对发动机的工作和性能影响很大。如果气门间隙过小，发动机在热态下可能因气门关闭不严而发生漏气，导致功率下降，甚至气门烧坏；如果气门间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座之间产生撞击响声，并加速磨损，同时也会使气门开启的持续时间减少，气缸的充气以及排气情况变坏。

五、配气相位

（一）配气相位的定义

在介绍四冲程发动机工作原理时，把气门的开闭时间与活塞行程、曲轴转角三者之间的关系作了理论上的简化，就是把进、排气过程都看作是在活塞的一个行程内，即曲轴转动 180度内完成的，进、排气门的开关时刻正好在活塞的上、下止点处。但实际情况并非如此，由于现代汽车发动机的转速都很高，为了保证气缸进气充分、排气彻底，气门实际开启和关闭时刻并不是正好在活塞的上、下止点处，而是适当地提前和延迟。配气相位是指进、排气门的开闭时刻和开启的持续时间，通常用曲轴转角来表示。配气相位常用环形图来表示，称配气相位图，如图3-8所示。

1．进气门的配气相位 1）进气提前角和迟后角

在排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启。从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角α称为进气提前角，α一般为10°~ 30°经过进气行程直到活塞越过下止点一定时间后，进气门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角β称为进气迟后角，β一般为40°~80°。可见，整个进气过程持续的时间(持续角)相当于曲轴转角为 α十180°十β。

2）进气门早开和迟关的目的

进气门早开，贝活塞到达上止点开始向下止点运动时，进气门已有一定开度，使新鲜气体顺利进入气缸。进气门迟关可充分利用气流的惯性和缸内外的压力差继续进气，加上进气门早开和迟关增加了进气时间。可见，进气门早开、迟关能增加气缸的充气量。

2．排气门的配气相位

1）排气提前角和迟后角在做功行程的后期，活塞到达下止点之前，排气门便开始

图3.8配气相位图 开启。从排气门开始开启到下止点所对应的曲

轴转角γ称为排气提前角，γ一般为 40°~ 80°。经过排气行程直到活塞越过上止点一定时间后，排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角δ称为排气迟后角，δ一般为10°~30°。可见，整个排气过程持续的时间(持续角)相当于曲轴转角为 γ十 180°十δ。

2）排气门早开和迟关的目的

排气门早开，使废气能利用自身压力迅速、自由地排出气缸，减小排气行程活塞上行的阻力，可缩短废气在气缸内的停留时间，防止发动机过热。排气门迟关，可利用废气压力和废气流的惯性继续排气，加上排气门早开和迟关延长了排气时间。所以，排气门早开、迟关可以使气缸内的废气排除得更为干净。

3．气门重叠与气门重叠角

由于进气门早开和排气门迟关，出现了在上止点附近的一段时间内进气门和排气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠。对应的曲轴转角（α十δ）称为气门重叠角。

气门重叠现象是不可避免的。由于新鲜气流和废气气流都有各自的流动惯性，在短时间内不会改变流向，只要角度选择合适，就不会出现废气倒流进气道和新鲜气体随废气一起排出的现象。相反，进入气缸内部的新鲜气体可增加气缸内的气体压力，有利于废气的排出。

4．配气相位图

由上面的分析可知，配气相位包括 α、β、γ、δ、α十180°+β、γ十180°十δ等角度，是一个很具体的概念。最有利的配气相位是由制造厂家通过反复试验来确定的。部分发动机的配气相位见表 3-2。

表 3-2

进气门 型 号 开启提前角α 上止点后1.2° 上止点后9° 51° 15° 10° 关闭延迟角β 持续角 180。十α十β 216.25° 开启提前角γ 排气门 关闭延迟角 δ 上止点前4.55° 上止点前 8° 47° 15° 10° 持续角 180°十γ十δ 216.25° 气门 重叠角 α十δ AJR 帕萨特B5(ANQ) 462Q CA6110 6BTA5.9 37.45° 40.8° 0° 36° 79° 45° 30° 207° 310° 240° 220° 38° 83° 45° 58° 210° 310° 240° 248° 0° 98° 30° 20° 六、配气机构构造 （一）气门组 （1）气门组的构造

气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门锁片和油封等，如图3-9所示。其功用是保证实现气门对气缸的可靠密封。为保证实现气门对气缸的可靠密封，气门组应符

合如下要求：

1)气门头部与气门座贴合严密。

2)气门导管对气门杆的上下运动有良好的导向。

3)气门弹簧的两端面与气门杆的中心线互相垂直，以保证气门头在气门座上不偏斜。

4)气门弹簧的弹力足以克服气门及其传动件的运动惯性力，使气门能及时关闭，并保证气门紧压在气门座上。

图3.9 气门组 （2）气门

1）、气门的分类：气门分为进气门和排气门 2种。

2）、气门的功用：气门的功用是分别用来开关进、排气通道。 3）、气门的工作条件：气门的工作条件非常恶劣。

①气门直接与气缸内的高温燃气接触，受热严重，而散热困难，因此气门温度很高。排气门最高温度可达1050~1200K;进气门由于受到进气流的冷却，温度稍低，约为570~670K。

②气门承受气体力和气门弹簧力的作用，以及配气机构运动件惯性力的作用，使气门落座时受到冲击。

③气门在润滑条件很差的情况下以极高的速度开闭，并在气门导管内做高速往复运动。

4)气门在高温燃气中与腐蚀性气体接触而受到腐蚀。

（3）气门的材料气门的工作条件很差，故要求气门材料必须具有足够的强度、刚度、硬度，能耐高温、耐腐蚀、耐磨损。

进气门一般采用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。排气门则多采用耐热合金钢制造，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。高度强化的发动机趋于用21-4N奥氏体钢和铬镍钨钼钢。为了节约耐热合金钢，有的排气门头部用耐热合金钢，杆部用普通合金钢，然后将两者对焊在一起;还有的在排气门的气门锥面上堆焊或喷涂一层钨钴合金，以提高其硬度、耐磨性、耐高温性和耐腐蚀性，达到延

长气门使用寿命的目的。 图3.10 气门的构造

（4）气门的构造气门由头部和杆部两部分组成，如图3-10所示。 1）气门头部

(1)气门顶部的形状。气门顶部的形状有平顶、球面顶(凸顶)和喇叭形顶(凹顶 )3种，如图3-11所示。平顶气门结构简单，制造容易，受热面积小，故应用最广泛。球面顶气门

刚度大，适用于排气门。喇叭形顶气门呈漏斗形，头部与

图3.11气门头部形状 杆部有较大的过渡圆弧，使气流阻力减小，但

受热面积较大，故仅用于进气门。

(2)气门密封锥面。气门密封锥面是与杆身间，心的圆锥面，用来与气门座接触，起到密封气道的作用。采用密封锥面有以下好处:

①能提高密封性和导热性。 ②气门落座时，有自定位作用。 ③避免气流拐弯过大而降低流速。 ④能挤掉接触面的沉淀物，起自洁作用。

气门密封锥面与气门顶平面之间的夹角，称为气门锥角，如图3-14所示。气门锥角有30°和 45°两种，排气门一般采用45°以保证受高温的排气门头部有足够的刚度；进气门可采用30°或 45°，采用30°时气门开启 时通道断面较大，而采用45°时维修方便。

(3)气门头部直径。通常进气门头部直径大于排气门头部直径。有时为了加工简单，进、

排气门直径做成一样大。由于进、排气门工作条件 图3.12 气门锥角 不同，所用材料不同，为了避免搞错，进、排气门上刻有记号。

气门顶部边缘与气门密封锥面之间应有一定的厚度，一般为1~3mm，以防止在工作中受冲击损坏或被高温气体烧坏。

2）气门杆部

(1)气门杆的作用与结构。气门杆与气门导管配合，为气门运动导向和传热。气门杆身为圆柱形，气门杆的尾部结构随气门弹簧座的固定方式不同而异。

(2)气门弹簧座的固定。气门杆的尾部用来固定气门弹簧座，其结构随气门弹簧座的

固定方式不同而异。常用的固定方式有锥形锁片式和锁销式两种，如图3-13所示。锥形锁片式在气门杆尾部开有不同形状的尾槽，将分成两半的锥形锁片卡住锥形内的弹簧座。锁销式则在气门杆尾部制有径向孔用来安装锁销。

(3)气门机油(润滑油)防漏装置。适量的机油进入气门导管与气门之间的间隙，对于气门杆的润滑是必要的。但如果进入的机油过多，将会在气缸内造成积炭

和在气门上产生沉积物，使机油消耗增加。 图3.13 气门弹簧座的固定方式

需要指出的是，进气管中有一定的真空度，机油会从气门杆与导管之间的间隙被吸入进气管并进入气缸。因此，有的发动机在气门杆上设有机油(润滑油)防漏装置。常见的几种防漏装置结构形式

图3.14气门机油防漏装置 如图3-14所示。 （三）气门座与气门座圈

进、排气道口与气门密封锥面直接贴合的部位称为气门座。如图3.15所示。 （一）气门座的功用

气门座与气门头部密封锥面配合对气缸起密封作用，同时气门头部的热量亦经过气门座外传，起到对气门散热的作用。

（二）气门座的形式与材料

气门座可以在气缸盖或气缸体上直接镗出；也可以单独制成气门座圈，镶嵌在气缸盖或气缸体上。气门座圈用耐热合金钢或耐热合金铸铁制成。

气门座圈不但耐高温、耐磨损和耐冲击、使用寿命长，而且易于更换。缺点是导热性差，加工精度高，如果与缸盖上的座孔公差配合选择不当，还可能发生

图3.15气门座 脱落而造成事故。因为气门座圈热负荷大，温差变化大，又受气门落座时的冲击，为了保证散热和防止脱落，气门座圈与座孔之间应有较高的加工精度、较低的粗糙度和较大的配合过盈，因而压入时应将气门座圈冷缩或将气门座孔部位加热。也有的气门座圈在压入后，再用点冲法将座孔周围冲压，使其内收少许；或用点焊法，使气

门座圈固定得更为可靠。

3．气门座的锥角

气门座的锥角由三个部分组成，其中45°(或30°)的锥面与气门密封锥面贴合，如图3-16所示。为保证密封可靠，同时又有一定的散热面积，要求结合面的宽度b为1~3mm；l 5°和 75°锥角是用来修正工作锥面的宽度和密封不带的上、下位置的，以使其达到规定的要求。在安装气门前，还应采用与气门配对研磨的方法，以保证贴合得更紧密、可靠。某些发动机的气门锥角比气门座锥

角小0.5°~l°，该角称为密封干涉角。这样做有利于走合期的 图3.16气门座锥角 磨合。走合期结束，干涉角逐渐消失，恢复全锥面接触。 （四）气门导管

1．气门导管的功用气门导管的主要功用是为气门运动导向，以保证气门上下运动时

不发生径向摆动而准确落座，同时起导热作用。

2．气门导管的结构气门导管的结构如图3-17所示。气门导管外圆与气缸盖导管承孔为过盈配合，导管内孔与气门杆为过渡配合。为了防止气门导管在使用过程中松脱，

图2.17 气门导管 有的发动机对气门导管用卡环定位。气门杆

与气门导管孔的配合间隙必须适当，一般为0.05 ~ 0.12mm。间隙过大，导向不好，散热不良;而间隙过小，热状态下可能卡死。

（五）气门弹簧 1．气门弹簧的功用

气门弹簧的功用是使气门与气门座紧密贴合，克服气门和气门驱动件所产生的惯性力

的干扰，避免各零件彼此脱离而破坏配气机构的正常工作。如图2.18所示。

2．对气门弹簧的要求气门弹簧应具备以下要求：

图2.18气门弹簧 (1)必须有足够的预紧力，以保证气门迅速

回座，保证气门和气门座密封。

(2)必须克服在气门开闭的过程中气门及传动零件产生的惯性力。 (3)高速度、长时间运转下具有良好的耐久性。 (4)保证气门不会发生跳动。 3．气门弹簧的材料

气门弹簧多采用优质弹簧钢丝绕制而戚，并经热处理-多为圆柱形螺旋弹簧。其一端支承在气缸盖的相应凹槽内，另一端压在气门弹簧座圈上。

4．气门弹簧的结构形式

当气门弹簧的工作频率与其固有的振动频率相等或为整数倍时，气门弹簧就会发生共振。共振时，配气相位将遭到破坏，使气门发生反跳和冲击，甚至使弹簧折断。为防止共振的发生，常采取以下结构措施：

(1)采用双气门弹簧。如图2.19所示，在柴油机和高性能汽油机上广泛采用每个气门安装 2个直径不同，旋向相反的内、外弹簧。由于 2个弹簧的固有频率不同，当一个弹簧发生共振时，另一个弹簧能起到阻尼减振作用。采用双气门弹簧可减小气门弹簧的高度，而且当一个弹簧折断时，另一个弹簧仍可维持气

门工作。弹簧旋向相反，可以防止折断的弹簧圄卡入另一个弹簧圈内使其不能工作或损坏。 图2.19 双气门弹簧

(2)采用变螺距气门弹簧。某些高性能汽油机采用变螺距单气门弹簧。变虫草、距弹簧的固有频率不是定值，从而可以避开共振。

(3)采用锥形气门弹簧。锥形气门弹簧的刚度和固有振动频率沿弹簧轴线方向是变化的，因此可以消除发生共振的可能性。安装变螺距气门弹簧和锥形气门弹簧时，应该使螺距小的一端和弹簧大端朝向气缸盖顶面。

(4)采用气门弹簧振动阻尼器。当采用一个等螺距圆柱形螺旋弹簧时，可在弹簧外圈加

装弹簧振动阻尼器。

（二）气门传动组

气门传动组的主要机件有凸轮轴及其驱动装置、挺柱、推杆、摇臂及摇臂轴等。如图3.20所示。其功用是使进、排气门按配气相位规定的

图3.20 气门传动组 时刻开闭，且保证有足够的升程。

1、凸轮轴 （1）凸轮轴的功用

凸轮轴是气门传动组中最主要的零件。其功用是用来驱动并控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位及气门开度的变化规律等要求。下置凸轮轴式发动机还用它来驱动汽油泵、机油泵和分电器等。

2．凸轮轴的材料

凸轮轴的材料多为优质碳钢或合金钢，也有采用合金铸铁和球墨铸铁的，并对凸轮和轴颈表面进行高频洋火(中碳钢)或渗碳(低碳钢)处理，以提高其硬度和耐磨性。

3．凸轮轴的结构

凸轮轴主要由凸轮和轴颈两部分组成，如图3.21所示。对下置式凸轮轴配气机构发动机来说，凸轮轴上还设有螺旋齿

轮和偏心轮，用来驱动膜片式汽油泵、机油泵 图3.21 凸轮轴的结构 和分电器。凸轮轴的前端通过键装有凸轮轴正时齿轮或链轮及同步齿形带轮。

上置式凸轮轴有单上置和双上置之分。单上置式凸轮轴将进气凸轮和排气凸轮布置在同一根凸轮轴上。双上置式凸轮轴的两根凸轮轴，一根是进气凸轮轴，上面布置着各缸的进气凸轮;另一根是排气凸轮轴，上面布置着各缸的排气凸轮。

1）凸轮

凸轮是凸轮轴的主要工作部分。

(1)同名凸轮与异名凸轮。凸轮轴上各缸的进气凸轮(或者排气凸轮)称为同名凸轮。各同名凸轮的相对角位置与凸轮轴旋转方向、发动机工作顺序及气缸数或做功间隔角有关。如果从发动机风扇端看凸轮轴逆时针方向旋转，则工作顺序为1-3-4-2的四缸发动机其做功间隔角为720°/4=180°曲轴转角，相当于

90°凸轮轴转角，即各同名凸轮间的夹角为90°，如图3-27（a）所示。对于工作顺序为1-5-3-6-2-4的直列六缸发动机，其同名凸轮的相对角位置如图3-27（b）所示。

凸轮轴上同一缸的进、排气凸轮称为异名凸轮。异名凸轮相对角位置，决定于配气相位及凸轮轴旋转方向。

(2)凸轮的轮廓。进、排气门开启和关闭的时刻、持续时间以及开闭的速度等分别由凸轮轴上的进、排气凸轮控制。凸轮的轮廓如图3-28所示，其轮廓线是对称的，同名凸轮的轮廓线相同，异名凸轮的轮廓线是不相同的。使用一段时间后，由于凸轮的磨损，气门开

启时间推迟，开启持续角减小，气门的升程有所降低，发动机的进气量减少。

2）轴颈与轴承凸轮轴轴颈用来支承凸轮轴。凸轮轴有全支承和非全支承两种。全支承凸轮轴每个气缸两端都有一个轴颈，而非全支承凸轮轴则是每隔两个气缸设置一个轴颈。由于装配方式的不同，轴颈的直径有的相等，有的则从前向后依次减小，以便于安装。

凸轮轴轴承一般做成衬套压入整体式的座孔中，与轴颈配合。其材料多与曲轴轴承相同，由低碳钢背内浇减磨合金制成。也有的用粉末冶金衬套或铜套。

凸轮轴轴颈的润滑采用压力润滑，气缸体或气缸盖上钻有油道与轴承相通。凸轮与挺柱间采用飞溅润滑。

4．凸轮轴的驱动

凸轮轴是由曲轴通过传动装置来驱动的。由于四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴转两圈，而各缸只进、排气一次，即凸轮轴只需转一圈，所以曲轴与凸轮轴的传动比为2 : 1。凸轮轴的传动装置由齿轮式、链条式和齿形带式三种。

5．凸轮轴的轴向定位

为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动，凸轮轴都设有轴向定位装置。上置式凸轮轴利用某一道凸轮轴轴承的翻边或轴承盖的两侧实现轴向定位。

3．4．3挺柱

1．挺柱的功用

挺柱的功用是将凸轮轴旋转时产生的推力传给推杆或气门。 2．挺柱的材料挺柱常用合金钢或合金铸铁制成。 3．挺柱的结构形式挺柱有普通挺柱和液压挺柱两种。 1）普通挺柱

普通挺柱主要有菌形、筒形和滚轮形三种，如图3-31所示。通常把挺柱底部工作面设计为球面，并且将凸轮制成锥形，使两者的接触点偏离挺柱轴线。工作中，当挺柱被凸轮顶起时，接触点间的摩擦力使挺柱绕自身轴线旋转，以实现均匀磨损。挺柱可直接安装在气缸体一侧的导向孔中，或安装在可拆卸的挺柱架中。

2）液压挺柱

图3-31

配气机构中留有间隙，工作时会产生撞击和噪声，所以现代轿车发动机多采用液压挺柱。如上海别克、广州本田雅阁、奥迪A6、上海帕萨特轿车和上海桑塔纳轿车发动机均采用液压挺柱。液压挺柱工作时，能自动补偿配气机构各传动件尺寸的变化，保证气门严密关闭，同时保持各零件始终接触，因此无需预留气门间隙，不存在调整气门间隙这项工作。采用液压挺柱的发动机在起动后的短时间内挺柱会发出响声，过一会响声即消失，这是正常现象。

图3-32所示为上置式凸轮直接驱动的配气机构所采用的液压挺柱。其工作原理是：气门关闭时，弹簧推起柱塞和外壳，消除间隙，保持与凸轮接触，同时润滑油由缸盖上供油孔进入 B室(储油室)并通过单向阀（球阀）补充到 A室（工作室）。当凸轮旋转要开启气门时，A室油压土升，关闭单向阀，此时凸轮经外壳、柱塞，通过液压再经柱塞壳体推开气门。

图3-32

3．4．4推杆

1．推杆的功用

推杆位于挺柱和摇臂之间，其功用是将挺柱传来的运动和作用力传给摇臂。主要应用于凸轮轴中置或下置式配气机构中。

2．推杆的材料与结构

在凸轮轴下置式配气机构中，推杆是一个细长杆件，传递的力很大，所以极易弯曲。因此，要求推杆有较好的纵向稳定性和较大的刚度。在动负荷大的发动机中，推杆应尽量做得短些。

推杆一般用冷拔无缝钢管制成，两端焊上球头和球座。也可以用中碳钢制成实心推杆，这时两端的球头或球座与推杆锻成一个整体。对于机体和气缸盖都是用铝合金制造的发动机，宜采用锻铝或硬铝制造的推杆，并在其两端压入钢制球头和球座，其目的是当发动机温度变化时，不致因为材料热膨胀系数不同而引起气门间隙改变。推杆两端的球头或球座均需淬硬和磨光，以提高其

图3-35

图3-36

耐磨性。推杆的外形如图3-35所示。

3．推杆的检修

推杆易弯曲，检查方法如图3-36所示。测量其直线度误差应不大于0.30mm，如超过规定值，应进行冷压校正。推杆两端面应光滑无磨槽、裂纹或变形，否则应予以更换。

3．4．5摇臂组件

1．摇臂纽件的结构与功用

摇臂组件主要有摇臂、摇臂轴、摇臂轴支座、气门间隙调整螺钉等零件组成，如图3-37所示。

摇臂的功用是将凸轮或推杆传来的力改变方向后传给气门，使其开启。摇臂装在摇臂轴上，它是一个两臂不等长的双臂杠杆，长臂一端用来推动气门。

图3-37

摇臂通过摇臂轴支座装在

气缸盖上。摇臂上有油道，摇臂轴的中间是空的，兼起油道的作用，通过支座油道与气缸盖上的油道相通。

耐磨性。推杆的外形如图3-35所示。

3．推杆的检修

推杆易弯曲，检查方法如图3-36所示。测量其直线度误差应不大于0.30mm，如超过规定值，应进行冷压校正。推杆两端面应光滑无磨槽、裂纹或变形，否则应予以更换。

3．4．5摇臂组件

1．摇臂纽件的结构与功用

摇臂组件主要有摇臂、摇臂轴、摇臂轴支座、气门间隙调整螺钉等零件组成，如图3-37所示。

摇臂的功用是将凸轮或推杆传来的力改变方向后传给气门，使其开启。摇臂装在摇臂轴上，它是一个两臂不等长的双臂杠杆，长臂一端用来推动气门。

图3-37

摇臂通过摇臂轴支座装在

气缸盖上。摇臂上有油道，摇臂轴的中间是空的，兼起油道的作用，通过支座油道与气缸盖上的油道相通。

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