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
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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