浅析气门间隙和配气相位对发动机工作的影响.docx

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浅析气门间隙和配气相位对发动机工作的影响

镇江高专

ZHENJIANGGAOZHUAN

毕业设计（论文）

浅析气门间隙和配气相位

对发动机工作的影响

Shallowvalveclearanceandwithgasphaseofengineworkofinfluence

系名：

机械工程系__________

专业班级：

汽车08

*******

学号：

指导教师姓名：

沈恒旸

指导教师职称：

高级工程师

2010年12月10日

第一章汽车配气机构简介----------------------------------------------------------5

1.1配气机构的功用与组成---------------------------------------------------------5

1.2配气机构的类型----------------------------------------------------------------5

1.3配气相位-------------------------------------------------------------------------5

1.3.1配气相位概念及简介----------------------------------------------------------5

1.3.2配气相位图---------------------------------------------------------------------7

1.4气门间隙---------------------------------------------------------------------------7

1.4.1气门间隙概念及简介---------------------------------------------------------8

1.4.2气门间隙的调整方法及步骤------------------------------------------------8

第二章气门间隙和配气相位对发动机工作的影响------------------10

2.1发动机工作工况简介-------------------------------------------------------10

2.2发动机最佳工况时与气门间隙和配气相位的关系---------------------12

2.2.1气门间隙对发动机工作的影响---------------------------------------------12

2.2.1.1气门间隙过大对发动机工作的影响-------------------------------------12

2.2.1.2气门间隙过小对发动机工作的影响------------------------------------13

2.2.2配气相位对发动机工作的影响---------------------------------------------13

2.2.2.1进气提前角对发动机工作的影响---------------------------------------13

2.2.2.2进气迟闭角对发动机工作的影响---------------------------------------14

2.2.2.3排气提前角对发动机工作的影响---------------------------------------14

2.2.2.4排气迟闭角对发动机工作的影响---------------------------------------15

第三章气门间隙和配气相位对发动机工作影响案例分析-----------15

3.1爱丽舍汽车气门间隙和配气相位对发动机工作影响的案例-----------15

3.2富康汽车气门间隙和配气相位对发动机工作影响的案例--------------17

结论--------------------------------------------------------------------------------------------18

致谢--------------------------------------------------------------------------------------------19

参考文献-------------------------------------------------------------------------------------20

浅析气门间隙和配气相位对发动机工作的影响

专业班级：

汽车08学生姓名：

梅沙沙

指导老师：

沈恒旸职称：

高级工程师

摘要随着中国经济的发展，我国的汽车保有量有了大幅度的增长，同时人们对汽车排放、节能及安全等性能的要求也日益提高。

在需求的驱动下，汽车技术日新月异，出现了大量新结构、新装置。

而有着汽车心脏之称的发动机也是众多专家与学者的研究对象，而本论文也就此介绍了气门间隙和配气相位对发动机工作的影响以及气门间隙的调整方法。

为了让发动机具有良好的经济性、动力性和安全性，使发动机在全负荷工作时，能够获得最大的功率，就必须要保证进气缸能吸入足够的新鲜气体，因此，在此工况下，要求配气机构能保证最大的新鲜气体供给量。

而配气机构中的气门间隙和配气相位又是其中的重要组成部分，气门间隙的过大或过小以及进气提前角、进气迟闭角、排气提前角和排气迟闭角对发动机工况都有影响，因此必须对气门间隙进行检查和调整，使发动机能够在更好的工况下工作，而本论文也就对以上内容作了一一阐述。

同时也举例说明了几种车型的气门间隙和配气相位对发动机工作的影响，根据笔者的实习经验，也举例说明了雪铁龙车型的气门间隙和配气相位对发动机工作的影响以及其气门间隙的调整方法。

经过查阅大量资料和结合自己的社会实践从而创作了本论文。

关键词：

发动机气门间隙配气相位调整

Shallowvalveclearanceandwithgasphase

ofengineworkofinfluence

AbstractWiththedevelopmentofChineseeconomy,Chinesecarquantitiesareincreasedgreatly,andpeopletovehicleemission,energy-savingandsafetyperformancerequirementsareincreasing.Indemand,automotivetechnology,thereappearalargenumberofnewstructure,thenewdevice.Butasacarengineistheheartofmanyexpertsandscholars,andthestudyonpaperintroducesvalveclearanceandgasphaseoftheengineandinfluenceofthevalveclearanceadjustment.

Inordertomaketheenginehasgoodperformanceandfueleconomy,safety,maketheengineinfullloadatwork,canobtainthebiggestpower,itmustensureintocylindercaninhaleenoughfreshair,therefore,inthiscondition,therequirementwithgasinstitutionscanguaranteethelargestfreshgasfillingquantity.Buttheairvalveclearanceandgasphaseisoneoftheimportantpartofthevalveclearanceistoosmallortooearlyandlate,airintakeandexhaustclosingAngleAngleandexhaustcloseslateronengineoperatingAngle,thereforemusthaveimpactonvalveclearance,inspectionandadjusttheenginecanworkinabetterworkingconditions,thispaperalsoisoneoftheabovecontent.Alsoillustratesseveralmodelsofvalveclearanceandgasphaseofengine,andtheinfluenceoftheinternshipexperience,accordingtotheauthoralsoillustratestheCitroenmodelsofvalveclearanceandgasphaseofworkandtheenginevalveclearanceadjustmentmethods.

Afterconsultingalargenumberofdataandcombiningtheirsocialpracticeandthecreationofthisthesis.

Keywords:

enginevalveclearancewithgasphaseadjustments

引言

对于配气机构，要提高充气效率主要应减小进、排气阻力，如采用多气门机构，合理的进、排气门开闭时刻和开启的大小等，保证充气量尽可能大，这样才能使发动机能输出更大的功率，才能提高发动机的工作效率，因此对于配气机构中的气门间隙和配气相位的研究也是重中之重，本论文也就由此而展开了

。

第一章配气机构简介

1.1配气机构的组成与功用

配气机构的作用是按照发动机各缸内所进行的工作循环和点火次序的要求，定时开、闭进、排气门，使新鲜混合气（汽油机）或空气（柴油机）及时充入气缸，液化后的废气及时排出气缸。

配气机构由气门组和气门传动组组成。

气门组包括气门、气门导管、气门座、气门锁片气门油封和气门弹簧等。

它的作用是实现气缸的密封。

气门传动组包括凸轮轴、凸轮正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等。

它的作用是使气门按发动机配气相位规定的时刻及时开、闭，并保证规定的开启时间和开启高度。

1.2配气机构的类型

配气机构的类型很多，可按不同的布置方式分类。

按气门的布置形式，可分为侧置气门式和顶置气门式，由于侧置气门式高速性能差已基本淘汰，顶置气门又可按不同的布置方式分类，按凸轮轴的布置可分为顶置凸轮轴式。

中置凸轮轴式和下置凸轮轴式；按传动方式可分为齿轮传动式、链条传动式和齿形传动带传动式；按每个气缸的气门数目可分为2气门式、3气门式、4气门式和5气门式、6气门式等。

1.3配气相位

1.3.1配气相位概念及简介

配气相位就是用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间。

理论上四冲程发动机的进气门应当在活塞处在上止点时开启，当活塞运动到下止点时关闭；排气门则应当在活塞处于下止点时开启，在上止点时关闭。

进气时间和排气时间各占180°曲轴转角。

但是实际发动机的曲轴转速都很高，活塞每一行程历时都很短。

这样短时间的进气和排气过程，往往会使发动机充气不足或排气不净，从而使发动机功率下降。

因此，现代发动机都采取延长进、排气时间的方法，即气门的开启和关闭时刻并不正好是活塞处于上止点和下止点的时刻，而是分别提前或延迟一定曲轴转角，以改善进、排气门状况，从而提高发动机的动力性。

发动机的进气门是在排气行程接近终了，活塞到达上止点之前打开的。

从进气门开始打开到活塞到达排气行程上止点对应的曲轴转角，称为进气提前角，用α表示。

汽车发动机的进气提前角一般为10°～30°

进气门早开的目的，主要是为了当活塞到达上止点时，进气门已经开大，使进气行程开始时新鲜气体能顺利充入气缸。

进气行程活塞到达下止点后，进气门并未马上关闭，而是曲轴继续转过一定角度，活塞又上行一定距离后才关闭。

从活塞位于进气行程下止点起，到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气迟闭角，用β表示。

发动机的进气迟闭角一般为40°～80°。

进气门晚关的目的，主要是利用进气行程终了时气缸内压力仍低于大气压行程的压力差和气流惯性继续进气。

发动机的排气门是在作功行程接近终了，活塞还未到达下止点之前打开的。

从排气门开开打开到活塞到达作功行程下止点对应的曲轴转角，称为排气提前角，用γ表示。

汽车发动机的排气提前角一般为40°～80°。

排气门早开的目的，是利用作功行程接近终了时对活塞作功无多大意义的缸内余压进行自然排气，使大部分废气迅速排出，以减小活塞上行时的强制排气阻力。

同时，废气的迅速排出，还可以防止发动机过热。

经过整个排气行程，活塞到达排气上止点后又下行一定的曲轴转角，排气门才关闭。

从活塞位于排气行程上止点起，到排气门完全关闭时对应的曲轴转角，称为排气迟闭角，用δ表示。

发动机的排气迟闭角一般为10°～30°。

排气门晚关的目的，主要是为了利用排气行程终了时燃烧室的废气压力仍高于大气压力，使废气再压力差和气流惯性的作用下继续排气，可以使废气排放得更干净。

由于进气门在排气上止点之前已经开启，而排气门又在排气上止点之后关闭，这就出现了在同一时间内，进气门和排气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠或气门叠开。

气门重叠对应的曲轴转角称为气门重叠角，即α＋β。

1.3.2配气相位图

上面简单介绍了配气相位，而配气相位用曲轴转角的环形图来表示，称为配气相位图，如图1所示。

图1配气相位图

由图中可以看出：

进气时：

进气门提前α角打开，滞后β角关闭。

进气时间为：

α+180°+β

排气时：

排气门提前γ角开启，滞后δ角关闭，排气时间为：

γ+180°+δ

气门重叠角：

它等于进气提前角与排气迟后角之和α+δ

1.4气门间隙

1.4.1气门间隙概念及简介

发动机在冷态下，当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙称为气门间隙，如图2所示。

图2气门间隙

发动机工作时，气门及传动件都将因为温度升高而膨胀伸长。

如果气门及传动件之间在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态下，气门及其传动件的受热膨胀势必会引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和做功行程中漏气，从而使功率下降，严重时甚至不易启动。

为了消除这种现象，通常留有适当的气门间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。

气门间隙的大小由发动机制造厂试验确定，一般在冷态时，气门间隙为0.25～0.30mm,排气门的间隙为0.30～0.35mm。

1.4.2气门间隙的调整方法及步骤

气门间隙通常会因为配气机构零件的磨损、变形发生变化，当气门间隙过大或过小的时候对发动机的工作状态都有很大影响，因此，在汽车的使用过程和维护中，应按原厂规定的气门间隙值认真地检查和调整气门间隙，以保证发动机的正常工作。

那么气门间隙的调整方法都有哪些呢？

汽车气门间隙的调整方法及步骤：

方法1

　A.在气门工作面上用软铅笔沿径向每隔4mm划一条线，将相配的气门与座接触，并转动气门1/8～1/4转后取出，如铅笔线痕迹已全部中断，且接触在居中偏下，则表示密封良好；如果有的线未断，或接触位置不对，则说明密封不严或密封不合要求，需重新研磨或修复。

　　B.将气门在相配的座上轻拍数下后，察看气门及座的工作面，应有明亮完整的光环，且气门上的光环位置应在工作锥面的居中偏下，则认为已达到密封要求。

　　C.用带有气压表的气门密封性试验器进行检查，气门组零件处于装备状态，将试器的空气筒紧紧压在气门头部位置，使容筒端面与汽缸盖（或汽缸体）结合面保持良好密封，然后捏橡皮球，向空气容筒内充气，使具有0.6～0.7MPa的气压。

如果在半分钟内气压表的读数不下降，则表示气门与座的结合密封是良好的。

　　检查和调整气门间隙的原则，应在气门处于完全关闭、且气门挺柱落在最低位置时进行，顶置式气门应测量气门杆端面与摇臂之间的间隙，侧置式气门则测量气门杆端面与挺柱之间的间隙，其检查调整方法有两种。

检查调整方法

　　a.逐缸调整法。

首先找到一缸压缩终点，调整该缸进排气门间隙，然后摇转曲轴，按点火顺序逐缸进行。

　　b.两次调整法。

以六缸发动机按1、5、3、6、2、4点火顺序工作为例说明如下：

（1）先将一缸活塞置于压缩终点，则该缸的进排气门必然可调整。

（2）按“二进三排”的原则。

即此时二缸的进气门和三缸的排气门必然处于完全关闭状态，它们也是可以进行检查、调整的。

　　（3）连杆轴径在同一平面上两个气缸，一次只能调整一对气门，所以此时五缸的排气门和四缸的进气门也必然可以检查调整

　　（4）当六缸活塞位于压缩终点，则其余未检查和调整的气门，必然处于完全关闭状态。

由此，摇转曲轴两次，即可将发动机的所有气门都进行检查调整。

方法2

A.划线法,在研磨过的气门工作面上,每隔8mm左右用软铅笔画一条线,然后将相配的气门放在气门座上旋转1/4圈,如所划的线条均被切断,则表示密封性良好,如有的线条未被切断,说明密封不良,需重新研磨。

　B.加压法,从进、排气管口各注入50ml煤油,然后施加20～30kPa的气压,看是否有煤油经气门渗出,若渗油应拆下再次研磨。

　C.涂色法,在气门工作面上涂上一层贡蓝薄膜,在气门自然压下气门座时,相对气门座旋转气门,此时,若气门密封面360°都出现贡蓝,则气门是同心的,反之则应更换气门。

　　检查调整方法　调整的一般方法是：

（1）预热发动机使冷却液水温达到80℃-90℃。

（2）打开离合器壳体上正时标志检查孔和缸盖罩。

　　（3）确认缸盖螺栓处于拧紧到规定扭矩状态。

　　（4）转动曲轴，使飞轮上“0”刻线与离合器壳上标记线对齐，确认第一缸进排气门摇臂的弧面与凸轮轴凸轮基圆接触，即一缸活塞处于压缩上止点（如果摇臂与凸轮接触，则应旋转曲轴360°）此时气门处于关闭位置。

　（5）松开调整螺钉1的锁紧螺母2，用螺丝刀转动调整螺钉使螺钉下端面与气门杆3上端面之间A为规定的间隙值（用厚薄规的厚度确定）。

保持螺丝刀不动，拧紧锁紧螺母至规定扭矩，然后可用厚薄规插入间隙A进行复查，如此可以调完第一缸进、排气门间隙。

（6）然后顺时针转曲轴（从发动机前端看），对于4缸机每转动180°，即可按点火顺序1-3-4-2的次序调整下一发火缸的气门间隙。

对于3缸机则每转240°，即可按点火顺序1-2-3次序调整（曲轴旋转的角度可用飞轮齿圈的齿数进行换算）。

第二章气门间隙和配气相位对发动机工作的影响

2.1发动机工作工况简介

汽车是在负荷、速度及道路情况变化的条件下使用的。

因此发动机必须适应汽车的需要，在负荷和转速经常变化下工作。

发动机的运行情况（简称工况）是以其发出的功率和转速来表示的。

此功率、转速应该与发动机所带动的工作机械要求的功率、转速相适应。

发动机在一定转速下按一定功率稳定工作的条件是发动机发出的转矩与工作机械消耗的转矩相等。

由于稳定工作必须满足转矩相等的条件，当工作机械阻力矩或转速变化时，就引起发动机与之配合的运行工况发生变化，因而发动机工况变化规律与所带动的工作机械的工作情况有关。

（1）怠速和小负荷工况：

怠速工况指发动机对外无功率输出的情况下低速运转（带空调的车例外），当汽车起步时适当加大油门进入小负荷工况，在这种情况下，由于节气门处于关闭或微开状态，吸入缸内的可燃混合气不仅数量少，燃油蒸发不良等原因，为了适应较大有效扭矩的要求以适应汽车起步的需要，所以在这个区域运行时，供给的混合气应加浓，但加浓的程度随负荷的加大而变小。

（2）中等负荷工况：

汽车发动机的大部分时间处于中等负荷状态。

此时节气门有足够大的开度，进气量充足，废气稀释的影响不大，因此要求供给较稀的混合气，以获得最佳的燃油经济性，空燃比为16～17。

（3）大负荷和全负荷工况：

此时节气门开度已超过3／4，由于曲轴转速逐渐达到最高转速，气门开闭时间极短，但为了满足功率的要求，必须逐渐加浓混合气。

燃油消耗率随转速增加而升高。

此外，我们又从行驶车速与燃油消耗率的关系来分析：

a.由以上机械原理可知：

发动机曲轴转速在1200－1300ｒ／min时扭矩曲线达到最高点，以满足起步和爬坡的要求，但燃油消耗也较大。

b.从行车记录仪的实时记录得知，发动机曲轴转速在1500～1700ｒ／min之间，行驶车速为70～80km／h，此时的有效扭矩和有效功率曲线完全满足行驶要求：

有效扭矩为720N·M，有效功率为125kw，二者的有效值达到发动机设计的80～90％，而此时燃油消耗率刚好在最理想的、最经济的位置。

这就是本段所要阐述的中等负荷工况可获得最低燃油消耗率的结论。

（变速杆处于高档位置）

c.跨过1700ｒ／min的区域，我们可以看到，燃油消耗率曲线呈逐渐爬升的趋势直至最高点；也就是说，油门越大，车速越快，耗油量也越大。

因此，从传统的节油经验中得出中速行驶的经验是有理论与实践为依据的，同时也有利于安全及车质车况。

2.2发动机最佳工况时与气门间隙和配气相位的关系

2.2.1气门间隙对发动机工作的影响

上面就气门间隙已经做了简单介绍，我们知道在发动机工作的时候，气门将因温度升高而膨胀，这时候气门间隙的大小对与发动机的工作影响又会是这样的呢?

下面我们就这个问题做简单介绍。

2.2.1.1气门间隙过大对发动机工作的影响

气门间隙过大就意味着气门关闭的时间提前和打开的时间延迟。

当排气结束进气开始时，我们知道进气门是滞后关闭的，这是因为活塞由上止点向下行，气缸内的真空度尚未形成，排气道内气流的惯性仍很大，还在吸引气缸内的气体向外流，有利于排光废气由于气缸内的真空度还未形成，所以进气门刚打开时，还属于惯性进气。

但气门间隙过大，就造成了气门开度变小，排气门滞后关闭的时间变短甚至提前关闭，这样就造成气缸内的废气排不干净，也影响了进气，这样一来，气缸内的可燃混合气量就减少了！

   再来谈进气门间隙大的影响。

我们知道，进气门在上止点以前提前打开，这是因为：

A气体是可压缩的流体，在上一个工作循环，进气门关闭阶段，气道内的气体由于惯性，后面的气体压缩前面的气体，在进气门背面提高了气体的压力。

B因为气门刚刚打开，只有很狭的一条缝，气体流动阻力很大，气缸内的气体压力即使比气道内的压力高一点，也很难形成倒流。

但是如果气门的间隙过大，进气门开启的时间就会延迟，这样就会造成进气量不足,进气门也是滞后关闭的，因为：

（1）在进气过程中，由于气门和喉口的阻力，气缸内形成了一定的真空度，压力约为0.7—0.8个大气压。

进入压缩过程，虽然活塞已由下止点上行，但要消除气缸内的真空度仍