第3章-配气机构
第三章配气机构
圆柱形螺旋弹簧
不等距弹簧 应用： CA7560
双弹簧布置
旋向相反的 两个弹簧， 防止断裂的 弹簧卡入另 一弹簧
应用车型：
奥迪100，捷达，桑塔纳, 广州标致505
气门旋转机构
锥形套筒
锁片
作业
1、气门弹簧起什么作用？为什么在装配 气门弹簧时要预先压缩？ 2、气门锥角有什么作用？
二、气门驱动组
1、组成 2、功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和适 当的气门间隙。 摇臂轴 摇臂 凸轮轴 推杆
性能：
进气门570K~670K（铬钢 或铬镍钢） 排气门1050K~1200K（硅 铬钢）
头部
强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨
气门头部的结构形式
平顶式
凸顶式 （球面顶）
结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、 排气门都可采用。
适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清 除效果好，但球形的受势面积大，质量和惯性力大加工 较复杂。
凸轮轴正时 齿形带轮
张紧轮
中间轴齿 形带轮
曲轴正时 齿形带轮
2、挺柱
（1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。 （2）挺柱的分类：
菌式
气门侧置式
筒式
气门顶置式
滚轮式
减小摩擦所造成的对 挺柱的侧向力。多用 于大缸径柴油机。
挺柱端面与凸轮的关系
凸轮为何要成锥 形？
锥形凸轮
液力挺柱
结构： 卡环 球形支座 进油口 柱塞 单向阀 挺柱体 柱塞弹簧 柱塞腔
汽油机：排气门采用镶嵌式气门座 柴油机：进气门采用镶嵌式气门座
3、气门导管
作用： 为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。 倒角 工作条件： 工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损。 气缸盖 材料： 气门导管 用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。 加工方法： 卡环：防止气门 外表面加工精度较高 导管在使用中脱 内表面精绞 落。 装配： 气门杆与气门间隙0.05～0.12mm。
第三章 配气机构
张紧轮
中间轴齿 形带轮 曲轴正时 齿形带轮
四、每缸气门数及排列方式
1、气门数
一般发动机都采用每缸两个气门，即一个进气门和一个排 气门的结构。为了改善换气，在可能的条件下，应尽量加 大气门的直径，特别是进气门的直径。但是由于燃烧室尺 寸的限制，气门直径最大一般不能超过气缸直径的一半。 当气缸直径较大，活塞平均速度较高时，每缸一进一排的 气门结构就不能保证良好的换气质量。因此，很多新型汽 车发动机上采用每缸四个或五个气门结构。
气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷 为保证气门关闭严密，
态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、 态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、 挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。 挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。
摇臂
气门间隙
气门杆
5、气门间隙调整原则
（1）不可调区域： 不可调区域： 将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。 将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。 将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。 将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。 调气门间隙的步骤： （ 2）调气门间隙的步骤： 画出配气相位图 排出各缸的位置 当一缸在压缩上止点时， 当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于何行 判断间隙是否可调。 程，并 判断间隙是否可调。
5、气门叠开
气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时， 气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时， 出现的进排气门同时开启的现象。 出现的进排气门同时开启的现象。 气门叠开角：气门同时开启的角度： 气门叠开角：气门同时开启的角度： （α+ δ）。
配气相位演示
第三节
配气机构的零件和组件
一、气门组 一、气门组
第三章 配气机构
第三章配气机构3.1 概述 (2)3.2 配气相位 (5)3.3 配气机构的零件和组件 (8)3.4 可变进气系统 (21)学习目标：1.掌握配气机构的组成及各零部件的结构特点；2.掌握配气相位、气门间隙；3.掌握凸轮轴的结构特点；4.掌握可变进气系统的结构类型特点。
学习方法：介绍发动机配气机构的结构及组成，通过实物教学和多媒体课件动态演示相结合，并和汽车拆装与调整实践教学相辅相承，使学生掌握各零部件的结构特点和安装要求。
学习内容：§3.1 概述§3.2 配气相位§3.3 配气机构的零件和组件§3.4 用配气相位图分析可调间隙的气门§3.5 可变进气系统学习重点：1.配气相位；2.气门间隙；3.凸轮轴的结构特点；4.可变进气系统的结构类型。
作业习题：1.影响充气效率的因素主要有哪些？2.配气机构的功用是什么？3.如何从一根凸轮轴上找出各缸的进排气凸轮和该发动机的发火顺序？4.气门弹簧起什么作用，为什么在装配气门弹簧时要预先压缩？5.挺柱的类型主要有哪些，液压挺柱有哪些优点？6.可变进气系统主要有哪几种型式？3.1 概述配气机构的功用就是根据每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时打开和关闭各缸的进排气门，使新气及时进入气缸和废气及时排出气缸，使换气过程最佳。
好的配气机构应使发动机在各种工况下工作时获得最佳的进气量，以保证发动机在各种工况下工作时发出最好的性能。
发动机在全负荷下工作时，需获得最大功率和扭矩，这就要求在此工况下，配气机构应保证获得最大进气充量。
吸入的进气越多，发动机发出的功率和扭矩越大。
进气充满气缸的程度，常用充气效率 ( 也称充气系数 ) η v 表示。
即：ηv =M/Mo式中M －进气过程中，实际充入气缸的进气量；Mo －在进气状态下充满气缸工作容积的进气量。
一般情况下发动机充气效率η v 总是小于 l 的。
η v 的大致范围是：四冲程汽油机 0.7 ～ 0.85 ；四冲程非增压柴油机 0.75 ～ 0.90 ；四冲程增压柴油机 0.90 ～ 1.05 。
第三章配气机构
• 有些发动机为了制造和维修方便，二者都用450。
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锥面研磨
• 为保证良好密合，装配前应将气门头与气门座二者的 密封锥面互相研磨，研磨好的零件不能互换。
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③气门直径
• 气门头部直径越大，气门口通道截面就越大，进、排 气阻力就越小。
44
45
(2)气门杆部
1-气门杆；2-气门弹簧； 3-弹簧座；4-锁片；5-卡环
4
一、气门的布置形式:
1.顶置式—位于缸盖顶上
气门行程大,充气好,燃烧室紧 凑，有利于燃烧及散热，有 利于提高压缩比和改善发动 机动力性（结构复杂,零件多）
5
2.侧置式—位于缸体一侧已趋于淘汰
a. 结构简单，高度低 b. 燃烧室结构不紧凑,散热大 c. 拐弯多,阻力大,进气不充分,排气不彻
底
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二、 凸轮轴的布置位置
（4）优点：正时精度高，传动阻力小，无需张紧机构。
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（5）正时记号(装配时必须对齐):保证配气正时。
A—B；
1—1为配气正时记号; 2—2为喷油正时记号;
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2、链条传动（凸轮轴上置或中置用）
（1）特点：噪声小,可靠性、 耐久性不如齿轮传动，传 动性取决于链条的制造质 量。
（2）防止链条抖振，设有导 链板和张紧装置。
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一、气门
• 作用：
• 燃烧室的组成部分； • 根据工作需要，实现燃烧室的开启与密封。
• 工作条件：
• 承受热负荷：进气门600~700K，排气门800~1100K； • 承受机械载荷：气体压力、气门弹簧力、落座惯性力等； • 作高速往复直线运动；冷却和润滑条件差； • 易被腐蚀（高温燃气中有腐蚀性的气体）。
第三章配气机构
*二、挺柱
作用： 将凸轮的推力（运动）传给推杆或气门，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力，并将其传给 机体或者气缸盖。
1、 工作条件 由于挺柱底面与凸轮接触面积小，同时与凸轮间高速运动，导致接触压力很大，造成磨损严重，
因此要求挺柱必须耐磨。一般用镍铬合金铸铁制造。结构形式上包括机械挺柱和液力挺柱。
2、 机械挺柱 机械挺柱会存在偏磨损。
为提高散热性能： ① 气门头与气门座密封良好； ② 气门头与气门杆过渡部分应圆滑； ③ 气门杆与气门导管间隙尽可能小。
充钠冷却
**5、 每缸气门数
(1) 一般发动机为一进一排两气门，且进气门比 排气门大15%~30%。两气门发动机多采用 半球形燃烧室.
(2) 现代汽车普遍采用每缸三、四、五个气门。 其中四气门的应用最为广泛。四气门发动机 每缸两个进气门和两个排气门.四气门发动机 多采用蓬形燃烧室.
气门间隙一般由发动机制造厂根据试验确定。
第三节 气门组
气门组包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧等。 气门组应保证气门能够实现气缸的密封。
**一、气门 *1、 工作条件、要求、材料及组成
（1）工作条件 热负荷大：气门直接与高温燃气接触，受热严重，散热难(接触面积小)，因此，气门的温度很高。 排气门由于废气的加热作用温度高，为600~800°；进气门由于受到新气的冷却作用，温度稍低， 约为300~400°。 受力情况：气门承受气缸内气体压力和气门弹簧力的作用，以及由于配气机构运动件的惯性力使 气门落座时受到冲击。 腐蚀情况：与腐蚀性气体接触而受到腐蚀。
整个机构刚性差。
2 、凸轮轴中置式（通常位于机体的上部） 优点：传动机构刚度有所增加； 缺点：凸轮轴驱动变复杂。
** 3 、凸轮轴上置式 优点：运动件少，气门传动链短，机构刚度最好； 缺点：凸轮轴驱动复杂。
汽车构造(上)第三章
配气相位演示
四、气门间隙
概念：
气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装
配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱或凸 轮）之间留有适当的间隙。 气门 进气门 排气门 间隙 0.25~0.30mm 0.30~0.35mm
气门间隙
作用：给热膨胀留有余地、保证气门密封 不同机型，气门间隙的大小不同，根据实验确定，一般冷态 时，排气门间隙大于进气门间隙，进气门间隙约为0.25～ 0.3mm，排气门间隙约为0.3～0.35mm。 间隙过大：进、排气门开启迟后，缩短了进排气时间，降低 了气门的开启高度，改变了正常的配气相位，使发动机因进 气不足，排气不净而功率下降，此外，还使配气机构零件的 撞击增加，磨损加快。 间隙过小：发动机工作后，零件受热膨胀，将气门推开，使 气门关闭不严，造成漏气，功率下降，并使气门的密封表面 严重积碳或烧坏，甚至气门撞击活塞。 采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙。
2、进气迟闭角：从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角。
目的：利用压差，气流惯性，提高充量 （β=40º — 80º ）。
二、排气定时：包括（排气提前角γ，排气迟闭角δ）
1、排气提前角：排气门在下止点前开始开启，从开始开启 到下止点所对应的曲轴转角（γ=40º — 80º ）。
目的：利用压差进行排气。（作功接近终了时，缸内压力P=3— 4个大气压）
单缸4气门
(1)不同名气门排成两列 (2)同名气门排成同一列
充气效率较高，可适当减 小气门升程，改善配气机 构的动力性，
单缸2气门
一个进气门和一个排气门 大多数采用所有气门沿机体 纵向轴线排成一列的方式。
单缸3气门
单缸5气门
（5）气门座
气门座： 气缸盖的进、排气道与气门锥面相结 合的部位。 作用： 靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。 接 受气门传来的热量。
汽车构造(上册)第3章 配气机构_OK
气门旋转机构：当气门工作时，如能产生缓慢的旋转
运动，可使气门头部周向温度分布比较均匀，从而
减少
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小气门头部的热变形。同时，气门旋转时，在密封 锥面上产生轻微的摩擦力，能够清除锥面上的沉积
等螺距弹簧
非等螺距弹簧
变螺距弹簧
采用等螺距的单弹 簧，在其内圈加一 个过盈配合的阻尼45 摩擦片来消除共振
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锥角作用： A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性
。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、避免气流拐弯过边缘大应保而持降一定低的流厚 速。
度，1～3mm。
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2.气门座 气门座概念：
气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。 作用：
靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接受 气门传来的热量。
热作用。 工作条件： 工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨
损。 材料： 用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。 装配： 气门与气门导管间隙0.05～0.12mm，确保气门
能在导管中自由运动。同时为防止过多润滑油进入 燃烧室，通常会在气门导管上安装橡胶油封。
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气门导管
卡环：防止气门导 管在使用中脱落。
摇臂轴支座
摇臂称套
调整螺钉
定位弹簧
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❖3.4 气门组
❖ 气门组件主要由气门、气门座、气门导管、气门弹 簧、气门锁夹零件组成。
要求： ①气门头部与气门座贴合严密； ②气门导管与气门杆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相垂直； ④气门弹簧的弹力足以克服气门及其传动件的运动
惯性。
轮轴配气机构、顶置凸轮轴配气机构。
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（3）按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分 按曲轴和配气凸轮轴的传动方式可分为齿轮传动、 链传动和齿带传动。
汽车构造-第三章-配气机构
二、气门座和气门座圈
（５） 是否镶座的几种情况 1） 铝合金气缸盖必须镶双座圈，因其耐磨、耐热性差。 2） 有的汽油机的排气门镶座圈，而进气门不镶座圈。因为
排气门座热负荷大，而进气管中真空度大，会从气门导管间 隙吸进少量机油，对进气门座进行润滑。 3)柴油机一般情况是进、排气门都镶座，有的柴油机只镶进气 门座圈，这是由于柴油机的废气往往在排气过程中还有未燃 完的柴油，可对排气门座进行润滑。而柴油机因没有节气门， 进气管中真空度小，难以从进气门导管处吸进机油，对进气 门座进行润滑。
4、顶置气门配气机构的分类 （1）按凸轮轴的位置 （2）按气门驱动形式 （3）按凸轮轴传动的形式 （4）按每缸气门数及其排列方式
第一节 配气机构的功用和组成
4、顶置气门配气机构的分类 （1）按凸轮轴的位置 凸轮轴下置式、凸轮轴中置式、凸轮轴上置式。
凸轮轴下置式
凸轮轴中置式
第二节配气定时及气门间隙
气门间隙过大过小的危害？ 间隙过小: 热态下使气门关闭不严而发生漏气，导致功率下降，
甚至烧坏气门。 间隙过大: (1)将在气门与气门座以及各传动件之间产生撞击和
响声。（2）使气门开启的持续时间减少，气缸充气 和排气情况变坏。
气门间隙
可变配气定时机构
180º+α+β
第二节配气定时及气门间隙
排气提前角：从排气门开启到活塞到达下止点，曲 轴转角；γ一般为：40º-80º
排气迟后角：从排气行程上止点到排气门关闭，曲 轴转角；δ一般为：10º-30º
排气持续角：排气门开启持续时间的曲轴转角。 180º+γ+δ
第二节配气定时及气门间隙
（1）进气提前的目的 进气开始时进气门有较大的开度或较大的进气通过
第三章-配气机构概述PPT课件
2020年9月28日
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4．组成 包括气门组和气门传动组
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第二节 配气机构的主要零部件
1．气门组 构成：气门、气门座、
气门导管、气门 弹簧、锁片等。
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气门组实物图
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（1）气门 功用：控制进、排气管的开闭 工作条件： 承受高温、高压、冲击、
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2．充气效率
新鲜空气或可燃混合气被吸入气缸愈多，则发动机可能 发出的功率愈大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度， 用充气效率表示。越高，表明进入气缸的新气越多，可燃混 合气燃烧时可能放出的热量也就越大，发动机的功率越大。
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3. 型式 (1) 气门布置方式
与气门座配对研磨。
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气门头顶部形状有平顶，球面顶和喇叭形顶等。
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➢ 平顶：结构简单、制造方便、吸热面积小，质量小、进、 排气门均可采用。
➢ 球面顶：适用于排气门，强度高，排气阻力小，废气的 清除效果好，但受热面积大，质量和惯性力大，加工较复 杂。
➢ 喇叭形顶：适用于进气门，进气阻力小，但受热面积大。 ➢ 有的发动机进气门头部直径比排气门大，两气门一样大时，
气门顶置式配气机构、气门侧置式配气机构
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气门位于气缸盖上称为气门顶置式配气机构，由凸轮、挺柱、
推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。其特点，进气阻力小， 燃烧室结构紧凑，气流搅动大，能达到较高的压缩比，目前国 产的汽车发动机都采用气门顶置式配气机构。
第3章 配气机构
气门关闭点
同名凸轮的相对角位置
排气过程
进气过程
3.2.5 气门间隙
概念： 为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态 装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、 挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。
气门 进气门 间隙 0.25~0.30mm
排气门
0.30~0.35mm
气门间隙的门烧坏。 2.气门间隙过大：传动零件之间、气 门和气门座之间撞击严重，加速磨 损。
材料： 进气门570K~670K （铬钢或铬镍钢） 排气门1050K~1200K （硅铬钢）
组成：头部、杆部
杆部
头部
工作条件：
A.进气门570K~670K，排气门1050K~1200K; B.头部承受气体压力、气门弹簧力等; C.冷却和润滑条件差; D.被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。
要求:
应用车型：
奥迪100，捷达，桑塔纳, 广州标致505
作业
教材P70
2.为什么一般在发动机的配气机构 中留气门间隙？
二、气门传动组和驱动组
1.传动组组成： 挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等。 2.驱动组组成：
凸轮轴、凸轮轴轴承、止推装置等。
功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足
够的开度和适当的气门间隙。
2.链条传动
张紧机构
导链板
用于中置式和上置式凸轮轴的传 动，尤其是上置式凸轮轴的高速汽油 机采用较多。
（视频）
3.齿带传动
用于上置式凸轮轴的传动。 主要优点： 噪声小、质量轻、成本低、工作 可靠、不需要润滑；齿形带伸长量小， 适合有精确定时要求的传动。 轿车发动机多采用。
正时皮带（视频）
M ——进气过程中，实际进入气缸的新
第3章配气机构
• 1.配气定时工作原理
•
配气定时就是进、排气门的实际开闭时刻，通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环
形图来表示。这种图形称为配气定时图(如图3-7所示)。
• 2.可变配气定时典型机构
•
20世纪90年代初，日本本川公司推出了一种既可改变配气定时，又能改受气门运动规律的可变
气门正时和气门升程电子控制机构，称为VTEC机构。其配气凸轮轴上布置了高速机低速两种凸轮，采用了
并将气门杆所承受的热量传给汽缸盖。气门导管为一空心管状结构，如图3-19所示。气门导管压装在汽缸
盖上的导管孔中，其外圆柱面与导管孔的配合有一定的过盈量，以保计良好的传热性能和防止松脱。有些
发动机为防止气门导管脱落，利用卡环对气门导管定位。气门导管的下端仲入气道，为减小对气流造成的
阻力，仲入气道的部分制成锥形。
但位于气门组上方，凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门开启和关闭，省去了推杆，使往复运动质量大大减小。
但此种布置使凸轮轴距离曲轴较远，因此不便于使用齿轮传动，现多采用同步齿形胶带传动。这种结构形
式的气门传动组主要由凸轮轴、同步齿形胶带、摇臂、摇臂轴等组成。
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3.1配气机构的功用及组成
锁片或锁销与气门杆定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。
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3.4气门传动组
图3-2凸轮轴中置式配气机构
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图3-3凸轮轴顶置式配气机构
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第三章 配气机构
第三章配气机构§3-1凸轮机构凸轮机构的分类：按凸轮形状分：1）盘形凸轮2）移动凸轮3）圆柱凸轮按从动件型式分：1）尖底从动件；2）滚子从动件；3）平底从动件按维持高副接触分（锁合）；1）力锁合→弹簧力、重力等2）几何锁合：等径凸轮；等宽凸轮凸轮机构的优点：结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中大量应用。
缺点：1）点、线接触易磨损；2）凸轮轮廓加工困难；3）行程不大§3-2配气机构的作用是按照发动机每一缸内所进行的工作循环和发火顺序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可染混合气（汽油机）或空气（柴油机）得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排除。
新鲜空气或可染混合气被吸入气缸越多，则发动机可能发出的功率越大，新鲜混合气或空气充满气缸的程度，用充气效率来表示。
充气效率=在进气行程中实际进入气缸的新鲜空气或可染混合气的质量/充满气缸工作容积的质量。
充气效率越高，表明进入气缸内的新鲜空气或可染混合气质量越多，燃烧混合气可能发出的热量越大，发动机的功率越大。
对一定容积的发动机而言，V一定，质量与进气终了的T和P有关，进气的T和P越低，进气质量越大，充气效率越高。
但由于进气系统对气体造成阻力使进气终了时的气缸内压力下降，有因为上一轮循环中残余的高温废气，使进气终了气体温度升高，实际进入气体的质量总小于在一般张态下的充满气缸气体的质量。
也就是说，充气效率总小于1。
一般为0.8~0.9。
一、配气机构的分类配气机构可以从不同角度分类。
按气门的布置型式，主要有气门顶置式和气门侧置式；按凸轮轴的布置位置，可分为凸轮轴下置式，凸轮轴中置式；和凸轮轴上置式；按曲轴和凸轮轴的传动方式，可分为齿轮传动式和链条传动式和齿带传动式。
按每气缸气门数目，有二气门式、四气门式等。
1．气门的分布型式气门顶置式配气机构应用最广泛，其进气门和排气门都倒挂在气缸上。
第3章配气机构
三（四）
一缸：处在压缩上止点（进关1、排关2 ） 五缸：压缩行程中（排关10） 三缸：进气行程中（排关6 ） 二缸：排气行程中（进关4） 六缸：进气上止点（进开、排开） 四缸：作功行程中（进关8）
第一次可调气门为：1、2、10、6、4、8
把飞轮转360度，即把第六缸转到压缩上止点，即可调余下的气门。
锁销式：在杆端制圆柱形径向通孔，把锁销扦入孔中。
锁片 锁销
2、气门导管： 功用：保证气门直线运动，使气门与座正确配合。
工作条件：热力负荷大。
（耐磨、耐高温、强度高） 材料：灰铸铁，球墨铸铁。 防落装置：在气门导管与缸盖间用卡环定位。 气门杆与导管间应留0.05 ~ 0.12mm 间隙。
气门导管
卡环
使进、排气尽可能充分。
2、选择适当的进、排、气门开启和持续的时间、
配气机构工作过程
曲轴与凸轮轴传动比为2:1
第一节
气门式配气机构的布置及传动
1、组成：气门组、气门传动组 2、布置型式：
顶置
按气门的布置型式
侧置
上置
按凸轮轴的布置型式
中置 下置
按凸轮轴的传动方式
齿轮传动式 带传动式 二气门式
按每缸气门数分
气门与气门座之间的研磨
4、气门弹簧：
功用：使气门迅速回位，紧密闭合，并防止气门在发动机机振动时发生
跳动，破坏密封性。 材料：高炭锰钢（刚度大）
安装：安装时应给弹簧一定的预紧力，
防止气门随发动机振动而跳动。 防共振措施： 1) 提高弹簧钢度（f固有>>f激发） 等螺距 变螺距 双簧结构
2) 采用变螺距弹簧。 (工作时，螺距小的一端逐渐迭合，有效圈数不断变化，f固有不断变化) 3)采用双簧结构： 两簧刚度不同，固有频率也不同。若一簧 发生共振，另一簧可减振。一簧断列，另 一簧还可工作。
第三章 配气机构
配气机构组成
§3-1
配气机构的功用与组成
• 三、配气机构的类型 • 按凸轮轴位置分：下置、侧置、顶置。 1．下置凸轮轴式配气机构 特点： – 凸轮轴在气缸下部 – 正时齿轮传动 – 需较长推杆 – 需摇臂和摇臂轴
§3-1
配气机构的功用与组成
• 三、配气机构的类型 2．侧置（中置）凸轮 轴式配气机构 特点： – 凸轮轴在气缸侧 – 正时皮带或链条传动 – 需较短推杆 – 需摇臂和摇臂轴
气门组成：头部和杆身
• 一、气门的构造与维修 • 1．气门的构造 – 类型：进、排气门。 • 头部——与气门座配合，密 封气道； • 杆身——与气门导管配合， 给气门运动导向。
§3-2
气门组零件的构造与维修
工作面锥角： 45°
• 一、气门的构造与维修 • 1．气门的构造
头部形状：平、凸、凹3种
和30°两种
§3-3
气门传动组零件的构造与维修
液力挺杆1
• 三、挺杆的构造与维修 • 2．液力挺杆的构造与维修 – 功用：传力，实现无间隙传动。 – 组成：挺杆体、柱塞、弹簧和单 向阀、推杆支座等。 – 工作原理：
•润滑油经油道、油孔进入挺杆内； •低压腔A、高压腔B充满油；
•热胀时，B腔从柱塞与挺杆体间隙泄油；
• 拆时不可硬撬，可用镗削等方法。 • 安装前，应加工座孔，保证过盈量约0.08~0.12mm。 • 安装时，冷冻新座圈或加热缸盖。
§3-2
气门组零件的构造与维修
• 三、气门导管、气门油封的构造与维修 • 1．气门导管的构造 – 功用：与气门杆配合为气门导向。 – 位置：缸盖上的气门导管孔中。 – 结构特点： • 空心管状结构； • 伸入气道部分成锥形。 • 后端装气门油封； • 有些带限位卡环； • 与座孔过盈配合； • 内孔与气门杆间隙配合。
发动机第三章-配气机构
第一节 配气机构的功用及组成第二节 配气定时及气门间隙第三节 气门组第四节 气门传动组思考题１、试比较凸轮轴下置式、中置式和上置式配气机构的优缺点及其各自的应用范围。
２、进、排气门为什么要早开晚关?３、为什么在采用机械挺柱的配气机构中要预留气门间隙?怎样调整气门间隙?为什么采用液力挺柱或气门间隙补偿器的配气机构可以实现零气门间隙?４、如何根据凸轮轴判定发动机工作顺序?５、如何确定异名凸轮的相对角位置?６、试述两种可变配气定时机构的工作原理及其各自的优缺点。
目前，四冲程汽车发动机都采用气门式配气机构。
其功用是按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。
进入气缸内的新气数量或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，进气量尽可能的多；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。
第一节 配气机构的功用及组成气门式配气机构由气门组和气门传动组两部分组成，每组的零件组成则与气门的位置、凸轮轴的位置和气门驱动形式等有关。
现代汽车发动机均采用顶置气门，即进、排气门置于气缸盖内，倒挂在气缸顶上。
凸轮轴的位置有下置式、中置式和上置式3种。
一、凸轮轴下置式配气机构凸轮轴置于曲轴箱内的配气机构为凸轮轴下置式配气机构。
其中气门组零件包括气门、气门座圈、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座和气门锁夹等；气门传动组零件则包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴、摇臂轴座和气门间隙调整螺钉等。
下置凸轮轴由曲轴定时齿轮驱动。
发动机工作时，曲轴通过定时齿轮驱动凸轮轴旋转。
当凸轮的上升段顶起挺柱时，经推杆和气门间隙调整螺钉推动摇臂绕摇臂轴摆动，压缩气门弹簧使气门开启。
当凸轮的下降段与挺柱接触时，气门在气门弹簧力的作用下逐渐关闭。
四冲程发动机每完成一个工作循环，每个气缸进、排气一次。
这时曲轴转两周，而凸轮轴只旋转一周，所以曲轴与凸轮轴的转速比或传动比为2∶1。
汽车构造。配气机构
第三章配气机构配气机构是控制发动机进气和排气的装置，其作用是按照发动机的工作次序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，以便在进气行程中使尽可能多的可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）进入气缸；在排气行程中将燃烧后生成的废气及时从气缸内排出。
同时配气机构应能保证发动机在压缩行程和做功行程中，气缸具有良好的密封性。
§3—1 概述四冲程车用发动机大都采用气门式配气机构。
其机构形式多种多样，按气门布置形式不同分为气门顶置式和气门侧置式；按每缸气门数目不同分为二气门式和多气门式两种，其中多气门式发动机又分为三气门式、四气门式和五气门式几种；按凸轮轴布置形式不同分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式；按曲轴和凸轮轴的传送方式不同分为齿轮传动式、链条传动式和齿形带传动式。
一、气门布置形式气门顶置式配气机构是目前应用最广泛的一种配气形式，其结构如图3—1所示，由气门组和气门传动组组成。
气门组包括气门、气门座圈、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座等；其门传动组包括摇臂、摇臂轴、调整螺钉、气门推杆、气门挺柱和凸轮轴等。
图3—1 气门顶置式配气机构1-凸轮轴 2-挺柱 3-推杆 4-摇臂轴 5-调整螺钉 6-摇臂 7-气门弹簧座 8-气门弹簧9-气门导管 10-气门 11-气门座圈 12-气缸盖 13-气缸体发动机工作时，曲轴通过正时齿轮组驱动凸轮轴旋转，当凸轮的凸起部分顶起挺柱时，挺柱推动推杆一起上行，作用于摇臂上的推动力使摇臂绕摇臂轴转动，摇臂的另一端压缩气门弹簧使气门下行，打开气门。
随着凸轮轴的继续转动，当凸轮的凸起部分离开挺柱时，在气门弹簧张力的作用下气门上升而落座，使气门关闭。
由于气门顶置式配气机构的进、排气门倒装在气缸盖上，使燃烧室结构合理，进气阻力小，充气效率高，混合气的行程和燃烧过程得到改善，因而，有利于提高发动机的动力性和经济性，改善了排放指标。
桑塔纳JV型和一汽奥迪JW型发动机均采用这种结构形式。
内燃机 第三章 配气机构
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2、普通挺柱的构造 1）型式：常见挺柱有 筒形和菌形两种 2）挺柱的旋转 目的：使挺柱磨损均 匀。因挺柱工作时， 由于受凸轮侧向推力 的作用会引起挺柱与 导管之间单面磨损， 又因挺柱底面与凸轮 始终在一处接触，也 会造成磨损不均匀。
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措施：挺柱底部工
作面多制成球面，
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思考：
气门的叠开会不会产生废气倒排回 进气管和新鲜气体随废气排出的问 题？
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答案 不会
因叠开时气门的开度较小，且新鲜气体和废 气流的惯性要保持原来的方向，所以只要叠 开角适当，就不会产生废气倒排回进气管和 新鲜气体随废气排出的问题。
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第二节 气门驱动组的主要机件
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2、进气迟后角
（1）定义：从下止点到进气门 关闭所对应的曲轴转角称为 进气迟后角(或晚关角)。进气 迟后角用β表示，β一般为 400～800。
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（2）目的
1）利用缸内外的压力差继续进气： 到下止点时，气缸内的压力仍低 于大气压
2）利用气流的惯性继续进气
所以进气门适当晚关可使进气较 充分。
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(三) 凸轮轴上置式配
气机构
其结构特点为
1、凸轮轴位于气缸
盖上。
2、凸轮轴直接通过
摇臂来驱动气门，没
有挺柱和推杆，使往
复运动惯量大大减小，
因此它适用于高速发
动机。
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三、气门间隙 1、定义
气门完全
关闭时，气门 杆尾端与气门 驱动组零件之 间的间隙。
3第三章 配气机构
课题一 配气机构的结构
1.按照凸轮轴的位置分类
2. 按照配气机构的传动来分类
课题二 配气机构的主要机件
一 、气门组（包括进、排气门及其附属零件）
气门弹簧
气门
课题二 配气机构的主要机件
应当满足的要求： 1.气门头部与气门座贴合严密； 2.气门导管对气门杆的往复运动导向良好； 3.气门弹簧两端面与气门杆中心线相互垂直，以
第3章: 配气机构
课题一 配气机构的结构 课题二 配气机构的主要机件 课题三 配气相位 课题四 发动机的换气过程 课题五 可变配气相位与气门升程 电子控制
1
课题一 配气机构的结构
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， 其作用是按照发动机的工作循环和发火次 序的要求，定时开启和关闭各缸的进排气 门，以便在进气行程时尽可能多的混合气 或者空气进入气缸，在排气行程将废气快 速排出气缸。
VSS(Vehicle Speed Sensor )车速传感器
ECTS(Engine Coolant Temperature Sensor)发 动机冷却液温度
Solenoid Valve
电磁阀
Camshaft
凸轮轴
Rocker arm
摇臂
Rocker arm shaft
摇臂轴
二、原理
配气相位图
配气相位角： ①进气提前角：α 一般为：10º-30º ②进气迟后角：β 一般为：40º-80º ③进气持续角： 进气门开启持续时间的曲轴转
角。180º+α+β ④排气提前角：γ 一般为：40º-80º ⑤排气迟后角：δ 一般为：10º-30º ⑥排气持续角：排气门开启持续时间的曲轴转角。
一汽奥迪发动机液力挺柱
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齿形带传动机构
齿形带传动机构
齿形带结构
5、凸轮轴的轴向定位 、
二、挺柱
3、液力挺柱 、
吊环形液力挺柱
三、推杆
四、摇臂
五、摆臂与气门间隙自动补偿器
思考题
25、说明配气机构的功用、组成和类型。 26、什么是配气定时和气门重叠？为什么进排气门要早开晚关？ 27、什么是气门间隙？为什么要设立气门间隙？ 28、凸轮轴由什么驱动？其传动机构有哪几种类型？适用于何 种类型的配气机构？
汽车发动机构造
第三章 配气机构
上海工程技术大学
汽车工程学院 李西秦 2005年2月
第一节 配气机构的功用及组成
一、功用： 功用 按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭 各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。 新气－对汽油机是汽油与空气的混合物，柴油机是纯空气； 二、组成：气门组、气门传动组； 组成 三、类型： 类型 1、按气门布置型式：顶置式气门，侧置式气门(已淘汰) 2、按凸轮轴布置位置： 凸轮轴下置式 凸轮
摇臂驱动、 摇臂驱动、单凸轮轴上置式配气机构
1-进气门，2-排气门；3-摇臂；4-摇臂轴；5-凸轮轴；6-液力挺柱
摇臂驱动、 摇臂驱动、单凸轮轴上置式配气机构
1-气门间隙调整块；2-弹簧扣；3-摇臂；4-摇臂支座；5-气门间隙调整螺钉；6-锁紧螺母；
直接驱动、 直接驱动、凸轮轴上置式配气机构
第三节
气门组
一、气门
1、气门的工作条件 、
高温，高速，冲击，化学 腐蚀；
2、气门材料 、
进气门：中碳合金钢 如：铬钢，铬钼钢等 排气门：耐热合金钢 如：硅铬钢，硅铬钼钢， 硅铬锰钢等。
3、气门构造 、
组成：气门头部，气门杆 组成 气门顶面形状： 气门顶面形状： 平顶、凹顶、凸顶
气门构造
气门密封：
第二节、 第二节、配气定时及气门间隙
1、配气定时（配气相位） 、配气定时（配气相位） 以曲轴转角表示的进排气门开闭时 刻及开启的持续时间称为配气定时。 进气提前角α： 0o～30o α 进气迟后角β： 30o～80o β 排气提前角γ ： 40o～80o γ 80 排气迟后角δ ： 0o～30o δ 气门重叠(角)： α+ δ 2、气门间隙 、 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。
气门弹簧座的固定方式： 1）气门锁夹固定 2）圆柱销固定
气门尾端形状
钠冷气门
4、每缸气门数 、
二气门、三气门、四气门、五气门
二、气门座与气门座圈
三、 气门导管
四、 气门弹簧
五、气门旋转机构
第四节 气门传动组
一、凸轮轴 1、凸轮轴工作条件及材料 2、凸轮轴构造
4、 凸轮轴 、 传动机构