【精品课件】汽车构造配气机构
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Chap3 配气机构
Ⅰ、教学目的及教学要求：
了解配气机构的功用，掌握配气机构的布置形式，了解凸 轮轴传动方式，掌握气门间隙的作用和大小；了解配气机构的 零件和零件组组成、结构特点、材料；了解配气相位的概念。
Ⅱ、教学内容：
配气机构的功用，配气机构的布置型式与工作机理，几种 型式配气机构的比较；凸轮轴的传动方式，气门间隙；气门组、 气门传动组的主要机件和工作机理；配气相位、配气相位图、
应用：适用于发 动机转速较高时， 可以减少气门传 动机构的往复运 动质量。
挺柱 凸轮轴
活塞
3、凸轮轴上置式
特点： 凸轮轴与
气门距离近，不 需要推杆、挺柱， 使往复运动的惯 量减少。
凸轮轴
双凸轮轴上置式发动机
应用：高速发动机 桑塔纳轿车发动机
活塞
凸轮轴
a)凸轮摇臂驱动式 b)凸轮直接驱动式
GL1
三、气门间隙
Ⅲ、重点和难点：
重点：配气机构的布置形式和结构特点； 难点：几种型式配气机构的比较，气门组和气门传动组的主要 机件和工作过程，配气相位。
Chap3 配气机构
概述 气门间隙 配气相位 配气机构的组成和零件
3.1 概述
一、配气机构功用： 按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要
求，定时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气 (汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从 气缸排出。
气门密封干涉角： 比气门锥角大0.5~1度的气门座圈锥角。
气门座
2、气门座
气门座圈： 以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。
镶嵌式气门座特点： 优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。 缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。
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
铝合金气缸盖 为何气门座都 要镶嵌气门座 圈？
传动路线
应用
曲轴正时齿轮（钢）→凸轮轴正时齿 轮（铸铁或胶木）
凸轮轴下置、 中置式配气机 构
链条传动 曲轴→链条→凸轮轴正时齿轮
凸轮轴上置式 配气机构
齿形带传动 曲轴→齿形皮带→凸轮轴正时齿轮
凸轮轴上置式 配气机构
传动方式图例 凸轮轴
齿形带传动装置
曲轴
片式链条张紧器
允许对链条施加较低的张紧力，实现低摩擦。 比带式更节省空间。
一、气门的布置型式
1、气门顶置式 组成：
工作过程
特点： A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。 B、曲轴与凸轮轴传动比为2:1。
2、气门侧置式
进排气门都布置在气缸 的一侧，结构简单、零件数 目少。
气门布置在同一侧导致 燃烧室结构不紧凑、热量损 失大、进气道曲折、进气阻 力大，使发动机性能下降，
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。
工作条件：
倒角
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。气门导管 加工方法：
外表面加工精度较高
内表面精绞 装配：
卡环：防止气门导 管在使用中脱落。
气门杆与气门间隙0.05～0.12mm。
片式链条张紧器
3.3 配气机构的组件和工作情况
包括气门组和气门传动组
一、气门组
Baidu Nhomakorabea
气门组实物图
1、气门
功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击
力、高温冲击、高速气流冲击。
工作条件：
杆部
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，
凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进
凹顶式（喇 气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用
叭顶）
于排气门。
气门实物图
进气门
排气门
气门锥角
气门锥角：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶 部平面的夹角。
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、避免气流拐弯过大而降低流速。
1、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。
气门间隙
摇臂
为何排气
门间隙大 于进气门
气门杆
间隙？
气门
间隙
进气门 0.25~0.30mm
排气门 0.30~0.35mm
四、配气相位
1、气门从开启到关闭所经历的曲
轴转角，称为配气相位。
已趋于淘汰。
二、凸轮轴的布置型式
二、凸轮轴的布置型式
1、凸轮轴下置
有利因素：简化曲轴与 凸轮轴之间才传动装置， 有利于发动机的布置。
不利因素：凸轮轴与气 门相距较远，动力传递 路线较长，环节多，因 此不适用于高速发动机。
2、凸轮轴中置式 调整螺钉
摇臂
传动方式：凸轮 轴经过挺柱直接 驱动摇臂，省去 了推杆。
二、充气效率： 在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气
的质量与在进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新鲜空 气或可燃混合气的质量之比。
ηv=M/M0
M ——进气过程中，实际进入气缸的新气的质量；
Mo——在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。
3.2 配气机构的布置和工作情况
一、气门的布置型式
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。
性能：
强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨
头部
进气门570K~670K（铬钢或 铬镍钢） 排气门 1050K~1200K（硅铬钢）
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。
边缘应保持 一定的厚度， 1~3mm。
装配前应将 密封锥面研 磨。
气门杆
凹槽
较高的加工精度，表面 经过热处理和磨光，保 证同气门导管的配合精 度和耐磨性
气门杆尾部： 环形槽、锁 销孔
易断裂处
2、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。
上止点
10°~30 ° 40°~80 ° 40°~80 ° 10°~30 °
下止点
配气相位演示
3、气门叠开
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。 气门叠开角：气门同时开启的角度（+ ）。
排气过程
进气过程
五、凸轮轴的传动方式
五、凸轮轴的传动方式
传动方式 齿轮传动
Ⅰ、教学目的及教学要求：
了解配气机构的功用，掌握配气机构的布置形式，了解凸 轮轴传动方式，掌握气门间隙的作用和大小；了解配气机构的 零件和零件组组成、结构特点、材料；了解配气相位的概念。
Ⅱ、教学内容：
配气机构的功用，配气机构的布置型式与工作机理，几种 型式配气机构的比较；凸轮轴的传动方式，气门间隙；气门组、 气门传动组的主要机件和工作机理；配气相位、配气相位图、
应用：适用于发 动机转速较高时， 可以减少气门传 动机构的往复运 动质量。
挺柱 凸轮轴
活塞
3、凸轮轴上置式
特点： 凸轮轴与
气门距离近，不 需要推杆、挺柱， 使往复运动的惯 量减少。
凸轮轴
双凸轮轴上置式发动机
应用：高速发动机 桑塔纳轿车发动机
活塞
凸轮轴
a)凸轮摇臂驱动式 b)凸轮直接驱动式
GL1
三、气门间隙
Ⅲ、重点和难点：
重点：配气机构的布置形式和结构特点； 难点：几种型式配气机构的比较，气门组和气门传动组的主要 机件和工作过程，配气相位。
Chap3 配气机构
概述 气门间隙 配气相位 配气机构的组成和零件
3.1 概述
一、配气机构功用： 按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要
求，定时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气 (汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从 气缸排出。
气门密封干涉角： 比气门锥角大0.5~1度的气门座圈锥角。
气门座
2、气门座
气门座圈： 以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。
镶嵌式气门座特点： 优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。 缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。
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
铝合金气缸盖 为何气门座都 要镶嵌气门座 圈？
传动路线
应用
曲轴正时齿轮（钢）→凸轮轴正时齿 轮（铸铁或胶木）
凸轮轴下置、 中置式配气机 构
链条传动 曲轴→链条→凸轮轴正时齿轮
凸轮轴上置式 配气机构
齿形带传动 曲轴→齿形皮带→凸轮轴正时齿轮
凸轮轴上置式 配气机构
传动方式图例 凸轮轴
齿形带传动装置
曲轴
片式链条张紧器
允许对链条施加较低的张紧力，实现低摩擦。 比带式更节省空间。
一、气门的布置型式
1、气门顶置式 组成：
工作过程
特点： A、气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑。 B、曲轴与凸轮轴传动比为2:1。
2、气门侧置式
进排气门都布置在气缸 的一侧，结构简单、零件数 目少。
气门布置在同一侧导致 燃烧室结构不紧凑、热量损 失大、进气道曲折、进气阻 力大，使发动机性能下降，
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。
工作条件：
倒角
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。气门导管 加工方法：
外表面加工精度较高
内表面精绞 装配：
卡环：防止气门导 管在使用中脱落。
气门杆与气门间隙0.05～0.12mm。
片式链条张紧器
3.3 配气机构的组件和工作情况
包括气门组和气门传动组
一、气门组
Baidu Nhomakorabea
气门组实物图
1、气门
功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击
力、高温冲击、高速气流冲击。
工作条件：
杆部
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，
凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进
凹顶式（喇 气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用
叭顶）
于排气门。
气门实物图
进气门
排气门
气门锥角
气门锥角：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶 部平面的夹角。
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、避免气流拐弯过大而降低流速。
1、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。
气门间隙
摇臂
为何排气
门间隙大 于进气门
气门杆
间隙？
气门
间隙
进气门 0.25~0.30mm
排气门 0.30~0.35mm
四、配气相位
1、气门从开启到关闭所经历的曲
轴转角，称为配气相位。
已趋于淘汰。
二、凸轮轴的布置型式
二、凸轮轴的布置型式
1、凸轮轴下置
有利因素：简化曲轴与 凸轮轴之间才传动装置， 有利于发动机的布置。
不利因素：凸轮轴与气 门相距较远，动力传递 路线较长，环节多，因 此不适用于高速发动机。
2、凸轮轴中置式 调整螺钉
摇臂
传动方式：凸轮 轴经过挺柱直接 驱动摇臂，省去 了推杆。
二、充气效率： 在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气
的质量与在进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新鲜空 气或可燃混合气的质量之比。
ηv=M/M0
M ——进气过程中，实际进入气缸的新气的质量；
Mo——在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。
3.2 配气机构的布置和工作情况
一、气门的布置型式
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。
性能：
强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨
头部
进气门570K~670K（铬钢或 铬镍钢） 排气门 1050K~1200K（硅铬钢）
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。
边缘应保持 一定的厚度， 1~3mm。
装配前应将 密封锥面研 磨。
气门杆
凹槽
较高的加工精度，表面 经过热处理和磨光，保 证同气门导管的配合精 度和耐磨性
气门杆尾部： 环形槽、锁 销孔
易断裂处
2、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。
上止点
10°~30 ° 40°~80 ° 40°~80 ° 10°~30 °
下止点
配气相位演示
3、气门叠开
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。 气门叠开角：气门同时开启的角度（+ ）。
排气过程
进气过程
五、凸轮轴的传动方式
五、凸轮轴的传动方式
传动方式 齿轮传动