第三章配气机构
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
概述 配气相位 配气机构的组成和零件 可变配气相位
§3.1
功用
概
述
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。
配气结构的要求
1、配气机构要保证进气充分，进气量尽可能的多。 2、废气要排除的干净，因为气缸内残留的废气越多，进气量就 会越少。 3、 配气机构应有利于减少进气和排气的阻力，进、排气门的 开启时刻和持续开启时间很恰当，使近期充分和排气彻底。 4、配齐机构的运动件应具有较小的质量和较大的刚度，使其具 有良好的动力性能。
边缘应保持一定 的厚度，1～3mm。 装配前应将密 封锥面研磨。
2） 气门锥角的作用
就向锥形塞子可以塞紧瓶口一样， 能获得较大的气门座合压力，以提高 密封性和导热性； 气门落座时有自动定位作用； 避免气流拐弯过大而降低流速； 气门落座时能挤掉接触面的沉积物， 即有自洁作用。
3） 进、排气门锥角的大小 进气门锥角较小，多用300。因锥角越小， 进气通道截面越大，进气量越多。 排气门锥角较大，通常为450。因锥角越 大，气门头部边缘的厚度大，不易变形。 排气门热负荷较大而用较大的锥角，以加 强散热和避免受热变形。且锥角越大，座 合压力越大，自洁作用越大。
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， 已趋于淘汰。
二、凸轮轴的布置型式
4第三章_配气机构
汽车构造课程
气门侧置式
由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组成。省去了 推杆、摇臂等另件，简化了结构。
第 三 章 配 气 机 构
进排气门都布 臵在气缸的一侧， 结构简单、零件数 目少。 气门布臵在同 一侧导致燃烧室结 构不紧凑、压缩比 受到限制、热量损 失大、进气道曲折、 进气阻力大，使发 动机性能下降，已
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汽车构造课程
凸轮 轴下 臵式
第 三 章 配 气 机 构 凸轮 轴中臵
缺点是气门和凸轮轴相距 较远，因而气门传动另件较多 ，结构较复杂，发动机高度也 有所增加。 凸轮轴位于气缸体的中部 ，由凸轮轴经过挺柱直接驱动 摇臂，省去推杆，这种结构称 为凸轮轴中臵配气机构。
凸轮轴直接驱动气门或直 接通过摇臂来驱动气门，既无 挺柱，又无推杆，往复运动质 量大大减小，此结构适于高速 发动机。
圆柱等螺距弹簧
第 三 章 配 气 机 构
不等距弹簧 旋向相反的两个弹簧， 防止断裂的弹簧卡入 另一弹簧
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汽车构造课程
5.气门旋转机构
功用：为了使气门头部温度均匀，防止局部过热引起 的变形和清除气门座积炭，可设法使气门在工作中 相对气门座缓慢旋转
第 三 章 配 气 机 构
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汽车构造课程
பைடு நூலகம்
材料：优质弹簧钢板 形状：碟状
三 = M M v 0 章 配 M-进气过程中，实际进入气缸的新气的质量； 气 机 Mo-在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。 构 对充气效率的分析 ηv < 1（一般为0.8~0.9） 提高ηv方法
η
/
减少进气和排气阻力 ， 进排气门的开启时刻和 持续开启时间适当 。
5
汽车构造课程
四、配气机构工作过程
汽车构造课件第三章配气机构
总结
1
配气机构的基本原理
了解配气机构的基本工作原理和构成。
配气机构对对汽车功率、燃油经济性
和排放性能的影响。
3
配气机构的未来发展方向
展望配气机构在高效能、低排放和智能 化方面的未来发展趋势。
参考文献
• 杨敏. 汽车构造课件[M]. 北京：机械工业出版社，2021. • David C. Vizard. How to Power Tune Rover V8 Engines[M].
2
调节气门升程
配气机构可调节气门的升程，从而控制燃气进出气缸的量。
3
提供动力
配气机构保证内燃机正常运转，为发动机提供动力。
常见的配气机构种类
OHC配气机构
凸轮轴位于汽缸头部，通过摇臂 和气门直接控制进排气。
OHV配气机构
凸轮轴位于汽缸盖内，通过摇杆 和气门间接控制进排气。
DOHC配气机构
两根凸轮轴位于汽缸盖内，分别 控制进气和排气气门。
单凸轮轴与双凸轮轴的区别
1 单凸轮轴
只有一根凸轮轴，用于控制进排气门的开闭。
2 双凸轮轴
有两根凸轮轴，分别控制进气和排气气门。
关注的问题
配气机构的重要性
探讨配气机构在发动机中的重 要作用和影响。
配气机构的维护与保 养
提供维护和保养配气机构的建 议和注意事项。
配气机构的发展趋势
介绍配气机构的未来发展方向 和创新技术。
汽车构造课件第三章配气 机构
本章介绍汽车配气机构的基本原理、作用以及常见种类，同时探讨配气机构 对汽车性能的影响与未来发展方向。
什么是配气机构？
定义
配气机构是指控制气缸进气和排气门开闭时机的机械装置。
第三章 配气机构
二、主要零件检修
一、气门间隙的检查与调整
1.前提：气门必须处于完全关闭状态
2.第一种方法：二次调整法
第一步：把一缸活塞转到压缩上止点 第二步：按“双排不进”检查调整一半气门 第三步：转动曲轴一圈，检查调整另一半气门
3.气门间隙调整方法
气门间隙调整
4.逐缸法
定义：指一个气缸一个气缸的气门逐缸调整 第一步：使第一缸处于压缩上止点，检 查调整第一缸的气门间隙 第二步：转动曲轴，使下一缸处于压缩 上止点，进行检查调整
第三步：如此类推，直到调完所有气缸的气门
二、配气机构主要零件的检修
1.气门导管的更换
第一步：判断气门导管是否要更换 第二步：将旧的气门导管从缸盖上取出 第三步：选配新导管
第四步：将新导管压入气缸盖 第五步：检查新导管与气门杆的配合间隙
2.气门的检修
第一:气门常见的耗损
第二:气门的检验
第三:气门工作面的修理
1.按凸轮轴位置可分为：下置式、中置式、上置式。 2.按曲轴和凸轮轴的传动方式不同分为：齿 轮传动、链条传动、齿形带传动.
3.按每一缸的气门数量分为双气门式、多气门式
四、配气机构的工作原理
凸轮轴是通过正时齿轮由曲轴驱动的。四冲程发动机完 成一个工作循环，曲轴旋转两周，各缸进、排气门各开 启一次，凸轮轴只需转一周。 当凸轮基圆部分与挺柱接触时，挺柱不升高，气门 关闭，当凸轮凸起部分与挺柱接触时，将挺柱顶起， 挺柱通过推杆，使摇臂顺时针转动，摇臂的长臂端 向下推动气门，压缩气门弹簧，将气门头部推离气 门座而打开，当凸轮凸起部分的顶点转过挺柱后， 便逐渐减小了对挺柱的推力，气门在其弹簧张力的 作用下，开度逐渐减小，直至最后关闭，使气缸密 封。
第五节、配气机构主要零件的检修
配气机构
第三章 配气机构一、概述1．功用：配气机构是进、排气管道的控制机构，它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，准时地开闭进、排气门、向气缸供给可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）并及时排出废气。
另外，当进、排气门关闭时，保证气缸密封。
进饱排净，四行程发动机都采用气门式配气机构。
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v η表示。
o v m m =η气质量充满气缸工作容积的新进气系统进口状态下量实际充入气缸的新气质进气过程中,,→→ v η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。
3．型式① ⎩⎨⎧气门侧置式配气机构气门顶置式配气机构分根据气门安装位置不同, （图3-1） 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。
气门位于气缸体侧面称为气门侧置式配气机构，由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组成。
省去了推杆、摇臂等另件，简化了结构。
因为它的进、排气门在气缸的一侧，压缩比受到限制，进排气门阻力较大，发动机的动力性和高速性均较差。
逐渐被淘汰。
② ⎪⎩⎪⎨⎧凸轮轴上置式凸轮轴中置式凸轮轴下置式按凸轮轴布置位置 （图3-2）凸轮轴下置式，主要缺点是气门和凸轮轴相距较远，因而气门传动另件较多，结构较复杂，发动机高度也有所增加。
凸轮轴中置,凸轮轴位于气缸体的中部由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，省去推杆，这种结构称为凸轮轴中置配气机构。
凸轮轴上置,凸轮轴布置在气缸盖上。
凸轮轴上置有两种结构，一是凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，这样既无挺柱，又无推杆，往复运动质量大大减小，此结构适于高速发动机。
另一种是凸轮轴直接驱动气门或带液力挺柱的气门，此种配气机构的往复运动质量更小，特别适应于高速发动机，③ ⎪⎩⎪⎨⎧齿带传动链条传动齿轮传动方式分按曲轴和凸轮轴的传动 （图3-3）（图3-4）凸轮轴下置，中置的配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动，一般从曲轴到凸轮轴只需一对正时齿轮传动，若齿轮直径过大，可增加一个中间齿轮。
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
汽车维修初级课件：第三章 配气机构
2021/3/10
汽车发动机构造
3.2 配气定时及气门间隙
三、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
气门杆
2021/3/10
汽车发动机构造
3.2 配气定时及气门间隙
2、必要性：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 发动机在压缩和作功行程中漏气，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时，留 有气门间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。有的发动机采用液 力挺柱，挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量， 故不需要预留气门间隙。
1.进气提前角 (1)定义：在排气冲程接近终了，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称为进气 提前角(或早开角)。进气提前角用α表示，α一般为10°~30°。 (2)目的：进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下运动时，因 进气门已有一定开度，所以可较快地获得较大的进气通道截面，减 少进气阻力。
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。
汽车发动机构造
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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返回
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。
第三章 配气机构
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 0 后角用β表示，β一般为40 ～ 0 80 。
（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。
4、 气门座的形成 （1） 直接形成式：直接在缸盖（ 或缸体）上加工出来。该种形式修复 困难，且不经济。
b
150
750 450（300）
（2） 镶座式 优点：可节省好材料，提高了使用寿命， 便于更换修理。所以，大多数发动机的气门 座是用耐热合金钢或合金铸铁单独制成座圈， 然后压入气缸盖（体）中。 缺点： 1 ）传热差。如排气门镶座式温度可 高出500～600。 2)如果装配不当，会发生松脱或与缸盖配合 不好，影响散热。
凸轮轴上置
凸轮轴下置
凸轮轴中置
(一)下置凸轮轴式
1、结构特点 （1）凸轮轴装在曲轴箱内，而摇臂轴装在气缸盖上，两者相 距较远，推杆较长。 （2）凸轮轴距曲轴较近，两者之间采用正时齿轮传动。
（二）中置凸轮 轴式配气机构 其结构特点为 1、凸轮轴位于 气缸体的上部 2、推杆较短， 运动惯性小。 3、也可省去推 杆，而由挺柱直 接驱动摇臂。
0.50~ 10
（2） 气门干涉角的作用 1） 减小二者之间的接触面积，提高了单 位压力，加快了磨合速度，同时也提高了 密封性； 2） 可挤出二者之间的夹杂物，即具有自 洁作用； 3)在气体压力作用下产生弹性变形时，可 趋向全锥面接触；
4） 防止加工时出现负干涉角，而使气 门暴露在炽热燃气中的受热面积增加， 使气门的热负荷增加。 气门干涉角上述诸作用中，提高密封能力 和加速磨合是主要的，随着走合期的结束， 干涉角也逐渐自行消除，恢复了全工作面 接触。
第三章 配气机构
• 组成：
工作原理：
• 气门行程大，结构较复杂。 • 曲轴与凸轮轴传动比为2:1。
工作过程
（1）气门打开： 曲轴通过正时齿轮驱 动凸轮轴旋转，凸 轮轴上的凸起部分 通过挺柱、推杆、 调整螺钉，推动摇 臂摆转，摇臂的另 一端便向下推开气 门，同时气门弹簧 进一步压缩。
2、排列
（1）二气门：
• 汽油机：沿机体纵向轴线排成一列 • 同名气门相邻：共用一个气道，使结构简化，增 大气体通过截面积。 • 进排气门交替布臵：单独占用一个气道，缸盖冷 却均匀。 • 柴油机：进排气道位于缸盖两侧，防止进气受热 影响充气效率。
（2）四气门：
• 多气门的驱动装臵:某 些大排量、高转速、 高功率的发动机，由 于气门尺寸的限制， 每缸两个气门不能满 足换气的需要，而采 用三气门、四气门或 五气门，因此必须有 使同名气门同步开闭 的驱动装臵。
1、齿轮传动
(凸轮轴下臵或中臵用)
（1）一对圆柱形正时齿轮，必要式增设中间齿轮 （惰轮）。 • 下臵式汽油机用一对正时齿轮； • 中臵式或柴油机（同时需驱动喷油泵）上凸轮轴 与曲轴中心距较大，需加入惰轮。
（2）正时齿轮都用斜齿轮： • 减小噪声和磨损，啮合平稳。 （3）正时齿轮用不同材料制成： • 曲轴齿轮：中碳钢， • 凸轮轴齿轮： • 柴油机：钢 • 汽油机：夹布胶木、铸铁或塑料。
（4）正时记号(装配时必须对齐):保证配气正时。
• 图a的A—B； • 图b中有三对记号: 1—1为配气正时记号; 2—2为喷油正时记号; 3—3为二者共用正时记号， 装配时三对记号必须都对正。
d第三章-配气机构解析
二、气门间隙
发动机冷态时，在气门及其传动机构中，留有适当间隙以补偿气门 受热后的膨胀量，此间隙即为气门间隙。
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、 工作条件及要求 工作条件：高温、高压、惯性力和差的冷却和润滑条件。 要求气门有足够强度、刚度、耐热性和耐磨性。 进气门一般用合金钢制造；排气门用耐热合金钢制造。
2 、气门头顶面 平顶：结构简单，吸热面积小，进排气门都可使用。应用最多。 凹顶：适于作进气门，加工复杂，受热面积大，不宜作排气门。 凸顶：排气阻力小，强度高，适于作排气门，但质量大，受热面积大，
第二节 配气定时及气门间隙
一、配气定时
指以曲轴转角所表示的进、排气门实际开闭时刻及其所持续的时间。 用相对于上、下止点的曲轴转角的环形图（配气相位图）表示。
1 、进气门 进气提前角：α=0～30°； 进气迟后角：β=30～80° 进气持续角：180°+α+β
2 、排气门 排气提前角：γ=40～80°； 排气迟后角：δ=0～ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0° 排气持续角：180°+γ+δ
行轴向定位。 中、下置式凸轮轴，多采用止推板形式。
二、挺柱
将凸轮的推力传给推杆，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。 1、 工作条件
由于与凸轮间高速运动，要求必须耐磨。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。 为减小挺柱的磨损，采取以下措施：
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。
第三章 配气机构
气门头部的机构型式
气门锥角：气门头部与气门座接触的平面，和气
门顶平面的夹角。一般为45。 气门头部与气门座之间的密封锥面在装配前，必须相 互研磨，以保证良好的配合。
2、气门座： 一般在气缸盖上直接镗出。 功用：与气门头部共同对气缸起密封 作用，并接受气门传来的热量。 工作条件：高温、磨损严重。 类型：直接镗出（进气门座）、镶嵌 式（排气门和铝合金发动机的进、 排气门座）。
四缸四冲程汽油机凸轮轴
六缸四冲程汽油机凸轮轴
驱动：用曲轴通过一对正时齿轮驱动。在装配
曲轴与凸轮轴时必须将正时记号对挺柱
功用： 将凸轮的推力
传给推杆或气门，并 承受凸轮轴旋转时所 施加的侧向力。
结构形式 ：筒式、滚
轮式。
材料：镍硌合金、冷
激合金铸铁。
可拆式挺柱导向体
无噪声摇臂 （2）
四、气缸数自动可变化机构简介
发动机通过一个电脑控制的电子机械结构， 根据汽车的行驶状况，改变发动机的排 气量，使选定气缸的气门停止工作，达 到工作的气缸数自动变化的目的。 1、结构 组成：由气门配气结构；（图3-38） 气门选择器组成。（图3-39）
气门配气机构
气门选择器
1、气门
组成：头部和杆部。 功用：头部是用来密封气缸的进、排气通道；杆部是用 来为气门的运动导向。 工作条件：受高温、气体压力、气门弹簧力以及传动零 件惯性力的作用。 材料：进气门：中碳合金钢、耐热合金钢； 排气门：耐热合金钢； 形状、结构：气门头顶面：平顶、球面顶、喇叭顶。 平顶：机构简单、制造方便。目前使用最多。 球面顶：强度高、排气阻力小、废气的清除效果好。用 于排气门。 喇叭顶：进气阻力小、顶部受热面积大。用于进气门。
一、气门式配气机构的布置与传动
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第三章配气机构
配气机构（一）
教学目的
1、掌握配气机构的布置形式。
2、掌握配气相位与气门间隙的知识。
教学安排
组织教学
讲述新课
功用：按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，准时地开闭进、排气门，向气缸供给可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）并及时排出废气。
充气效率：新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充气效率表示。
§3.1 配气机构的布置形式
一、配气机构布置形式和工作情况
（一）布置形式
按气门的布置形式分：顶置气门式和侧置气门式。
侧置气门式已趋于淘汰；
按凸轮轴安装位置分：上置凸轮轴式、中置凸轮轴式和下置凸轮轴式；
按曲轴和凸轮轴的传动方式分：齿轮传动式、链条传动式和齿形皮带传动式；
按每个气缸的气门数目分：2气门式、3气门式、4气门式和5气门式。
（二）工作过程
运动传递路线：曲轴→凸轮轴→挺柱→推杆→摇臂→气门
四冲程发动机曲轴与凸轮轴的传动比为2:1。
二、凸轮轴布置型式及特点
§3.2 配气相位与气门间隙
一、配气相位
配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间。
通常用环形图表示——配气相位图。
气门重叠：
两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫作气门重叠角。
二、气门间隙
作用：为气门热膨胀留有余地，以保证气门的密封。
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。
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。
采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙。
作业
1、配气机构有何功用？凸轮轴的布置形式有哪几种？各有什么特点？
2、什么是配气相位？画出配气相位图，并注明气门重叠角。
3、气门为何要早开晚关？
配气机构（二）
教学目的
掌握配气机构主要零件的功用及构造
教学安排
组织教学
复习旧课
1、配气机构的功用、凸轮轴的布置形式及特点；
2、配气相位、画出配气相位图、气门重叠角。
讲述新课
§3.3 配气机构的主要零件与组件
一、气门组
包括：气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座及锁片等。
1、气门
功用：控制进、排气管的开闭
构造：气门由头部和杆部组成。
气门密封锥面与气门座配对研磨。
杆身装在气门导管内起导向作用，杆身与头部采用圆滑过渡连接。
尾部制有凹槽（锥形槽或环形槽）用来安装锁紧件。
工作条件：承受高温、高压、冲击、润滑困难。
要求：足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。
材料：进气门用合金钢（铬钢或镍铬等），排气门用耐热合金钢（硅铬钢等）。
2、气门导管功用：起导向和导热作用。
气门导管常用灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造。
3、气门座：气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸，气门头部的热量亦经过气门座外传。
气门座可以在缸盖或缸体上直接镗出，也可以采用镶嵌式结构。
4、气门弹簧
二、气门传动组
功用：定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度。
组成：由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂等组成。
1、凸轮轴
功用：驱动各缸气门开闭，使其符合发动机点火顺序、工作循环及配气相位等要求，并保证气门有足够的开度。
2、挺柱
挺柱的功用是将凸轮的推力传给推杆（或气门杆），并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。
近年来，液压挺柱被广泛地采用。
3、推杆
推杆的作用是将从凸轮轴传来的推力传给摇臂，它是配气机构中最容易弯曲的零件。
要求有很高的刚度，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些。
4、摇臂和摇臂组：摇臂实际上是一个双臂杠杆。
作业
1、气门组由哪些零件组成？气门的工作条件如何？
2、凸轮轴有何功用？。