发动机配气机构(气门组)

按凸轮轴的传动方式分
1. 齿轮传动
（1）优点： 配气相位准确， 工作可靠性好， 耐久性好。
（2）缺点： 噪音、磨损较大wk.baidu.com 布置困难。
（3）应用： 凸轮轴下置式、 凸轮轴中置式。
2. 链传动
（1）优点： 布置自由度大， 制造成本低， 工作可靠。
（2）缺点： 配气相位易变， 噪声、磨损大， 耐久性较差。
（3）应用： 凸轮轴上置式
3. 齿形带传动
凸轮轴正 时齿形带
轮
（1）优点 配气相位准确， 布置自由度大，
张紧 轮
磨损、噪声小。 （2）缺点
水泵传 动齿形
可靠性、耐久性
带轮
差，摩擦阻力大，
随温度变化大 。 齿形
带传
动
中间 轮 曲轴正 时齿形 带轮
气门驱动方式
摇臂驱动、单凸轮轴上置式配气机构
摆臂驱动、凸轮轴上置式配气机构
弹簧座的固定方式：
锁片式：在气门杆端制有凹糟，用两半锥形锁片将弹簧座的内锥面卡住。 锁销式：在杆端制圆柱形径向通孔，把锁销扦入孔中。
气门弹簧
气门旋转装置：
作用： 使气门相对于座缓慢旋转，以减少积炭，减轻磨损。
① 低摩擦型自由旋转机构
② 强制旋转机构
小结
气门直径要大 气门 头部 锥角要合适
杆部
气门直径：进气门直径一般大于排气门直径。
进气门
排气门
气 门 实 物 图
两气门一样大时，排气门有记号。
气门杆部：用来为气门运动时导向、承受侧压力并传 走一部分热量。气门杆呈圆柱形，在气门导管中不断 进行往复运动。其表面须经过热处理和磨光，以保证 与气门导管的配合精度和耐磨性。
气门杆尾部： 环形槽、锁销孔
缸体一侧
经济、动力性差
应用 广泛
已逃 汰
（二）凸轮轴的布置型式：
1、下置：凸轮轴正时齿轮直接与曲轴正时齿轮啮合。 2、中置：推杆短，要加入中间传动装置。 3、上置：凸轮轴通过摇臂或直接来驱动气门，要用惰轮、皮带、链条，及张
紧装置。结构复杂，用于高速强化的轿车发动机。
（三）传动型式： 齿轮传动、链传动、带传动
型式： 镶嵌式：磨损后易更换。但导热性差，加工精度要求高，公差配合严格。 直接镗出：导热性好，工作可靠。但磨损后不易更换。
气门与气门座之间的配合是经相互研磨，研磨好的 零件不能互换，以保证密封良好。即气门不能互换。
气门弹簧：
功 用：
材 料： 安 装：
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。
进气门570K-670K，采用合金钢（铬钢或铬镍钢）
排气门1050K-1200K，采用耐热合金钢（硅铬钢）
充钠中空气门杆
定义：在中空的气门杆中填入一 半金属钠。
作用：旨在减轻气门质量和减小 气门运动的惯性力。增 强排气门的散热能力。
原因：钠的熔点的是97.8℃，沸 点为880℃，所以在气门 工作时，钠变成液体。
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
易断裂处
2. 气门的工作条件与材料
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。
性能：
强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨 材料：
按凸轮轴的布置型式
上置 中置 下置
按每缸气门数分
二气门式 四气门式 多气门式
一、组成：
➢
顶
置
式
配
气
机
构
工
作
原
理
通过摇臂驱动气门
可分为
单凸轮轴
直接驱动气门
双凸轮轴
应用：主要应用于高速发动机。
（一）气门的布置型式：
顶置式 侧置式
特点
优点
缺点
进、排气门倒 经济性、动力性好 挂在气缸盖上
结构较复杂
进、排气门在 结构简单（无摇臂） 燃烧室结构不紧凑，
高碳锰钢（刚度大）
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）
A 采用变螺距弹簧。 工作时，螺距小的一端逐渐迭加， 有效圈数不断变化，f固不断变化。
B 采用双簧结构：
两簧刚度不同， f固有也不同。若一簧发 生共振，另一簧可减振。一簧断列，另 一簧还可工作。两弹簧旋向要相反。
由于摆臂驱动比摇臂驱动刚度更好，有利于高速发动机， 因此在轿车发动机上的应用比较广泛。
直接驱动、凸轮轴上置式配气机构
凸轮通过吊杯形机械或液力挺柱驱动气门。 与上述各种形式的配气机构相比，直接驱动式配气机构的刚 度最大，驱动气门的能量损失最小。
凸轮轴 上置
气门 顶置
直接 驱动
挺柱体
气门组
（一）气门：
应用：高度强化的发动机排气门。
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。 材 料： 灰铸铁或球墨铸铁（耐磨、耐高温、强度高）
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。
气门座：
功 用： 与气门共同执行密封并导热。 工作条件： 热力负荷和机械负荷大。 材 料： 合金钢（耐磨、耐高温、强度高）
气 门 组
气门座
密封锥面宽度、 角度要合适
气门导管
气门弹簧
作用
配气机构
按照发动机的工作循环和发火次序，定时实现换气。 达到进气尽可能充分、排气尽可能干净的目的。 在各种工况下，保持最佳的充气效率，最佳性能。
摇臂轴
凸轮轴
凸轮轴正 时齿轮
摇臂 推杆 挺柱
气门式配气机构的布置及传动
二、型式：
顶置 按气门的布置型式
侧置
按凸轮轴的传动方式
齿轮传动式 链条传动式 带传动式
气门锥角： 意义：便于气门落座时自行对正中心，接触良好。 锥角不能过小，否则头部边缘较薄，易变形。 取值：一般取γ=45º，个别进气门γ=30º
气门直径： 为减少进气阻力，提高气缸的充气效率，进气门直径大，排气 门直径小。有些发动机为使制造工艺简单，常采用直径相等。
气门杆部： 为气门运动导向，承受侧压力及传热。气门杆部 尾端的形状取决气门弹簧座的固定方式。
工作条件： 热力负荷、机械负荷大，冷却、润滑困难。 杆部
功 用： 在任何情况下都能保证燃烧室的气密性。
材 料： 合金钢（耐磨、耐热、强度高）
头部
气门头部形状：
进气门：铬钢或 铬镍钢；
排气门：硅铬钢
①平顶：工艺简单、受热面小、工作可靠，用作进、排气门。 ②凹顶：头部与杆部过渡圆滑可减少进气阻力但制造困难，受热面大。用作进门 ③球面顶：可减少排气阻力和积炭，但制造困难，受热面积大，用作排气门。