发动机配气机构(气门组)

（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
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。
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，
பைடு நூலகம் 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， 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。
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：
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。
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
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
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）
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
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。
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
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。
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。
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
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：