《汽车构造课件》 配气机构
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汽车结构 第03章配气机构精品文档PPT课件
▪ 按每气缸气门数目，有二气门式、
四气门和五气门等多气门式。
第4页气门的ຫໍສະໝຸດ 置形式▪ 1.气门顶置式配气机构
▪
进气门和排气门都倒
挂在气缸上。现代汽车发
动机均采用气门顶置式配
气机构。
▪ 2.气门侧置式配气机构
▪
气门侧置式配气机构
的进气门和排气门都装置
在气缸体的一侧，目前已
被淘汰。
12.11.2020
第5页
《汽车构造》电子教案
第三章 配气机构
12.11.2020
第三章 配气机构
▪ 概述 ▪ 气门式配气机构的布置及传动 ▪ 配气相位 ▪ 配气机构的零件和组件
配气机构的功用是按照发动机每一气缸所进行的工作循环和发 火次序的要求，定时开启和关闭进、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。新鲜空气或可燃混合气被吸进气缸越多，则发动机可能 发出的功率越大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充量 系数来表示。
第2页
12.11.2020
充量系数
•
所谓充量系数就是在进气过程中，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，即
c
M Mo
式中，M 为进气过程中，实际充入气缸的新气的质量；M o 为
进气状态下充满气缸工作容积的新气质量。
▪
充量系数越高，表明进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气越多，
第3页
12.11.2020
第一节 气门式配气结构的布置及传动
气门式配气机构由气门组 和气门传动组零件组成。配气机 构可以从不同角度分类：
▪ 按气门的布置形式，主要有气门
四气门和五气门等多气门式。
第4页气门的ຫໍສະໝຸດ 置形式▪ 1.气门顶置式配气机构
▪
进气门和排气门都倒
挂在气缸上。现代汽车发
动机均采用气门顶置式配
气机构。
▪ 2.气门侧置式配气机构
▪
气门侧置式配气机构
的进气门和排气门都装置
在气缸体的一侧，目前已
被淘汰。
12.11.2020
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《汽车构造》电子教案
第三章 配气机构
12.11.2020
第三章 配气机构
▪ 概述 ▪ 气门式配气机构的布置及传动 ▪ 配气相位 ▪ 配气机构的零件和组件
配气机构的功用是按照发动机每一气缸所进行的工作循环和发 火次序的要求，定时开启和关闭进、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。新鲜空气或可燃混合气被吸进气缸越多，则发动机可能 发出的功率越大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充量 系数来表示。
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充量系数
•
所谓充量系数就是在进气过程中，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，即
c
M Mo
式中，M 为进气过程中，实际充入气缸的新气的质量；M o 为
进气状态下充满气缸工作容积的新气质量。
▪
充量系数越高，表明进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气越多，
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第一节 气门式配气结构的布置及传动
气门式配气机构由气门组 和气门传动组零件组成。配气机 构可以从不同角度分类：
▪ 按气门的布置形式，主要有气门
中职教育-《汽车构造上册》课件：第五章 配气机构.ppt
气机构
图5-5 两气门配
图5-6三气门配气机 构
概述
四气门式是最完善使用最广泛的配气机构，目前在许多发动机上采用。其结构如 图5-7所示。四气门式发动机配气机构一般采用顶置双凸轮轴式结构的驱动方式。其主要 优点是进、排气门数量增加，进排气通道截面积随之增大，提高了发动机的进、排气效 率。单个气门的尺寸缩小使质量减轻，满足了发动机高速化的要求。火花塞可布置在燃 烧室的中心位置，改善了可燃混合气的燃烧过程和燃烧质量，有利于提高发动机的功率 和降低燃油消耗量，汽缸盖的结构布局更为合理。
第五 配气机构
第一节 第二节 第三节 第四节
概述 气门传动组
气门组 配气相位
第一节 概述
一、配气机构的作用与分类 １. 配气机构的作用
配气机构的作用是按照发动机各缸工作循环的要求，适时开启和关闭进、 排气门。在进气行程中及时打开进气门，使混合气(汽油机)或新鲜空气(柴油机) 进入汽缸。在排气行程中及时打开排气门，将燃烧后的废气及时从汽缸内排出。 而在压缩行程和做功行程中，进、排气门均关闭，从而使汽缸具有良好的密封性。
概述
３. 齿形带驱动形式
图5-12 双顶置凸轮轴的传动布置图(一) ａ)空间布置图；ｂ)平面布置图
１-曲轴正时齿带轮；２-正时对正记号；３-齿 形带；４-张紧轮；５-进气凸轮正时记号；６凸轮轴正时齿形带轮；７-排气侧正时记号；８导向轮；９-水泵齿形带轮
图5-13 双顶置凸轮轴的传动布置图(二) １-连接齿形带；２-连接齿形带张紧轮；３-导 向轮；４-曲轴正时齿形带轮；５-主齿形带张紧 轮；６-水泵齿形带轮；７-导向轮；８-主齿形 带
图5-15 凸轮轴结构 ａ)四缸发动机凸轮轴；ｂ)六缸发动机凸轮 轴
气门传动组
汽车构造课件—配气机构
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。
汽车工程系
3
§2 配气机构的布置及驱动
一、气门布置
现代汽车发动机都 采用气门顶置式配
气机构。
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。
汽车工程系
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。
凸轮轴
气门 进气门 排气门
间隙 0.25～0.30mm 0.30～0.35mm
气 门杆
汽车工程系
8
实物图
测量气门间隙
拧松紧定螺母，调整调节螺钉
汽车工程系
9
§2 配气相位
气门的开启和关闭时刻，以及所经历的曲轴转角，称为
配气相位
➢ 当发动机转速下降到设定值，电脑切断电磁阀电流， 正时活塞一侧油压下降，各摇臂油缸孔内的活塞在回 位弹簧作用下，三个摇臂彼此分离而独立工作。
汽车工程系
29
VTEC工作原理
四个活塞 安装处
汽车工程系
30
发动机控制ECU根据发动机转速、负荷、冷却液温度 和车速信号控制VTEC电磁阀。电磁阀通电后，通过压力开
3、正时标记对准，活塞与气门 相对位置确定，保证了配气相 位和点火顺序。
汽车工程系
22
B、链条和齿形皮带传动：用于中置式或顶置式凸轮
中间轴齿形 带轮
曲轴正时齿 形带轮
汽车工程系
23
汽车工程系
24
其它部件
汽车工程系
25
可变配气机构
气门可变机构 配气相位可变机构 气门定时和气门升成可变机构
汽车工程系
3
§2 配气机构的布置及驱动
一、气门布置
现代汽车发动机都 采用气门顶置式配
气机构。
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。
汽车工程系
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。
凸轮轴
气门 进气门 排气门
间隙 0.25～0.30mm 0.30～0.35mm
气 门杆
汽车工程系
8
实物图
测量气门间隙
拧松紧定螺母，调整调节螺钉
汽车工程系
9
§2 配气相位
气门的开启和关闭时刻，以及所经历的曲轴转角，称为
配气相位
➢ 当发动机转速下降到设定值，电脑切断电磁阀电流， 正时活塞一侧油压下降，各摇臂油缸孔内的活塞在回 位弹簧作用下，三个摇臂彼此分离而独立工作。
汽车工程系
29
VTEC工作原理
四个活塞 安装处
汽车工程系
30
发动机控制ECU根据发动机转速、负荷、冷却液温度 和车速信号控制VTEC电磁阀。电磁阀通电后，通过压力开
3、正时标记对准，活塞与气门 相对位置确定，保证了配气相 位和点火顺序。
汽车工程系
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B、链条和齿形皮带传动：用于中置式或顶置式凸轮
中间轴齿形 带轮
曲轴正时齿 形带轮
汽车工程系
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汽车工程系
24
其它部件
汽车工程系
25
可变配气机构
气门可变机构 配气相位可变机构 气门定时和气门升成可变机构
汽车构造课件--发动机配气机构培训
图3-13气门导管和气门座
1一气门导管 2一卡环
3一气缸盖 4一气门座
25
图3-10气门组 1一气门 2一气门弹簧3一气门弹簧座
4一锁片 5一气门导管
图3-11气门头部的结构形式 a)平顶 b)喇叭形顶 -15气门旋转机构
a)低摩擦型自由旋转机构 b)强制旋转机构
21
图3-5 上置双凸轮轴直接驱动气门的配气机构
22
图3-8 四气门机构的布置
a)同名气门排成两列 b)同名气门排成一列
1-T形驱动杆 2一气门尾端的从动盘
23
图3-9 配气相位图
24
图3-12 弹簧座的固定方式 a)北京BJ2023汽车用 b)解放CA1091汽车用
1一气门杆 2一气门弹簧 3一弹簧座 4一锁片5一锁销
14
（二）气门挺柱（3-20） 菌式、筒式、滚轮式、液压挺柱（3-21、22）。
（三）气门推杆（ 3-23 ） 要求刚性较好。
（四）摇臂（3-24、25） 实际为一双臂杠杆。摇臂工作时的强度和刚度必须保证。摇 臂与摇臂轴之间的润滑来自于凸轮轴。
15
图3-1 气门顶置式配气机构
1气缸盖 2一气门导管 3一气门 4一气门主弹簧 5一气门副弹簧 6气门弹簧座 7一锁片 8一气门
耐磨。
12
3）尾部：主要起固定弹簧座的作用。（3-12） （二）气门导管（3-12）
引导气门做往复直线运动，与气门杆身相配。同缸盖是过盈配合。 （三）气门座：同缸盖是过盈配合。铝合金缸盖必须镶气门座。 （3-12） （四）气门弹簧（3-14）
保证气门紧贴气门座，防止气门落座时发生跳动等。常用双弹簧结构。 （五）气门旋转机构：安装在气门尾部，在气门工作时发生一定的转动，以
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。
汽车构造课件-配气机构
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：
头部
强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨
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
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。
气门间隙 调节螺钉
调节螺母
摇臂
易磨损部位 堆焊耐磨合金
摇臂结构示意图
摇臂轴套
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。
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
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。
凸轮轴
凸轮轴正 时齿轮
推杆 挺柱
凸轮轴
作用： 驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的
工作顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。 工作条件：
承受气门间歇性开启的冲击载荷。 材料：
优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构：
凸轮
驱动分电器的螺旋齿轮
凸轮轴轴颈
凸轮
工作条件：
承受气门弹簧的张力，间歇性的 冲击载荷。
凸轮性能：
表面有良好的耐磨性，足够的刚 度。
凸轮与挺柱线接 触，接触压力大，
磨损快。
凸轮的轮廓
凸轮轮廓与气门的运动规律
缓冲结束点
气门升程最大时刻
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
44
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
46
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。
39
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。
42
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
35
❖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。
11
（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。
配气机构介绍.ppt课件
第一节 气门式配气机构的布置及传动
1、组成：由气门组和气门传动组组成
2、分类： （一）按气门的布置形式分： 1）顶置气门式 2）侧置气门式...
（二）按凸轮轴的布置位置分：1）下置凸轮轴式 2）顶置凸轮轴式...
（三）按凸轮轴的传动方式分： 1）齿轮传动式 2）链条传动式 3）齿形皮带传动式...
（四）按每缸气门数目分： 1）二气门（传统一进一排） 2）多气门（四气门为主）
多气门缺点：结构复杂，成本高。
四气门
五气门机构
五气门机构 （单顶置凸轮轴、单摇臂驱动气门）
五、气门间隙
为什么发动机在冷态时必须预留适当大小的气门间隙？ 针对不同气门机构的发动机，如何调整气门间隙？ 原因：发动机工作时气门及气门传动件受热膨胀，如果冷态时无 气门间隙或气门间隙过小，则在热态时势必引起气门关闭不严， 造成在压缩和作功行程中漏气，导致发动机功率下降，排气门烧 坏，严重时甚至不能起动。气门间隙过大，则会引起气门及气门 座、气门传动件之间产生撞击，磨损加剧，机械噪声加大，而且 气门开启时刻推迟、关闭时刻提前，换气持续时间缩短，也会导 致发动机功率下降。
1、单顶置凸轮轴（SOHC） （Single Over Head Camshaft） （1）二气门（传统）
A：带单摇臂 适用于半球形燃烧室，进、排气道分置于发动机纵向两侧。 摇臂的镀铬面与凸轮型面接触，摇臂转动时，摇臂的调整螺
钉端（长）压迫气门杆克服弹簧预紧力使气门开启…优点是气 门间隙调整方便，凸轮最大升程可以较小，但气门夹角偏大， 不利于布置直的进气道。
（b）带双摇臂，气门间隙调 整螺钉在短摇臂端、推杆一侧， 顺时针方向转动调整螺钉，摇 臂绕摇臂轴逆时针方向转动 （凸轮、推杆静止不动），气 门间隙减小；逆时针方向转动 调整螺钉，摇臂绕摇臂轴顺时 针方向转动，气门间隙增大。
1、组成：由气门组和气门传动组组成
2、分类： （一）按气门的布置形式分： 1）顶置气门式 2）侧置气门式...
（二）按凸轮轴的布置位置分：1）下置凸轮轴式 2）顶置凸轮轴式...
（三）按凸轮轴的传动方式分： 1）齿轮传动式 2）链条传动式 3）齿形皮带传动式...
（四）按每缸气门数目分： 1）二气门（传统一进一排） 2）多气门（四气门为主）
多气门缺点：结构复杂，成本高。
四气门
五气门机构
五气门机构 （单顶置凸轮轴、单摇臂驱动气门）
五、气门间隙
为什么发动机在冷态时必须预留适当大小的气门间隙？ 针对不同气门机构的发动机，如何调整气门间隙？ 原因：发动机工作时气门及气门传动件受热膨胀，如果冷态时无 气门间隙或气门间隙过小，则在热态时势必引起气门关闭不严， 造成在压缩和作功行程中漏气，导致发动机功率下降，排气门烧 坏，严重时甚至不能起动。气门间隙过大，则会引起气门及气门 座、气门传动件之间产生撞击，磨损加剧，机械噪声加大，而且 气门开启时刻推迟、关闭时刻提前，换气持续时间缩短，也会导 致发动机功率下降。
1、单顶置凸轮轴（SOHC） （Single Over Head Camshaft） （1）二气门（传统）
A：带单摇臂 适用于半球形燃烧室，进、排气道分置于发动机纵向两侧。 摇臂的镀铬面与凸轮型面接触，摇臂转动时，摇臂的调整螺
钉端（长）压迫气门杆克服弹簧预紧力使气门开启…优点是气 门间隙调整方便，凸轮最大升程可以较小，但气门夹角偏大， 不利于布置直的进气道。
（b）带双摇臂，气门间隙调 整螺钉在短摇臂端、推杆一侧， 顺时针方向转动调整螺钉，摇 臂绕摇臂轴逆时针方向转动 （凸轮、推杆静止不动），气 门间隙减小；逆时针方向转动 调整螺钉，摇臂绕摇臂轴顺时 针方向转动，气门间隙增大。
吉林大学汽车构造 配气机构讲义课件
04
操作二
装配气门驱动组件
06
注意点
讲解装配过程中需要注意的关键细节，如零件 清洁、润滑、间隙调整等。
配气机构性能检测与调整演示
检测一
气门间隙检测
检测二
凸轮轴磨损检测
01
描述
02 演示如何使用专用工具进行气
门间隙的检测，确保气门在合 适的间隙范围内工作。
数据分析
03 介绍如何通过检测数据判断配
气机构性能状态，以及相应的 调整方法。
配气机构类型及特点
类型：配气机构主要分为顶置气门式（OHV）和侧置气门式（SV）两大类。其中，顶置气 门式又分为顶置双凸轮轴（DOHC）和顶置单凸轮轴（SOHC）两种。
特点：不同类型的配气机构各有其特点。例如，顶置气门式结构紧凑，有利于提高发动机功 率和转速；侧置气门式则结构简单，维护方便。各种类型在性能、结构复杂性和成本等方面 都存在一定的平衡。
以保证长时间的工作稳定性。
气门导管
气门导管是引导气门上下运动的 导向装置，保证气门在运动中保 持正确的位置，防止气门偏磨和
卡死。
气门传动组件
01
凸轮轴
凸轮轴是配气机构的核心部件，通过其上的凸轮控制气门的开启和关闭
。凸轮轴通常由优质钢材制成，具有较高的强度和耐磨性。
02
挺柱
挺柱是连接凸轮和气门的部件，将凸轮的旋转运动转化为气门的往复运
当气门密封件磨损或老化时，会导致 气门漏气，影响发动机性能。在维修 时，需要拆下气门室盖，检查气门密 封件的状况，如有磨损或老化，应及 时更换新的密封件，以保证气门的密 封性能。
维修与保养方法
保养方法：定期清洗配气机构
定期清洗配气机构可以保持机构 的清洁，防止杂质对机构的损害 。
汽车构造课件--配气机构
三、凸轮轴的传动方式及传动比
凸轮轴由曲轴带动旋转，其传动方式有齿轮传动、链传动和齿形带传动。
1. 齿轮传动 齿轮传动多用于凸轮轴下置（或凸轮轴中置）
式配气机构中，如图所示。一般从曲轴到凸轮轴的 传动只需要一对正时齿轮，必要时可加装中间齿轮。 为了啮合平稳，减小噪声，正时齿轮多采用圆柱斜 齿轮，并用不同材料制成。曲轴正时齿轮常用中碳 钢来制造，而凸轮轴正时齿轮则常用铸铁或夹布胶 木制成。东风EQ6100—1型、解放CA6102型发动机 采用这种传动方式。
配气相位
概述
配气机构的主要部件
3. 齿形带传动
齿形带传动多用于凸轮 轴上置式配气机构中，如图 所示。齿形带一般用氯丁橡 胶制成。与链传动相比，齿 形带传动具有传动平稳、噪 声小、质量轻、不需要润滑， 且制造成本低等优点。另外， 齿形带伸长量小，有利于发 动机正时的精确控制。因此， 齿形带传动被越来越多的汽 车发动机，特别是轿车发动 机所采用。如桑塔纳JV型、 奥迪JW型发动机均采用齿 形带传动。
概述
配气机构的主要部件
配气相位
2.凸轮轴中置式配气机构
如图所示，凸轮轴位于气缸体上 部，这种形式将推杆缩短或适当加长 挺柱后去掉推杆，提高了刚度，减轻 了往复运动件的质量，有利于发动机 转速的提高，但由于凸轮轴与曲轴间 的距离增大，已不可能直接采用正时 齿轮来传动，需增加中间齿轮（惰性 轮）或采用链条传动方式。如玉柴 YC6105Qc型、依维柯8210.22型发动 机采用这种结构形式。
概述
配气机构的主要部件
配气相位
四冲程车用发动机大都采用气门式配气机构。其结构形式多种多样： 1、按气门布置形式不同分为：气门顶置式和气门侧置式； 2、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； 3、按曲轴和凸轮轴的传动方式不同分为：齿轮传动式、链条传动式和齿形带传动式。
汽车构造-课件-第03章配气机构
2019/12/22
8
AUTOMOBILE STRUCTURE
配气机构的布置形式
（1）凸轮轴下置式配气机构
凸轮轴位于曲轴箱内。
优点：凸轮轴离曲轴近，可用齿轮传动；
凸
缺点：传动链长，整个机构刚性差。
轮
轴
其中气门组零件包括气门、气门座圈
下
置
、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座和气
式
门锁夹等；
配
气
气门传动组零件则包括凸轮轴、挺柱
机
、推杆、摇臂、摇臂轴、摇臂轴座和气门
构
间隙调整螺钉等。
2019/12/22
9
AUTOMOBILE STRUCTURE
配气机构的布置形式
（2）凸轮轴中置式配气机构
凸轮轴位于曲轴箱中部。 当发动机转速较高时，为了减小气门传动机构的往复运动质量， 可将凸轮轴位置移到气缸体的上部，由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂 ，而省去推杆。 优点：传动机构刚度有所增加；缺点：凸轮轴驱动变复杂。 有些凸轮轴中置式配气机构的组成与凸轮轴下置式配气机构没有 什么区别，只是推杆较短而已。
进气充满气缸的程度，常用充气效率（也称充气系数）表示。
2019/12/22
3
AUTOMOBILE STRUCTURE
充气效率
充气效率就是指在进气过程中，实际进入气缸的新鲜空气或可燃混
合气的质量与在理想状况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。即vFra bibliotekM M0
式中：M—进气过程中实际充入气缸的进气量；
四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两周，各缸的进、 排气门各开启一次，此时凸轮轴只旋转一周。因此曲轴与凸轮轴 之比即传动比）应为 2∶1。
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h1 h2
由于发动机工作时,排气门经常
处于高温条件下工作,钠约在970℃
时为液态,具有良好的热传导能力。
通过液态纳的来回运动,热量能很快
从气门头部传到根部.可降低温度约
l00℃。这样有利于降低混合气自燃
充钠
的危险,从而握高了气门的使用寿命。
维修发动时,进、排气门不能修
整,只允许研磨。捷达l.6L发动机排
凸轮
驱动分电器的螺旋齿轮
凸轮轴轴颈
螺旋齿轮和偏心轮用以驱动分电器、机油泵、模片式汽油泵
要求：
1、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：1：2 2、凸轮轴的凸轮是根据发动机的发火顺序和配气相位 来设计的。 3、凸轮轴的轴向定位 4、凸轮轴定时齿轮的安装必须根据记号进行，以保证 发动机的配气相位与发动机的发火顺序相符。
伸入深度应适
量。锥度可减
少气流阻力。
气缸盖
过盈配合
功用：保证气门的回位，使气门 与气门座紧密贴合。 材料：高锰碳钢、铬钒钢
锁片
气门弹簧座 气门弹簧
气门弹簧的装配
气门关闭
保证气门及时关闭、 密封
气门开启 保证气门不脱离凸轮
气门弹簧要避免发生 共振（当工作频率和 自身频率相等或成某 一倍数时），主要措 施有：不等距弹簧、 双弹簧
气门座
合金铸铁、 奥氏体钢
6、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。
铝合金气缸盖
为何气门座都
要镶嵌气门座
圈？
汽油机：排气门采用镶嵌式气门座，进气门直接
在缸盖镗
柴油机：进排气门均采用镶嵌式气门座
做不规则的旋转的装置，其作用是：减小气门头部受热
变形，防止沉积物形成。
弹簧座
气门弹簧
锥形套筒
支承板
锁锁片片
壳体
碟形弹簧
强制旋转机构
实心推杆
作用： 将挺柱传来的推力传给摇臂。 工作情况： 是气门机构中最容易弯曲的零件。 强度要求高，尽量短。 材料： 硬铝或钢
空心推杆
硬铝推杆
钢支承
1、组成：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂。
一、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。
二、减小进气和排气的阻力；使进气和排气都尽可能充 分和完善。
三、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。
•例：α=8º β=31º γ=28º δ=8º 点火次序：1—5—3—6—2—4
一缸在压缩上止点，问那些气门的间隙可调？
1缸 a
αδ
6缸b
4缸b
5缸a
3缸a
βγ
2缸b
1缸 进气门 可调 排气门 可调
2缸 3缸 4缸
可调
不可调 可调
5缸 6缸
不可调 不可调
不可调 可调 不可调 可调 不可调
找到每个汽缸的压缩上死点 调整进排气门，逐个汽缸的调整
圆柱形，不断做 往复运动。
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：其 形状决定于弹簧 座固定方式
易断裂处
凹槽（环槽）：安装两半锥 形锁片。
锁销孔：用锁销固定。
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。
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
凸轮轴正 时齿轮
推杆 挺柱
作用： 驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相 位和气门开度的变化规律等要求。 工作条件： 承受气门间歇性开启的冲击载荷。 耐磨，抗冲击韧性，刚度。 材料： 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构：凸轮、轴颈、偏心轮、螺旋齿轮；每2气缸一个轴颈；轴颈直径前 后依次减小；另有空心凸轮轴，如捷达EA113
气门内部注有钠。
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。
边缘应保持一 定的厚度， 1~3mm。
装配前应将 密封锥面研 磨。
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。
1．只有当缸盖温度降到38度以下后，才能进行气门 间隙调整。
(1)拆下缸盖罩和正时皮带上罩。
(2)设置1号气缸活塞在压缩上死点位置。凸轮轴皮带 轮上的“UP”记号应位于顶部，皮带轮上的上死点槽 口应与缸盖表面平齐。
(3)调节1号气缸进、排气门的间隙 进气门：0．26mm± 0．02mm； 排气门：0．30mm ± 0．02mm。 (4)松开锁止螺母， 转动调节螺钉，直到 厚薄规前后移动时感 觉到有一点拖滞为止。 (5)拧紧锁止螺母， 再检查气门间隙， 如有必要，重新进 行调整。
点火顺序： 1—2—4—3
四缸发动机凸轮投影
A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。
作用：
倒角
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：
工作温度较高，约500K。润滑困难， 易磨损。
气门导管
材料：
用含石墨较多的合金铸铁或粉末冶金 材料，能提高自润滑作用。
加工方法：
卡环：防止 气门导管在 使用中脱落。
外表面加工精度较高 ，内表面精绞
装配：
气门杆与气门导管间隙0.05～0.12mm。
之间的传动装置（齿轮传动）， 有利于发动机的布置。
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。
不利因素是什么？
摇臂 调整螺钉
传动方式：凸轮轴经过挺柱直接驱
动摇臂，省去了推杆。
挺柱
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。
Байду номын сангаас
凸轮轴
活塞
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。
1、用曲轴转角表示的进、排 气门的实际开闭时刻和开启
的持续时间 ，称为配气相位。
10°~30 ° 40°~80 ° 40°~80 ° 10°~30 °
上止点 下止点
气门叠开的后果？
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（+ ）。
Mηv=—M—/M进0气过程中，实际进入气缸的新气的质量何充；值气?效（率取一值般范为围） Mo——在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。
充气效率越高越好，而其大小与配气机构结构有直接的关系。
1、气门组 2、气门传动组
气门组 气门传动组
一、气门的布置型式
1、气门顶置式
2、气门侧置式已很少使用。
工作条件：承受气门弹簧的张力， 间歇性的冲击载荷。
凸轮性能：表面有良好的耐磨性， 足够的刚度、韧性。
凸轮与挺柱线接 触，接触压力大，
磨损快。
凸轮轮廓应保证气门的运动规律符合配气相位的要求
缓冲结束点 气门开启点
气门升程最大时刻 气门关闭点
消除气门 间隙阶段
出现气门 间隙阶段
止推轴承：第一轴承 止推片：正时齿轮与第一轴颈之间 止推螺钉：正时齿轮盖上
齿形带传动
曲轴→齿形皮带→凸轮 轴正时齿轮
成本低，但工作 性能好
凸轮轴上置 式配气机构
凸轮轴
一汽audi轿车的齿形带传动装置
曲轴
每缸气门数
每缸2气门
每缸4气门
结构特点
一进一排，进气门直 两进两排，排气门
径大于排气门
直径可减小
每缸5气门
一般为3进2排
排列方式
所有气门排成一列， 同名气门排成2列， 同名气门排成一 进、排气门交替布置 同名气门排成1列 列
应用：高速发动机 如：桑塔纳轿车发动机
活塞
凸轮轴
凸轮轴
双凸轮轴上置式发动机
传动方式
传动路线
曲轴正时齿轮（钢）→ 齿轮传动 凸轮轴正时齿轮（铸铁
或胶木）
特点
工作可靠，啮合 平稳、噪声小
应用
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
可靠性、耐久性 略差，噪声大， 造价高
凸轮轴上置 式配气机构
进气门：一般为30° 排气门：一般为45°。
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。
一、气门的布置型式
气 门 顶 置 式 组 成
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。
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。
1、凸轮轴下置 有利因素：简化曲轴与凸轮轴
测量气门间隙
拧松紧定螺母，调正调节螺钉
• 现象——随着发动机的高速、多气门化，发动机 的高速动力性有了很大的提高，同时却带来了中 小负荷经济性变差和低速扭矩的降低。
由于发动机工作时,排气门经常
处于高温条件下工作,钠约在970℃
时为液态,具有良好的热传导能力。
通过液态纳的来回运动,热量能很快
从气门头部传到根部.可降低温度约
l00℃。这样有利于降低混合气自燃
充钠
的危险,从而握高了气门的使用寿命。
维修发动时,进、排气门不能修
整,只允许研磨。捷达l.6L发动机排
凸轮
驱动分电器的螺旋齿轮
凸轮轴轴颈
螺旋齿轮和偏心轮用以驱动分电器、机油泵、模片式汽油泵
要求：
1、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：1：2 2、凸轮轴的凸轮是根据发动机的发火顺序和配气相位 来设计的。 3、凸轮轴的轴向定位 4、凸轮轴定时齿轮的安装必须根据记号进行，以保证 发动机的配气相位与发动机的发火顺序相符。
伸入深度应适
量。锥度可减
少气流阻力。
气缸盖
过盈配合
功用：保证气门的回位，使气门 与气门座紧密贴合。 材料：高锰碳钢、铬钒钢
锁片
气门弹簧座 气门弹簧
气门弹簧的装配
气门关闭
保证气门及时关闭、 密封
气门开启 保证气门不脱离凸轮
气门弹簧要避免发生 共振（当工作频率和 自身频率相等或成某 一倍数时），主要措 施有：不等距弹簧、 双弹簧
气门座
合金铸铁、 奥氏体钢
6、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。
铝合金气缸盖
为何气门座都
要镶嵌气门座
圈？
汽油机：排气门采用镶嵌式气门座，进气门直接
在缸盖镗
柴油机：进排气门均采用镶嵌式气门座
做不规则的旋转的装置，其作用是：减小气门头部受热
变形，防止沉积物形成。
弹簧座
气门弹簧
锥形套筒
支承板
锁锁片片
壳体
碟形弹簧
强制旋转机构
实心推杆
作用： 将挺柱传来的推力传给摇臂。 工作情况： 是气门机构中最容易弯曲的零件。 强度要求高，尽量短。 材料： 硬铝或钢
空心推杆
硬铝推杆
钢支承
1、组成：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂。
一、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。
二、减小进气和排气的阻力；使进气和排气都尽可能充 分和完善。
三、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。
•例：α=8º β=31º γ=28º δ=8º 点火次序：1—5—3—6—2—4
一缸在压缩上止点，问那些气门的间隙可调？
1缸 a
αδ
6缸b
4缸b
5缸a
3缸a
βγ
2缸b
1缸 进气门 可调 排气门 可调
2缸 3缸 4缸
可调
不可调 可调
5缸 6缸
不可调 不可调
不可调 可调 不可调 可调 不可调
找到每个汽缸的压缩上死点 调整进排气门，逐个汽缸的调整
圆柱形，不断做 往复运动。
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：其 形状决定于弹簧 座固定方式
易断裂处
凹槽（环槽）：安装两半锥 形锁片。
锁销孔：用锁销固定。
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。
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
凸轮轴正 时齿轮
推杆 挺柱
作用： 驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相 位和气门开度的变化规律等要求。 工作条件： 承受气门间歇性开启的冲击载荷。 耐磨，抗冲击韧性，刚度。 材料： 优质钢、合金铸铁、球墨铸铁 结构：凸轮、轴颈、偏心轮、螺旋齿轮；每2气缸一个轴颈；轴颈直径前 后依次减小；另有空心凸轮轴，如捷达EA113
气门内部注有钠。
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。
边缘应保持一 定的厚度， 1~3mm。
装配前应将 密封锥面研 磨。
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。
1．只有当缸盖温度降到38度以下后，才能进行气门 间隙调整。
(1)拆下缸盖罩和正时皮带上罩。
(2)设置1号气缸活塞在压缩上死点位置。凸轮轴皮带 轮上的“UP”记号应位于顶部，皮带轮上的上死点槽 口应与缸盖表面平齐。
(3)调节1号气缸进、排气门的间隙 进气门：0．26mm± 0．02mm； 排气门：0．30mm ± 0．02mm。 (4)松开锁止螺母， 转动调节螺钉，直到 厚薄规前后移动时感 觉到有一点拖滞为止。 (5)拧紧锁止螺母， 再检查气门间隙， 如有必要，重新进 行调整。
点火顺序： 1—2—4—3
四缸发动机凸轮投影
A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。
作用：
倒角
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：
工作温度较高，约500K。润滑困难， 易磨损。
气门导管
材料：
用含石墨较多的合金铸铁或粉末冶金 材料，能提高自润滑作用。
加工方法：
卡环：防止 气门导管在 使用中脱落。
外表面加工精度较高 ，内表面精绞
装配：
气门杆与气门导管间隙0.05～0.12mm。
之间的传动装置（齿轮传动）， 有利于发动机的布置。
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。
不利因素是什么？
摇臂 调整螺钉
传动方式：凸轮轴经过挺柱直接驱
动摇臂，省去了推杆。
挺柱
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。
Байду номын сангаас
凸轮轴
活塞
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。
1、用曲轴转角表示的进、排 气门的实际开闭时刻和开启
的持续时间 ，称为配气相位。
10°~30 ° 40°~80 ° 40°~80 ° 10°~30 °
上止点 下止点
气门叠开的后果？
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（+ ）。
Mηv=—M—/M进0气过程中，实际进入气缸的新气的质量何充；值气?效（率取一值般范为围） Mo——在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。
充气效率越高越好，而其大小与配气机构结构有直接的关系。
1、气门组 2、气门传动组
气门组 气门传动组
一、气门的布置型式
1、气门顶置式
2、气门侧置式已很少使用。
工作条件：承受气门弹簧的张力， 间歇性的冲击载荷。
凸轮性能：表面有良好的耐磨性， 足够的刚度、韧性。
凸轮与挺柱线接 触，接触压力大，
磨损快。
凸轮轮廓应保证气门的运动规律符合配气相位的要求
缓冲结束点 气门开启点
气门升程最大时刻 气门关闭点
消除气门 间隙阶段
出现气门 间隙阶段
止推轴承：第一轴承 止推片：正时齿轮与第一轴颈之间 止推螺钉：正时齿轮盖上
齿形带传动
曲轴→齿形皮带→凸轮 轴正时齿轮
成本低，但工作 性能好
凸轮轴上置 式配气机构
凸轮轴
一汽audi轿车的齿形带传动装置
曲轴
每缸气门数
每缸2气门
每缸4气门
结构特点
一进一排，进气门直 两进两排，排气门
径大于排气门
直径可减小
每缸5气门
一般为3进2排
排列方式
所有气门排成一列， 同名气门排成2列， 同名气门排成一 进、排气门交替布置 同名气门排成1列 列
应用：高速发动机 如：桑塔纳轿车发动机
活塞
凸轮轴
凸轮轴
双凸轮轴上置式发动机
传动方式
传动路线
曲轴正时齿轮（钢）→ 齿轮传动 凸轮轴正时齿轮（铸铁
或胶木）
特点
工作可靠，啮合 平稳、噪声小
应用
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
可靠性、耐久性 略差，噪声大， 造价高
凸轮轴上置 式配气机构
进气门：一般为30° 排气门：一般为45°。
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。
一、气门的布置型式
气 门 顶 置 式 组 成
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。
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。
1、凸轮轴下置 有利因素：简化曲轴与凸轮轴
测量气门间隙
拧松紧定螺母，调正调节螺钉
• 现象——随着发动机的高速、多气门化，发动机 的高速动力性有了很大的提高，同时却带来了中 小负荷经济性变差和低速扭矩的降低。