d第三章 配气机构
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第三章 配气机构
第一节 配气机构的功用及组成 一、充气效率
定义：表征新鲜充量充满气缸的程度，指每循环实际进入气缸的 充量与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值。
影响因素：进气终了时气缸压力；进气终了时气缸内温度；上一
循环残留在气缸内的高温废气。
提高措施：减小进气门处的流动损失；减小整个进气管道的流通
对顶置气门式配气机构按凸轮轴位置分：
1、 凸轮轴下置式
优点：凸轮轴离曲轴近，可用齿轮传动； 缺点：传动链长，整个机构刚性差。
2 、凸轮轴中置式 优点：传动机构刚度有所增加； 3 、凸轮轴上置式 优点：机构刚度最好； 缺点：凸轮轴驱动复杂。 缺点：凸轮轴驱动变复杂。
第二节 配气定时及气门间隙
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， 加工复杂。
3 、气门密封
气门密封锥面的锥角为气门锥角，一般为45° ，也有的为30° 。
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°； 持续角：180°+α+β 2 、排气门 排气提前角：γ=40～80°； 持续角：180°+γ+δ 3 、气门重叠角 活塞位于上止点时，进排气门同时开启。α+δ 排气迟后角：δ=0～30° 进气迟后角：β=30～80°2、 Biblioteka 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：
（1）在挺柱底面镶嵌耐磨合金属； （2）使用滚子挺柱；
（3）挺柱表面做成球面，凸轮工作面制成锥面；
（4）挺柱中心线与凸轮中心线不相重合 。
3、 液力挺柱
使用液力挺柱， 实现了零气门间隙。
三、推杆
将从挺柱传来的力传给摇臂。要求其 抗弯曲刚度高，质量小，两端焊球头和球
齿形带传动：适于凸轮轴上置式发动机，噪声小，工作可靠。
（6）凸轮轴定位 上置式凸轮轴，利用凸轮轴承盖的两个端面和凸轮轴轴颈两侧的凸肩进 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。
阻力；减少对混合气的热传导；减小排气系统对气流的阻力；合理选
择配气相位。
二、功用
按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时 开启各缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气或空气及时进入气缸，废气 及时从气缸排出。
三、组成
配气机构常见有两种方式：气门式配气机构和气孔式配气机构。 气门式配气机构包括侧置气门式和顶置气门式两种。 气门式配气机构通常由气门组和气门传动组组成。
正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂、
摇臂轴等。 作用是使进排气门能按配气
相位规定的时刻开闭，且保证有
足够的开度。
一、凸轮轴
1 、工作条件：承受周期性载荷，要求有足够的刚度和耐磨性。 一般用优质钢模锻。 2 、构造 （1）组成：主要有进排气凸轮，驱动分电器的齿轮和驱动油泵的偏心轮。
（2）支承： 有全支承 和非全支承。
四、气门弹簧
保证气门及时落座并紧紧贴合，同时防止发动机振动时气门跳动。 为防止共振，可采取以下措施：① 双气门弹簧；② 变螺距弹簧；③ 锥形弹簧
五、气门旋转机构
可使气门头沿圆周温度分布均匀，同时，摩擦锥面上的摩擦力能阻 止沉积物形成。 通过变厚度凹槽的设计，使得气门旋转。
第三节 气门传动组
气门传动组主要包括凸轮轴
4 、气门散热
气门头部的热量直接通 过气门座以及通过气门杆、 经气门导管而传到气缸盖上， 最终被冷却液带走。
为提高散热性能：
① 气门头与气门座密封 良好； ② 气门头与气门杆过渡 部分应圆滑； ③ 气门杆与气门导管间 隙尽可能小。
5、 每缸气门数
一般发动机为一 进一排两气门，且进
气门比排气门大。
3）该机作功间隔角是多少°CA; 4）该机当第一缸正处于作功下止点时，三缸正进气 离上止点60°CA，请确定第二缸位置； 5）确定该机作功顺序。
进气持续角：180º ＋22º ＋62º ＝264º 排气持续角：180º ＋52º ＋20º ＝252º 进气持续时间：(264*60)/(360*3000)=0.0147s 排气持续时间： (252*60)/(360*3000)=0.014s
多气门发动机使 用最多的是四气门发 动机，
6、气门杆
气门杆应具有一定耐磨性，其杆端形状决定于气门弹簧座的固定方式。
二、气门座与气门座圈
气门座可在气缸盖上直接镗出，也可用较好的材料单独制作，然后镶嵌 到气缸盖上。
三、气门导管
主要起导向作用，保证气门作直线往复运动，同时，气门导管还起 导热作用。
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
要求气门有足够强度、刚度、耐热性和耐磨性。
座。
四、摇臂
将推杆或凸轮传来的运动和作用力改变方向传给气门。
已知某微型轿车发动机为三缸四冲程汽油机，其配气相
位为进气：α=22°CA；β=62°CA；排气γ=52°CA； δ=20°CA。 试求：1）画出该发动机的配气相位图； 2）当该发动机转速为3000r/min时，计算每循环的
进、排气持续时间各是多少秒？
（3）同异名凸轮 同名凸轮：相对角位置符合各缸发火次序和发火间隙时间的要求。 异名凸轮：同一气缸进排气凸轮的相对角位置与既定的配气相位相适应。
（4）凸轮形状
凸轮的轮廓形状决定着气门的开启持续时间和气门升程及运动规律。
（5）凸轮轴的传动
齿轮传动：多用于凸轮轴下置、中置发动机。 链传动：适于凸轮轴上置发动机，不如齿轮传动可靠。
作功间隔角＝720°/3=240°
第一节 配气机构的功用及组成 一、充气效率
定义：表征新鲜充量充满气缸的程度，指每循环实际进入气缸的 充量与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值。
影响因素：进气终了时气缸压力；进气终了时气缸内温度；上一
循环残留在气缸内的高温废气。
提高措施：减小进气门处的流动损失；减小整个进气管道的流通
对顶置气门式配气机构按凸轮轴位置分：
1、 凸轮轴下置式
优点：凸轮轴离曲轴近，可用齿轮传动； 缺点：传动链长，整个机构刚性差。
2 、凸轮轴中置式 优点：传动机构刚度有所增加； 3 、凸轮轴上置式 优点：机构刚度最好； 缺点：凸轮轴驱动复杂。 缺点：凸轮轴驱动变复杂。
第二节 配气定时及气门间隙
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， 加工复杂。
3 、气门密封
气门密封锥面的锥角为气门锥角，一般为45° ，也有的为30° 。
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°； 持续角：180°+α+β 2 、排气门 排气提前角：γ=40～80°； 持续角：180°+γ+δ 3 、气门重叠角 活塞位于上止点时，进排气门同时开启。α+δ 排气迟后角：δ=0～30° 进气迟后角：β=30～80°2、 Biblioteka 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：
（1）在挺柱底面镶嵌耐磨合金属； （2）使用滚子挺柱；
（3）挺柱表面做成球面，凸轮工作面制成锥面；
（4）挺柱中心线与凸轮中心线不相重合 。
3、 液力挺柱
使用液力挺柱， 实现了零气门间隙。
三、推杆
将从挺柱传来的力传给摇臂。要求其 抗弯曲刚度高，质量小，两端焊球头和球
齿形带传动：适于凸轮轴上置式发动机，噪声小，工作可靠。
（6）凸轮轴定位 上置式凸轮轴，利用凸轮轴承盖的两个端面和凸轮轴轴颈两侧的凸肩进 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。
阻力；减少对混合气的热传导；减小排气系统对气流的阻力；合理选
择配气相位。
二、功用
按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时 开启各缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气或空气及时进入气缸，废气 及时从气缸排出。
三、组成
配气机构常见有两种方式：气门式配气机构和气孔式配气机构。 气门式配气机构包括侧置气门式和顶置气门式两种。 气门式配气机构通常由气门组和气门传动组组成。
正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂、
摇臂轴等。 作用是使进排气门能按配气
相位规定的时刻开闭，且保证有
足够的开度。
一、凸轮轴
1 、工作条件：承受周期性载荷，要求有足够的刚度和耐磨性。 一般用优质钢模锻。 2 、构造 （1）组成：主要有进排气凸轮，驱动分电器的齿轮和驱动油泵的偏心轮。
（2）支承： 有全支承 和非全支承。
四、气门弹簧
保证气门及时落座并紧紧贴合，同时防止发动机振动时气门跳动。 为防止共振，可采取以下措施：① 双气门弹簧；② 变螺距弹簧；③ 锥形弹簧
五、气门旋转机构
可使气门头沿圆周温度分布均匀，同时，摩擦锥面上的摩擦力能阻 止沉积物形成。 通过变厚度凹槽的设计，使得气门旋转。
第三节 气门传动组
气门传动组主要包括凸轮轴
4 、气门散热
气门头部的热量直接通 过气门座以及通过气门杆、 经气门导管而传到气缸盖上， 最终被冷却液带走。
为提高散热性能：
① 气门头与气门座密封 良好； ② 气门头与气门杆过渡 部分应圆滑； ③ 气门杆与气门导管间 隙尽可能小。
5、 每缸气门数
一般发动机为一 进一排两气门，且进
气门比排气门大。
3）该机作功间隔角是多少°CA; 4）该机当第一缸正处于作功下止点时，三缸正进气 离上止点60°CA，请确定第二缸位置； 5）确定该机作功顺序。
进气持续角：180º ＋22º ＋62º ＝264º 排气持续角：180º ＋52º ＋20º ＝252º 进气持续时间：(264*60)/(360*3000)=0.0147s 排气持续时间： (252*60)/(360*3000)=0.014s
多气门发动机使 用最多的是四气门发 动机，
6、气门杆
气门杆应具有一定耐磨性，其杆端形状决定于气门弹簧座的固定方式。
二、气门座与气门座圈
气门座可在气缸盖上直接镗出，也可用较好的材料单独制作，然后镶嵌 到气缸盖上。
三、气门导管
主要起导向作用，保证气门作直线往复运动，同时，气门导管还起 导热作用。
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
要求气门有足够强度、刚度、耐热性和耐磨性。
座。
四、摇臂
将推杆或凸轮传来的运动和作用力改变方向传给气门。
已知某微型轿车发动机为三缸四冲程汽油机，其配气相
位为进气：α=22°CA；β=62°CA；排气γ=52°CA； δ=20°CA。 试求：1）画出该发动机的配气相位图； 2）当该发动机转速为3000r/min时，计算每循环的
进、排气持续时间各是多少秒？
（3）同异名凸轮 同名凸轮：相对角位置符合各缸发火次序和发火间隙时间的要求。 异名凸轮：同一气缸进排气凸轮的相对角位置与既定的配气相位相适应。
（4）凸轮形状
凸轮的轮廓形状决定着气门的开启持续时间和气门升程及运动规律。
（5）凸轮轴的传动
齿轮传动：多用于凸轮轴下置、中置发动机。 链传动：适于凸轮轴上置发动机，不如齿轮传动可靠。
作功间隔角＝720°/3=240°