荆州职业技术学院汽车发动机构造与维修课程教案汽车检测与维修专业班级教师郑毅授课时间
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配气机构
3.1.1 配气机构的作用
其作用是根据发动机工作循环和点火次序，适时地开启和关闭各缸的进、排气门，使纯净空气或空气与燃油的混合气及时地进入气缸，废气及时地排出。 3.1.2 配气机构总体组成与工作原理
1．配气机构总体组成(以顶置双凸轮轴齿形皮带传动的配气机构（图3-11）为例)
气门组件（含进排气门、进排气门座、气门弹簧、气门锁夹、气门导管等）
气门驱动机构（液压挺柱） 凸轮轴
凸轮轴传动机构（含曲轴正时皮带轮、凸轮轴传动皮带轮、齿形皮带、张紧轮等） 2．配气机构工作原理 齿形皮带3带动进排气凸轮轴旋转，克服气门弹簧力作用压下进气门，进气门开启，开始进气。
各缸进、排气门开闭的时刻取决于各进、排气凸轮的相对位置及进排气凸轮轴与曲轴的相对位置。
3.1.3 配气机构的分类
1.按气门的布置位置分（侧置式、顶置式两种）
侧置式：气门布置在气缸的一侧。使燃烧室结构不紧凑，热量损失大，气道曲折，进气流通阻力大，从而使发动机的经济性和动力性变差，已被淘汰。
顶置式：气门布置在气缸盖上（图3-11）。
2. 按凸轮轴布置位置分（上置凸轮轴、中置凸轮轴、下置凸轮轴三种） （1）下置凸轮轴配气机构（图
图3-11 配气机构总体总成 1-曲轴正时皮带轮 2-中间轴正时皮带轮 3-齿形
皮带 4-张紧轮 5-凸轮轴传动皮带轮 6-进气凸轮轴 7-凸轮 8-液压挺柱 9-进气门组件 10-排气凸轮轴 11-排气门组件
图3-12 下置凸轮轴配气机构 1-凸轮轴 2-挺柱 3-推杆 4-摇臂轴 5-锁紧螺母 6-调整螺钉 7-摇臂 8-气门锁夹 9-气门弹簧座 10-气门弹簧 11-气门导管 12-气门 13-气门座
图3-13 中置凸轮轴配气机构 1-凸轮轴 2-挺柱 3-支架 4-调整螺钉
5-摇臂 6-摇臂轴 7-锁夹 8-气门弹簧座 9-气门弹簧 10-气门导
管 11-气门
3-12）：凸轮轴1布置在曲轴箱上，由曲轴正时齿轮驱动。优点是凸轮轴离曲轴较近，可用齿轮驱动，传动简单。但存在零件较多，传动链长，系统弹性变形大，影响配气准确性等缺点。
（2）中置凸轮轴配气机构（图3-13）：凸轮轴1布置在曲轴箱上。与下置凸轮轴相比，省去了推杆，由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，减小了气门传动机构的往复运动质量，适应更高速的发动机。
（3）上置凸轮轴配气机构
凸轮轴直接布置在气缸盖上，直接通过摇臂或凸轮来推动气门的开启和关闭。这种传动机构没有推杆等运动件，系统往复运动质量大大减小，非常适合现代高速发动机，尤其轿车发动机。
根据顶置气门凸轮轴的个数，又分为单顶置凸轮轴（SOHC ）和双顶置凸轮轴（DOHC ）两种。
单顶置凸轮轴（图3-14）仅用一根凸轮轴同时驱动进、排气门，结构简单，布置紧凑。 双顶置凸轮轴驱动由两根凸轮轴分别驱动进、排气门。有两种布置形式，一种是凸轮通过摇臂驱动气门（图3-15）；另一种是凸轮直接驱动气门（图3-11），
这种双凸轮轴布置有利于增加气门数目，提高进排气效率，提高发动机转速，是现代高速发动机配气机构的主要形式。
3. 按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分（分为齿轮传动、链条传动和齿带传动三种）。 （1）齿轮传动（图3-16）
齿轮上都有正时记号，装配时必须按要求对齐。
（2）链传动（图3-17） 优点是布置容易，若传动距离较远时，还可用两级链传动。缺点是结构质量及噪声较大，链的可靠性和耐久性不
易得到保证。
（3）齿带传动 现代高速发动机广泛采用齿形带传动(图3-11)。齿形带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。齿带的张力可以由张紧轮进行调整。这种传动方式可以减小噪声，减少结构质量和降低成本。
4.按每缸气门的数目分 有2气门、3气门、4气门和5气门。
图3-16 凸轮轴的齿轮传动
1-曲轴正时齿轮 2-凸轮轴正时
齿轮 3-凸轮轴 4-挺柱 5-推
杆 6-摇臂座
7-摇臂轴 8-摇臂 9-气门
图3-17 凸轮轴的链传动
1-曲轴链轮 2-油泵驱动链轮 3-液力
张紧装置 4-凸轮轴链轮 5-导链板
6-链条
多气门结构（3～5气门），使发动机的进排气流通截面积增大，提高了充气效率，改善了发动机的动力、经济性能和排放性能。
3.2.4 配气机构主要组件结构原理 配气机构主要由气门组件、凸轮轴组件、凸轮轴传动机构和气门驱动机构组成。
1．气门组件（图3-19） 由气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门锁夹等零件组成。 （1）气门：头部、杆身和带密封锥面的气门盘组成。
气门盘顶面的形状有凸顶、平顶和凹顶（图3-20）。平顶结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也小，应用最多；凸顶的刚度大，受热面积也大，用于某些排气门；凹顶气门质量小，惯性小，与杆部的过渡有一定的流线形，可以减小进气阻力，常用作进气门。 气门盘有一密封锥面，其锥角α一般为300
～45°。
气门杆与弹簧连接方式: 锁夹式（图3-21a ）:有两个半圆形锥形锁夹4。
锁销式（图3-21b ）：在气门杆端有一个安装一个锁销。
（2）气门座：气缸盖的进、排气道与气门锥面相贴合的部位称为气门座（图3-19）。可在气缸盖上直接镗出，但大多数是用耐热合金钢单独制成座圈（称气门座圈），压入气缸盖（体）中，以提高使用寿命和便于维修更换。 （3）气门导管和油封：气门导管（图3-19）的作用是在气门作往复直线运动时进行导向，以保证气门与气门座之间的正确配合与开闭。当凸轮直接作用于气门杆端时，承受侧向作用力并起传热作用。
气门与气门导管间留有0.05～0.12mm 的微量间隙。该间隙过小，会导致气门杆受热膨胀与气门导管卡死；间隙过大，会使机油进入燃烧室燃烧。为了防止过多的润滑油进入燃烧室，有的在气门导管上安装有橡胶油封4（图3-19）。 （4）气门弹簧：作用是保证气门复位。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧（图3-22）。发
动机装一根气门弹簧时，采用不等距弹簧（图
3-22b ），以防止共振。装两根弹簧时(图3-22c)，弹簧内、外直径不同，旋向不同，它们同心安装在气门导管的外面，不仅可以提高弹簧的工作可靠性，防止共振的产生，还可以降低发动机的高度。
图3-20 气门顶形状 a ）平顶 b ）凹顶 c ）凸顶
图
3-21 气门弹簧座的固定方式 a ）锁夹固定 b ）锁销固定 1-气门杆 2-气门弹簧 3-弹簧座 4-锁夹 5-锁销 图3-22 气门弹簧
a) 等螺距弹簧b) 不等螺距弹簧 c)双弹簧
2.凸轮轴组件（图3-23）
由凸轮轴7、凸轮轴衬套6和止推凸缘4等组成（对于下置凸轮轴的汽油机，还加工有驱动机油泵、分电器的螺旋齿轮9和驱动汽油泵的偏心轮8）。
发动机
的工作顺序判断（图3-24）
：从凸轮轴前端看，转动方向为逆时针，则可判断出该发动机的工作顺序为1-2-4-3。
曲轴每旋转两圈，凸轮轴转一圈。
为了防止凸轮轴轴向窜动，需要进行轴向定位(图3-25)，止推片2安装在正时齿轮1和凸轮第一轴颈3之间，且留有一定间隙。调整止推片的厚度，可控制其轴向间隙大小。
3.凸轮轴传动机构
它
是指驱动凸轮轴转动的机构。有齿轮传动、链传动和齿形带传动（见本节3.2.3）。
传动机构安装时应特别注意曲轴正时齿轮（或链轮、带轮）与凸
轮轴正时齿轮（或链轮、带轮）的相互位置关系。
4.气门驱动机构
是将凸轮轴的旋转运动变为气门往复运动的机构。主要由气门挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴、气门间隙调整螺钉和液压挺柱等组成（图3-12）
（1）挺柱：作用是将凸轮的推力传给推杆或气门，承受凸轮旋
转时传来的侧向力并传给发动机机体。
图3-24 四缸发动机工作顺序判断图3-23 凸轮轴组件
1-螺栓 2-垫圈 3-正时齿轮 4-止推凸缘 5-止推座 6-凸轮轴衬套 7-凸轮轴
8-驱动汽油泵的偏心轮 9-驱动分电器的螺旋齿轮 10-凸轮轴轴颈 11-凸轮
图3-24 四缸发动机凸轮轴
图3-25 凸轮轴的轴向定位
1-正时齿轮 2-止推片 3-凸轮轴颈
图3-26 正时齿轮安装记号
图3-28 推杆 1-上凹球头 2-空心杆 3-下凸球头
形式：菌形挺柱、平面挺柱和桶形挺柱（图3-27）。
挺柱减小摩擦及磨损方法： 1）将挺柱工作面制成半径的球面（图3-27a ）。
2）挺柱相对凸轮偏心安置
（图3-27b ）。
3）挺柱外表
面做两端小中
间大的桶形（图3-27c ）。
（2）推杆(图3-28):作用是传
力。其上端的凹槽，下端凸头。
（3）摇臂(图3-29):作用改变传力方向，同时利用两边臂的比值（称摇臂比）来改变气门的升程。
摇臂与气门杆端接触部分接触应力高，且有相对滑移，磨损严重，因此在该部分常堆焊有硬质合金。
摇臂组件（图3-30）：青铜衬套或滚针轴承、摇臂轴、摇臂轴支座、弹簧。 摇臂内一般钻有油道，与摇臂轴中心相通。压力机油充满摇臂轴中心，并从摇臂油孔流出，润滑挺杆及气门杆端等零件。 （4）气门间隙调整螺钉（图3-31）：用来调整气门间隙。
气门间隙:指发动机冷态，气门关闭时，气门与摇臂之间的间隙。其作用是为气门及驱动组件工作时留有受热膨胀的余地。
一般在冷态时，进气门的间隙为0.25～0.3mm ，排气门的间隙为0.30～0.35mm 。气门间隙过小，漏气；气门间隙过大，撞击、磨损、气门开启的延续角度变小，气缸的充气及排气情况变坏。
发动机工作中，由于气门、驱动机构及传动机构零件磨损，会导致气门间隙产生变化，应注意检查调整。
图3-27 气门挺柱的形状
a ）菌形挺柱
b ）平面挺柱
c ）桶形挺柱
1-挺柱 2-凸轮
a) c)
b)
图3-29 摇臂
A 、C-油道 B-油槽
图3-30 摇臂组 1-垫圈 2、3、4-摇臂轴支座 5-摇臂轴 6、8、10-摇臂 7-弹簧 9-定位销 11-锁簧 12-堵头 C 、D 、E ：油孔
图3-31 气门间隙
1-摇臂 2-气门间隙调整螺钉 3-锁紧螺母
(5) 液压挺柱：无需调整气门间隙。 结构：图3-32所示为桑塔纳和捷达轿车发动机采用的液压挺柱。挺柱体9由上盖和圆筒焊接成一体，可以在缸盖14的挺柱体孔中上下运动。液压缸12的内孔和外圆都经过精加工研磨，外圆与挺柱内导向孔相配合，内孔则与柱塞11配合，两者都可以相对运动。液压缸底部装有一个补偿弹簧13，把球阀5压靠在柱塞的阀座上，它还可以使挺柱顶面和凸轮表面保持紧密接触，以消除气门间隙。当球阀关闭柱塞中间孔时，可将挺柱分成两个油腔，上部的低压油腔6
和下部的高压油腔1；球阀开启后，则形成一个通腔。
工作原理：当圆筒挺柱体9上的环形油槽与缸盖上的斜油孔4对齐时（图中位置），发动机润滑系中的机油经斜油孔4和环形油槽流入低压油腔6。位于挺柱体背面上的键形槽7可将机油引入柱塞上方的低压油腔。当凸轮转动、挺柱体9和柱塞11向下移动时，高压油腔1中的机油被压缩，油压升高，加上补偿弹簧13的作用，使球阀紧压在柱塞的下端阀座上，这时高压油腔与低压油腔被分隔开。由于液体具有不可压缩性，整个挺柱如同一个刚体一样下移，推开气门15。此时，挺柱环形油槽已与斜油孔4错开，停止进油。
当挺柱达到下止点后开始上行时，在气门弹簧上顶和凸轮下压的作用下，高压油腔封闭，球阀也不会打开，液压挺柱仍可认为是一个刚性挺柱，直至上升到凸轮处于基圆，使气门关闭时为止。此时，缸盖主油道中的压力油经斜油孔4进入挺柱的低压油腔6，同时，高压油腔1内油压下降，补偿弹簧推动柱塞上行。从低压油腔来的压力油推开球阀而进入高压油腔，使两腔连通充满机油。这时挺柱顶面仍和凸轮紧贴。
在气门受热膨胀时，柱塞和液压缸作轴向相对运动，高压油腔中的油液可经过液压缸与柱塞间的缝隙挤入低压油腔。因此，使用液压挺柱时，可以不预留气门间隙。
3.3 四冲程发动机的换气过程
包括排气过程和进气过程。其气缸压力变化如图3-33所示。 3.3.1 排气过程
1.自由排气阶段
从排气门打开到气缸压力接近于排气管压力的这个时期，称为自由排气阶段。 超临界排气:废气以当地音速流过排气门。
亚临界排气:排气流速小于音速，气体的流动转入亚临界状态，到某一时刻缸内压力与
图3-32 液压挺柱 1-高压油腔 2-缸盖油道 3-油量孔 4-斜油孔 5-球阀 6-低压油腔 7-键形槽 8-凸轮轴 9-挺柱体 10-挺柱体焊缝 11-柱塞 12-套筒 13-弹簧 14-缸盖 15-气门杆
排气管内压力相近时，自由排气阶段结束。
2.强制排气阶段
废气被上行的活塞强制排出。为使废气排除更彻底，排气门可以到上止点后10°～30°CA （曲轴转角）关闭。 3.3.2 进气过程
为了增加进气充量，进气门应在上止点前打开，下止点后关闭。
3.3.3 配气定时（配气相位）
进、排气门实际开启和关闭的时刻以曲轴转角表示即为配气定时，也称配气相位。用环形图表示配气相位称为配气相位图（图3-34）。
1.进气提前角
发动机从进气门打开时刻到活塞行至上止点所转过的曲轴转角。其目的是为了保证进气开始时，进气门已开启较大，增加进入气缸的新鲜气体或可燃混合气。
非增压发动机进气提前角一般在00～400
CA 。该角度过小，进气充量增加少；该角度过大，又会导致废气流入进气管。 2．进气迟后角
是指活塞从下止点行至进气门完全关闭的曲轴转角。其目的是利用进气气流惯性和压力
差继续进气。非增压发动机进气迟后角一般在400～700
CA 。该角度过小，进气气流惯性未能得到充分利用，降低了进气充量；而该角度过大，进气气流惯性已用完，会导致已经进入气缸的新鲜充量又被排出。
3．排气提前角 从排气门打开到活塞行至下止点所转过的曲轴转角。其目的是利用废气压力，使气缸内废气排得更干净。但排气提前角也不宜过大，否则将造成做功能力损失。
非增压发动机一般在450～550
CA 。
4．排气迟后角 指活塞从上止点到排气门完全关闭所转过的曲轴转角。其目的是利用
排气气流性惯性使废气排除更干净。非增压发动机该角度一般在100～350
CA 。过大会造成排出的废气又被吸入气缸。
5. 气门重叠角 由于进、排气门的早开和迟闭，就会有一段时间内进、排气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠，重叠的曲轴转角称为气门重叠角。适宜的气门重叠角，可以利用气流压差和惯性清除残余废气，增加新鲜充量，称此为燃烧室扫气。非增压发动机
气门重叠角一般为200～800CA,增压发动机一般为 800～1600
CA ，所以增压发动机可以有效提高充气量。
发动机的结构不同，转速不同，配气相位也就不同，最佳的配气相位角是根据发动机性能要求，通过反复试验确定。
在使用中，由于配气机构零部件磨损、变形或安装调整不当，会使配气相位产生变化，应定期进行检查调整。
3.4 四冲程发动机的充气效率
3.4.1 充气效率ην
评价发动机换气过程完善的程度可采用充气效率指标，它是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。
图3-34 图3-34 配气相位图
S
h m m V V 11==
νη 式中 V 1、 m 1――实际进入气缸充量的体积、质量；
V h 、m s ——进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的体积、质量。
所谓进气状态是指当时、当地的大气状态(非增压机型)或增压器压气机出口的气体状态(增压机型)。
柴油机充气效率一般在0.75～0.9，汽油机在0.70～0.85。 3.4.2 影响换气过程的因素分析
1.进气终了压力p a p a 值愈高，ην值也愈大。减少进气系统流通阻力，可提高p a 。 使用多进气门机构可以有效提高p a 值。如上海柴油机厂生产的6135Q －1型车用柴油机，由2气门改为4气门后，15分钟功率由154kW 提高到194kW ，最大扭矩由784 N ·m 提高到920N ·m ，经济性和排气温度得到相应改善。目前中小排量以上轿车发动机，已普遍采用4气门结构。
壁面光滑平直的进、排气管道，气流流通阻力小。
在使用中，应特别注意对空气滤清器的清洁保养，以保证进气畅通，提高 ην值。 发动机增压，可以较大幅度提高进气终了压力，有效改善发动机性能（见本章3.6）。 2.进气终了温度T a
T a 愈高，充入气缸中的工质密度愈小，新鲜充量愈少。因此柴油机的进、排气管道分置于气缸盖的两侧，适当加大气门重叠角，有利于降低T a 。对化油器式汽油机，为了使液态汽油在进气管中蒸发混合，常利用排气支管或冷却水的热量加热新鲜空气，所以进、排气管安置于气缸盖的同侧。
3．气缸内残余废气数量
残余废气量增多，不仅使ην下降，而且使燃烧恶化，燃油消耗提高，排放恶化。提高压缩比，采用多气门机构，合理的排气相位，都可以减少气缸内残余废气数量。
4．配气相位
合理的配气正时对提高发动机的充气效率有重要的意义。它可以有效延长进、排气延续时间，，利用气流惯性进行充气和扫气。
的同步活塞3和4、正时活塞1等。
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
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ηv表示。ηv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 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。 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. 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。为了啮合平稳， 减小噪声，正时齿轮多用斜齿。 链条与链轮的传动适用于凸轮轴上置的配气机构，但其工作可 靠性和耐久性不如齿轮传动。近年来高速汽车发动机上广泛采 用齿形皮带来代替传动链，齿形带传动，噪声小、工作可靠、 成本低. 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，在很多新型汽车 发动机上多采用每缸四个气门结构。即 两个进气门和两个排气门。 4．组成
第三章配气机构习题三 一、填空题 1.气门弹簧座一般是通过锁块或锁销固定在气门杆尾端的。 2.摇臂通过衬套空套在摇臂轴上，并用弹簧防止其轴向窜动。 3.采用双气门弹簧时，双个弹簧的旋向必须相反。 4.气门间隙过大，气门开启时刻变晚，关闭时刻变早；气门间隙过小，易使气门关闭不严，造成漏气。 5．充气效率越高，进入气缸内的新鲜气体的量就越多，发动机所发出的功率就越高。6．凸轮轴上同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置与既定的配气相位相适应。 7.汽油机凸轮轴上的斜齿轮是用来驱动分电器和机油泵的。而柴油机凸轮轴上的斜齿轮只是用来驱动的机油泵。 二、解释术语 1.气门锥角: 气门密封锥面的锥角。 2.充气效率：实际进入气缸的新鲜充量与在进气状态下充满气缸容积的新鲜充量之比。 三、判断题（正确打√、错误打×） 1. 进气门头部直径通常比排气门的大，而气门锥角有时比排气门的小。(√) 2. 凸轮轴的转速比曲轴的转速快一倍。(×) 3. 采用液力挺柱的发动机其气门间隙等于零。(√) 4. 挺柱在工作时既有上下运动，又有旋转运动。(√) 5. 气门的最大升程和在升降过程中的运动规律是由凸轮转速决定的。(×) 6. 凸轮轴的轴向窜动可能会使配气相位发生变化。(√) 四、选择题 1.摇臂的两端臂长是（B）。 A、等臂的 B、靠气门端较长 C、靠推杆端较长 发动机的进、排气门锥角是（B）。 A、相同的 B、不同的 3.一般发动机的凸轮轴轴颈是（B）设置一个。 A、每隔一个气缸 B、每隔两个气缸 4.下述各零件中不属于气门传动组的是（A ）。 A.气门弹簧 B.挺住 C.摇臂 D.凸轮轴 5.气门间隙过大，发动机工作时（B ）。 A．气门早开B．气门迟开C．不影响气门开启时刻 6.气门的升程取决于（A ）。 A．凸轮的轮廓B．凸轮轴的转速C．配气相位 7.发动机一般排气门的锥角较大，是因为（A ）。 A．排气门热负荷大B．排气门头部直径小C．配气相位的原因 8.下面哪种凸轮轴布置型式最适合于高速发动机（B ）。 A．凸轮轴下置式B．凸轮轴上置式C．凸轮轴中置式 五、问答题 1. 采用液力挺柱有哪些优点 就降低噪音，耐磨、免调节、使用寿命也更久。对气门调节更方便，准确，降低了能源消耗，也简化了维修。
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。
第三章配气机构习题一答案 一、填空题 1.根据气门安装位置的不同，配气机构的布置形式分为侧置式和顶置式两种。 2.顶置式气门配气机构的凸轮轴有下置、中置、上置三种布置型式。 3.顶置式气门配气机构的挺杆一般是筒式或滚轮式的。 4.摇臂通过衬套空套在摇臂轴上，并用弹簧防止其轴向窜动。 5.奥迪100型轿车发动机挺杆为液压挺柱，与摇臂间无间隙。所以不需调整间隙。 6.曲轴与凸轮轴间的正时传动方式有齿轮传动、链传动、齿形带传动等三种形式。 二、解释术语 1.充气系数: 充气系数指在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜气体质量与在标准大气压状态下充满气缸的新鲜气体质量之比。 2.气门间隙: 发动机在冷态下，气门杆尾端与摇臂（或挺杆）端之间的间隙。 三、判断题（正确打√、错误打×） 1.采用顶置式气门时，充气系数可能大于1。（×） 2.CA1092型汽车发动机采用侧置式气门配气机构。（×） 3.气门间隙是指气门与气门座之间的间隙。（×） 4.凸轮轴的转速比曲轴的转速快一倍。（×） 5.挺杆在工作时，既有上下往复运动，又有旋转运动。（√） 四、选择题 1.YC6105QC柴油机的配气机构的型式属于（A）。 A.顶置式 B、侧置式 C、下置式 2.四冲程发动机曲轴，当其转速为6000r/min时，则同一气缸的进气门，在1min时间内开闭次数应该是（A）。 A、3000次 B、1500次 C、750次 3.顶置式气门的气门间隙的调整部位是在（C）。 A、挺杆上 B、推杆上 C、摇臂上 4.曲轴正时齿轮与凸轮轴正时齿轮的传动比是（C）。 A、1∶1 B、1∶2 C、2∶1 5.四冲程六缸发动机，各同名凸轮之间的相对位置夹角应当是（C）。 A、120° B、90° C、60° 6.CA6102发动机由曲轴到凸轮轴的传动方式是（A）。 A、正时齿轮传动 B、链传动 C、齿形带传动 7. 曲柄连杆机构的作用之一是在发动机做功行程时把作用在活塞顶部的气体压力转变为曲柄的( )。 A、扭力 B、旋转力 C、驱动力 D、动力 8. 在发动机配气机构中，用于控制气门的适时开启和关闭，同时驱动油泵、机油泵和分电器工作的机件是( )。 A、凸轮轴 B、正时齿轮 C、摇臂轴 D、摇臂 9. 发动机热态时，气门杆会因温度升高而( )，若不预留间隙，则会使气门关闭不严。 A、弯曲 B、伸长 C、缩短 D、磨损 10. 若发动机气门间隙过大，会使气门( )，引起充气不足，排气不畅。 A、开启量过大 B、开启量过小 C、关闭不严 D、漏气
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：
第三章配气机构习题二答案 一、填空题 1.发动机的配气机构由气门组和气门传动组两部分组成。 2.发动机凸轮轴的布置形式包括凸轮轴上置、中置式和下置式三种。 3.曲轴与凸轮轴之间的传动方式为齿轮传动、链条传动和齿形带传动。 4.配气机构按气门布置形式可分为顶置式式和侧置式式两种。 5.顶置式气门配气机构的气门传动组由正时齿轮、凸轮轴、挺杆、推杆、调整螺钉、摇臂、摇臂轴等组成。 6.CA6102发动机凸轮轴上的凸轮是顶动挺杆的，偏心轮是推动汽油泵的，螺旋齿轮是驱动机油泵和分电器的。 二、解释术语1.气门间隙：发动机在冷态下时，在气门关闭的状态下，气门杆尾部与摇杆之间留有一定的间隙。 三、判断题（正确打√、错误打×） 1.排气门的材料一般要比进气门的材料好些。（√） 2.进气门头部直径通常要比排气门的头部大，而气门锥角有时比排气门的小。（√） 3.CA1092型汽车发动机凸轮轴的轴向间隙，可通过改变隔圈的厚度进行调整，其间隙的大小等于隔圈厚度减去止推凸缘的厚度。（√） 4.顶置式气门可由凸轮轴上的凸轮压动摇臂顶开，其关闭是依靠气门弹簧实现的。（√） 5.在冷态下，气门脚及其传动机件之间无间隙或间隙过小，热态时，气门会因温度升高而膨胀，势必关闭不严，造成漏气。(√ ) 6.汽车运行中如发现气门响声过大，应及时调整气门间隙，并使间隙值符合原厂家规定。(√ ) 四、选择题 1.安装不等距气门弹簧时，向着气缸体或气缸盖的一端应该是（A）。 A.螺距小的 B、螺距大的 2.下述各零件中不属于气门组的是（C ）。 A.气门弹簧 B.气门座 C.摇臂轴 D.气门导管 3. 气门、气门弹簧、气门弹簧座、气门导管等组成( A )。 A、气门组 B、配气机构 C、气门驱动组 D、顶置气门组 五、问答题 1.气门导管的作用是什么？ 保证气门作直线往复运动，与气门座正确贴合（导向作用）；在气缸体或气缸盖与气门杆之间起导热作用。 2.为什么有的配气机构中采用两个套装的气门弹簧？ 气门弹簧长期在交变载荷下工作，容易疲劳折断，尤其当发生共振时，断裂的可能性更大。所以在一些大功率发动机上采用两根直径及螺距不同、螺旋方向相反的内、外套装的气门弹簧。由于两簧的结构、质量不一致，自然振动频率也因而不同，从而减少了共振的机会，既延长了簧的工作寿命，又保证了气门的正常工作（当一弹簧断折的情况下）。 ③气门重叠角为30°曲轴转角。④进、排气门的开、闭时刻相对于上下止点来说都是早开、迟闭。 3.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？ 保证气门及时落座并紧密贴合，防止气门在发动机振动时发生跳动，破坏其密封性。气门弹簧安装时预先压缩产生的安装预紧力是用来克服气门关闭过程中气门及其传动件的惯性力，消除各传动件之间因惯性力作用而产生的间隙，实现其功用的。
第三章配气机构 一、填空题 1?充气效率越高，进人气缸内的新鲜气体的量就___ 多____，发动机研发出的功率就__高____。 2?气门式配气机构由__气门组____ 和___气门传动组______组成。 3?四冲程发动机每完成一个工作循环,曲轴旋转____2___周，各缸的进、排气门各开启____1___ 次,此时凸轮轴旋转_____1___周。 4?气门弹簧座是通过安装在气门杆尾部的凹槽或圆孔中的___锁片____或___锁块____ 固定的。 5?由曲轴到凸轮轴的传动方式有下置式、上置式和中置式等三种。 6?气门由__头部____和__杆身_____两部分组成。 7?凸轮轴上同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置与既定的__配气相位_____相适应。8?根据凸轮轴____旋向____和同名凸轮的___夹角______可判定发动机的发火次序。9?汽油机凸轮轴上的斜齿轮是用来驱动___机油泵____和__分电器____的。而柴油机凸轮轴上的斜齿轮只是用来驱动___机油泵____的。 10?在装配曲轴和凸轮轴时,必须将__正时标记_____对准以保证正确的_配气相位___ 二、判断改错题 1?充气效率总是小于1的。( √) 改正: 2?曲轴正时齿轮是由凸轮轴正时齿轮驱动的。( ×) 改正: 3?凸轮轴的转速比曲轴的转速快1倍。(×) 改正: 4?气门间隙过大，发动机在热态下可能发生漏气，导致发动机功率下降。( ×) 改正: 5?气门间隙过大时，会使得发动机进气不足，排气不彻底。( √) 改正: 6?对于多缸发动机来说，各缸同名气门的结构和尺寸是完全相同的，所以可以互换使用。( ×) 改正: 7?为了安装方便，凸轮轴各主轴径的直径都做成一致的。( ×) 改正: 8?摇臂实际上是一个两臂不等长的双臂杠杆，其中短臂的一端是推动气门的。( ×) 改正: 三、选择题(有一项或多项正确) 1?曲轴与凸轮轴之间的传动比为( A )。 A?2:1 B?l:2C?l:l D?4:1 2?设某发动机的进气提前角为，进气迟关角为，排气提前角为，排气迟关角为，则该发动机的进、排气门重叠角为( C )。 A? B? C? D? 3?曲轴正时齿轮一般是用( D )制造的。
第三章配气机构习题四 一、填空题 1.常用的气门间隙的调整方法有逐缸调整法和两次调整法。 2. 气门叠开角是进气提前角和排气延迟角之和。 3. 造成气门关闭不严的原因是凸轮轴与气门顶杆之间间隙过大、气门弹簧无力、气门导管间隙过大、和气门与气门坐圈之间变形或损坏。 4. 气门间隙两次调整法的实质是把发动机的曲轴摇转两次，就能把多缸发动机的所有气门全部检查调整好。 5．在装配曲轴和凸轮轴时，必须将正时标记对准以保证正确的配气正时和点火正时。 二、解释术语 1.配气相位: 进、排气门的实际开闭，用相对于上、下止点的曲轴转角来表示。 2.气门重叠: 在一段时间内进、排气门同时开启的现象。 3.进气迟关角：从排气门开启一直到活塞到达下止点所对应的曲轴转角。 三、判断题（正确打√、错误打×） 1.正时齿轮装配时，必须使正时标记对准。（√） 2.气门间隙的检查与调整是在气门完全打开，气门挺杆落至最低位置时进行的。( ) 3.在任何时候，发动机同一缸的进排气门都不可能同时开启。 ( × ) 4.曲轴正时齿轮是由凸轮轴正时齿轮驱动的。（×）凸轮轴正时齿轮是由曲轴正时齿轮驱动的 5.对于多缸发动机来说，各缸同名气门的结构和尺寸是完全相同的，所以可以互换使用。（×） 6.为了安装方便，凸轮轴各主轴径的直径都做成一致的。（×） 四、选择题 1. 常用的气门间隙调整方法有“逐缸调整法”和“两遍调整法”，其中，逐缸调整法就是依次将每个汽缸的活塞调整到( A )，并对该缸的进、排气门间隙进行调整的方法。 A、压缩行程上止点 B、排气行程上止点 C、压缩行程下止点 D、排气行程下止点 2. 调整顶置式气门间隙时，松开锁紧螺母，旋松调整螺钉，将厚薄规插入( C )之间，用平口起子调整间隙恰当后，固定并锁紧调整螺钉即可。 A、调整螺钉与推杆 B、推杆与挺柱 C、摇臂与气门杆 D、气门与气门杆 3．曲轴正时齿轮一般是用（ D ）制造的。 A．夹布胶木 B．铸铁 C．铝合金 D．钢 4．凸轮轴上凸轮的轮廓的形状决定于（ B ）。 A．气门的升程 B．气门的运动规律 C．气门的密封状况 D．气门的磨损规律 5．四冲程四缸发动机配气机构的凸轮轴上同名凸轮中线间的夹角是（ C ）。 A．180° B．60° C．90° D．120°
荆州职业技术学院汽车发动机构造与维修课程教案汽车检测与维修专业班级教师郑毅授课时间
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配气机构 3.1.1 配气机构的作用
其作用是根据发动机工作循环和点火次序，适时地开启和关闭各缸的进、排气门，使纯净空气或空气与燃油的混合气及时地进入气缸，废气及时地排出。 3.1.2 配气机构总体组成与工作原理 1．配气机构总体组成(以顶置双凸轮轴齿形皮带传动的配气机构（图3-11）为例) 气门组件（含进排气门、进排气门座、气门弹簧、气门锁夹、气门导管等） 气门驱动机构（液压挺柱） 凸轮轴 凸轮轴传动机构（含曲轴正时皮带轮、凸轮轴传动皮带轮、齿形皮带、张紧轮等） 2．配气机构工作原理 齿形皮带3带动进排气凸轮轴旋转，克服气门弹簧力作用压下进气门，进气门开启，开始进气。 各缸进、排气门开闭的时刻取决于各进、排气凸轮的相对位置及进排气凸轮轴与曲轴的相对位置。 3.1.3 配气机构的分类 1.按气门的布置位置分（侧置式、顶置式两种） 侧置式：气门布置在气缸的一侧。使燃烧室结构不紧凑，热量损失大，气道曲折，进气流通阻力大，从而使发动机的经济性和动力性变差，已被淘汰。 顶置式：气门布置在气缸盖上（图3-11）。 2. 按凸轮轴布置位置分（上置凸轮轴、中置凸轮轴、下置凸轮轴三种） （1）下置凸轮轴配气机构（图 图3-11 配气机构总体总成 1-曲轴正时皮带轮 2-中间轴正时皮带轮 3-齿形 皮带 4-张紧轮 5-凸轮轴传动皮带轮 6-进气凸轮轴 7-凸轮 8-液压挺柱 9-进气门组件 10-排气凸轮轴 11-排气门组件 图3-12 下置凸轮轴配气机构 1-凸轮轴 2-挺柱 3-推杆 4-摇臂轴 5-锁紧螺母 6-调整螺钉 7-摇臂 8-气门锁夹 9-气门弹簧座 10-气门弹簧 11-气门导管 12-气门 13-气门座 图3-13 中置凸轮轴配气机构 1-凸轮轴 2-挺柱 3-支架 4-调整螺钉 5-摇臂 6-摇臂轴 7-锁夹 8-气门弹簧座 9-气门弹簧 10-气门导 管 11-气门
第三章配气机构 一. 选择题： 1. 四冲程内燃机，曲轴与凸轮轴的传动比为（） a. 1:2 b. 1/1 c. 2/1 d. 1/4 2. 若气门间隙过大时，则气门开启量（）。 a. 不变 b. 变小 c. 变大 3. 四冲程发动机在实际工作中，进排气门持续开启时间对应的凸轮轴转角（）。 a. 大于90 ° b. 等于90 ° c. 小于90 ° 4. 关于可变气门正时错误的说法是：（）。 a. 气门升程上可变的 b. 气门打开的周期是固定的 c. 在低转速可或得最大转矩 d. 每套进气门和排气门有三个凸轮 5. 四冲程发动机同一汽缸的进排凸轮之间的夹角一般为（）。 a. 等于90 ° b. 大于 90 c. 小于90 °
d. 等于180 ° 6. 气门的升程取决于（）。 a. 凸轮轴转速 b. 凸轮轮廓的形状 c. 气门锥角 d. 配气相位 7. 顶置式配气机构的气门间隙是指（）之间的间隙。 a. 摇臂与推杆； b. 摇臂与气门； c. 挺杆与气门； d. 推杆与气门 8. 气门重叠角是（）的和。 a. 进气门早开角与进气门晚关角 b. 进气门早开角与排气门早开角 c. 进气门晚开角与排气门晚关角 d. 排气门早开角与排气门晚关角 9. 气门的（）部位与气门座接触。（） a. 气门杆 b. 气门锥面 c. 气门侧面 d. 气门导管 10. 当机油泄漏到排气流中时，说明气门的以下哪个部分磨损了 ? （） a. 气门导管 b. 气门头部
c. 气门座 d. 气门弹簧 11. 液力挺柱在发动机温度升高后，挺柱有效长度（）。 a. 变长 b. 变短 c. 保持不变 d. 依机型而定，可能变长也可能变短。 12. 排气门在活塞位于（）开启。 a. 作功行程之前 b. 作功行程将要结束时 c. 进气行程开始前 d. 进气行程开始后 13. 使用四气门发动机的原因是：（） a. 可使更多的燃油和空气进入发动机 b. 可得到更好的润滑 c. 使发动机预热的更快 d. 使发动机冷却的更快 14. 采用双气门弹簧或变螺矩弹簧的主要作用是：（） a. 提高弹簧的疲劳强度 b. 防止气门弹簧产生共振 c. 提高弹簧的使用寿命 d. 防止弹簧折断 15. 安装曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮时，应注意： ( ) a. 总是按照制造厂的规范对齐正时
第一节 配气机构的功用及组成 第二节 配气定时及气门间隙 第三节 气门组 第四节 气门传动组 思考题 １、试比较凸轮轴下置式、中置式和上置式配气机构的优缺点及其各自的应用范围。 ２、进、排气门为什么要早开晚关? ３、为什么在采用机械挺柱的配气机构中要预留气门间隙?怎样调整气门间隙?为什么采用液力挺柱或气门间隙补偿器的配气机构可以实现零气门间隙? ４、如何根据凸轮轴判定发动机工作顺序? ５、如何确定异名凸轮的相对角位置? ６、试述两种可变配气定时机构的工作原理及其各自的优缺点。 目前，四冲程汽车发动机都采用气门式配气机构。其功用是按 照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的 进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。 进入气缸内的新气数量或称进气量对发动机性能的影响很大。 进气量越多，发动机的有效功率和转矩越大。因此，配气机构首先 要保证进气充分，进气量尽可能的多；同时，废气要排除干净，因 为气缸内残留的废气越多，进气量将会越少。
第一节 配气机构的功用及组成 气门式配气机构由气门组和气门传动组两部分组成，每组的零件组成则与气门的位置、凸轮轴的位置和气门驱动形式等有关。现代汽车发动机均采用顶置气门，即进、排气门置于气缸盖内，倒挂在气缸顶上。 凸轮轴的位置有下置式、中置式和上置式3种。 一、凸轮轴下置式配气机构 凸轮轴置于曲轴箱内的配气机构为凸轮轴下置式配气机构。 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。当凸轮的上升段顶起挺柱时，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。
第三章配气机构 第一节概述 一功用： 按照柴油机各缸工作循环的需要，定时地开启和关闭进、排气门，使新鲜空气及时进入汽缸、废气及时排出汽缸。 要求：进气充分、排气彻底、相位准确、密封可靠。 二、分类： 根据气门的安装位置，气门—凸轮式配气机构可分为顶置气门式和侧置气门式两种，而公路工程机械用柴油机多采用顶置气门式配气机构。 三、结构介绍 1、顶置气门式：气门布置在气缸盖上，凸轮轴一般布置在上曲轴箱上。 （1）组成：分为气门组、传动组；气门组包括气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁片等零件；传动组包括摇臂、摇臂轴及其支架、调整螺钉、推杆、挺杆、凸轮轴、凸轮轴正时齿轮等零件。（2）工作过程：当汽缸的工作循环需要将气门打开进行换气时，由曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺柱、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，同时使气门弹簧进一步压缩。凸轮的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，进气或排气过程即告结束。压缩和作功冲程中气门在
其弹簧张力作用下严密关闭，使汽缸密闭。 2、侧置气门式 气门顺装在气缸体的一侧，凸轮轴只能下置，由挺杆直接驱动气门，由于气门偏置于气缸的一侧，燃烧室结构不紧凑，散热损失大，热效率低，多不采用。四、气门间隙 1、定义：柴油机冷态装配时，在气门与其传动机构中留有适当的间隙，称气门间隙。 2、原因：补偿气门受热后的膨胀量。 3、影响： 气门间隙过小，柴油机在热态下可能因气门关闭不严而发生漏气，导致气门烧坏。 气门间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座之间产生撞击响声并加速磨损。同时，也会使气门开启的持续时间减少，汽缸的充气以及排气效果变坏。 4、调整： （1）调整时刻：气门完全关闭时，即挺柱与凸轮基圆弧接触，传动组位于最低位置时。 （2）调整位置： （3）调整方法： 第二节：配气相位 一、概念：用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间称为配气相位。
第三章配气机构习题三答案
第三章配气机构习题三 一、填空题 1.气门弹簧座一般是通过锁块或锁销固定在气门杆尾端的。 2.摇臂通过衬套空套在摇臂轴上，并用弹簧防止其轴向窜动。 3.采用双气门弹簧时，双个弹簧的旋向必须相反。 4.气门间隙过大，气门开启时刻变晚，关闭时刻变早；气门间隙过小，易使气门关闭不严，造成漏气。 5．充气效率越高，进入气缸内的新鲜气体的量就越多，发动机所发出的功率就越高。 6．凸轮轴上同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置与既定的配气相位相适应。 7.汽油机凸轮轴上的斜齿轮是用来驱动分电器和机油泵的。而柴油机凸轮轴上的斜齿轮只是用来驱动的机油泵。 二、解释术语 1.气门锥角: 气门密封锥面的锥角。 2.充气效率：实际进入气缸的新鲜充量与在进气状态下充满气缸容积的新鲜充量之比。 三、判断题（正确打√、错误打×） 1. 进气门头部直径通常比排气门的大，而气门锥角有时比排气门的小。( √ ) 2. 凸轮轴的转速比曲轴的转速快一倍。( × ) 3. 采用液力挺柱的发动机其气门间隙等于零。( √ ) 4. 挺柱在工作时既有上下运动，又有旋转运动。( √ )
5. 气门的最大升程和在升降过程中的运动规律是由凸轮转速决定的。( × ) 6. 凸轮轴的轴向窜动可能会使配气相位发生变化。( √ ) 四、选择题 1.摇臂的两端臂长是（B）。 A、等臂的 B、靠气门端较长 C、靠推杆端较长 2.CA6102发动机的进、排气门锥角是（B）。 A、相同的 B、不同的 3.一般发动机的凸轮轴轴颈是（B）设置一个。 A、每隔一个气缸 B、每隔两个气缸 4.下述各零件中不属于气门传动组的是（A ）。 A.气门弹簧 B.挺住 C.摇臂 D.凸轮轴 5.气门间隙过大，发动机工作时（B）。 A．气门早开 B．气门迟开 C．不影响气门开启时刻 6.气门的升程取决于（A）。 A．凸轮的轮廓 B．凸轮轴的转 速 C．配气相位 7.发动机一般排气门的锥角较大，是因为（A）。 A．排气门热负荷大 B．排气门头部直径 小 C．配气相位的原因 8.下面哪种凸轮轴布置型式最适合于高速发动机（ B ）。
第三章配气机构 第一节概述 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。进气充分、排气彻底，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，用充气效率表示。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)(1)气门布置方式(如图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、摇臂等零件，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。
图3-1 (2) 凸轮轴布置方式(如图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。
第三章配气机构 1、教学目的： 熟练掌握配气机构的组成与布置形式，配气相位的意义和作用；掌握气门弹簧的共振避免措施，了解各零部件的功用。 2、教学内容： （1）配气机构的功用及结构 （2）配气相位 （3）气门组 （4）气门传动组 3、教学方法： 课堂教学、作业练习、课后答疑 4、教学过程： 一、配气机构的功用和组成 1、功用 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。 2、充气效率 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，需获得最大功率和转矩，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转矩越大。 进气充满气缸的程度，常用充气效率（也称充气系数）ηv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ηv总是小于1的。 ηv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。 影响充气效率ηv的主要因素有：①进气终了时的气缸压力；②进气终了时的气
缸内温度；③上一循环残留在气缸内的高温废气。提高充气效率的措施是：①减少进气门处的流动损失；②减少整个进气管道的流通阻力；③减少对空气（或混合气的）热传导；④减少排气系统对气流的阻力；⑤合理选择配气相位。充气效率越高，表明充入气缸的新鲜气量越多，燃烧后放出的热量越多，发动机发出的功率就越大。 3、组成与工作原理 （1）配气机构的形式 配气机构常见的有两种形式： 一是气门式配气机构，它由凸轮驱动，通过传动机构来控制进排气门开闭，这是四冲程发动机最常用的一种机构。 另一种是气孔式配气机构，它是在气缸套中间开有进、排气孔，通过活塞位移来控制进、排气过程，常用于二冲程发动机。 （2）气门式配气机构的组成与形式 四冲程气门式配气机构由气门组和气门传动组组成。 气门式配气机构按照气门的布置形式分为三种：侧置气门、混合气门和顶置气门式配气机构。前两种布置形式在轿车发动机中已被淘汰，现代轿车发动机已全都采用顶置气门布置形式（图3-1）。货车和客车也大多采用这种形式。 图3-1 图3-2 图3-3 工作原理：发动机工作时，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转。当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起挺柱时，通过推杆和调整螺钉使摇臂绕摇臂轴摆动，压缩气门弹簧，使气门离座，即气门开启。当凸轮凸起部分离开挺柱后，气门便在气门弹簧力作用下上升而落座，即气门关闭。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