汽车发动机的配气机构
摘要：汽车发动机是汽车的心脏,而发动机的配气机构是保证理想混合气形成的必要机构,是汽车发动机高效工作的保障。合理的配气机构可以使燃油达到最佳利用率，可以让汽车的动力性能大大提高。文章主要通过介绍汽车发动机配气机构的基本结构，阐述汽车发动机配气机构的工作原理。
关键词：气门组；气门传动组；气门间隙
1 配气机构的主要功用
配气机构作为发动机的两大机构之一，可以按照发动机气缸内所进行的工作循环和发火次序,定时开启和关闭各气缸的进排气门,使新鲜充足的空气及时进入气缸，废气可以及时地排出气缸,同时在压缩与做功行程中，保证燃烧室的密封[1]。配气机构是发动机各缸燃料燃烧做功的保证。
2配气机构的分类
配气机构按照凸轮轴位置的不同可以分为下置式、中置式和上置式。凸轮轴下置式配气机构的凸轮轴与曲轴距离近,可以只用一对齿轮传动。但是由于传动距离长、传动零件多,导致配气机构的刚度差、噪音大。凸轮轴中置式配气机构没有推杆，使机构的刚度增大，所以经常在转速较高的发动机
上使用。凸轮轴上置式配气机构由于其传动链短,整个机构的刚度大，所以最适合在高速发动机上使用。配气机构按照气门的驱动形式还可以分为摇臂式、摆臂式和直接式。
３气门组和气门传动组的基本组成和功用
气门组主要由气门、气门弹簧座、气门弹簧、气门导管、气门油封和气门锁夹等组成。
气门的工作环境极其恶劣，排气门的温度可达85０℃，进气门由于新进入的空气散热作用，温度也可以达到450℃。进排气门由于周期性的开闭,在惯性力的作用下，使其受到周期性的冲击。并且进排气门长期与腐蚀性气体接触，润滑条件不佳。这些因素使得对进排气门的材料选择变得极为严苛。通常我们要选择耐高温、耐腐蚀、耐冲击且导热性能优越的材料，如铬刚、硅铬钢、２１-4N奥氏体刚等[2]。气门顶面有平顶、凸顶和凹顶等形状。平顶制造容易，凹顶用作进气门可以起到减少空气阻力的作用,而凸顶由于其头部刚
度大,排气阻力小，所以可用于排气门。凸顶式和凹顶式气门的制造都较为困难,且受热面积大，材料要求更高，成本较大。气门与气门座圈之间通常有一锥面，起到密封的作用，而气门锥面与气门顶面的夹角就是气门锥角，气门锥角45°有和30°可供选择。气门锥角较小时，气门的进气阻力小，可以增大进气效率，但是由于其边缘部分较薄,刚度差，所以容易变形漏气。通常选择的气门锥角为45°。气门头部的热量一
部分通过气门座圈传递给汽缸盖,而另一部分通过气门杆和
气门导管传给汽缸盖。为了增强散热、防止漏气,气门和气门座圈要经研磨后紧密贴合,气门头部和气门杆过渡部分不能
有突兀。有些发动机的气门杆是中空的,中间填入钠等金属物质，利用钠的融化和凝固作用增强气门的传热能力。这种充钠的气门成本较高，但是传热效果好，常在风冷发动机等散热条件不好的情况下使用。
发动机每个汽缸一般有一个进气门和一个排气门,由于进气阻力对发动机性能的影响比排气阻力大，所以通常使进气门头部的直径比排气门大。现代高性能汽车普遍采用多气门发动机，每个汽缸的气门数可达到五个。减少了进排气阻力，但是结构复杂，成本高。
气门弹簧保证了气门关闭时气门座圈和气门能紧密贴合、气门开启时传动件一直受到凸轮的控制。气门弹簧应该有合适的刚度和足够的抗疲劳强度。气门弹簧的材料通常选用用优质冷拔弹簧钢丝，弹簧表面需要经过热处理[2]。由于气门弹簧经常做周期运动，当其工作频率与其固有频率相等时，气门弹簧会发生共振。所以在选用弹簧时应该有所侧重，比如选用双气门弹簧，两个弹簧可以起到相互减震的作用且当一个弹簧不能工作时，另一个弹簧仍能使气门正常工作。注意两弹簧的旋向应该相反,防止一个弹簧折断后卡入另一
个弹簧内,使整个机构不能运作。除了采用双气门弹簧防止共
振外，还可以采用锥形气门弹簧、变螺距气门弹簧等方法预防共振的发生。
气门传动组一般由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂或摆臂等组成。
凸轮轴承受周期性的载荷作用。其表明磨损也较为严重,
所以在设计和制造时应该保证其表面粗糙度较小、刚度较大、润滑良好、耐磨性能优越。通常选用合金钢或者优质碳钢制造凸轮轴。曲轴驱动凸轮轴运动，由于要求有固定的传动比，所以其传动机构通常为齿轮式、链条式或者齿形带式。齿轮式传动机构用于凸轮轴下置式的传动，即传动距离较短时使用。链条式和齿形带式传动机构在传动距离较长时使用,其中齿形带式传动机构的工作噪声小、质量轻、不要润滑、成本较低，所以在越来越多的汽车上使用。挺柱是用来传递运动的中间部件。其底部与凸轮接触,工作应力较大,所以挺柱的工作表明需要耐磨耐压。挺柱可以分为机械挺柱和液力挺柱。其中液力挺柱使气门间隙为零,减少了因为气门间隙所产生的冲击和噪声，提高了配气机构的使用寿命。但是其结构复杂、成本很高,磨损之后只能更换。
4 配气定时
以曲轴的转角为刻度，描述进排气门开闭时刻及其持续时间就是配气定时。
从进气门打开到上止点过程中曲轴转过的角度叫做进气
提前角。记作？琢;从进气下止点到进气门关闭曲轴转过的角度叫做进气迟后角，记作?茁。一般取?琢小于60°，？茁在35°和80°之间。提早进气是未了减少进气阻力，使得后续进气容易,进气门迟闭是为了增大进气量。从排气门开启到活塞运动到下止点曲轴转过的角度叫做排气提起角，用？酌表示，从活塞运动到上指点到排气门关闭曲轴转过的角度叫做排气迟后角,用？啄表示。排气门早开可以使得大量废气快速排出。排气门晚关可以使排气更加彻底。整个过程如上图所示[2]。在发动机的设计中,可以通过调节配气定时改善其性能，所以现在某些汽车的发动机已经使用可变的配气定时机构。
5气门间隙
在冷态下，进气门间隙一般为0.25~0.３0mｍ,排气门间隙一般为0.30～0．35ｍm,不同发动机的气门间隙一般不同。气门间隙过小,在发动机工作时传动件受热膨胀导致漏气,使发动机的有效功率降低;气门间隙过大,导致传动零件之间以及气门和气门座圈之间相互撞击，使配气机构的平稳性下降,噪音增加，配气机构的寿命降低[３］。所以气门间隙应该维持在一个适当的水平，一般在发动机出厂前发动机制造公司会根据实验来确定合适的气门间隙。
６结束语
发动机配气机构结构复杂、零件工作情况恶劣、热处理要
求高。实现发动机配气机构精确控制的难度大且对零件制造水平的要求高，凸轮的设计和使用对配气机构的控制有着重要影响。发动机的配气机构是实现发动机高效工作的必要保证。同时,现在为保护环境,对发动机的排放要求越来越严格,配气机构设计不好，容易引起燃料的不完全燃烧，导致汽车尾气排放不达标。理解发动机配气机构的工作原理,对发动机配气机构的优化设计有着重要作用。
参考文献
[1]杨连生.内燃机设计［M]．北京:中国农业机械出版社，1986.
[2]姚为民.汽车构造[M].北京:人民交通出版社,2０１3．
[3］郭彦豆,杨勇.气门间隙的大小对发动机性能的影响[J].装备制造技术，20１0(9).
作者简介:张德明(１993－),男,汉族，南京农业大学工学院,主修车辆工程专业。
第一讲配气机构的构造 一、复习 曲柄连杆机构的组成、作用及主要零件的构造 二、引入本讲内容 从发动机的总体构造：两大机构五大系统入手引出配气机构 三、配气机构的组成与作用 1、组成 气门组：气门、气门座、弹簧、导管； 气门传动组：推杆、挺杆、凸轮轴、摇臂 2、作用 按照工作循环和发火次序，定时开启和关闭气门。 四、配气机构的布置及传动 1、气门的布置顶置式（气缸）侧置式（气缸体） 2、凸轮轴的布置上置、中置、下置 3、气门间隙 定义：发动机冷态时，气门与其传动机构中预留的、用以气门补偿受热膨胀的间隙。 0.30mm进气门：0.25 0.35mm 液力挺柱无排气门：0.3 位置：气门和摇臂间气门和凸轮间
教学过程结构设计 知识性练习复习题 1：配气机构的作用是什么？ 2：配气机构为什么要留气门间隙？过大过小各有什么危害？其调整方法和步骤如何？ 形成性评价 利用动画、幻灯片、多媒体等教学等方法有效的完成了本讲的主要内容的讲解任务，学生能比较顺利的掌握。 第二讲配气机构的构造 教学内容配气机构的构造计划 学时 2 教学目标1、掌握配气机构主要零件的结构 2、了解气缸数自动可变化机构 3、了解可变气门相位与气门升程电子控制技术
一、复习 配气机构的组成、作用、气门间隙、配气相位（画图讲解） 二、引入本讲内容 从配气机构的组成：气门组和气门传动组（幻灯片）入手 三、主要零件的构造 一）、气门组 1、作用密封气门 2、气门与气门座气门：头部、杆部、头部与气门座配合的锥角：45 气门座：镶嵌式、耐磨 2、气门弹簧和气门导管弹簧使气门落座，即回位 导管起导向作用，使气门杆作直线往复运动 二）、气门传动组 1、凸轮轴 其上的凸轮使气门按发动机工作顺序和配气相位及时开闭足够的气门升程 4、挺柱传力液力挺柱的结构 5、摇臂改变运动方向和增大作用力 四、气缸数自动可变化机构简介 通过电子控制，根据汽车的行驶状况，改变发动机的排气量，使选定的气门停止工作。 五、可变气门相位与气门升程电子控制技术简介 通过电子控制，根据发动机的转速、负荷、水温及车速，改变配气正时和气门升程。
发动机配气机构发展综述 张正有 （重庆工学院汽车学院200246班22号） 【内容摘要】：本文论述了发动机配气机构的发展进程，阐述了可变技术在配气机构中的发展和应用，对迄今已有的发动机气门驱动机构进行了分类介绍，总结了不同气门驱动机构的结构、工作原理和优缺点。并指明了配气机构今后的发展方向。 【关键词】：发动机配气机构可变技术驱动机构 Development Overview of Valve-train of Engine Zhang zheng-you (Chongqing Institute of Technology；Automobile college 20024622) 【Abstract】: This text discussed development progress of valve-train of engine and variable technique be using in the field. In addition, classifications and detail introductions were made for the valve actuators of automotive engine. The structures, fundamentals and advantage of the different actuators were summed up. In the end, further investigations in the future wre put forwards. 【Key word】: engine； valve train； variable technique； valve actuators 0 前言 伴随着社会经济的发展，人类生活水平的提高，我们对生活质量也提
单元三配气机构 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、判断题 1．充气效率总是小于1的。( √) 2．曲轴正时齿轮是由凸轮轴正时齿轮驱动的。( X) 3．凸轮轴的转速比曲轴的转速快1倍。( X) 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。( √) 5．气门间隙过大时，会使得发动机进气不足，排气不彻底。( √) 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。( X) 7．为了安装方便，凸轮轴各主轴径的直径都做成一致的。( X) 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。 ( X) 9.非增压发动机在进气结束时，气缸内压力小于外界大气压。（X） 10.发动机在排气结束时，气缸内压力小于外界大气压。（X）
曲柄连杆机构机体组教案 一、教学内容分析 机体组是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配机体。本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，只有掌握了发动机机体各组件的结构、作用和工作过程，才能继续深入学习与发动机有关的后续知识。 二、三维目标： 知识与技能： 1、掌握曲柄连杆机构的组成和作用； 2、掌握机体组的组成和作用； 3、掌握机体的结构形式主要有哪些。 过程与方法： 通过本次机体组这节课的学习，同学们将了解机体组各组成部件的结构形式及作用。由于同学们刚开始接触发动机，对发动机各个组成部件的相关知识还较生疏，所以，在讲解机体组这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片或者视频的展示，以加强学生对发动机机体组知识的理解。 情感态度与价值观： 通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在完成一个个具体的任务过程中机体组的组成和各零部件的作用，从而培养学生独立分析问题、解决问题的能力、举一反三的能力。 三、教学重难点 1、教学重点：曲柄连杆机构的组成和作用； 机体组的组成和作用； 机体组各零部件的作用。 2、教学难点：汽缸体的结构形式； 机体内各种结构形式的燃烧室结构。 四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法 五、课时安排：1课时 六、教学过程： 复习旧课：回顾发动机总体构造内容，用提问的方式检验学生的掌握程度。 设计意图：1）通过提问，可以让同学们集中注意力； 2）通过提问，让学生回顾发动机总体构造知识，将有利于学生对发动机机体组这部分内容的学习。 引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。 一、观看曲柄连杆机构相关视频 学生带着问题观看相关视频，问题如下： 1、发动机曲柄连杆机构有哪几部分组成？ 2、发动机曲柄连杆机构的作用是什么呢？ 二、小组讨论：
教学目标知识目标：理解充气效率及配气相位的概念；理解配气机构的工作原理；掌握配气机构的组成、主要零部件的构造；了解可变进气系统的工作特点；掌握配气机构总成的拆装方法。 能力目标：能够拆装调整发动机配气机构 素质目标： 教学 重点 配气机构总成的拆装方法教学 难点 配气机构的工作原理 教学手段理实一体 实物讲解 小组讨论、协作 教学 学时 教学内容与教学过程设计注释 单元三配气机构 〖理论知识〗 一、配气机构概述 1.充气效率 纯空气或可燃混合气充满气缸的程度常用充气效率表示,也称充气系数。充气效率指在进 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。 2.配气机构的组成 配气机构如图3-1所示，主要由气门组和气门传动组两部分组成。 图3-1 3.配气机构的工作原理 发动机工作时,驱动机构驱动凸轮轴旋转,凸轮的凸起部分通过挺柱、推杆和绕摇臂轴摆动的摇臂压缩气门弹簧,使气门离座,即气门开启。当凸轮凸起部分离开后,气门便在气门弹簧力的作用下而落座,即气门关闭。压缩和做功行程中,气门在弹簧张力的作用下严密关闭。 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,凸轮轴。 结合实物，讲解配气机构的组成。 结合动画，讲解配气机构的工作原理。
应只旋转一周。因此,曲轴与凸轮轴的转速之比为2∶1。 二、气门的布置位置及排列方式 1.气门的布置位置 气门的布置位置有侧置式和顶置式两种类型。 2.每缸气门数及排列方式 1）每缸两个气门方式 2）每缸四个气门方式 三、凸轮轴的布置位置及传动形式 1.凸轮轴的布置位置 凸轮轴的布置位置有凸轮轴下置、凸轮轴中置和凸轮轴上置三种类型,如图3-4所示。 图3-4 2.凸轮轴的传动形式 凸轮轴由曲轴带动旋转,它们之间的传动方式有齿轮传动、链传动及齿形带传动等几种传 动形式。如图3-6所示。 图3-6 四、配气相位 配气相位就是用曲轴转角表示进、排气门的实际开启时刻和开启持续时间。用曲轴转角 的环形图来表示配气相位,这种图称为配气相位图,如图3-7所示。 学生分组讨论各 种传动方式的特 点，并总结异同 点。 理解配气相位的 含义。
授课教案 课程：汽车发动机构造与维修—配气相位 教师: 时间：2013年10月20日 课题：汽车发动机构造与维修—配气相位 授课形式：班级授课 教学方法：讲授法、讨论法、练习法 教材任务分析：通过本节课的学习，与之前所学的知识进行对比，形成理论与实际的区别，更好的掌握配气相位知识点。教学目的要求： 1、熟悉配气相位的概念、会看配气相位图 2、掌握气门早开晚关的优点 教学重点、难点：重点：1、配气相位图， 2、配气相位的五个角度。 难点：气门重叠角 教学准备：教材、教案、多媒体课件 教学过程: 一、复习提问（3分钟） 1.四缸发动机完成一个工作循环一般需要进行几个冲程，每个冲程曲 2.发动机配气机构的功用是什么？ 二、课题引导（5分钟） 理论上讲进、压、功、排各占180°，也就是说进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。为了提高发动机
的换气效率，我们需要增加气门打开的时间，那么气门实际开启时间该如何表示？ 我们带着这样的疑问来学习下面的内容： 三、新课讲授（20分钟） 配气相位: 以活塞上下止点为基准，用曲轴转角来表示气门开启和关闭的时刻。 1.进气提前角 (1)定义：在排气冲程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启。
从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角(或早开角)。进气提前角用α表示，α一般为10°— 30°。 (2)目的：进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下运动时，因进气门已有一定开度，所以可较快地获得较大的进气通道截面，减少进气阻力。 2.进气迟后角 (1)定义：在进气冲程下止点过后，活塞重又上行一段，进气门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气迟后角(或晚关角)。进气迟后角用β表示，β一般为40°— 80°。 (2)目的：利用压力差继续进气：活塞到达下止点时，由于进气阻力的影响，气缸内的压力仍低于大气压，进气门晚关，利用压力差可继续进气。 3.排气提前角 (1)定义：在作功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开始开启。从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角(或早开角)。排气提前角用γ表示，γ一般为40°— 80°。 (2)目的：利用气缸内的废气压力提前自由排气，恰当的排气门早开，气缸内还有大约300kPa-500kPa的压力，作功作用已经不大，可利用此压力使气缸内的废气迅速地自由排出。 4.排气迟后角 (1)定义：在活塞越过上止点后，排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角(或晚关角)。排气迟后角用δ表示，δ一般为10°— 30°。 (2)目的：利用缸内外压力差继续排气，活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，利用缸内外压差可继续排气。 5.气门叠开角 定义：由于进气门早开和排气门晚关，就出现了一段进排气门同时开启的现象，称为气门叠开。同时开启的角度，即进气门早开角与排气门晚关角的和(α+δ)，称为气门叠开角。
配气机构概述教案 一、教学内容分析本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，前面学习了发动机曲柄连杆机构的结构、作用和工作过程，通过对配气机构的学习，能使学生了解发动机内部的基本结构，使学生能更加深刻理解发动机的工作原理和工作过程。 二、三维目标：知识与技能： 1、掌握配气机构的组成、作用、工作过程； 2、掌握配气机构的类型。 过程与方法：通过这节课的学习，同学们将了解配气机构的组成和作用，和各部分的主要作用在讲解这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片、动画、视频的展示，以加强学生对配气机构知识的理解。 情感态度与价值观：通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在了解配气机构和各部件过程中，树立学习信心，增强对本专业的热爱。 三、教学重难点 1、教学重点：配气机构的组成、作用、工作过程； 配气机构的类型；顶置气门式配气机构的布置及传动。 2、教学难点：配气机构的组成及工作过程。 四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法 五、课时安排：1 课时 六、教学过程： 配气机构概述 复习旧课：回顾发动机的组成部分和曲柄连杆机构相关知识，用提问的方式检验学生的掌握程度。 设计意图：1）通过提问，可以让同学们集中注意力；2）通过提问，让学生回顾发动机组成和曲柄连杆机构有关知识，将有利于学生对配气机构这部分内容的学习。 引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。 一、配气机构的功用、组成 1、观看活塞连杆组相关视频。学生带着问题观看相关视频，问题如下：（1）、同学们从 视频中看到了什么？（2）、配气机构的作用和组成是什么? 2、小组讨论：
毕业设计说明书配气机构的设计 姓名: 所属院校： 专业: 班级: 学号: 指导教师：
目录 概述 1、配气机构的功用 (6) 2、配气机构的设计要求 (6) 3、配气机构计算参数的确定 (7) 一、凸轮轴的设计： 1、凸轮轴的设计要求 (7) 2、凸轮轴的结构 (7) 3、凸轮轴的选材 (7) 4、凸轮轴的支承轴颈轴承的材料 (7) 5、凸轮轴的定位方式 (7) 6、凸轮轴的最小尺寸定位方式 (7) 7、凸轮轴的热处理工艺......................................................................................... (8) 8、凸轮轴的损坏形 式......................................................................................... (8) 9、凸轮轴的计算
........................................................................................ (9) 二、凸轮的设计 1、凸轮设计的要 求 (10) 2、凸轮基圆设计 (11) ①基圆半径的确定......................................................................................... (13) ②凸轮位置的确 定......................................................................................... (13) ③配气相位与凸轮的作用 角......................................................................................... (14) ④凸轮顶部的圆弧半 径......................................................................................... (14) 三、挺柱的设计 1、挺柱的结构 (10) 2、挺柱的材料 (15) 3、平面挺柱导向面与导向孔之间挤压应力的计算 (16) 4、平面挺柱的最大速度......................................................................................... (16) 5、凸轮与挺柱间接触应力的计算
配气机构概述教案 一、教学内容分析 本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，前面学习了发动机曲柄连杆机构的结构、作用和工作过程，通过对配气机构的学习，能使学生了解发动机内部的基本结构，使学生能更加深刻理解发动机的工作原理和工作过程。 二、三维目标： 知识与技能： 1、掌握配气机构的组成、作用、工作过程； 2、掌握配气机构的类型。 过程与方法： 通过这节课的学习，同学们将了解配气机构的组成和作用，和各部分的主要作用。在讲解这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片、动画、视频的展示，以加强学生对配气机构知识的理解。 情感态度与价值观： 通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在了解配气机构和各部件过程中，树立学习信心，增强对本专业的热爱。 三、教学重难点 1、教学重点：配气机构的组成、作用、工作过程； 配气机构的类型； 顶置气门式配气机构的布置及传动。 2、教学难点：配气机构的组成及工作过程。 四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法 五、课时安排：1课时 六、教学过程： 配气机构概述 复习旧课：回顾发动机的组成部分和曲柄连杆机构相关知识，用提问的方式检验学生的掌握程度。 设计意图： 1）通过提问，可以让同学们集中注意力； 2）通过提问，让学生回顾发动机组成和曲柄连杆机构有关知识，将有利于学生对配气机构这部分内容的学习。 引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。 一、配气机构的功用、组成 1、观看活塞连杆组相关视频。 学生带着问题观看相关视频，问题如下： （1）、同学们从视频中看到了什么？ （2）、配气机构的作用和组成是什么? 2、小组讨论：
485柴油机设计（配气机构） 摘要 本设计介绍了485柴油机配气机构的设计，主要是其各零部件的设计。本次设计的485柴油机主要用于轻型载货车。 配气机构的功用就是实现换气过程，即根据发动机气缸的工作顺序，定时的开启和关闭进排气门，以保证气缸排出废气和吸进新鲜空气。配气机构设计的好坏直接影响发动机整体的经济性和动力性，因此配气机构的设计在发动机整体设计上占有相当重要的作用。在气门选择上，采用每缸两个气门的方案，其优点是比较简单、可靠，对于自然吸气式柴油机可以提高新鲜空气的进气量，降低气缸的热负荷，增加气缸的耐久性和使用寿命。气门的驱动采用凸轮轴—挺柱—推杆—摇臂—气门机构。凸轮轴布置形式是下置式，采用的是整体式凸轮轴，这样的凸轮轴结构简单，加工精度高，能有良好的互换性。 本次配气机构的设计，主要包括进、排气门的设计，气门弹簧的设计，以及凸轮轴的设计。编写Matlab程序，计算得到挺柱升程表，绘出挺柱升程、速度、加速度曲线。 关键词：柴油机，配气机构，凸轮轴，气门
THE DESIGN OF VALVE TIMING MECHANISM OF 485 DIESEL ENGINES ABSTRACT This thesis introduces the design of valve timing mechanism of 485 diesel engines, mainly the design of its various components. The 485 diesel engine in this design is mostly used in light truck. The function of valve timing mechanism is to realize the exchange process, namely according to engine cylinder working order, ensure that the intake and exhaust valves open and close at the proper time. The valve gear play a direct impact on the economy and power parameters of the engine, therefore, the design of gas distribution agency in the overall design of the engine play a rather important role. Arranging two-valve per cylinder, the advantages are that it is relatively simple, reliable, for the naturally aspirated diesel engines can improve the fresh air into the cylinder, reduce the heat load of the cylinder to increase the durability of the cylinder and use life. The driving mechanism of valves is camshaft, tappet, pushrod, rocker, valve train. Camshaft arrangement is under the form of home-style, using the integral camshaft, such camshafts have simple structure, high precision machining, and good interchangeability. This design, including exhaust valve, intake valve, valve spring, and camshaft. Write Matlab program, calculate tappet lift table, map the curves of tappet lift, speed and acceleration. KEY WORDS: Diesel engine, Valve timing mechanism, Camshaft, Valve
摘要 配气机构作为内燃机的重要组成部分，其设计合理与否直接关系到内燃机的动力性能、经济性能、排放性能及工作的可靠性、耐久性。随着内燃机高功率、高速化，人们对其性能指标的要求越来越高，要求其在高速运行的条件下仍然能够平稳、可靠地工作，因而对其配气机构提出了更高的要求。配气凸轮型线是配气机构的核心部分，配气凸轮型线设计是配气机构优化设计的重要途径之一。模拟计算和实验研究是内燃机配气机构研究两种重要手段。 关键词：内燃机；配气机构；凸轮型线； I
ABSTRACT The valve train is one of the most important mechanisms in a internal combustion engine, whether the performances are good or bad, that affecting the power performance, economic performance, emissions performance of the engine, as well as affecting the reliability and wear performances of the whole engine. Along with the requests of the engine’s high power, super-speed, people demand a higher index. That is, when the engine runs under a high speed, it can still work steadily and dependably, which demand that the valve train system should have a high performance. Cam profile is the hard core of the valve train, which design is one of the important ways to carry out valve train optimal design. Simulation calculation and experimentation research are two important ways to carry out research and development on valve train of internal-combustion engine. Key words:Internal combustion engine; Valve train; Cam profile; II
汽车发动机配气机构 配气机构的功用是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，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出；在压缩与膨胀行程中，保证燃烧室的密封。新鲜充量对于汽油机而言是汽油和空气的棍合气，对于柴油机而言是纯空气。 功用分组 各式配气机构中，按其功用都可分为气门组和气门传动组两大部分。气门组包括气门及与之相关联的零件，其组成与配气机构的型式基本无关。气门传动组、是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件，其组成视配气机构的形式而有所不同，它的功用是定时驱动气门使其开闭。 气门顶置式配气机构 进气门和排气门都倒挂在气缸盖上，其组成如图3—1所示。气门组包括气门、气门导管、气门座、弹簧座、气门弹簧、锁片等零件；气门传动组一般由摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮组成。 气门顶置式配气机构的工作情况是：当气缸的工作循环需要将气门打开进行换气时，由曲轴通过传动机构驱动凸轮轴旋转，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，同时使弹簧进一步压缩。当凸轮的凸起部分的顶点转过挺柱以后，便逐渐减小了对挺柱的推力，气门在弹簧张力的作用下开度逐渐减小，直至最后关闭。压缩和做功行程中，气门在弹簧张力的作用下严密关闭。 气门顶置式配气机构根据凸轮轴的位置有以下三种型式： 三种凸轮轴位置型式(1)凸轮轴下置式配气机构；凸轮轴装在曲轴箱内，直接由凸轮轴正时齿轮与曲轴正时齿轮相啮合，由曲轴带动。气门传动组包括上述全部零件，其应用最为广泛。 (2)凸轮轴中置式配气机构：凸轮轴位于气缸体的上部。为了减小气门传动机构的往复运动的质量，对于高转速的发动机，可将凸轮轴的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。该形式的配气机构因曲轴与凸轮轴的中心线距离较远，一般要在中间加入一个中间齿轮(惰轮)。 (3)凸轮轴上置式配气机构：凸轮轴布置在气缸盖上。凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，没有挺柱和推杆，使往复运动的质量大为减小，对凸轮轴和气门弹簧的要求也最低，因此它适用于高速强化发动机。 四行程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两圈，各缸的进、排气门各开启一次，即凸轮轴只转一圈，所以曲轴与凸轮轴的传动比为2：1。
气门组的构造与拆装（2课时） 一、教材分析 本教学设计方案选自高等教育出版社孔宪峰主编的《汽车发动机构造与维修》第三章“配气机构的构造与维修”中的“气门组的构造与拆装”。 第三章“配气机构的构造与维修”是重点章节。气门组是配气机构重要的组成部分，气门组的性能良好与否对发动机的功率、油耗和排气污染等影响很大。 二、学情分析 授课班级为汽车运用及维修专业二年级学生，班里的学生有共同的特点： ①具备了一定的发动机结构的知识； ②掌握了一定的工具正确使用方法； ③实操课兴趣浓厚，理论课程的学习有困难。 三、教学目标 ①理解气门组的基本知识理论 ②掌握气门组结构与拆装； ③培养良好的安全和卫生习惯。 四、教学重难点 重点 ①掌握气门组拆装基本操作过程 难点 ①气门组拆装基本操作过程中的规范性 五、教学方法 任务驱动法、情景创设法、示范教学法等 六、板书设计 （一）气门组组件的认识 1、气门锁片 2、气门导管 3、气门弹簧 4、油封 5、气门座 6、气门 （二）气门组拆装
七、教学过程 阶段教学内容教师活动学生活动教学意 图 旧课复习（3分钟）一、配气机构： 1、作用 2、组成 提问，归纳回答、聆 听，跟着老 师的思路 回顾旧知 识 复习旧 知识， 为引入 新课奠 定基 础。 新课引入（3分钟）故障案例分析 早晨发动机起动后排气管 有冒蓝烟的现象，怠速工作一会 儿后就不冒蓝烟了，其他一切正 常。 创建情境， 提供引导， 导入新课 思考，分 析，回答 通过案 例的引 入，提 高学生 对课程 的兴趣 新知学习（32分钟）一、气门组组件知识介绍 1、气门锁片 2、气门导管 3、气门弹簧 4、油封 5、气门座 6、气门 （一）气门 作用：密封进排气道 类型：进气门 排气门 组成：头部（封闭气道） 杆身（导向及导热作用） 气门锥角： 功用：接触良好，密封 45°进、排气门。 30°进气门 （二）、气门座 功用：密封，散热 类型：直接在气缸盖上镗出 单独制成气门座圈 （三）、气门导管 功用：导向、导热 安装时，注意高度！ 伸入深度应适量。锥度可减少气 通过文字， 结合图片， 讲解，有效 组织教学 认知过程， 以有效吸 引学生注 意力，注意 课堂学习 效率和课 堂纪律状 况。 提问，检查 学生对每 个知识点 的掌握情 况。 认真听讲， 做好课堂 笔记。 。 学生思考， 回答老师 的提问 增强同 学们对 气门组 组件理 解。 促进教 学效果
汽车发动机配气机构培训课件 顶置式配气机构气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑，曲轴与凸轮轴传动比为2:1；侧置式配气机构进排气门都布置在汽缸的一侧，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。目前广泛采用的是顶置式配气机构，这里以顶置式配气机构为基础，按凸轮的布置位置介绍几种类型的配气机构。凸轮的轮廓如左图所示，其轮廓线是对称的，同名凸轮的轮廓线相同，异名凸轮的轮廓线是不相同的。使用一段时间后，由于凸轮的磨损，气门开启时间推迟，开启持续角减小，气门的升程有所降低，使发动机的进气量减少。凸轮的轮廓形状是由制造厂根据发动机工作需要设计的。在下置凸轮轴式配气机构和侧置凸轮轴式配气机构中，安装凸轮轴的座孔和压装在座孔内的凸轮轴轴承一般为整体式，为拆装方便，凸轮轴轴颈直径由前至后逐渐减小。在顶置凸轮轴式配气机构中，安装凸轮轴的座孔和凸轮轴轴承一般为剖分式，凸轮轴各轴颈直径相等。有些凸轮轴的轴颈上加工有不同形状的油槽或油孔，这些油槽或油孔用来储存润滑油或作为润滑油通道。为防止凸轮轴发生轴向窜动，凸轮轴都设有轴向定位装置。常见的凸轮轴轴向定位装置如下图所示1-正时齿轮 2-齿轮轮毅 3-齿轮固定螺母 4-止推凸缘 5-凸缘安装螺栓 6-隔圈挺杆的功用一般都是与凸轮轴直接接触，将凸轮的推力传给椎杆或气门，在有些发动机上它只是摇臂的一个支点，也有些发动机上投有挺杆。挺杆可分为普通挺杆和液力挺杆两种形式。挺杆普通挺杆一般应用在下置凸轮轴式配气机构或中置凸轮轴式配气机构中，常见普通挺杆的结构如左图所示。普通挺杆一般为筒式结构，在发动机工作时挺杆底部与凸轮接触，为使挺杆底部磨损均匀，挺杆底部的丁作面制成球面一、普通挺杆挺杆放置在导向孔内，挺杆导
山西省农业机械化学校教案 课题： 项目三配气机构的构造与检修 任务2 配气机构气门组的构造与检修 教学目的： 1、掌握配气机构气门组的作用、组成以及各零件的装配关系； 2、掌握配气机构气门组主要零件的构造与检修。 教学重点： 气门组主要零件的构造与检修 教学难点： 气门座的铰削 教学方法及教改手段： 理实一体化 教学用具： 丰田-5A发动机；农用车柴油发动机；铰刀；气门光磨机等 教材分析及教学内容：
项目三配气机构的构造与检修 任务2 配气机构气门组的构造与检修 回忆前面的内容导入新课 配气机构的作用 配气机构的组成 配气机构的类型 相关知识： 一、配气机构气门组的功用和组成 气门组的作用是实现对气缸的密封。 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零件，如图3-18所示。 图3-18 气门组的组成 气门组零件安装在气缸盖上。气门穿过气门导管，气门弹簧套装在气门杆上，一端支承在气缸盖上，另一端支承于装在气门杆尾端的弹簧座上，用锁片或锁销固定于气门杆尾端的环槽内。气门弹簧安装时具有一定的预紧力。当气门关闭时，在气门弹簧预紧力的作用下，气门头部密封锥面压紧在气门座上，将气道封闭。 二、气门组主要零件的构造 1、气门 气门分进气门和排气门两种,进、排气门结构相似，都由头部和杆部两部分组成。头部与气门座配合，封闭气缸进、排气通道；杆部穿过气门
导管，在导管中上下运动，主要为气门的运动起导向作用。 气门头部的结构形式有平顶、喇叭形顶和球面顶等，如图3-22所示。 气门头部与气门座接触的工作面，是与杆部同心的锥面，起到密封气道的作用，因 此也称气门密封锥面。通常将这一 锥面与气门顶平面的夹角称为气门锥 角。气门锥角的大小不仅影响气门的密 封性，还影响气流阻力、气流通过面积 和锥面的磨损。在气门升程相同的情况 下，气门锥角越小，气门口通道截面宽 度越大，进气阻力小。但由于锥角小， 气门头部边缘薄，强度与刚度较小，工 作中容易变形，而且气门的密封性与导 热性较差。一般进气门的锥角有45°和30°两种，排气门的锥角都 是45°，如图3-23所示。气 门头部的边缘应保持一定厚 度，一般为1～3mm ，以防止 工作中由于气门与气门座之 间的冲击而损坏或被高温气 体烧蚀。为了减少进气阻力， 提高气缸的充气效率，多数发 动机进气门的头部直径比排气门的大。 气门杆部呈圆柱形，在气门导管中不断进行往复运动，起到良好的导向和散热作用。气门杆端的形状决定于气门弹簧座的固定方式，如图3-24所示。 图3-22 气门头部的形状 图3-23 气门锥角 图3-24 气门弹簧座的固定方式 1-气门杆；2-气门弹簧；3-气门弹簧座；4-锥形锁片；5-锁销
配气机构概述教案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
配气机构概述教案一、教学内容分析 本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，前面学习了发动机曲柄连杆机构的结构、作用和工作过程，通过对配气机构的学习，能使学生了解发动机内部的基本结构，使学生能更加深刻理解发动机的工作原理和工作过程。 二、三维目标： 知识与技能： 1、掌握配气机构的组成、作用、工作过程； 2、掌握配气机构的类型。 过程与方法： 通过这节课的学习，同学们将了解配气机构的组成和作用，和各部分的主要作用。在讲解这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片、动画、视频的展示，以加强学生对配气机构知识的理解。 情感态度与价值观： 通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在了解配气机构和各部件过程中，树立学习信心，增强对本专业的热爱。 三、教学重难点 1、教学重点：配气机构的组成、作用、工作过程； 配气机构的类型； 顶置气门式配气机构的布置及传动。
2、教学难点：配气机构的组成及工作过程。 四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法 五、课时安排： 1课时 六、教学过程： 配气机构概述 复习旧课：回顾发动机的组成部分和曲柄连杆机构相关知识，用提问的方式检验学生的掌握程度。 设计意图： 1）通过提问，可以让同学们集中注意力； 2）通过提问，让学生回顾发动机组成和曲柄连杆机构有关知识，将有利于学生对配气机构这部分内容的学习。 引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。 一、配气机构的功用、组成 1、观看活塞连杆组相关视频。 学生带着问题观看相关视频，问题如下： （1）、同学们从视频中看到了什么？ （2）、配气机构的作用和组成是什么? 2、小组讨论： 引导学生通过观看视频回答问题。 （1）、组成：气门组和气门传动组组成。
教案 （ 2015 至 2016 学年第二学期） 课程名称：汽车维修中级工考证 授课教师： 授课班级： 14汽修班 教研组：汽车部 深圳市宝山技工学校
深圳宝山技工学校教案（首页） 审阅签名：年月日
教学过程教学内容教学方法 组织教学 3 分钟师生致礼、点名、检查学生学习准备情况、使学生集中注意力上课。 （组织教学贯彻于上课的始终） 组织学生 上课 复习 2 分钟 曲柄连杆机构有哪些组成？提问 导入 2 分钟王老板的车子有如下故障： (1)发动机怠速时有明显的“嚓嚓”的响声。 (2)各转速下均有清脆的响声，多根气门弹簧不良，机体有震抖现象。 问：可能的原因是什么？ 实例引 用 1．配气机构的作用 配气机构的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。 2．配气机构总体组成 以顶置双凸轮轴同步齿形带传动的配气机构(图3－1)为例。它主 要由气门组件(有进气门组件9和排气门组件11，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8)、进气凸轮轴6和排气凸轮轴10以及凸轮轴传动机构(含曲轴 正时带轮1、凸轮轴传动带轮5、同步齿形带3、张紧轮4) 等组成。
3．配气机构工作原理 发动机工作时，通过同步齿形带3带动进、排气凸轮轴旋转。当进气凸轮轴的进气凸轮克服气门弹簧力作用压下进气门时，进气门开启，开始进气；当进气凸轮轴转到凸轮的基圆段时，该进气门在气门弹簧作用下回位，关闭进气门，进气停止。排气门的开闭原理与进气门类似。 四冲程发动机每完成一个工作循环，各缸的进、排气门需要开闭一次，即需要凸轮轴转过一圈，而曲轴需要转两圈。曲轴转速与凸轮 轴转速之比(传动比)为2：1。 4．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，它是指在每个循环中，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。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。 二配气机构的分类 1．按凸轮轴布置位置分 按凸轮轴布置位置分，有顶置凸轮轴、中置凸轮轴和下置凸轮轴三种。 2．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、链条传动和同步齿形 带传动三种。 三：考证涉及知识： 1.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。 2理论空燃比（空气跟燃油质量比）对于汽油机是14.7:1 3标准混合气的过量空气系数为 1 4气门间隙：一般在汽车发动机冷态时检查调整，进气门间隙为0.2－0.25mm、排气门间隙为0.25－0.30mm。具体调整时根据各车维修手册确定调整气门间隙大小。 5 两次检调法（双排不进法） 气门间隙的两次检调法的步骤如下： (1)从气缸盖罩上拆下曲轴箱通风软管，拆下气缸盖罩。 (2)从离合器外壳上拆下点火正时检查窗橡皮塞。 (3)拆下分电器盖。 (4)顺时针方向转动曲轴(从发动机前端看)，当分火头将要指向分电器盖第一缸高压线位置时，再慢转曲轴，使飞轮上的冲印标记直线2与离合器外壳上的直线标记1对齐，如图3－55所示，此即第一缸压缩行程上止点位置。如发动机无分电器，观察第一缸进气门完全关闭时，即是第一缸压缩上止点附近，也可以进行调整。
汽车发动机 配气机构
6.1配气机构 功用：
? 配气机构是控制内燃机进、排气过程的机构，即呼吸系统。 ? 按气缸的发火顺序和气缸中的工作过程，适时开启和关闭
进气阀及排气阀，进入新鲜空气，排出废气。
工作条件：
? 转速高，若n=1000，四冲程，500次，以很高而变化的速 度工作，惯性力和热负荷大，且润滑不良，零件磨损大。
要求：
? 定时准确； ? 有足够大的气体流通面积； ? 振动，噪音小； ? 工作可靠，寿命长； ? 结构简单，维修方便。
6.1配气机构的布置及传动 ? 配气机构的类型有气阀式，气孔式，气孔-气阀式。 6.1.1气阀式配气机构的布置： 按气阀的布置可分为：
? 顶置式气阀和侧置式气阀 按凸轮轴的位置可分为：
? 上置式凸轮和下置式凸轮。 按曲轴和凸轮轴的传动方式可分为
? 齿轮传动和链条传动
侧置气门式气门机构
1、结构特点： 气门布置在气缸体一侧，气门头部朝上，没
有摇臂、推杆，下置式凸轮轴，齿轮传动。...
2、工作原理： 正时齿轮副带动凸轮轴转动，转到凸轮
桃尖顶起气门挺杆，推动气门克服弹簧预 紧力开启。
凸轮基圆与气门挺杆接触时，气门在气门 弹簧预紧力的作用下关闭。...
3、优缺点：曲轴到气门距离近，方 便齿轮传动，气门间隙调整方便，但 气道拐弯多，流动阻力大，充气效率 低，燃烧室扁平，结构不紧凑，容易 爆震，压缩比低。...