气门侧置式

1. 气门侧置式 气门位于气缸体侧面称为气门侧置式配气机构，因为它的进、排气门在同侧，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. 气门顶置式 气门位于气缸盖上称为气门顶置式配气机构，其特点，进气阻力小，燃烧室结构紧凑，气流搅动大，有好的抗爆性和高速性，因而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。

3. 凸轮轴下置式 主要缺点：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。

4. 凸轮轴中置式 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，

5. 凸轮轴上置式 1、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。 2、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，

6. 齿轮传动 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。 小齿轮钢制，大齿轮用铸铁或胶木，装配时有正时记号对齐 凸轮轴 曲轴

7. 链轮传动 链轮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。

8. 齿带传动 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

9. 4、5气门式 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。

10. 配 气 机 构 作者：刘步丰 配音：李荣华 2004年春

12. 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。 四行程发动机都采用气门式配气机构。

13. 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hv表示。hv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。 hv总小于1（0.8~0.9） 进气终了压力↓ ，温度↓，hv ↑

14. 3．配气机构的布置型式 气门顶置式 按气门安装位置分 气门侧置式 凸轮轴下置式 按凸轮轴布置分 凸轮轴中置式 凸轮轴上置式 齿轮传动 链轮传动 按曲轴、凸轮轴传动分 齿带传动 2气门式 按每缸气门数分 4、5气门式

15. 气门间隙 气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，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。 气门间隙 摇臂 气门杆

16. 作用：给热膨胀留有余地 保证气门密封

17. 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。 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。 采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙。

18. 轿车发动机由于转速较快，每分钟转速可达5000转以上，为保证进排气效率，采用顶置式气门装置，轿车发动机由于转速较快，每分钟转速可达5000转以上，为保证进排气效率，采用顶置式气门装置， 但是，如果采用下置式或者中置式的凸轮轴，由于气门与凸轮轴的距离较远需要气门挺杆和挺柱等辅助零件，造成气门传动机件较多，结构复杂，发动机体积大，而且在高速运转下还容易产生噪声，而采用顶置式凸轮轴则可以改变这种现象。 所以，现代轿车发动机一般都采用了顶置式凸轮轴，将凸轮轴配置在发动机的上方，缩短了凸轮轴与气门之间的距离，省略了气门的挺杆和挺柱，将发动机的结构变得更加紧凑。更重要的是，这种安装方式可以减少整个系统往复运动的质量，提高了传动效率

19. 任何事物都有其两面性，顶置凸轮轴一方面缩短了与气门的距离，另一方面却拉大了凸轮轴与曲轴之间的距离。由于凸轮轴是由曲轴带动的，因此两者之间一拉开距离就必须要用链条及链轮做转动，结构比下置式凸轮轴的齿轮啮合传动复杂得多。任何事物都有其两面性，顶置凸轮轴一方面缩短了与气门的距离，另一方面却拉大了凸轮轴与曲轴之间的距离。由于凸轮轴是由曲轴带动的，因此两者之间一拉开距离就必须要用链条及链轮做转动，结构比下置式凸轮轴的齿轮啮合传动复杂得多。 尽管如此，人们衡量利弊还是喜欢采用顶置式凸轮轴。轿车发动机按照顶置凸轮轴的数目，分为单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)，由于中高档轿车发动机一般是多气门及V型气缸排列，需采用双凸轮轴分别控制进排气门，因此双顶置凸轮轴被不少名牌发动机所采用。 现在，顶置式凸轮轴有多种驱动气门的形式，有用摇臂过渡驱动式，也有直接驱动式，其中直接驱动式对凸轮轴和气门弹簧的设计要求相对较低，往复运动的惯量最少，特别适用于高速运转的轿车发动机上。

20. OHC over head camshaft SOHC single ~ DOHC double~ OHC是凸轮轴直接装置在气缸头上，经由皮带或练条带动、驱动气门，它是现代引擎的主流，省略了很多繁杂机件，工作效率大幅提高。 DOHC则是SOHC引擎的最佳演化，使用两根凸轮轴分别控制进排气。

21. 为什么两根凸轮轴？ 因为现代SOHC引擎已经成为主流，气门也从8V进展到16V（6缸为24V），如此众多的气门单靠一支凸轮轴控制，此凸轮轴负荷太大，故使用两轴，可以降低负荷并且减少磨擦受力。

24. 二、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

25. 理论上的配气相位 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°。 但实际表明，简单配气相位对实际工作是很不适应的，它不能满足发动机对进、排气门的要求

26. 理论配气的不足 1、气门的开、闭有个过程 开启总是由小→大 关闭总是由大→小 2、气体惯性的影响同样造成进气不足、排气不净 3、发动机速度的要求 实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，当转速为5600r/min时一个行程只有60/（5600×2）=0.0054s，就是转速为1500r/min，一个行程也只有0.02s，这样短的进气或排气过程，使发动机进气不足，排气不净。

27. 实际的配气相位 为了使进气充足，排气干净，除了从结构上进行改进外（如增大进、排气管道），还可以从配气相位上想点办法， 即气门能否早开晚闭，延长进、排气时间呢

28. 气门早开、晚闭 进气门早开：可使进气一开始就有一个较大的通道面积，可增加进气量。 进气门晚关：活塞到达进气下止点时，由于进气吸力的存在，气缸内气体压力仍然低于大气压，在大气压的作用下仍能进气；另外，此时进气流还有较大的惯性，可以增加进气量。 排气门早开：在作功行程快要结束时，排气门打开，可以利用作功的余压使废气高速冲出气缸，排气量约占50%。排气门早开，势必造成功率损失，但因气压低，损失并不大，而早开可以减少排气所消耗的功，又有利于废气的排出，所以总功率仍是提高的。 排气门晚关：从示功图上还可以看出，活塞到达上止点时，气缸内废气压力仍然高于外界大气压，加之排气气流的惯性，排气门晚关可使废气排得更净一些。

29. 气门重叠 把两个气门同时开启时间相当的曲轴转角叫作气门重叠角。 在这段时间内，可燃混合气和废气是否会乱串呢？ • 进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性，而重叠时间又很短，不至于混乱，即吸入的可燃混合气不会随同废气排出，废气也不会经进气门倒流入进气管，而只能从排气门排出； • 进气门附近有降压作用，有利于进气。

31. 气门重叠角α+δ=20°～60°

32. 三、配气机构的组件 (一)、气门组

33. 气门组实物图

34. 1、气门 进气门570K~670K（铬钢或铬镍钢） 排气门1050K~1200K（硅铬钢） • 功用：控制进、排气管的开闭 • 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

35. A、气门头部 一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为450，也有300，气门头边缘应保持一定厚度，一般为1-3 mm，以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀。气门密封锥面与气门座配对研磨。 锥面的作用？

36. 气门头部的结构形式

37. 二者大小如何，为什么？ 气门实物图 排气门 进气门

38. B、气门杆 气门杆尾部：环形槽、锁销孔 凹槽 易断裂处 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

39. 2、气门导管 功用：①起导向作用，保证气门作直线往复运动。 ②起导热作用，将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。

40. 为了保证导向，导管应有一定的长度，气门导管的工作温度也较高，约500k。气门导管和气门的润滑是靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑的，因此易磨损。为了改善润滑性能，气门导管常用灰铸铁或球墨铸铁或铁基粉未治金制造为了保证导向，导管应有一定的长度，气门导管的工作温度也较高，约500k。气门导管和气门的润滑是靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑的，因此易磨损。为了改善润滑性能，气门导管常用灰铸铁或球墨铸铁或铁基粉未治金制造 气缸盖 气门导管 卡环：防止气门导管在使用中脱落。 伸入深度应适量。锥度可减少气流阻力。 过盈配合

41. 3、气门座 气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸，气门头部的热量亦经过气门座外传。气门座可以在缸盖或缸体上直接镗出，也可以采用镶嵌式结构。镶嵌式结构气门座都采用较好的材料（合金铸铁、奥氏体钢等）单独制作。 铝合金气缸盖为何气门座都要镶嵌气门座圈 气门座

42. 4、气门弹簧 锁片 气门弹簧座 气门弹簧 • 功用：保证气门的回位。 • 材料：高锰碳钢、铬钒钢 在气门关闭时，保证气门与气门座之间的密封， 在气门开启时，保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。

43. 随着有效圈数的减少，自然频率提高。 圆柱等螺距弹簧 不等距弹簧 圆柱形螺旋弹簧

44. 双弹簧布置 旋向相反的两个弹簧 应用车型： 奥迪100，捷达，桑塔纳, 广州标致505

45. 5气门旋转机构 锥形套筒 锁片 为了使气门头部温度均匀，防止局部过热引起的变形和清除气门座积炭，可设法使气门在工作中相对气门座缓慢旋转。气门缓慢旋转时在密封锥面上产生轻微的摩擦力，有阻止沉积物形成的自洁作用。

46. (二)、气门驱动组 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 凸轮轴 摇臂轴 推杆 凸轮轴正时齿轮 挺柱

47. 1、凸轮轴 凸轮 驱动分电器的螺旋齿轮 凸轮轴轴颈 • 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

48. 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。

49. 凸轮的轮廓 • 凸轮轮廓与气门的运动规律 气门升程最大时刻 缓冲结束点 气门关闭点 气门开启点 出现气门间隙阶段 消除气门间隙阶段

50. 凸轮的位移曲线 扬程