第三章发动机配气机构 教学提要 目的与要求：1.掌握配气机构的功用与组成 2.了解顶置式与侧置式配气机构的优缺点 3.掌握配气相位 4.掌握气门间隙的调整方法 内容：1.配气机构的功用及组成 2.配气定时及气门间隙 3.气门组 4.气门传动组 方法：1.理论联系实际案例式、启发式教学 2采用理论与实践（拆装）相结合的教学方法，在学习 中要结合基本原理学习构造， 3.通过拆蓑、观察分析结构特点，加深理解基本原理 和工作过程。 时间：4学时 地点：多媒体专业教室 器材保障：顶置式与侧置式配气机构各一组 V形与直列式发动机配气机构各一
1 第三章 发动机配气机构 教学提要 目的与要求：1．掌握配气机构的功用与组成 2．了解顶置式与侧置式配气机构的优缺点 3. 掌握配气相位 4. 掌握气门间隙的调整方法 内容：1． 配气机构的功用及组成 2．配气定时及气门间隙 3．气门组 4.气门传动组 方法：1.理论联系实际案例式、启发式教学 2.采用理论与实践(拆装)相结合的教学方法，在学习 中要结合基本原理学习构造， 3.通过拆装、观察分析结构特点，加深理解基本原理 和工作过程。 时间：4 学时 地点：多媒体专业教室 器材保障：顶置式与侧置式配气机构各一组 V 形与直列式发动机配气机构各一
教学进程 教学环节设计 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 根据发动机的工作 的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使 过程引出配气机构 新气进入气缸，废气从气缸排出。 的用途 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 配套课件： kcnr03_01_01.htm- kcnr03_01_08.htm 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， 介绍配气机构的分 倒挂在气缸顶上。 类，引出各自结构 凸轮轴的位置有下置式、中置式和上置式3 类型的优缺点 种
2 教 学 进 程 教学环节设计 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。 根据发动机的工作 过程引出配气机构 的用途 配套课件： kcnr03_01_01.htm- kcnr03_01_08.htm 介绍配气机构的分 类，引出各自结构 类型的优缺点
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 依托课件介绍结构 管、气门弹簧、气门弹簧座和气门锁夹等：气门组成 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蜴 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。 四冲程发动机每完成一个工作循环，每个气缸 进、排气一次。这时曲轴转两周，而凸轮轴只旋 转一周，所以曲轴与凸轮轴的转速比或传动比为 2:1。 二、凸轮轴中置式配气机构 凸轮轴置于机体上部的配气机构被称为凸轮
3 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。 四冲程发动机每完成一个工作循环，每个气缸 进、排气一次。这时曲轴转两周，而凸轮轴只旋 转一周，所以曲轴与凸轮轴的转速比或传动比为 2∶1。 二、凸轮轴中置式配气机构 凸轮轴置于机体上部的配气机构被称为凸轮 依托课件介绍结构 组成
轴中置式配气机构。 与凸轮轴下置式配气机构的组成相比，减少了 推杆，从而减轻了配气机构的往复运动质量，增 大了机构的刚度，更适用于较高转速的发动机。 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 己，如YC6105Q、6110A、依维柯8210.22S和福 特2.5D等发动机都是这种机构。 三、凸轮轴上置式配气机构 凸轮轴置于气缸盖上的配气机构为凸轮轴上 置式配气机构(OHC)。 其主要优点是运动件少，传动链短，整个机构 的刚度大，适合于高速发动机。由于气门排列利和 气门驱动形式的不同，凸轮轴上置式配气机构有 多种多样的结构形式。 气门驱动形式有摇臂驱动、摆臂驱动和直接% 动三种类型。 1摇臂驱动、单凸轮轴上置式配气机构
4 轴中置式配气机构。 与凸轮轴下置式配气机构的组成相比，减少了 推杆，从而减轻了配气机构的往复运动质量，增 大了机构的刚度，更适用于较高转速的发动机。 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，如 YC6105Q、6110A、依维柯 8210.22S 和福 特 2.5ID 等发动机都是这种机构。 三、凸轮轴上置式配气机构 凸轮轴置于气缸盖上的配气机构为凸轮轴上 置式配气机构(OHC)。 其主要优点是运动件少，传动链短，整个机构 的刚度大，适合于高速发动机。由于气门排列和 气门驱动形式的不同，凸轮轴上置式配气机构有 多种多样的结构形式。 气门驱动形式有摇臂驱动、摆臂驱动和直接驱 动三种类型。 1.摇臂驱动、单凸轮轴上置式配气机构
凸轮轴推动液力挺柱，液力挺柱推动摇臂，摇 臂再驱动气门：或凸轮轴直接驱动摇臂，摇臂驱 动气门。 2.摆臂驱动、凸轮轴上置式配气机构 由于摆臂驱动气门的配气机构比摇臂驱动式 刚度更好，更有利于高速发动机，因此在轿车发 动机上的应用比较广泛。如CA4883、SH680Q 克莱斯勒A452、奔驰QM615、奔驰M115等发 动机均为单上置凸轮轴(SOHC)摆臂驱动式配气 机构：而本田B20A、尼桑VH45DE、三菱3G81 富士EJ20等发动机都是双上置凸轮轴(DOHC)摆 臂驱动式配气机构。 3.直接驱动、凸轮轴上置式配气机构 在这种形式的配气机构中，凸轮通过吊杯形机 案例法：分析典型 械挺柱驱动气门：或通过吊杯形液力挺柱驱动气 车型配气机构的类 门。与上述各种形式的配气机构相比，直接驱动 型 式配气机构的刚度最大，驱动气门的能量损失最 小。因此，在高度强化的轿车发动机上得到广泛 的应用。如奥迪、捷达、桑塔纳、马自达6、欧 宝V6、奔弛320E,还有依维柯8140.01、8140.21
5 凸轮轴推动液力挺柱，液力挺柱推动摇臂，摇 臂再驱动气门；或凸轮轴直接驱动摇臂，摇臂驱 动气门。 2.摆臂驱动、凸轮轴上置式配气机构 由于摆臂驱动气门的配气机构比摇臂驱动式 刚度更好，更有利于高速发动机，因此在轿车发 动机上的应用比较广泛。如 CA488 3、SH680Q、 克莱斯勒 A452、奔驰 QM615、奔驰 M115 等发 动机均为单上置凸轮轴(SOHC)摆臂驱动式配气 机构；而本田 B20A、尼桑 VH45DE、三菱 3G81、 富士 EJ20 等发动机都是双上置凸轮轴(DOHC)摆 臂驱动式配气机构。 3.直接驱动、凸轮轴上置式配气机构 在这种形式的配气机构中，凸轮通过吊杯形机 械挺柱驱动气门；或通过吊杯形液力挺柱驱动气 门。与上述各种形式的配气机构相比，直接驱动 式配气机构的刚度最大，驱动气门的能量损失最 小。因此，在高度强化的轿车发动机上得到广泛 的应用。如奥迪、捷达、桑塔纳、马自达 6、欧 宝 V6、奔弛 320E，还有依维柯 8140.01、8140.21 案例法：分析典型 车型配气机构的类 型
等均为直接驱动式配气机构。 第二节配气定时及气门间隙 配套课件 kcnr03_02_01.htm- 一、配气定时（配气相位） kenr03 0202 htm 以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开 启的持续时间称作配气定时。 进气门在进气行程上止点之前开启谓之早开。 从进气门开到上止点曲轴所转过的角度称作进 重点内容： 气提前角，记作a。进气门在进气行程下止点之 1、配气相位 后关闭谓之晚关。从进气行程下止点到进气门关 2、进排气提前角 闭曲轴转过的角度称作进气迟后角，记作B。整 3、进排气滞后角 个进气过程持续的时间或进气持续角为180°+a 4、进气持续角 十B曲轴转角。一般a=0°~30°、B=30°~80° 5、气门重叠角 曲轴转角。 排气门在作功行程结束之前，即在作功行程下 止点之前开启，谓之排气门早开。从排气门开启 到下止点曲轴转过的角度称作排气提前角，记作 ”。排气门在排气行程结束之后，即在排气行程上 止点之后关闭，谓之排气门晚关。从上止点到排 气门关闭曲轴转过的角度称作排气迟后角，记作 δ。整个排气过程持续时间或排气持续角为180° 6
6 等均为直接驱动式配气机构。 第二节 配气定时及气门间隙 一、配气定时（配气相位） 以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开 启的持续时间称作配气定时。 进气门在进气行程上止点之前开启谓之早开。 从进气门开到上止点曲轴所转过的角度称作进 气提前角，记作 α。进气门在进气行程下止点之 后关闭谓之晚关。从进气行程下止点到进气门关 闭曲轴转过的角度称作进气迟后角，记作 β。整 个进气过程持续的时间或进气持续角为 180°+ α ＋β 曲轴转角。一般 α＝0°～30°、β＝30°～80° 曲轴转角。 排气门在作功行程结束之前，即在作功行程下 止点之前开启，谓之排气门早开。从排气门开启 到下止点曲轴转过的角度称作排气提前角，记作 γ。排气门在排气行程结束之后，即在排气行程上 止点之后关闭，谓之排气门晚关。从上止点到排 气门关闭曲轴转过的角度称作排气迟后角，记作 δ。整个排气过程持续时间或排气持续角为 180° 配套课件： kcnr03_02_01.htm- kcnr03_02_02.htm 重点内容： 1、配气相位 2、进排气提前角 3、进排气滞后角 4、进气持续角 5、气门重叠角
+y+6曲轴转角。一般y=40°~80°、8= 0°一30°曲轴转角。 由于进气门早开和排气门晚关，致使活塞在上 止点附近出现进、排气门同时开启的现象，称其 为气门重叠。重叠期间的曲轴转角称为气门重叠 角，它等于进气提前角与排气迟后角之和，即a +6。 二、可变配气定时机构 采用可变配气定时机构可以改善发动机的性 案例法分析典型车 能。发动机转速不同，要求不同的配气定时。这 是因为：当发动机转速改变时，由于进气流速和 型的可变配气定时 机构（素材待完善 强制排气时期的废气流速也随之改变，因此在气 门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气 的效果将会不同。例如，当发动机在低速运转时 气流惯性小，若此时配气定时保持不变，则部分 进气将被活塞推出气缸，使进气量减少，气缸内 残余废气将会增多。当发动机在高速运转时，气 流惯性大，若此时增大进气迟后角和气门重叠 角，则会增加进气量和减少残余废气量，使发动 机的换气过程臻于完善。总之，四冲程发动机的 >
7 ＋ γ ＋ δ 曲轴转角。一般 γ＝40°～80°、δ＝ 0°～30°曲轴转角。 由于进气门早开和排气门晚关，致使活塞在上 止点附近出现进、排气门同时开启的现象，称其 为气门重叠。重叠期间的曲轴转角称为气门重叠 角，它等于进气提前角与排气迟后角之和，即 α ＋δ。 二、可变配气定时机构 采用可变配气定时机构可以改善发动机的性 能。发动机转速不同，要求不同的配气定时。这 是因为：当发动机转速改变时，由于进气流速和 强制排气时期的废气流速也随之改变，因此在气 门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气 的效果将会不同。例如，当发动机在低速运转时， 气流惯性小，若此时配气定时保持不变，则部分 进气将被活塞推出气缸，使进气量减少，气缸内 残余废气将会增多。当发动机在高速运转时，气 流惯性大，若此时增大进气迟后角和气门重叠 角，则会增加进气量和减少残余废气量，使发动 机的换气过程臻于完善。总之，四冲程发动机的 案例法分析典型车 型的可变配气定时 机构（素材待完善）
配气定时应该是进气迟后角和气门重叠角随发 动机转速的升高而加大。如果气门升程也能随发 动机转速的升高而加大，则将更有利于获得良好 的发动机高速性能。 三、气门间隙 发动机在冷态下，当气门处于关闭状态时，气 应结合维修及实习 门与传动件之间的间隙称为气门间隙。发动机1 环节利用试验法测 作时，气门及其传动件，如挺柱、推杆等都将因 试气门间隙过大或 为受热膨胀而伸长。如果气门与其传动件之间， 过小时，发动机的 在冷态时不预留间隙，则在热态下由于气门及其 表现特征 传动件膨胀伸长而顶开气门，破坏气门与气门座 之间的密封，造成气缸漏气，从而使发动机功率 下降，起动困难，甚至不能正常工作。为此，在 装配发动机时，在气门与其传动件之间需预留适 当的间隙，即气门间隙。气门间隙既不能过大， 也不能过小。间隙过小，不能完全消除上述弊病： 间隙过大，在气门与气门座以及各传动件之间将 产生撞击和响声。最适当的气门间隙由发动机制 造厂根据试验确定
8 配气定时应该是进气迟后角和气门重叠角随发 动机转速的升高而加大。如果气门升程也能随发 动机转速的升高而加大，则将更有利于获得良好 的发动机高速性能。 三、气门间隙 发动机在冷态下，当气门处于关闭状态时，气 门与传动件之间的间隙称为气门间隙。发动机工 作时，气门及其传动件，如挺柱、推杆等都将因 为受热膨胀而伸长。如果气门与其传动件之间， 在冷态时不预留间隙，则在热态下由于气门及其 传动件膨胀伸长而顶开气门，破坏气门与气门座 之间的密封，造成气缸漏气，从而使发动机功率 下降，起动困难，甚至不能正常工作。为此，在 装配发动机时，在气门与其传动件之间需预留适 当的间隙，即气门间隙。气门间隙既不能过大， 也不能过小。间隙过小，不能完全消除上述弊病； 间隙过大，在气门与气门座以及各传动件之间将 产生撞击和响声。最适当的气门间隙由发动机制 造厂根据试验确定。 应结合维修及实习 环节利用试验法测 试气门间隙过大或 过小时，发动机的 表现特征
第三节气门组 配课件 一、气门 kcnr03_03_01.htm- kcnr03_03_11.htm 1气门的工作条件 气门的工作条件非常恶劣。首先，气门直接与 高温燃气接触，受热严重，而散热困难，因此气 实物教具 门温度很高。其次，气门承受气体力和气门弹簧 力的作用，以及由于配气机构运动件的惯性力使 气门落座时受到冲击。第三，气门在润滑条件很 差的情况下以极高的速度启闭并在气门导管内 作高速往复运动。此外，气门由于与高温燃气中 有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。 2.气门材料 进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼 钢和镍铬钢等。排气门则采用耐热合金钢制造， 如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。 3.气门构造 汽车发动机的进、排气门均为菌形气门，由气 门头部和气门杆两部分构成。气门顶面有平顶、 凹顶和凸顶等形状。目前应用最多的是平顶气
9 第三节 气门组 一、气门 1.气门的工作条件 气门的工作条件非常恶劣。首先，气门直接与 高温燃气接触，受热严重，而散热困难，因此气 门温度很高。其次，气门承受气体力和气门弹簧 力的作用，以及由于配气机构运动件的惯性力使 气门落座时受到冲击。第三，气门在润滑条件很 差的情况下以极高的速度启闭并在气门导管内 作高速往复运动。此外，气门由于与高温燃气中 有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。 2.气门材料 进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼 钢和镍铬钢等。排气门则采用耐热合金钢制造， 如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。 3.气门构造 汽车发动机的进、排气门均为菌形气门，由气 门头部和气门杆两部分构成。气门顶面有平顶、 凹顶和凸顶等形状。目前应用最多的是平顶气 配套课件： kcnr03_03_01.htm- kcnr03_03_11.htm 实物教具
门，其结构简单，制造方便，受热面积小，进、 排气门都可采用。 气门与气门座或气门座圈之间靠锥面密封。气 门锥面与气门顶面之间的夹角称为气门锥角。 进、排气门的气门锥角一般均为45°，只有少数 发动机的进气门锥角为30°。 气门头部接受的热量一部分经气门座圈传给 气缸盖：另一部分则通过气门杆和气门导管也传 给气缸盖，最终都被气缸盖水套中的冷却液带 走。为了增强传热，气门与气门座圈的密封锥面 必须严密贴合。为此，二者要配对研磨，研磨之 后不能互换。 气门杆有较高的加工精度和较低的粗糙度，与 气门导管保持较小的配合间隙，以减小磨损，并 起到良好的导向和散热作用。气门尾端的形状决 定于上气门弹簧座的固定方式。采用剖分成两半 且外表面为锥面的气门锁夹来固定上气门弹簧 座，结构简单，工作可靠，拆装方便，因此得到 了广泛的应用。气门锁夹内表面有多种形状，相 应地气门尾端也有各种不同形状的气门锁夹槽
10 门，其结构简单，制造方便，受热面积小，进、 排气门都可采用。 气门与气门座或气门座圈之间靠锥面密封。气 门锥面与气门顶面之间的夹角称为气门锥角。 进、排气门的气门锥角一般均为 45°，只有少数 发动机的进气门锥角为 30°。 气门头部接受的热量一部分经气门座圈传给 气缸盖；另一部分则通过气门杆和气门导管也传 给气缸盖，最终都被气缸盖水套中的冷却液带 走。为了增强传热，气门与气门座圈的密封锥面 必须严密贴合。为此，二者要配对研磨，研磨之 后不能互换。 气门杆有较高的加工精度和较低的粗糙度，与 气门导管保持较小的配合间隙，以减小磨损，并 起到良好的导向和散热作用。气门尾端的形状决 定于上气门弹簧座的固定方式。采用剖分成两半 且外表面为锥面的气门锁夹来固定上气门弹簧 座，结构简单，工作可靠，拆装方便，因此得到 了广泛的应用。气门锁夹内表面有多种形状，相 应地气门尾端也有各种不同形状的气门锁夹槽