汽车配气机构(气门可变机构)2
发动机各零部件详细图解（二）配气机构
发动机各零部件详细图解（二）配气机构上期给大家讲了曲柄连杆机构（没看过的可以点击下方文字链接）发动机各零部件详细图解（一）曲柄连杆机构这次我们继续讲配气机构配气机构由气门组与气门传动组组成01、气门组气门组主要由气门、气门导管、气门油封、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁夹等组成。
气门：密封燃烧室，控制发动机内燃料的输入与废气的排出，分为进气门与排气门。
气门导管：发动机气门的导向装置，安装在气缸盖上面。
气门油封：用于发动机气门导杆的密封，防止机油进入进排气管，造成机油的流失。
气门弹簧：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。
气门弹簧座：有上座与下座之分，主要作用是将气门弹簧的张力施加给气门机构，保证气门和气门座气密性的良好。
气门锁夹：为了使气门在气门弹簧的作用下回位，就需要气门锁夹卡住气门。
（气门上有槽）02、气门传动组气门传动组主要由凸轮轴、气门挺柱、气门顶杯、气门摇臂、摇臂轴、凸轮轴正时齿轮、气门推杆等组成。
凸轮轴：其上有凸轮，控制气门的开启和闭合动作。
气门挺柱：解决了因有气门间隙而产生的冲击及噪音问题，由机油油压控制。
气门顶杯：安装在气门顶端，同样的可自调气门间隙（油压控制），也有减少气门磨损的作用。
气门摇臂：传递来自凸轮轴的力，控制气门的开合。
摇臂轴：安装气门摇臂，摇臂围绕其转动。
凸轮轴正时齿轮：将来自曲轴正时齿轮的作用力通过皮带（或链条）带动凸轮轴正时齿轮，将动力传递给凸轮轴，控制气门的正常开合。
气门推杆：将来自凸轮轴的力传递给摇臂（用于凸轮轴中置与凸轮轴下置）下期讲解发动机五大系统，请持续关注。
配气机构主要零部件
强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨。
杆部
头部
进气门：铬 钢或铬镍钢； 排气门：硅 铬钢
（1）气门头顶面形状：平顶、球面顶、喇叭顶。
平顶
结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排 气门都可采用，为大多汽车发动机所采用。
适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除 凸顶 效果好，但球形的受势面积大，质量和惯性力大加工较复
工作条件： 工作温度较高，润滑条件差，容易磨损。
伸入深度应适 量。锥度可减
材料：
少气流阻力。
灰铸铁，球墨铸铁，铁基粉末冶金。
结构：
➢与气缸盖承孔过盈配合；
➢有的发动机不设气门导管；
气缸盖
➢有的气门导管设有卡环槽，防松落；
➢有的排气气门导管设有排渣槽：清除沉 积物和积炭。
气门导管
卡环：防止 气门导管在 使用中脱落。
记住 了吗？
4、气门摇臂
功用： 双臂杠杆作用，一则改变推杆力方向，从而使 气门运动方向不同于推杆运动方向；二则在较 小的凸轮升程下增大了气门升程。
要求：刚度大（机构刚度的一部分），质量轻 （自身质量的1/3作为机构往复惯性质 量），两端工作表面耐磨（镀铬）。
结构：厚度方向呈“工字形”截面，钻有润滑 油道，来自凸轮轴中心控油道、摇臂轴 承孔的机油通过摇臂自身斜钻的油道流 向两端，润滑推杆与气门两端的接触工 作表面。
杂。
凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少 凹顶 进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不
宜用于排气门。
（2）气门锥角
气门锥角概念： 气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹
角。
锥角作用： ➢获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。 ➢气门落座时有较好的对中、定位作用。 ➢避免气流拐弯过大而降低流速。
汽车构造课件—配气机构
汽车工程系
3
§2 配气机构的布置及驱动
一、气门布置
现代汽车发动机都 采用气门顶置式配
气机构。
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。
汽车工程系
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。
凸轮轴
气门 进气门 排气门
间隙 0.25～0.30mm 0.30～0.35mm
气 门杆
汽车工程系
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实物图
测量气门间隙
拧松紧定螺母，调整调节螺钉
汽车工程系
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§2 配气相位
气门的开启和关闭时刻，以及所经历的曲轴转角，称为
配气相位
➢ 当发动机转速下降到设定值，电脑切断电磁阀电流， 正时活塞一侧油压下降，各摇臂油缸孔内的活塞在回 位弹簧作用下，三个摇臂彼此分离而独立工作。
汽车工程系
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VTEC工作原理
四个活塞 安装处
汽车工程系
30
发动机控制ECU根据发动机转速、负荷、冷却液温度 和车速信号控制VTEC电磁阀。电磁阀通电后，通过压力开
3、正时标记对准，活塞与气门 相对位置确定，保证了配气相 位和点火顺序。
汽车工程系
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B、链条和齿形皮带传动：用于中置式或顶置式凸轮
中间轴齿形 带轮
曲轴正时齿 形带轮
汽车工程系
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汽车工程系
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其它部件
汽车工程系
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可变配气机构
气门可变机构 配气相位可变机构 气门定时和气门升成可变机构
配气机构名词解释
配气机构名词解释
配气机构是指内燃机中控制进气和排气过程的部分，它的主要功能是根据发动机的工作状态和负载要求，精确地控制气门的开启和关闭时机，以实现最佳的进气和排气效果。
以下是一些配气机构的常见术语解释：
1.气门：位于汽缸上方的活塞顶部，用于控制气体进出气
缸的开关。
它分为进气气门和排气气门。
2.凸轮轴：一根位于发动机内部的轴，上面装有凸轮，通
过旋转驱动凸轮来控制气门的开启和关闭。
3.凸轮：固定在凸轮轴上的圆柱形零件，凸轮的轮廓决定
了气门的开启和关闭时机。
4.摇臂：连接凸轮轴和气门的机械杠杆，当凸轮旋转时，
摇臂通过接触凸轮的凸点来传递动力，使气门开启或关闭。
5.气门弹簧：安装在气门上方的弹簧，用于提供气门关闭
时的弹性力量，以确保气门在凸轮不施加力时保持关闭状态。
6.正时：指凸轮轴与曲轴的相对位置，控制着气门的开启
和关闭时机，以使燃气在正确的时机进入和排出气缸。
7.双顶置凸轮轴（DOHC）：发动机设计中的一种方式，
它采用两根独立的凸轮轴，分别控制进气气门和排气气门，
提供更精确的气门控制。
8.单顶置凸轮轴（SOHC）：发动机设计中的一种方式，
它只使用一根凸轮轴来控制进气和排气气门。
9.气门正时链条/皮带：用于连接凸轮轴和曲轴的链条或皮
带，确保它们之间的相对位置保持恒定，从而实现准确的气
门控制。
这些术语描述了配气机构的主要组成部分和功能，它们共同协调工作，以确保发动机在不同工况下的高效运行。
汽车构造课件第三章配气机构
总结
1
配气机构的基本原理
了解配气机构的基本工作原理和构成。
配气机构对对汽车功率、燃油经济性
和排放性能的影响。
3
配气机构的未来发展方向
展望配气机构在高效能、低排放和智能 化方面的未来发展趋势。
参考文献
• 杨敏. 汽车构造课件[M]. 北京：机械工业出版社，2021. • David C. Vizard. How to Power Tune Rover V8 Engines[M].
2
调节气门升程
配气机构可调节气门的升程，从而控制燃气进出气缸的量。
3
提供动力
配气机构保证内燃机正常运转，为发动机提供动力。
常见的配气机构种类
OHC配气机构
凸轮轴位于汽缸头部，通过摇臂 和气门直接控制进排气。
OHV配气机构
凸轮轴位于汽缸盖内，通过摇杆 和气门间接控制进排气。
DOHC配气机构
两根凸轮轴位于汽缸盖内，分别 控制进气和排气气门。
单凸轮轴与双凸轮轴的区别
1 单凸轮轴
只有一根凸轮轴，用于控制进排气门的开闭。
2 双凸轮轴
有两根凸轮轴，分别控制进气和排气气门。
关注的问题
配气机构的重要性
探讨配气机构在发动机中的重 要作用和影响。
配气机构的维护与保 养
提供维护和保养配气机构的建 议和注意事项。
配气机构的发展趋势
介绍配气机构的未来发展方向 和创新技术。
汽车构造课件第三章配气 机构
本章介绍汽车配气机构的基本原理、作用以及常见种类，同时探讨配气机构 对汽车性能的影响与未来发展方向。
什么是配气机构？
定义
配气机构是指控制气缸进气和排气门开闭时机的机械装置。
配气机构基本组成
配气机构基本组成
配气机构是内燃机中的一个重要部件，它负责控制气门的开闭，从而调节进出气量以达到最佳的燃烧效果。
配气机构的基本组成包括以下几个部分：
1.凸轮轴：凸轮轴是配气机构的核心部件，它通过凸轮的不断旋转来带动气门的开闭。
凸轮轴的设计和制造直接影响着发动机的性能和经济性。
2.气门机构：气门机构包括气门、气门弹簧、气门导杆、气门座等。
它们的作用是控制气门的开闭，并保证气门的正常工作。
3.连杆机构：连杆机构是连接凸轮轴和气门机构的重要部件，它通过连杆将凸轮轴的旋转运动转化为气门的线性运动，并实现气门的开闭。
4.调节机构：调节机构包括气门间隙调节器、凸轮轴位置调节器等。
它们的作用是调节气门的间隙和凸轮轴的位置，保证气门的正常运作和发动机的最佳工作状态。
以上是配气机构的基本组成部分，每个部分都具有重要的功能和作用，它们的相互配合和协调，才能使发动机达到最佳的性能和经济性。
- 1 -。
四种形式的可变配气机构 2
三、工作原理：
1、怠速工况—转速较低，混合气流速慢，进气提前 角应较小，使进气重叠角减小，以防止发动机回火。 为此，电磁阀的控制电流较小，磁吸力较小，使滑 阀应处于“保持状态”，油道内无油压，锁销处于 锁止状态，进气门不提前开启，保证怠速平稳运转。
2、中等负荷工况—转速较高，混合气流速加快，惯性 能量较大，进气门应早开，加大重叠角，可使废气排 出量加大，提高容积效率。滑阀应处于“提前状态”， 以加大发动机的扭矩值。为此，电磁阀的电流随之加 大，滑阀在较大的磁吸力作用下，可左移到极限位置， 出油孔和回油孔随动开启。使转子右旋转，进气门开
（一）构造—它是在液压紧链器的基础上，加装了用ECU 控制的电磁阀，形成了一个“配气相位调节总成”部件。
只能对进气凸轮轴进行调 整。排气凸轮轴被曲轴正 时齿带驱动，不能调整。 进气凸轮轴通过正时链条 被排气凸轮轴驱动。 凸轮轴调整是通过电控液 压活塞将油压作用于链条 张紧器来完成的。凸轮轴 调整机构的工作油路与气 缸盖上的油道相通。
启程度随之加大，最大可达40° 曲轴转角。
3、大负荷工况—转速相对降低，混合气流速变慢，应使进气门早 开程度减小，以防止发动机回火，用加大晚关程度来加大扭矩值。 为此，电磁阀不通电，不产生磁吸力，滑阀在其弹簧的作用下，被 推到右端极限位置。其出油道和回油道反向转换，转子反向左转， 进气门早开程度减小，滑阀应处于“迟后状态”，保证了发动机扭
丰田车系
智能可变气门正时系统(VVT—i系 统)
VVT—i（Variable Valve Timing intelligent）
智能可变气门正时系统，用来控制进气凸轮轴在 40°角范围内，自动保持最佳的气门正时，以适应 发动机工作状况的需要，实现了在所有速度范围内， 使配气相位智能化的变化（保持、提前、迟后）。从 而，提高了发动机的扭矩和燃油经济性及净化性。
汽车发动机气门配气机构(最全)
正时齿轮
挺柱
液力挺柱
推杆
摇臂
气门间隙调整
生产实践中，普遍地采用两遍法调整气 门间隙．即第一缸压缩终了上止点时， 调整所有气门半数，再摇转曲铀一周(指 四冲程发动机)便可调整其余半数气门。
配气机构
气门式配气机构的布置及传动
一、配气机构的功用
按照发动机的每一气缸所进行的工作循环和发火次序 要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气，使新鲜充量 得以进入气缸，废气得以及时从气缸排出。 （另：介绍充气效率概念）
二、分类
1、按气门的布置型式：气门顶置式、气门侧置式 2、按凸轮轴的布置位置：凸轮轴上置式、中置式、下置式 3、按曲轴与凸轮轴的传动方式：齿轮传动式、链条传动式及齿
气门导管与气门座
气门弹簧
气门传动组
气门传动组主要包括：凸轮轴、挺柱、推杆、摇 臂、正时齿轮等零件
气门传动组的作用：使进、排气门能按配气相位 规定的时刻开闭。
凸轮轴
凸 轮 轴 的 轴 向 定 位
凸轮形状
凸轮的轮 廓应保证 气门开启 和关闭的 持续时间 符合配气 相位的要 求，尽可 能大的时 面值。
气门杆
呈圆柱形， 表面经热处 理和抛光。
气门导管与气门座
气门弹簧
气门传动组
气门传动组主要包括：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、 正时齿轮等零件
气门传动组的作用：使进、排气门能按配气相位规 定的时刻开闭。
凸轮轴
凸 轮 轴 的 轴 向 定 位
凸轮形状
凸轮的 轮廓应 保证气 门开启 和关闭 的持续 时间符 合配气 相位的 要求。
形带传动式
4、按每缸气门数目：二气门式、四气门式等
气门布置型式
上置凸轮轴
齿形带传动
汽车维修初级课件：第三章 配气机构
2021/3/10
汽车发动机构造
3.2 配气定时及气门间隙
三、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
2021/3/10
汽车发动机构造
3.2 配气定时及气门间隙
2、必要性：发动机工作时，气门将因温度升高而膨胀，如果
气门及其传动件之间，在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态 时，气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成 发动机在压缩和作功行程中漏气，而使功率下降，严重时甚至 不易起动。为了消除这种现象，通常在发动机冷态装配时，留 有气门间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。有的发动机采用液 力挺柱，挺柱的长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量， 故不需要预留气门间隙。
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。
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。
汽车发动机构造
汽车发动机配气机构零部件知识
汽车发动机配气机构零部件知识配气机构是控制发动机进气和排气的装置，其作用是按照发动机的工作次序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭进、排气门，以便在进行行程使尽可能多的可燃混合气进入气缸，在排气行程将废气快速排出气缸。
配气机构由气门组合气门传动组构成。
气门组：包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧。
气门传动组：包括凸轮轴、挺柱、推杆和摇臂机构。
1、气门组气门组的结构主要由气门、气门弹簧、气门锁夹等组成，通常情况下，进气口的直径要大于排气口，主要是为了增加进气量，来提高燃烧效率，从而获得更好的动力输出。
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。
1-1、气门导管气门导管是汽车发动机气门的导向装置，对气门起导向作用，并使气门杆上的热量经气门导管传给汽缸盖。
1-2、气门座镶有气门座的发动机，在使用过程中会出现气门座松动的现象，如不及时修理将会很快脱落，以致折断气门，顶坏活塞、缸套或气缸盖，甚者造成连杆弯曲、曲轴断裂，在重负荷作业时还会捣坏缸体。
气门座松动一般表现为：加大油门或加大作业负荷时，有严重的气门敲击活塞的声音;排气管出现有规律的间断性冒烟(有时冒白烟，有时冒黑烟)现象;发动机突然出现异响，气缸上部有明显的敲击声，并有“缺缸”和燃烧不良现象，功率下降，严重时不能工作;有窜气现象，严重时从曲轴箱通气孔向外窜气。
气门座松动的原因主要是：磨损严重，下陷量过大，气门座烧损或产生裂纹;缸盖螺栓拧紧力不均匀，高温时骤加冷水，使缸盖变形或产生裂纹;发动机使用时间过长，气门座松动;气门座在缸盖上镶嵌的紧度不够;长期超负荷作业，机温过高，气缸盖热膨胀严重。
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VTEC工作原理（二）
在发动机低速状况下，2个进气门由 它们各自的凸轮（主、副凸轮）来控制， 主凸轮的升程和气门持续开启角较大， 由主进气门供给汽缸混合气，而副凸轮 的升程和气门持续开启角极小，此时副 进气门打开很小的一个角度，正好能阻 止汽化的汽油沉积在气门头上，防止燃 油积留在副进气门及管道内，而且这种 设计还可使燃烧室内形成涡流，从而获 得良好的低速扭矩和响应性。
i-VTEC系统（三）
i-VTEC系统发动机采用进气歧管放在前， 排气歧管放在后（靠车厢一端）的布置。在 进气歧管上增设了可变长度装置，低转速时 增长进气行程提高气流速度，有利于提升扭 矩；而排气歧管则缩短了长度，也就是缩短 了与三元催化器之间的距离，使三元催化器 更快进入适当的工作温度，能有效控制废气 排放。由于发动机一启动后i-VTEC系统就进 入状态，不论低转速或者高转速VTC都在工 作，也就消除了原来VTEC系统存在的缺陷。
i-VTEC系统（一）
VTEC系统使用十余年以后，面对目 益严格的排放及动力性能要求，也显 出了它设计不够完善的一面。 例如VTEC系统的气门升程和正时的 变换动作明显将发动机的状态划分为 两个阶段，它们之间的转换不够平滑， 在VTEC系统启动前后发动机的表现截 然不同，连发出的声音也不一样。为 了改善VTEC系统的性能，近年本田推 出了i-VTEC系统。
1）纷纷仿效
• 丰田汽车公司随即推出了丰田VVT-i发动 机。 VVT—i.系统是丰田公司的智能可变 气门正时系统的英文缩写，最新款的丰田 轿车的发动机已普遍安装了VVT—i系统。 • 德国的宝时捷也推出了相应的TSP系统。 德国的BOSCH公司也安装了自行研制的PSM 系统。 • 上述系统都是受到了本田公司VTEC系统的 启发。
2）VTEC与普通配气机构
采用普通配气机构的发动机在低转速时， 由于气门的动作较慢，在进气滞后角范围内， 一部分空气进入汽缸后将会被反压回进气歧管 中，使得发动机的充气效率变低；如果将进气 门迟闭角减小，虽可提高充气效率，但对高速 工况又非常不利。利用VTEC系统的可变进气相 位技术即可解决上述问题，VTEC系统能使发动 机在低、中速时获取较大扭矩，而在高速时又 能输出较大功率，从而提高燃烧效率和大负荷、 高转速时的功率性能。
1）传动机构
齿轮传动
皮带传动
链条传动
两级传动
2）
气门
配气机构
导管
凸轮轴 座圈
2. 液力挺柱
低压油腔
柱塞油孔
高压油腔
液力挺柱工作原理
• 挺柱进油：当凸轮由基圆部分与挺柱接触逐渐 转到凸轮凸圆与挺柱接触时，机油通过缸盖上 油道、量油孔、斜油孔进入挺柱的环形油槽， 再由环形油槽中的一个油孔进入挺柱低压油油 腔。 • 气门开启：凸轮轴下压挺柱，挺柱下行，钢球 受向上的压力而关闭低压油腔，形成刚性体。 • 气门关闭：基圆对挺柱，挺柱上行，钢球受向 下的力打开高压油腔，形成柔性体。 • 始终接触：无论是气门开、闭，还是热胀冷缩 挺柱始终与气门杆顶端保持无隙接触。
3）VTEC机构
控制主进气门
控制Байду номын сангаас进气门
VTEC工作原理（一） 该发动机每个汽缸都装备了同 普通气门一样动作的4个气门：2个 排气门、1个主进气门和1个副进气 门；每个汽缸进气凸轮均有3个， 其轮廓均不相同，即气门升程和持 续开启角均不相同（中间凸轮的升 程、气门持续开启角比主凸轮和副 凸轮都大）。
3. 可调挺柱
气门间隙
厚薄规
4. 可变机构
HONDA（本田公司）1989年在 （INTEGRA（DA6） XSi和 RSi）车系 （排量：1.6升；最大马力：160ps、 7600rpm）中安装了名为“VTEC”系统及 后来（12年以后2001年）的i－VTEC系 统。将升功率由100ps/升提高到110ps/ 升以上 VTEC系统的全名是“Variable Valve Timing and Lift Electronic Control”，中文翻译过来就是“可变气 门相位及升程电子控制系统”。
i-VTEC系统（二）
新型的i-VTEC系统是在现有系统的 基础上，添加一个称为“可变正时控 制”VTC（Variable timing control）， 即一组进气门凸轮轴正时可变控制机构， 通过ECU控制程序，控制进气门的开启关 闭。它的原理是当发动机低转速时令每 缸其中一只进气门关闭，让燃烧室内形 成一道稀薄的混合气涡流，集结在火花 塞周围点燃作功。发动机高转速时则在 原有基础上提高进气门的开度及时间， 以获取最大的充气量。VTC令气门重叠时 间更加精确，达到最佳的进、排气门重 叠时间，并将发动机功率提高20%。
VTEC工作原理（三）
当发动机需要输出较大功率时，3个 摇臂由电控液压系统锁在一起而同步动 作（2个同步活塞使3个摇臂串在一起， 如图1所示）。此时，主、副进气门通过 中间摇臂联接成一个整体，由中间凸轮 （高速凸轮）来控制，2个进气门以相同 的升程运动，而主、副摇臂不再与它们 各自的凸轮（主、副凸轮）接触，直到 VTEC系统关闭为止，这样在高速时也能 获得良好的扭矩特性。