第3章 配气机构
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第三章配气机构
圆柱形螺旋弹簧
不等距弹簧 应用： CA7560
双弹簧布置
旋向相反的 两个弹簧， 防止断裂的 弹簧卡入另 一弹簧
应用车型：
奥迪100，捷达，桑塔纳, 广州标致505
气门旋转机构
锥形套筒
锁片
作业
1、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？ 2、气门锥角有什么作用？
二、气门驱动组
1、组成 2、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。 摇臂轴 摇臂 凸轮轴 推杆
性能：
进气门570K~670K（铬钢 或铬镍钢） 排气门1050K~1200K（硅 铬钢）
头部
强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨
气门头部的结构形式
平顶式
凸顶式 （球面顶）
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。
适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清 除效果好，但球形的受势面积大，质量和惯性力大加工 较复杂。
凸轮轴正时 齿形带轮
张紧轮
中间轴齿 形带轮
曲轴正时 齿形带轮
2、挺柱
（1）作用：将凸轮的推力传给推杆或气门。 （2）挺柱的分类：
菌式
气门侧置式
筒式
气门顶置式
滚轮式
减小摩擦所造成的对 挺柱的侧向力。多用 于大缸径柴油机。
挺柱端面与凸轮的关系
凸轮为何要成锥 形？
锥形凸轮
液力挺柱
结构： 卡环 球形支座 进油口 柱塞 单向阀 挺柱体 柱塞弹簧 柱塞腔
汽油机：排气门采用镶嵌式气门座 柴油机：进气门采用镶嵌式气门座
3、气门导管
作用： 为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。 倒角 工作条件： 工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨损。 气缸盖 材料： 气门导管 用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。 加工方法： 卡环：防止气门 外表面加工精度较高 导管在使用中脱 内表面精绞 落。 装配： 气门杆与气门间隙0.05～0.12mm。
第三章 配气机构
凸轮轴正时 齿形带轮
张紧轮
中间轴齿 形带轮 曲轴正时 齿形带轮
四、每缸气门数及排列方式
1、气门数
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，很多新型汽 车发动机上采用每缸四个或五个气门结构。
气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷 为保证气门关闭严密，
态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、 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。 挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。
摇臂
气门间隙
气门杆
5、气门间隙调整原则
（1）不可调区域： 不可调区域： 将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。 将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。 将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。 将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。 调气门间隙的步骤： （ 2）调气门间隙的步骤： 画出配气相位图 排出各缸的位置 当一缸在压缩上止点时， 当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于何行 判断间隙是否可调。 程，并 判断间隙是否可调。
5、气门叠开
气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时， 气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时， 出现的进排气门同时开启的现象。 出现的进排气门同时开启的现象。 气门叠开角：气门同时开启的角度： 气门叠开角：气门同时开启的角度： （α+ δ）。
配气相位演示
第三节
配气机构的零件和组件
一、气门组 一、气门组
张紧轮
中间轴齿 形带轮 曲轴正时 齿形带轮
四、每缸气门数及排列方式
1、气门数
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，很多新型汽 车发动机上采用每缸四个或五个气门结构。
气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷 为保证气门关闭严密，
态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、 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。 挺柱或凸轮）之间留有适当的间隙。
摇臂
气门间隙
气门杆
5、气门间隙调整原则
（1）不可调区域： 不可调区域： 将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。 将要排气，正在排气，排气刚完的排气门不可调。 将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。 将要进气，正在进气，进气刚完的进气门不可调。 调气门间隙的步骤： （ 2）调气门间隙的步骤： 画出配气相位图 排出各缸的位置 当一缸在压缩上止点时， 当一缸在压缩上止点时，判断其它缸位于何行 判断间隙是否可调。 程，并 判断间隙是否可调。
5、气门叠开
气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时， 气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时， 出现的进排气门同时开启的现象。 出现的进排气门同时开启的现象。 气门叠开角：气门同时开启的角度： 气门叠开角：气门同时开启的角度： （α+ δ）。
配气相位演示
第三节
配气机构的零件和组件
一、气门组 一、气门组
第三章 配气机构
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：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 。
汽车构造课件—配气机构
ηv=M/M0 M ——进气过程中，实际进入气缸的新气的质量； Mo——在理想状态下，充满气缸工作容积的新气质量。
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
8
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
9
§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
29
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
22
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
23
汽车工程系
24
其它部件
汽车工程系
25
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
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
8
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
9
§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
29
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
22
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
23
汽车工程系
24
其它部件
汽车工程系
25
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
第三章配气机构
气门热量从气门座处散失)和避免受热变形。
• 有些发动机为了制造和维修方便，二者都用450。
42
锥面研磨
• 为保证良好密合，装配前应将气门头与气门座二者的 密封锥面互相研磨，研磨好的零件不能互换。
43
③气门直径
• 气门头部直径越大，气门口通道截面就越大，进、排 气阻力就越小。
44
45
(2)气门杆部
1-气门杆；2-气门弹簧； 3-弹簧座；4-锁片；5-卡环
4
一、气门的布置形式:
1.顶置式—位于缸盖顶上
气门行程大,充气好,燃烧室紧 凑，有利于燃烧及散热，有 利于提高压缩比和改善发动 机动力性（结构复杂,零件多）
5
2.侧置式—位于缸体一侧已趋于淘汰
a. 结构简单，高度低 b. 燃烧室结构不紧凑,散热大 c. 拐弯多,阻力大,进气不充分,排气不彻
底
6
二、 凸轮轴的布置位置
（4）优点：正时精度高，传动阻力小，无需张紧机构。
12
（5）正时记号(装配时必须对齐):保证配气正时。
A—B；
1—1为配气正时记号; 2—2为喷油正时记号;
13
2、链条传动（凸轮轴上置或中置用）
（1）特点：噪声小,可靠性、 耐久性不如齿轮传动，传 动性取决于链条的制造质 量。
（2）防止链条抖振，设有导 链板和张紧装置。
37
一、气门
• 作用：
• 燃烧室的组成部分； • 根据工作需要，实现燃烧室的开启与密封。
• 工作条件：
• 承受热负荷：进气门600~700K，排气门800~1100K； • 承受机械载荷：气体压力、气门弹簧力、落座惯性力等； • 作高速往复直线运动；冷却和润滑条件差； • 易被腐蚀（高温燃气中有腐蚀性的气体）。
• 有些发动机为了制造和维修方便，二者都用450。
42
锥面研磨
• 为保证良好密合，装配前应将气门头与气门座二者的 密封锥面互相研磨，研磨好的零件不能互换。
43
③气门直径
• 气门头部直径越大，气门口通道截面就越大，进、排 气阻力就越小。
44
45
(2)气门杆部
1-气门杆；2-气门弹簧； 3-弹簧座；4-锁片；5-卡环
4
一、气门的布置形式:
1.顶置式—位于缸盖顶上
气门行程大,充气好,燃烧室紧 凑，有利于燃烧及散热，有 利于提高压缩比和改善发动 机动力性（结构复杂,零件多）
5
2.侧置式—位于缸体一侧已趋于淘汰
a. 结构简单，高度低 b. 燃烧室结构不紧凑,散热大 c. 拐弯多,阻力大,进气不充分,排气不彻
底
6
二、 凸轮轴的布置位置
（4）优点：正时精度高，传动阻力小，无需张紧机构。
12
（5）正时记号(装配时必须对齐):保证配气正时。
A—B；
1—1为配气正时记号; 2—2为喷油正时记号;
13
2、链条传动（凸轮轴上置或中置用）
（1）特点：噪声小,可靠性、 耐久性不如齿轮传动，传 动性取决于链条的制造质 量。
（2）防止链条抖振，设有导 链板和张紧装置。
37
一、气门
• 作用：
• 燃烧室的组成部分； • 根据工作需要，实现燃烧室的开启与密封。
• 工作条件：
• 承受热负荷：进气门600~700K，排气门800~1100K； • 承受机械载荷：气体压力、气门弹簧力、落座惯性力等； • 作高速往复直线运动；冷却和润滑条件差； • 易被腐蚀（高温燃气中有腐蚀性的气体）。
第三章配气机构
*二、挺柱
作用： 将凸轮的推力（运动）传给推杆或气门，并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力，并将其传给 机体或者气缸盖。
1、 工作条件 由于挺柱底面与凸轮接触面积小，同时与凸轮间高速运动，导致接触压力很大，造成磨损严重，
因此要求挺柱必须耐磨。一般用镍铬合金铸铁制造。结构形式上包括机械挺柱和液力挺柱。
2、 机械挺柱 机械挺柱会存在偏磨损。
为提高散热性能： ① 气门头与气门座密封良好； ② 气门头与气门杆过渡部分应圆滑； ③ 气门杆与气门导管间隙尽可能小。
充钠冷却
**5、 每缸气门数
(1) 一般发动机为一进一排两气门，且进气门比 排气门大15%~30%。两气门发动机多采用 半球形燃烧室.
(2) 现代汽车普遍采用每缸三、四、五个气门。 其中四气门的应用最为广泛。四气门发动机 每缸两个进气门和两个排气门.四气门发动机 多采用蓬形燃烧室.
气门间隙一般由发动机制造厂根据试验确定。
第三节 气门组
气门组包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧等。 气门组应保证气门能够实现气缸的密封。
**一、气门 *1、 工作条件、要求、材料及组成
（1）工作条件 热负荷大：气门直接与高温燃气接触，受热严重，散热难(接触面积小)，因此，气门的温度很高。 排气门由于废气的加热作用温度高，为600~800°；进气门由于受到新气的冷却作用，温度稍低， 约为300~400°。 受力情况：气门承受气缸内气体压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。 腐蚀情况：与腐蚀性气体接触而受到腐蚀。
整个机构刚性差。
2 、凸轮轴中置式（通常位于机体的上部） 优点：传动机构刚度有所增加； 缺点：凸轮轴驱动变复杂。
** 3 、凸轮轴上置式 优点：运动件少，气门传动链短，机构刚度最好； 缺点：凸轮轴驱动复杂。
汽车构造(上册)第3章 配气机构_OK
气门旋转机构：当气门工作时，如能产生缓慢的旋转
运动，可使气门头部周向温度分布比较均匀，从而
减少
44
小气门头部的热变形。同时，气门旋转时，在密封 锥面上产生轻微的摩擦力，能够清除锥面上的沉积
等螺距弹簧
非等螺距弹簧
变螺距弹簧
采用等螺距的单弹 簧，在其内圈加一 个过盈配合的阻尼45 摩擦片来消除共振
46
锥角作用： A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性
。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、避免气流拐弯过边缘大应保而持降一定低的流厚 速。
度，1～3mm。
39
2.气门座 气门座概念：
气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。 作用：
靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接受 气门传来的热量。
热作用。 工作条件： 工作温度较高，约500K。润滑困难，易磨
损。 材料： 用含石墨较多的铸铁，能提高自润滑作用。 装配： 气门与气门导管间隙0.05～0.12mm，确保气门
能在导管中自由运动。同时为防止过多润滑油进入 燃烧室，通常会在气门导管上安装橡胶油封。
42
气门导管
卡环：防止气门导 管在使用中脱落。
摇臂轴支座
摇臂称套
调整螺钉
定位弹簧
35
❖3.4 气门组
❖ 气门组件主要由气门、气门座、气门导管、气门弹 簧、气门锁夹零件组成。
要求： ①气门头部与气门座贴合严密； ②气门导管与气门杆上下运动有良好的导向； ③气门弹簧的两端面与气门杆的中心线相垂直； ④气门弹簧的弹力足以克服气门及其传动件的运动
惯性。
轮轴配气机构、顶置凸轮轴配气机构。
11
（3）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、 链传动和齿带传动。
第03章 发动机配气机构
54
配气机构的主要零部件
气门的构造
气门头顶部形状有平顶，球面顶和喇叭形顶等
55
配气机构的主要零部件
气门的构造
平顶：结构简单、制造 方便、吸热面积小，质 量小、进、排气门均可 采用。
56
配气机构的主要零部件
气门的构造
球面顶：适用于排气门， 强度高，排气阻力小，废 气的清除效果好，但受热 面积大，质量和惯性力大 ，加工较复杂。
近年来在高速汽车发动机上还广泛地采用齿形皮 带来代替传动链，图 为一汽奥迪100轿车用的 齿形带传动。 这种齿形皮带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤 维和尼龙织物，以增加强度。 齿形皮带传动，对于减少噪声，减少结构质量与 降低成本有很大好处。
张紧机构
概述
按气门数目分 一般多为两气门式， 但现在也有四气门、甚至 五气门式
气门旋转机构
1.旋转机构壳体 2.气门 3.气门弹簧座 4.气门弹簧 5.钢球 6.复位弹簧
1 1 2 3 4 5 6
62
配气机构的主要零部件
气门旋转机构
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。
排气凸轮轴 进气凸轮轴 凸轮轴调节阀N205 液压缸 进气凸轮轴 排气凸轮轴
凸轮轴调整器 （与链条张紧器一体）
排气凸轮轴
进气凸轮轴
功率调整 调整功率时，链条下部短，上部长，进气门 延迟关闭。 进气管内气流速高，气缸充气量足。 因此高转速时，功率大。
凸轮轴调整器
扭 矩调整
凸轮轴调整器向下拉长，于是链条上部变短，下 部变长。
工作中，凸轮轴受到气门 间歇性开启的周期性冲击 载荷，因此对凸轮表面要 求耐磨，凸轮轴要有足够 的韧性和刚度。
配气机构的主要零部件
气门的构造
气门头顶部形状有平顶，球面顶和喇叭形顶等
55
配气机构的主要零部件
气门的构造
平顶：结构简单、制造 方便、吸热面积小，质 量小、进、排气门均可 采用。
56
配气机构的主要零部件
气门的构造
球面顶：适用于排气门， 强度高，排气阻力小，废 气的清除效果好，但受热 面积大，质量和惯性力大 ，加工较复杂。
近年来在高速汽车发动机上还广泛地采用齿形皮 带来代替传动链，图 为一汽奥迪100轿车用的 齿形带传动。 这种齿形皮带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤 维和尼龙织物，以增加强度。 齿形皮带传动，对于减少噪声，减少结构质量与 降低成本有很大好处。
张紧机构
概述
按气门数目分 一般多为两气门式， 但现在也有四气门、甚至 五气门式
气门旋转机构
1.旋转机构壳体 2.气门 3.气门弹簧座 4.气门弹簧 5.钢球 6.复位弹簧
1 1 2 3 4 5 6
62
配气机构的主要零部件
气门旋转机构
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。
排气凸轮轴 进气凸轮轴 凸轮轴调节阀N205 液压缸 进气凸轮轴 排气凸轮轴
凸轮轴调整器 （与链条张紧器一体）
排气凸轮轴
进气凸轮轴
功率调整 调整功率时，链条下部短，上部长，进气门 延迟关闭。 进气管内气流速高，气缸充气量足。 因此高转速时，功率大。
凸轮轴调整器
扭 矩调整
凸轮轴调整器向下拉长，于是链条上部变短，下 部变长。
工作中，凸轮轴受到气门 间歇性开启的周期性冲击 载荷，因此对凸轮表面要 求耐磨，凸轮轴要有足够 的韧性和刚度。
汽车构造-第三章-配气机构
二、气门座和气门座圈
（５） 是否镶座的几种情况 1） 铝合金气缸盖必须镶双座圈，因其耐磨、耐热性差。 2） 有的汽油机的排气门镶座圈，而进气门不镶座圈。因为
排气门座热负荷大，而进气管中真空度大，会从气门导管间 隙吸进少量机油，对进气门座进行润滑。 3)柴油机一般情况是进、排气门都镶座，有的柴油机只镶进气 门座圈，这是由于柴油机的废气往往在排气过程中还有未燃 完的柴油，可对排气门座进行润滑。而柴油机因没有节气门， 进气管中真空度小，难以从进气门导管处吸进机油，对进气 门座进行润滑。
4、顶置气门配气机构的分类 （1）按凸轮轴的位置 （2）按气门驱动形式 （3）按凸轮轴传动的形式 （4）按每缸气门数及其排列方式
第一节 配气机构的功用和组成
4、顶置气门配气机构的分类 （1）按凸轮轴的位置 凸轮轴下置式、凸轮轴中置式、凸轮轴上置式。
凸轮轴下置式
凸轮轴中置式
第二节配气定时及气门间隙
气门间隙过大过小的危害？ 间隙过小: 热态下使气门关闭不严而发生漏气，导致功率下降，
甚至烧坏气门。 间隙过大: (1)将在气门与气门座以及各传动件之间产生撞击和
响声。（2）使气门开启的持续时间减少，气缸充气 和排气情况变坏。
气门间隙
可变配气定时机构
180º+α+β
第二节配气定时及气门间隙
排气提前角：从排气门开启到活塞到达下止点，曲 轴转角；γ一般为：40º-80º
排气迟后角：从排气行程上止点到排气门关闭，曲 轴转角；δ一般为：10º-30º
排气持续角：排气门开启持续时间的曲轴转角。 180º+γ+δ
第二节配气定时及气门间隙
（1）进气提前的目的 进气开始时进气门有较大的开度或较大的进气通过
第3章 配气机构
气门关闭点
同名凸轮的相对角位置
排气过程
进气过程
3.2.5 气门间隙
概念： 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 进气门 间隙 0.25~0.30mm
排气门
0.30~0.35mm
气门间隙的门烧坏。 2.气门间隙过大：传动零件之间、气 门和气门座之间撞击严重，加速磨 损。
材料： 进气门570K~670K （铬钢或铬镍钢） 排气门1050K~1200K （硅铬钢）
组成：头部、杆部
杆部
头部
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。
要求:
应用车型：
奥迪100，捷达，桑塔纳, 广州标致505
作业
教材P70
2.为什么一般在发动机的配气机构 中留气门间隙？
二、气门传动组和驱动组
1.传动组组成： 挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等。 2.驱动组组成：
凸轮轴、凸轮轴轴承、止推装置等。
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。
2.链条传动
张紧机构
导链板
用于中置式和上置式凸轮轴的传 动，尤其是上置式凸轮轴的高速汽油 机采用较多。
（视频）
3.齿带传动
用于上置式凸轮轴的传动。 主要优点： 噪声小、质量轻、成本低、工作 可靠、不需要润滑；齿形带伸长量小， 适合有精确定时要求的传动。 轿车发动机多采用。
正时皮带（视频）
M ——进气过程中，实际进入气缸的新
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2017/11/8 15
3.2.2 配气机构的分类
（3）凸轮轴中置式配气机构 为了减小气门传动机构的往复运 动质量，可将凸轮轴位置移到汽缸
体的上部，由凸轮轴经过挺杆直接
驱动摇臂而省去推杆，一般在发动 机转速较高的汽车上运用。
凸轮轴中置式配气机构
2017/11/8 16
3.2.2 配气机构的分类
3.按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分类 凸轮轴由曲轴驱动，传动形式有齿轮传动式、链条传动式
15°和75°锥角是用来修正工作锥面的宽度和上下位置的，以使其达
到规定的要求。在安装气门前，还应采用与气门配对研磨的方法，以保
证贴合得更紧密、可靠。
2017/11/8 27
3.3.1 气门组的构造
4.气门弹簧
气门弹簧的作用在于保证气门回位。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。
3.2.2 配气机构的分类
发动机配气机构形式多种多样，其主要区别是气门布置 形式和数量、凸轮轴布置形式和驱动方式等。 1.按气门的布置和数量分类 按气门的布置形式可分侧置气门和 顶置气门两种。 传统发动机采用每缸两气门，即一
个进气门和一个排气门的结构。现代轿
车为了进一步提高换气性能，提高充气 效率，改善发动机动力性能，发动机上
四行程发动机的换气的三个阶段：排气、气门叠开、进气。
2017/11/8
3
任务3.1 换气过程概述
1.排气过程
自由排气阶段A：靠缸内压力将气体挤出气缸
强制排气阶段B：靠活塞上行将废气挤出气缸 超临界排气C：
亚临界排气D：
自由排气阶段从排气门打开到排气下止 点这段曲轴转角，缸内气体压力高于排气管 内的排气背压，缸内气体一边对活塞做功， 一边可以自动地排出缸外。 强制排气阶段是指活塞从下止点到上止 点的这一阶段。
汽车发动机构造与维修（第2版）
第3章 配气机构及检修
2017/11/8
1
第3章 配气机构及检修
学习目标
任务1 换气过程概述 配气机构总体构造
任务2
任务3 任务4 任务5 任务6
2017/11/8
气门组构造与检修
气门传动组构造与维修
可变气门正时技术与增压技术简介
综合实训
2
任务3.1 换气过程概述
发动机换气过程： 作用：排出废气，吸入新鲜充量。
2017/11/8
气门弹簧
28
3.3.2 气门组的检修
1.气门的检修
气门的耗损主要有：
气门工作面起槽、变宽，甚至烧蚀后出现斑点和凹陷，气门杆及 尾端的磨损，气门杆的弯曲变形等。
（1）气门的检测
检测气门损耗达到下列情形之一时，应予以修校或换新。
1）轿车气门杆磨损量>0.05mm，载货汽车气门杆磨损量>0.10mm，
进气门在排气上止点前要提前开启，提前开启的角度称为进 气提前角。进气提前角用α 表示，一般为10º～40º 。
2017/11/8
6
任务3.1 换气过程概述
3.配气相位与气门叠开 （1）配气相位
理论上讲，进气、压缩、做功、排气四
个行程各占180°曲轴转角，进排气过程延续 时间都是180°曲轴转角。在发动机实际运行 中，由于进排气提前和迟闭角的存在，排气 所占角度为上大约为230°～290°，进气所占 角度为大约230°～280°，都大于180°。
2017/11/8 14
3.2.2 配气机构的分类
2.按凸轮轴布置形式和驱动方式分类
（2）凸轮轴下置式配气机构
凸轮轴下置式配气机构的凸轮轴
位于曲轴箱内，凸轮轴离曲轴近，可
以简单地用一对齿轮传动。它仅用于 转速在5000r/min以下发动机中，国 产轻、中型汽车上广泛采用该形式。
凸轮轴下置式配气机构
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。
2017/11/8
气门座
26
3.3.1 气门组的构造
气门座的锥角
气门座的锥角由三部分组成。其中
45°（或30°）的锥面与气门密封锥面
贴合，为保证有一定的座合压力，使密 封可靠，同时又有一定的散热面积，要
求结合面的宽度为1～3mm。
2.配气机构的组成
发动机配气机构可分为两部分：气门组和气 门传动组。 气门组用来封闭进、排气道，主要零件包括 气门、气门座、气门弹簧和气门导管等。 气门传动组的作用是使气门定时开启和关闭， 从曲轴正时齿轮开始到气门前为止，推动气门动
2017/11/8 作的所有零件均归于气门传动组。
配气机构 图
10
3.2.1 配气机构的作用和组成
气门密封锥面指气门头部与气门座圈接触的工作面，是与气门 杆部同一中心线的锥面，一般将这一锥面与气门顶部平面的夹角称 为气门锥角，通常做成30°和45°。气门锥角的作用是：
①能提高密封性和导热性；
②气门落座时，有自定位作用； ③避免气流拐弯过大而降低流速；
④能挤掉接触面的沉淀物，起自洁作用。
2017/11/8
2017/11/8 31
3.3.2 气门组的检修
2.气门座的检修 气门座和气门一样，在发动机工作时承受交变载荷的 冲击，很容易产生塑性变形和磨损，尤其是排气门座还承 受着高温气流的冲刷腐蚀，常出现气门座氧化烧蚀斑点、
工作面磨损变形变宽、工作面出现裂纹、气门座圈松动等
现象，导致气门密封不严，影响发动机正常工作。
3.2.2 配气机构的分类
2.按凸轮轴布置形式和驱动方式分类 （1）凸轮轴上置式配气机构 摇臂驱动方式必须在凸轮与气门杆之间布置摇臂，通过选 择摇臂两侧的长度比来改变气门升程的大小。气门升程较大
的发动机可以采用这种驱动方式。
摆臂驱动气门的配气机构比摇臂驱动方式刚度更好，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。 凸轮轴直接驱动方式不使用摇臂之类的中间机构，由凸轮 轴直接驱动气门。
3.配气机构的工作原理
曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋 转，凸轮轴上的凸轮推动挺杆和推 杆运动，挺杆或推杆推动摇臂绕摇 臂轴摆转，摇臂的另一端便向下推
开气门，并使气门弹簧进压缩。当
凸轮的顶点转过后，气门在气门弹 簧的弹力作用下，开度开始逐渐减 小，直至最后关闭。
2017/11/8
配气机构工作原理 动画
11
2017/11/8
配气相位图
7
任务3.1 换气过程概述
3.配气相位与气门叠开
（2）气门叠开
气门叠开：由于进气门早开，排气
门晚关，发动机活塞运行至排气上止点
附近，进气门和排气门同时开启。 气门重叠角：气门同时开启时间相当 的曲轴转角。在气门叠开期间，进气管、 气缸、排气管三者直接相通，此时气体流 动方向就取决于三者的压力差。
2017/11/8 普遍采用每缸多气门结构。
顶置式四气门发动机示意图
12
3.2.2 配气机构的分类
2.按凸轮轴布置形式和驱动方式分类 （1）凸轮轴上置式配气机构 气门开启的方法有三种：摇臂驱动、摆臂驱动和凸轮 轴直接驱动。
（a）摇臂驱动
2017/11/8
（b）摆臂驱动
（c）直接驱动
13
凸轮轴上置式配气机构
配气相位图
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学习目标
任务1 换气过程概述 配气机构总体构造
任务2
任务3 任务4 任务5 任务6
2017/11/8
气门组构造与检修
气门传动组构造与维修
可变气门正时技术与增压技术简介
综合实训
9
3.2.1 配气机构的作用和组成
1.配气机构的作用
在发动机工作过程中，配气机构按照发动机每一气缸内所进行的 工作循环和点火次序的要求，开启和关闭各进、排气门，使新鲜混合 气及时地进入气缸，废气得以及时地排出。
顶平面相对座圈周围平面下陷2mm或座圈有裂纹，应更
换新气门座圈。
2017/11/8
34
3.3.2 气门组的检修
（3）气门与气门座的研磨 为提高气门与气门座的密封
性，光磨好的气门与气门座还
须进行配对研磨。 气门与气门座的配对研磨的 方法有两种：一种是用机械研 磨，一种是用手工研磨。
气门座铰削
2017/11/8 35
2）如果排气门刚好在做功行程的下止点才开始打开，气门升程小，
排气不畅，气缸压力下降迟缓，活塞在强制排气时，大大增加活塞推出功。 排气提前角γ 一般为40°～80°（CA）。
2017/11/8
5
任务3.1 换气过程概述
2.进气过程 进气过程指从进气门开启到关闭的整个全过程。
进气过程：
发动机吸入新鲜充量，为了增加进入气缸的新鲜充量，
即为直线度误差。
气门杆直线度误差检测
2017/11/8 30
3.3.2 气门组的检修
（2）气门的修理
气门工作锥面起槽、变宽，甚至烧蚀后出现斑点和凹陷时，应在气 门光磨机上进行光磨修理。 气门的光磨工艺： 1）光磨前先检校气门杆使其符合要求。 2）将气门杆紧固在光磨机夹架上，气门头部伸出长度约40mm，按 气门工作锥面的角度调整夹架。 3）查看砂轮工作面是否平整。 4）启动光磨机，检查确认气门夹持无偏斜时即可试磨。 5）光磨进刀时，冷却液要充足，并控制好横向进给速度和纵向进刀 量，直至磨损痕迹磨光为止。
或有明显的台阶形磨损。 2）气门头圆柱面的厚度>1.0mm。
3）气门尾端的磨损量>0.5mm。
4）气门杆直线度误差大于0.05mm时，应予更换或校直，校直后的直 线度误差不得大于0.02mm。
2017/11/8 29
3.3.2 气门组的检修
（1）气门的检测 将气门架在检测台上，转动气门杆一圈，百分表的摆差
2017/11/8
3.2.2 配气机构的分类
（3）凸轮轴中置式配气机构 为了减小气门传动机构的往复运 动质量，可将凸轮轴位置移到汽缸
体的上部，由凸轮轴经过挺杆直接
驱动摇臂而省去推杆，一般在发动 机转速较高的汽车上运用。
凸轮轴中置式配气机构
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3.2.2 配气机构的分类
3.按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分类 凸轮轴由曲轴驱动，传动形式有齿轮传动式、链条传动式
15°和75°锥角是用来修正工作锥面的宽度和上下位置的，以使其达
到规定的要求。在安装气门前，还应采用与气门配对研磨的方法，以保
证贴合得更紧密、可靠。
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3.3.1 气门组的构造
4.气门弹簧
气门弹簧的作用在于保证气门回位。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。
3.2.2 配气机构的分类
发动机配气机构形式多种多样，其主要区别是气门布置 形式和数量、凸轮轴布置形式和驱动方式等。 1.按气门的布置和数量分类 按气门的布置形式可分侧置气门和 顶置气门两种。 传统发动机采用每缸两气门，即一
个进气门和一个排气门的结构。现代轿
车为了进一步提高换气性能，提高充气 效率，改善发动机动力性能，发动机上
四行程发动机的换气的三个阶段：排气、气门叠开、进气。
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任务3.1 换气过程概述
1.排气过程
自由排气阶段A：靠缸内压力将气体挤出气缸
强制排气阶段B：靠活塞上行将废气挤出气缸 超临界排气C：
亚临界排气D：
自由排气阶段从排气门打开到排气下止 点这段曲轴转角，缸内气体压力高于排气管 内的排气背压，缸内气体一边对活塞做功， 一边可以自动地排出缸外。 强制排气阶段是指活塞从下止点到上止 点的这一阶段。
汽车发动机构造与维修（第2版）
第3章 配气机构及检修
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1
第3章 配气机构及检修
学习目标
任务1 换气过程概述 配气机构总体构造
任务2
任务3 任务4 任务5 任务6
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气门组构造与检修
气门传动组构造与维修
可变气门正时技术与增压技术简介
综合实训
2
任务3.1 换气过程概述
发动机换气过程： 作用：排出废气，吸入新鲜充量。
2017/11/8
气门弹簧
28
3.3.2 气门组的检修
1.气门的检修
气门的耗损主要有：
气门工作面起槽、变宽，甚至烧蚀后出现斑点和凹陷，气门杆及 尾端的磨损，气门杆的弯曲变形等。
（1）气门的检测
检测气门损耗达到下列情形之一时，应予以修校或换新。
1）轿车气门杆磨损量>0.05mm，载货汽车气门杆磨损量>0.10mm，
进气门在排气上止点前要提前开启，提前开启的角度称为进 气提前角。进气提前角用α 表示，一般为10º～40º 。
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任务3.1 换气过程概述
3.配气相位与气门叠开 （1）配气相位
理论上讲，进气、压缩、做功、排气四
个行程各占180°曲轴转角，进排气过程延续 时间都是180°曲轴转角。在发动机实际运行 中，由于进排气提前和迟闭角的存在，排气 所占角度为上大约为230°～290°，进气所占 角度为大约230°～280°，都大于180°。
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3.2.2 配气机构的分类
2.按凸轮轴布置形式和驱动方式分类
（2）凸轮轴下置式配气机构
凸轮轴下置式配气机构的凸轮轴
位于曲轴箱内，凸轮轴离曲轴近，可
以简单地用一对齿轮传动。它仅用于 转速在5000r/min以下发动机中，国 产轻、中型汽车上广泛采用该形式。
凸轮轴下置式配气机构
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。
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气门座
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3.3.1 气门组的构造
气门座的锥角
气门座的锥角由三部分组成。其中
45°（或30°）的锥面与气门密封锥面
贴合，为保证有一定的座合压力，使密 封可靠，同时又有一定的散热面积，要
求结合面的宽度为1～3mm。
2.配气机构的组成
发动机配气机构可分为两部分：气门组和气 门传动组。 气门组用来封闭进、排气道，主要零件包括 气门、气门座、气门弹簧和气门导管等。 气门传动组的作用是使气门定时开启和关闭， 从曲轴正时齿轮开始到气门前为止，推动气门动
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配气机构 图
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3.2.1 配气机构的作用和组成
气门密封锥面指气门头部与气门座圈接触的工作面，是与气门 杆部同一中心线的锥面，一般将这一锥面与气门顶部平面的夹角称 为气门锥角，通常做成30°和45°。气门锥角的作用是：
①能提高密封性和导热性；
②气门落座时，有自定位作用； ③避免气流拐弯过大而降低流速；
④能挤掉接触面的沉淀物，起自洁作用。
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3.3.2 气门组的检修
2.气门座的检修 气门座和气门一样，在发动机工作时承受交变载荷的 冲击，很容易产生塑性变形和磨损，尤其是排气门座还承 受着高温气流的冲刷腐蚀，常出现气门座氧化烧蚀斑点、
工作面磨损变形变宽、工作面出现裂纹、气门座圈松动等
现象，导致气门密封不严，影响发动机正常工作。
3.2.2 配气机构的分类
2.按凸轮轴布置形式和驱动方式分类 （1）凸轮轴上置式配气机构 摇臂驱动方式必须在凸轮与气门杆之间布置摇臂，通过选 择摇臂两侧的长度比来改变气门升程的大小。气门升程较大
的发动机可以采用这种驱动方式。
摆臂驱动气门的配气机构比摇臂驱动方式刚度更好，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。 凸轮轴直接驱动方式不使用摇臂之类的中间机构，由凸轮 轴直接驱动气门。
3.配气机构的工作原理
曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋 转，凸轮轴上的凸轮推动挺杆和推 杆运动，挺杆或推杆推动摇臂绕摇 臂轴摆转，摇臂的另一端便向下推
开气门，并使气门弹簧进压缩。当
凸轮的顶点转过后，气门在气门弹 簧的弹力作用下，开度开始逐渐减 小，直至最后关闭。
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配气机构工作原理 动画
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配气相位图
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任务3.1 换气过程概述
3.配气相位与气门叠开
（2）气门叠开
气门叠开：由于进气门早开，排气
门晚关，发动机活塞运行至排气上止点
附近，进气门和排气门同时开启。 气门重叠角：气门同时开启时间相当 的曲轴转角。在气门叠开期间，进气管、 气缸、排气管三者直接相通，此时气体流 动方向就取决于三者的压力差。
2017/11/8 普遍采用每缸多气门结构。
顶置式四气门发动机示意图
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3.2.2 配气机构的分类
2.按凸轮轴布置形式和驱动方式分类 （1）凸轮轴上置式配气机构 气门开启的方法有三种：摇臂驱动、摆臂驱动和凸轮 轴直接驱动。
（a）摇臂驱动
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（b）摆臂驱动
（c）直接驱动
13
凸轮轴上置式配气机构
配气相位图
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学习目标
任务1 换气过程概述 配气机构总体构造
任务2
任务3 任务4 任务5 任务6
2017/11/8
气门组构造与检修
气门传动组构造与维修
可变气门正时技术与增压技术简介
综合实训
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3.2.1 配气机构的作用和组成
1.配气机构的作用
在发动机工作过程中，配气机构按照发动机每一气缸内所进行的 工作循环和点火次序的要求，开启和关闭各进、排气门，使新鲜混合 气及时地进入气缸，废气得以及时地排出。
顶平面相对座圈周围平面下陷2mm或座圈有裂纹，应更
换新气门座圈。
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3.3.2 气门组的检修
（3）气门与气门座的研磨 为提高气门与气门座的密封
性，光磨好的气门与气门座还
须进行配对研磨。 气门与气门座的配对研磨的 方法有两种：一种是用机械研 磨，一种是用手工研磨。
气门座铰削
2017/11/8 35
2）如果排气门刚好在做功行程的下止点才开始打开，气门升程小，
排气不畅，气缸压力下降迟缓，活塞在强制排气时，大大增加活塞推出功。 排气提前角γ 一般为40°～80°（CA）。
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任务3.1 换气过程概述
2.进气过程 进气过程指从进气门开启到关闭的整个全过程。
进气过程：
发动机吸入新鲜充量，为了增加进入气缸的新鲜充量，
即为直线度误差。
气门杆直线度误差检测
2017/11/8 30
3.3.2 气门组的检修
（2）气门的修理
气门工作锥面起槽、变宽，甚至烧蚀后出现斑点和凹陷时，应在气 门光磨机上进行光磨修理。 气门的光磨工艺： 1）光磨前先检校气门杆使其符合要求。 2）将气门杆紧固在光磨机夹架上，气门头部伸出长度约40mm，按 气门工作锥面的角度调整夹架。 3）查看砂轮工作面是否平整。 4）启动光磨机，检查确认气门夹持无偏斜时即可试磨。 5）光磨进刀时，冷却液要充足，并控制好横向进给速度和纵向进刀 量，直至磨损痕迹磨光为止。
或有明显的台阶形磨损。 2）气门头圆柱面的厚度>1.0mm。
3）气门尾端的磨损量>0.5mm。
4）气门杆直线度误差大于0.05mm时，应予更换或校直，校直后的直 线度误差不得大于0.02mm。
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3.3.2 气门组的检修
（1）气门的检测 将气门架在检测台上，转动气门杆一圈，百分表的摆差
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