内燃机设计气门机构资料共51页
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内燃机第三章配气机构
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二、气门挺 柱与推杆 （一）挺柱 1、功用： 将凸轮的推 力传给推杆 或气门。
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2、普通挺柱的构造 1）型式：常见挺柱有 筒形和菌形两种 2）挺柱的旋转 目的：使挺柱磨损均 匀。因挺柱工作时， 由于受凸轮侧向推力 的作用会引起挺柱与 导管之间单面磨损， 又因挺柱底面与凸轮 始终在一处接触，也 会造成磨损不均匀。
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气门组：主要由气 门锁片、气门弹簧 座、气门弹簧、气 门、气门导管、气 门座等组成。
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3、工作过程
（1）气门打开：曲
轴通过正时齿轮驱
动凸轮轴旋转，凸
轮轴上的凸起部分
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，同时气门弹簧
进一步压缩。
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2、进气迟后角
（1）定义：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 400～800。
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（2）目的
1）利用缸内外的压力差继续进气： 到下止点时，气缸内的压力仍低 于大气压
2）利用气流的惯性继续进气
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（2）结构：
液力挺柱由挺柱体、 柱塞、球座、柱塞 弹簧、单向阀和单 向阀弹簧等组成。 挺柱体和柱塞上有 油孔与发动机机体 上相应的油孔相通。 球座为推杆的支承 座。单向阀有片式 和球式两种。
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（3）工作情况
发动机工作时，机 油沿主油道供到气 门挺柱
《内燃机的配气机构》PPT课件
图 3-19 气门锥角
气门与气门座密封锥面相接触时形成 的环状密封带，也叫接触带，应位于气门 密封锥面的中部，其宽度应符合厂家的设 计要求。接触带过窄散热效果差，影响气 门通过接触面向气门座圈传递热量；过宽 则会降低接触面上的比压值，使气门的密 封性下降。
为了保证气门与气门座间密封良 好，需经过配对研磨，形成连续、均 匀、宽度符合要求的接触环带，研磨 后的气门不能互换。
2. 凸轮轴的布置型式 凸轮轴的布置型式是根据凸轮轴 在机体中安装位置的不同，划分为下 置式、中置式和上置式三种。
3. 凸轮轴的传动方式 曲轴与凸轮轴之间的传动方式有: 齿轮传动、链传动和齿形带传动三种 方式。
3.2.2 气门组主要零件
气门组件 包括进、排气 门及其附属零 件。组成如图 3-17所示。
结构特点气门安装在气缸盖中， 处于气缸的顶部进、排气阻力小，采 用半球形、楔形或盆形燃烧室，燃烧 室结构紧凑，压缩比高，改善了燃烧 过程，减少了热量损失，提高了热效 率。因而，有利于提高发动机的动力 性和经济性。
CA6110型柴油机即采用此种结 构型式。
因为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，此时凸轮轴只旋 转一周。为此，曲轴与凸轮轴间的传 动比应为2:1。
侧置气门式配气机构的结构型式 如图3-1所示。
这种结构型式的配气机构出现较
早，具有结构简单、造价低、维修方 便等优点。但由于其气门侧置造成燃 烧室结构不紧凑且进、排气阻力大， 导致发动机动力性较差、经济性不高。 目前，这种配气机构已经淘汰。
2）顶置气门式配气机构
图3-2 顶置气门式 配气机构
图3-2顶置气门式配气机构
图3-17 气门组件的组成
内燃机原理全 ppt课件
很明显：
Va = Vh + Vc
8、压缩比ε：气缸总容积与燃烧室容积之比称为 压缩比，以ε表示：
Va
Vc
压缩比ε表示气缸中的气体被压缩后体积缩小
的倍数，它对内燃机的性能有重要影响。
二、总体构造
四冲程汽油机 :
主要由下列机构和系统组成：曲柄连 杆机构、配气机构、供给系、点火系、润 滑系、冷却系和起动装置。
内燃机
铁道装备专业
第一章 内燃机的总体构造 与工作原理
第一节 内燃机概述 第二节 内燃机的总体构造 第三节 内燃机的基本工作原理
重点：结构、工作原理 难点：工作原理
第一节 内燃机概述
一、内燃机的定义及其分类
（一）内燃机的定义
内燃机是通过在热功转换空间内部的燃烧过程将 燃料中的化学能转变为热能，并通过一定的机构使之 再转化为机械功的一种热力发动机(简称热机)。 （二）内燃机的分类
和温度也愈高，混合气的燃烧速度以及燃
烧过程的最高温度和压力就愈高；
3.燃烧—膨胀过程 燃烧—膨胀过程是混合气燃烧、膨胀而作功的
过程。当压缩过程活塞到达上止点前，火花塞发 出电火花，将混合气点燃。混合气燃烧时放出大 量的热，气缸内气体的温度和压力骤增(这时进、 排气门都是关闭的)。在气体压力的作用下，活塞 向下止点移动，井通过连杆使曲轴旋转而作功。
由于机油在润滑系中的环流和飞溅．内燃机的运动件就 得到了润滑。 6、冷却系
冷却系的功用是将内燃机受热零件的热量传出，以保持 内燃机正常的工作温度(水温约80--90℃)。
多数内燃机采用水、风复合冷却系，它包括气缸周围和 气缸盖中的水套、散热器(水箱)、水泵和风扇。由于水泵的 作用，冷却水就在水套和散热器间循环流动，而内燃机需要 散出的热量则通过风扇和散热器散入大气中。
内燃机第三章配气机构
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一、凸轮轴及其驱动装置
(一)凸轮轴的功用 1、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 相位及气门开度变化规律等要求。 2、驱动汽油泵、机油泵和分电器等。
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(二)凸轮轴的构造 凸轮轴主要由凸轮、凸轮轴轴颈等组成。对于 下置式凸轮轴，还有偏心轮(用于驱动汽油泵)、 螺旋齿轮(用于驱动机油泵和分电器)。
2、凸轮轴轴颈 （1）作用：用来支承凸轮轴。 （2）凸轮轴各道轴颈的直径有的相等，但 也有的从前往后逐渐减小，以便于安装。
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（1）有的凸轮轴轴颈上有油孔。 为一下置式凸轮轴的最后一道轴颈上钻一与 轴平行的通孔。 （2）有的凸轮轴轴颈上有油槽， 摇臂的润滑是靠该油槽，通过缸体上的油道 输送润滑油。
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1、凸轮
（1）凸轮的轮廓
C
（2）结构：凸轮的轮廓 保证气门开启和关闭的 持续时间符合配气相位 的要求。O为凸轮的中 心，EA为凸轮的基圆， AB和DA为凸轮的缓冲 段，BCD为凸轮的工作 段。
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B M A O
D N E
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（3）工作：当挺柱处于 EA上时，气门处于关闭状 态。当凸轮转至A点时， 挺柱开始移动，在缓冲段 AB内的某点M处消除气门 B 间隙，气门开始开启，至 M C点时气门开度最大，而 A 后逐渐关小，至缓冲段DE 内的某点N时，气门完全 关闭，此后，挺柱继续下 落，出现气门间隙，至E 点时挺柱又处于最低位置。
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(一)下置凸轮轴式
1、结构特点 （1）凸轮轴装在曲轴箱内，而摇臂轴装在气缸盖 上，两者相距较远，推杆较长。
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内燃机的配气机构PPT课件
的排序情况。
气门的规定间隙，有发动机冷态时间 隙和发动机热态时间隙之分，如:CA6110 型柴油机冷态间隙：进气门为0.30 mm； 排气门为0.35mm。其热态间隙进气门为
0.25mm；排气门为0.30mm。
“全、排、空、进” 含义是： 按发动机的工作顺序如“１-３-４-２ ” “全”表示一缸两个气门均可调整； “排”表示三缸排气门可调整；“空” 表示四缸的两个气门均不可调整；“进
3. 凸轮轴的传动方式 曲轴与凸轮轴之间的传动方式有: 齿轮传动、链传动和齿形带传动三种
方式。
3.2.2 气门组主要零件
气门组件 包括进、排气 门及其附属零 件。组成如图 3-17所示。
图3-17 气门组件的组成
1-弹簧座 2-分开式气门锁片 3-油封 4-气门弹簧
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
簧座的固定方式(如图3-20所示).
图3－22 气门导管
1-卡环 2-气门导管 3-气缸盖 4-气门座
2. 气门导管 气门导管的主要是气门运动的导 向作用，同时起导热作用，将气门杆 的热量经气门导管传给缸盖及水套。 为了防止导管在使用过程中松动脱落 ，有的发动机在气门导管的中部加装 定位卡环，如图3-22所示。
性和经济性。
CA6110型柴油机即采用此种结 构型式。
因为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，此时凸轮轴只旋 转一周。为此，曲轴与凸轮轴间的传
动比应为2:1。
2. 凸轮轴的布置型式 凸轮轴的布置型式是根据凸轮轴 在机体中安装位置的不同，划分为下 置式、中置式和上置式三种。
这种结构型式的配气机构出现较 早，具有结构简单、造价低、维修方 便等优点。但由于其气门侧置造成燃 烧室结构不紧凑且进、排气阻力大， 导致发动机动力性较差、经济性不高
气门的规定间隙，有发动机冷态时间 隙和发动机热态时间隙之分，如:CA6110 型柴油机冷态间隙：进气门为0.30 mm； 排气门为0.35mm。其热态间隙进气门为
0.25mm；排气门为0.30mm。
“全、排、空、进” 含义是： 按发动机的工作顺序如“１-３-４-２ ” “全”表示一缸两个气门均可调整； “排”表示三缸排气门可调整；“空” 表示四缸的两个气门均不可调整；“进
3. 凸轮轴的传动方式 曲轴与凸轮轴之间的传动方式有: 齿轮传动、链传动和齿形带传动三种
方式。
3.2.2 气门组主要零件
气门组件 包括进、排气 门及其附属零 件。组成如图 3-17所示。
图3-17 气门组件的组成
1-弹簧座 2-分开式气门锁片 3-油封 4-气门弹簧
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
簧座的固定方式(如图3-20所示).
图3－22 气门导管
1-卡环 2-气门导管 3-气缸盖 4-气门座
2. 气门导管 气门导管的主要是气门运动的导 向作用，同时起导热作用，将气门杆 的热量经气门导管传给缸盖及水套。 为了防止导管在使用过程中松动脱落 ，有的发动机在气门导管的中部加装 定位卡环，如图3-22所示。
性和经济性。
CA6110型柴油机即采用此种结 构型式。
因为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，此时凸轮轴只旋 转一周。为此，曲轴与凸轮轴间的传
动比应为2:1。
2. 凸轮轴的布置型式 凸轮轴的布置型式是根据凸轮轴 在机体中安装位置的不同，划分为下 置式、中置式和上置式三种。
这种结构型式的配气机构出现较 早，具有结构简单、造价低、维修方 便等优点。但由于其气门侧置造成燃 烧室结构不紧凑且进、排气阻力大， 导致发动机动力性较差、经济性不高
内燃机配气机构
（1）气门头部
气门头部顶面有平顶、凹顶和凸顶等形状，如图4.19示。 目前使用最多的是平顶气门。平顶气门结构简单，制 造容易，吸热面积较小，进、排气门均可采用，只是 平顶气门头部和杆部过渡圆弧较小，用于进气门时， 进气阻力相对偏大。凹顶气门头部与杆部过渡圆弧较 大，进气流动阻力较小,且具有较大的弹性变性，可以 较好适应气门座的形变，因此，该形状的气门用作为 进气门，该形状的气门头部受热面积较大，不宜用作 排气门。凹顶气门最大的问题在于机械加工工艺性不 良。凸顶气门具有头部强度、气体流动阻力小的特点， 常用作排气门，有利于气缸内燃烧废气的排除，但该 形状的气门，质量大，受热面积大，加工也比较复杂。
1.单上置凸轮轴配气机构(SOHC，Single Over-head Cam
shaft)
这种形式的配气机构的特点是气缸盖上只有一根凸轮轴 ，完成进、排气门的开、闭。该形式的配气机构因凸 轮轴位置和燃烧室形状的不同，气门传动组结构存在 一定差异。图4.7为2气门内燃机凸轮轴直接驱动的单 上置凸轮轴配气机构简图，凸轮轴上的进、排气凸轮 直接驱动气门的开、闭，该形式的配气机构应用最为 普遍。图4.8为2气门内燃机摇臂驱动的单上置凸轮轴 配气机构立体结构图，其特点是凸轮轴上的进、排气 凸轮通过摇臂驱动气门的开、闭，夏利TJ376Q采用了 这种配气机构形式。
齿轮传动机构用于下置式和中置式凸轮轴的传动。汽油 机一般只用一对定时齿轮，即曲轴定时链传动机构用 于中置式和上置式凸轮轴的传动（图4.13示），尤其是 上置式凸轮轴的高速汽油机采用链传动机构的很多。
4.2 配气正时和气门间隙
4.2.1 配气正时
前已述及，进入气缸内的新鲜充量越多、进气过程结束 时，气缸内残余的废气量越少，内燃机的性能越好。 进、排气门开启和关闭的时刻是影响气缸内新鲜充量 和残余废气量的重要因素。
内燃机的设计-配气系统共34页文档
•Байду номын сангаас
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
内燃机的设计-配气系统
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
第三章 配气机构 第一节 气门式配气机构的布置与传动 第二节 气门式配气机构的主要零部件 工程机械内
第二节 气门式配气机构的主要零部件
一、气门组
气门组应保证气门能够实现气 缸的密封，因此要求： ➢ 气门头部与气门座贴合严密； ➢ 气门导管与气门杆的上下运动有 良好的导向； ➢ 气门弹簧的两端面与气门杆的中 心线相垂直，以保证气门头在气门 座上不偏斜； ➢ 气门弹簧的弹力足以克服气门及 其传动件的运动惯性力，使气门能 迅速关闭，并保证气门紧压在气门 座上。
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第二节 气门式配气机构的主要零部件
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采用铝合金气缸盖的发动机，气门座必须镶嵌。
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第二节 气门式配气机构的主要零部件
一、气门组
4. 气门弹簧
功用：保证气门及时落座 并和气门座紧密贴合，防 止气门在开闭过程中因气 门及传动件的惯性力产生 彼此脱开的现象。气门弹 簧多为圆柱形螺旋弹簧。
有些高速内燃机上，一个气门同心安装螺旋方向相反的
内外两个弹簧，不但能够防止共振，并且当一根弹簧断
筒式 滚轮式
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第二节 气门式配气机构的主要零部件
二、气门传液压挺柱
可消除配气机构
的间隙，减小各零件 柱塞 的冲击载荷和噪声，
提高发动机高速时的
性能，在轿车发动机 碟形
上被广泛地采用。
弹簧
挺杆 体
卡环
支承 座
柱塞 内腔 阀架 压力室 单向阀
柱塞 弹簧
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第二节 气门式配气机构的主要零部件
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第一节 气门式配气机构的布置与传动
三、曲轴和凸轮轴的传动
2. 链传动和齿形带传动
➢链 条 与 链 轮 的 传 动 适 用于凸轮轴上置的配气 机构，但其工作可靠性 和耐久性一般不如齿轮 传动。 ➢齿 形 带 传 动 的 优 点 是 噪声小、质量小、成本 低。缺点是需定期更换。
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统
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
内燃机第三章配气机构
2019/12/8
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2、进气迟后角
（1）定义：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 400～800。
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（2）目的
1）利用缸内外的压力差继续进气： 到下止点时，气缸内的压力仍低 于大气压
2）利用气流的惯性继续进气
所以进气门适当晚关可使进气较 充分。
并且把凸轮制成锥
形。这样，在工作
时，由于凸轮与挺
柱的接触点偏离挺
柱轴线，当挺柱挺
起时，接触点的摩
擦力使其绕本身轴
线转动，以达到磨
损均匀的目的。
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3、液力挺柱 （1）目的： 解决了因有气 门间隙而产生 的冲击及噪音 问题。
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（2）结构：
液力挺柱由挺柱体、 柱塞、球座、柱塞 弹簧、单向阀和单 向阀弹簧等组成。 挺柱体和柱塞上有 油孔与发动机机体 上相应的油孔相通。 球座为推杆的支承 座。单向阀有片式 和球式两种。
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1、齿轮传动 （1）齿轮式用于下置式凸轮轴的驱动。 （2）汽油机用一对正时齿轮传动
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柴油机上凸轮轴与曲轴中心距较大，且 需要同时驱动喷油泵，需加入中间惰轮 传动
2019/12/8
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正时齿轮都用斜齿轮并用不同材料制成， 以减小噪声和磨损。通常小齿轮用中碳 钢，大齿轮柴油机用钢而汽油机用夹布 胶木或塑料。
AB和DA为凸轮的缓冲
段，BCD为凸轮的工作
段。
2019/12/8
C
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（3）工作：当挺柱处于 EA上时，气门处于关闭状 态。当凸轮转至A点时， 挺柱开始移动，在缓冲段 AB内的某点M处消除气门 B 间隙，气门开始开启，至 M C点时气门开度最大，而 A 后逐渐关小，至缓冲段DE 内的某点N时，气门完全 关闭，此后，挺柱继续下 落，出现气门间隙，至E 点时挺柱又处于最低位置。