03-配气机构
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第三章配气机构优秀课件
图3-4 上置凸轮轴式配气机构气门驱动形式 a)直接驱动式，无挺杆 b)直接驱动式，有挺杆 c)摇臂驱动式
1.齿轮传动 2.链传动 3.齿形带传动
三、配气机构的传动方式
1.齿轮传动
•凸轮轴下置和中置的配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动，一般 从曲轴到凸轮轴的传动只需一对正时齿轮（图3 5），必要时可加 装惰轮。为了啮合平稳，减少噪声，正时齿轮多采用斜齿。在一些 中、小功率发动机上，曲轴正时齿轮用钢制造，凸轮轴正时齿轮则 用铸铁或夹布胶木制造。为了保证装配时的配气正时，齿轮上都有
图3-2 中置凸轮轴式配气机构 1—凸轮轴 2—挺杆 3—支架 4—调整螺钉 5—摇臂
6—摇臂轴 7—锁片 8—气门弹簧座 9—气门弹簧 10—气门导管 11—气门
(3)上置凸轮轴式配气机构如图3-3所示。
图3-3 上置凸轮轴式配气机构 1—排气门 2—排气摇臂 3—凸轮
4—进气摇臂 5—进气门
(3)上置凸轮轴式配气机构如图3-3所示。
一、气门传动组
1.凸轮轴
图3-12 凸轮轴结构 1—螺栓 2—正时齿轮垫圈 3—正时齿轮 4—止推凸缘 5—止推座 6—凸轮轴衬套 7—凸
轮轴 8—偏心轮 9—螺旋齿轮 10—凸轮轴轴颈 11—进、排气凸轮
第二节 配 气 相 位
一、进气门的配气相位 二、排气门的配气相位
第二节 配 气 相 位
图3-11 配气相位图
一、进气门的配气相位
1.进气门提前开启角 2.进气门迟后关闭角
1.进气门提前开启角
•进气门提前开启的目的是保证新鲜气体或可燃混合气能顺利、充足 地充入气缸。从进气门开始开启到活塞运行到上止点所对应的曲轴 转角，称为进气门提前开启角，用Ｘα表示，一般为10°～30°
1.齿轮传动 2.链传动 3.齿形带传动
三、配气机构的传动方式
1.齿轮传动
•凸轮轴下置和中置的配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动，一般 从曲轴到凸轮轴的传动只需一对正时齿轮（图3 5），必要时可加 装惰轮。为了啮合平稳，减少噪声，正时齿轮多采用斜齿。在一些 中、小功率发动机上，曲轴正时齿轮用钢制造，凸轮轴正时齿轮则 用铸铁或夹布胶木制造。为了保证装配时的配气正时，齿轮上都有
图3-2 中置凸轮轴式配气机构 1—凸轮轴 2—挺杆 3—支架 4—调整螺钉 5—摇臂
6—摇臂轴 7—锁片 8—气门弹簧座 9—气门弹簧 10—气门导管 11—气门
(3)上置凸轮轴式配气机构如图3-3所示。
图3-3 上置凸轮轴式配气机构 1—排气门 2—排气摇臂 3—凸轮
4—进气摇臂 5—进气门
(3)上置凸轮轴式配气机构如图3-3所示。
一、气门传动组
1.凸轮轴
图3-12 凸轮轴结构 1—螺栓 2—正时齿轮垫圈 3—正时齿轮 4—止推凸缘 5—止推座 6—凸轮轴衬套 7—凸
轮轴 8—偏心轮 9—螺旋齿轮 10—凸轮轴轴颈 11—进、排气凸轮
第二节 配 气 相 位
一、进气门的配气相位 二、排气门的配气相位
第二节 配 气 相 位
图3-11 配气相位图
一、进气门的配气相位
1.进气门提前开启角 2.进气门迟后关闭角
1.进气门提前开启角
•进气门提前开启的目的是保证新鲜气体或可燃混合气能顺利、充足 地充入气缸。从进气门开始开启到活塞运行到上止点所对应的曲轴 转角，称为进气门提前开启角，用Ｘα表示，一般为10°～30°
《汽车构造》电子教案_第3章 配气机构
哈尔滨工业大学（威海）
第18页
配气相位
配气相位就是进、排气门的实 际开闭时刻，通常用相对与上、下止 点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表 示。这种图形称为配气相位图。
2020/7/19
哈尔滨工业大学（威海）
第19页
（续）
2020/7/19
理论上四冲程发动机的进气门当曲拐处在上止点时开启，在曲拐 转到下止点时关闭；排气门则当曲拐在下止点时开启，在上止点时关 闭。进气时间和排气时间各占180°曲轴转角。但实际发动机的曲轴转 速都很高，活塞每一个行程都很短，这样短时间的进气或排气过程， 往往会使发动机充气不足或排气不净，从而使发动机的的功率下降。 因此，现代发动机都采用延长进、排气时间的方法，即气门的开启和 关闭时刻并不正好是曲拐处在上止点和下止点的时刻，而是分别提前 和延迟一定的曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动 力性。
哈尔滨工业大学（威海）
第2页
2020/7/19
充量系数
•
所谓充量系数就是在进气过程中，实际进入气缸内的新鲜空气
或可燃混合气的质量与在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜空气
或可燃混合气的质量之比，即
c
M Mo
式中，M 为进气过程中，实际充入气缸的新气的质量；M o 为
进气状态下充满气缸工作容积的新气质量。
哈尔滨工业大学（威海）
第15页
2020/7/19
每缸两个气门时的排列方式
当每气缸用两个气门时，为使结构简化，大多数采用气门沿机 体纵向轴线排成一列的方式。这样，相邻两缸的同名各气门就有可 能合用一个气道，以使气道简化并得到较大的气道通过截面；另一 种是将进、排气门交替布置，每缸单独用一个气道，这样有助于气 缸盖冷却均匀。柴油机的进、排气道一般分置于机体的两侧，以免 排气对进气加热。老式汽油机的进、排气道通常置于机体的同一侧， 以便进气受到排气的预热。
3配气机构与进、排气系统
每缸5气门
一般为3进2排
排列方式
同名气门排成一 列 分别用2根凸轮轴 驱动同名气门 充气效率更高， 排放性能好，降 低油耗 宝来1.8T
驱动方式
一根凸轮轴驱动 气道结构简单，利于 缸盖冷却 货车发动机
优缺点
代表车型
一、气门式配气机构的布置及传动
4.每缸气门数及其方式
一、气门式配气机构的布置及传动
三、配气相位和气门间隙
1.配气相位 在进气冲程下止点过后， 活塞重又上行一段，进气 门才关闭。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β ，一 般为40°～80° 目的： ①利用压力差继续进气 ②利用进气惯性继续进气
三、配气相位和气门间隙
1.配气相位 在作功行程的后期，活塞 到达下止点前，排气门便 开始开启。从排气门开始 开启到下止点所对应的曲 轴转角称为排气提前角γ 一般为40°～ 80° 目的： ①利用气缸内的废气压力 提前自由排气； ②减少，排气消耗的功率； ③高温废气的早排，还可 以防止发动机过热。
一、气门式配气机构的布置及传动
3.凸轮轴的传动方式
优点：布置自由
度大，制造成本低， 工作可靠。
缺点：配气相位
易变，噪声、磨损 大，耐久性较差。 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 和耐久性不如齿轮传动。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。
一、气门式配气机构的布置及传动
1.气门组-气门弹簧
功用：利用弹簧力关闭气门。 结构：圆柱形螺旋弹簧、双弹簧结构（内外旋向相反，防振）、 单根不等距弹簧。
二、配气机构的零件和组件
1.气门组-气门弹簧
气门旋转机构功用：使气门 在工作中相对气门座缓慢旋转 ，使气门头部受热均匀而减少 变形，并通过相对旋转运动中 的相互摩擦产生自洁作用。 类型：一种是低摩擦型自由 旋转机构（发动机振动力）， 另一种是强制旋转机构（槽变 深度，弹簧力）。
配气机构-汽车构造(上)PPT课件
第三章 配气机构
概述 配气相位
பைடு நூலகம்配气机构的主要零部件
可变进气系统
§3.1 概 述
配气机构的功能
按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和点火次序的要求，定 时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空 气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。
一、充气效率
在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质 量与在进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混 合气的质量之比。
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
斜齿轮：驱动分电器、 （机油泵）
偏心轮：驱动器汽油泵
结构：正时齿轮
轴颈
凸轮
偏心轮
加工方法： 外表面加工精度较
高 ，内表面精绞
装配： 气门杆与气门间隙 0.05～0.12mm。
气门导管
卡环：防止气门导 管在使用中脱落。
气缸盖
伸入深度应适量。锥度 可减少气流阻力。
过盈配合
3、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。
二、气门传动组
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
凸轮轴正 时齿轮
推杆 挺柱
1、凸轮轴
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。
曲轴转2周完成一个工作循环，同时，各个气门只开启一次，所以， 凸轮轴只转一周。
概述 配气相位
பைடு நூலகம்配气机构的主要零部件
可变进气系统
§3.1 概 述
配气机构的功能
按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和点火次序的要求，定 时开启和关闭气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气(汽油机)或空 气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。
一、充气效率
在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质 量与在进气系统进口状态下充满气缸工作容积的新鲜空气或可燃混 合气的质量之比。
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
斜齿轮：驱动分电器、 （机油泵）
偏心轮：驱动器汽油泵
结构：正时齿轮
轴颈
凸轮
偏心轮
加工方法： 外表面加工精度较
高 ，内表面精绞
装配： 气门杆与气门间隙 0.05～0.12mm。
气门导管
卡环：防止气门导 管在使用中脱落。
气缸盖
伸入深度应适量。锥度 可减少气流阻力。
过盈配合
3、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。
二、气门传动组
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
凸轮轴正 时齿轮
推杆 挺柱
1、凸轮轴
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。
曲轴转2周完成一个工作循环，同时，各个气门只开启一次，所以， 凸轮轴只转一周。
《汽车构造》第3章 配气机构
封锥面研磨。
第三章 配气机构
气门实物图
进气门（大）
排气门（小）
第三章 配气机构
气门杆部
凹槽
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
气门杆尾部：
环形槽、锁销
孔
易断裂处
第三章 配气机构
气门尾端形状
第三章 配气机构
2.气门导管
作用： 为气门的运动导向， 气门导
管
保证气门直线运动兼起导
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。
加工方法：外表面加工精度
卡环：防止气门
导管在使用中脱
落。
较高，内表面精绞。
装配： 气门杆与气门间隙
0.05～0.12mm。
伸入深度应适量。锥
度可减少气流阻力。
气缸
盖
过盈配合
第三章 配气机构
3.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。
气门密封干涉角：
比气门锥角大0.5～1度的气门座圈锥角。
气门座
第三章 配气机构
气门座圈：
以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。
镶嵌式气门座特点：
优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。
汽车构造
第三章 配气机构
第三章 配气机构
3.1 概述
3.1.1 配气机构的功用及
组成
一、功用
按照发动机每个气缸
第三章 配气机构
气门实物图
进气门（大）
排气门（小）
第三章 配气机构
气门杆部
凹槽
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
气门杆尾部：
环形槽、锁销
孔
易断裂处
第三章 配气机构
气门尾端形状
第三章 配气机构
2.气门导管
作用： 为气门的运动导向， 气门导
管
保证气门直线运动兼起导
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。
加工方法：外表面加工精度
卡环：防止气门
导管在使用中脱
落。
较高，内表面精绞。
装配： 气门杆与气门间隙
0.05～0.12mm。
伸入深度应适量。锥
度可减少气流阻力。
气缸
盖
过盈配合
第三章 配气机构
3.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。
气门密封干涉角：
比气门锥角大0.5～1度的气门座圈锥角。
气门座
第三章 配气机构
气门座圈：
以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。
镶嵌式气门座特点：
优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。
汽车构造
第三章 配气机构
第三章 配气机构
3.1 概述
3.1.1 配气机构的功用及
组成
一、功用
按照发动机每个气缸
第三章 配气机构1讲义
冲击损坏或被高温气体
烧坏。
常见气门锥角有45°和 30°两种。
32
2. 锥形工作面的作用:
提高密封和导热性能； 气门落座时有自动定位作用； 避免气流拐弯过大而降低流速； 气门落座时能挤掉接触面的沉积物，即有自洁作
用。
一般气门锥角比气门座圈锥角稍小，可增加 接触压力，挤出积垢和积炭。
33
3-8 气门密封性检验
59
3.2.3 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。
完成进排气一次，即凸轮轴只转一周，曲轴与凸 轮轴的传动比为2：1
19
3.1.3 配气相位
两个概念：
配气相位-----气门从开启到关闭所经历
的曲轴转角。
配气相位图-----用曲轴转角来表示气门
开启与关闭时刻和开启的持续时间
20
配气相位图
21
动画演示
22
10°~30 ° 40°~80 ° 40°~80 ° 10°~30 °
2
二、配气机构的组成
气门组 气门传
动组
3
气门组 气门传动组
4
配气机构的装配
5
三、配气机构的分类
按气门布置形式分
1、气门顶置式
气门顶置式 特点： A.气门行程大，
燃烧室紧凑， B.有利于燃烧及
散热，可提高 发动机压缩比一个工 作循环，曲轴 转两圈，凸轮 轴转一圈，曲 轴与凸轮轴传 动比为2:1。
排气滞后：
高于大气压力， 利用惯性将废气 排的更干净
26
气门叠开
概念：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。
气门叠开角：进气门提前角与排气门滞后角之和 （+ ）。
陈家瑞《汽车构造》-第三章--配气机构概论
三、配气定时图
10°~30 ° 40°~80 ° 40°~80 ° 10°~30 °
四、气门重叠
气门重叠：由于进气门早开，排气门晚关，进气门在上 止点前开启，而排气门在上止点后关闭，势必造成在 同一时间内两个气门同时开启的现象。
气门重叠角：重叠时期的曲轴转角（+ ）。 气门重叠角
排气过程
配气机构(VVT-i)
配气机构(VTEC)
配气机构(16V)
配气机构(DOHC、12V)
配气机构(TWIN CAM)
配气机构(TWIN CAM)
配气机构(DOHC 16V)
配气机构(5V)
第三章 配气机构
概述 配气定时
配气机构的主要零部件
第一节 概 述
一、功用
按照发动机每个气缸内所进行的 工作循环和发火次序的要求，定时 开启和关闭气缸的进、排气门，使 新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴 油机)得以及时进入气缸，废气得以 及时从气缸排出。
广泛使用
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3、凸轮轴的传动方式
（1）齿轮传动
优点：配气定时准确， 工作可靠性和耐久性 好。适用于高转速。
缺点：噪音、磨损较 大，空间布置困难， 重量大。一般用斜齿， 以提高工作平稳性。
（2）链条传动
优点：空间布置自由度大， 对机型变化适应性强，可 靠性好，寿命长。 缺点：链条容易松弛，需 张紧机构，配气定时容易 变化，需定期调整、润滑， 噪声大，维修保养麻烦。
进气过程
第三节 配气机构的主要零部件
一、气门组
气门组组成：气门、气门座、气门导管、气门弹簧、 弹簧座及锁片等零件。
弹簧座
锁片
气门弹簧
气门导管 气门
气门座
气门组实物图
3第三章 配气机构
课题一 配气机构的结构
1.按照凸轮轴的位置分类
2. 按照配气机构的传动来分类
课题二 配气机构的主要机件
一 、气门组（包括进、排气门及其附属零件）
气门弹簧
气门
课题二 配气机构的主要机件
应当满足的要求： 1.气门头部与气门座贴合严密； 2.气门导管对气门杆的往复运动导向良好； 3.气门弹簧两端面与气门杆中心线相互垂直，以
第3章: 配气机构
课题一 配气机构的结构 课题二 配气机构的主要机件 课题三 配气相位 课题四 发动机的换气过程 课题五 可变配气相位与气门升程 电子控制
1
课题一 配气机构的结构
一、配气机构的功用
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循环和发火次 序的要求，定时开启和关闭各缸的进排气 门，以便在进气行程时尽可能多的混合气 或者空气进入气缸，在排气行程将废气快 速排出气缸。
VSS(Vehicle Speed Sensor )车速传感器
ECTS(Engine Coolant Temperature Sensor)发 动机冷却液温度
Solenoid Valve
电磁阀
Camshaft
凸轮轴
Rocker arm
摇臂
Rocker arm shaft
摇臂轴
二、原理
配气相位图
配气相位角： ①进气提前角：α 一般为：10º-30º ②进气迟后角：β 一般为：40º-80º ③进气持续角： 进气门开启持续时间的曲轴转
角。180º+α+β ④排气提前角：γ 一般为：40º-80º ⑤排气迟后角：δ 一般为：10º-30º ⑥排气持续角：排气门开启持续时间的曲轴转角。
一汽奥迪发动机液力挺柱