《汽车发动机构造与维修》课程教学资源（教案）3-配气机构

C第六周备注配气机构授课18级巴斯夫班、18级奔腾班对象授课教学4理论课（）：实验课（）：实习（）方式时数教学目的掌握配气机构的作用、组成及其类型及要掌握气门组、气门传动组的结构及工作原理求教学内容提要时间分配配气机构的作用配气机构的组成配气机构的类型气门组的结构及工作原理1.气门2.气门导管3.气门座10分4.气门弹簧15分5.气门旋转机构15分五、气门传动组的结构及工作原理45分1.凸轮轴45分2.挺柱50分3. 推杆4.摇臂六、配气相位与气门间隙1.配气相位的意义2.配气相位自动控制系统简介3.气门间隙教学重点、难点：重点配气机构的类型与难气门组、气门传动组的结构及工作原理点配气相位及其自动控制系统教学讲授法、启发法、观察法方法教学利用课件、现场实物等进行理实一体化教学手段讨论绘制配气相位图练习2.试比较几种配气机构自动控制系统的原理及应用作业教研室主任意见签字：教学总结（教学的主要经验、效果、存在的问题、改进的措施、反馈信息等）

周 次 第六周 备 注 章 节 名 称 配气机构 授 课 对 象 18级巴斯夫班、18级奔腾班 授 课 方 式 理论课( √ );实验课( );实习( ) 教学 时数 4 教学 目的 及要 求 掌握配气机构的作用、组成及其类型 掌握气门组、气门传动组的结构及工作原理 教 学 内 容 提 要 时间分配 配气机构的作用 配气机构的组成 配气机构的类型 气门组的结构及工作原理 1.气门 2.气门导管 3.气门座 4.气门弹簧 5.气门旋转机构 五、气门传动组的结构及工作原理 1.凸轮轴 2.挺柱 3.推杆 4.摇臂 六、配气相位与气门间隙 1.配气相位的意义 2.配气相位自动控制系统简介 3.气门间隙 10分 15分 15分 45分 45分 50分 教学 重点 与难 点 重点、难点： 配气机构的类型 气门组、气门传动组的结构及工作原理 配气相位及其自动控制系统 教学 方法 讲授法、启发法、观察法 教学 手段 利用课件、现场实物等进行理实一体化教学 讨论 练习 作业 绘制配气相位图 2.试比较几种配气机构自动控制系统的原理及应用 教研室主任意见 签 字： 教学总结（教学的主要经验、效果、存在的问题、改进的措施、反馈信息等）

说明本教案以讲授一个单元（24学时）或一次实验（实习）为单位填写。填写时要用钢笔填写，字迹要清晰、工整，按表中项目逐一填写。教师要在授课前一周内将本教案交教研室主任审阅，通过后方可授课。在授课结束三日内将本教案中本单元教学总结填写后，交教研室存档。新课教学：一、配气机构的作用：发动机配气机构的功用是根据发动机每一汽缸内进行的工作循环顺序，定时地开启和关闭各汽缸的进、排气门，以保证新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）得以及时进入汽缸并把燃烧后生成的废气及时排出汽缸。（复习前面学过的充气效率：新鲜空气或可燃混合气充满汽缸的程度，用充气效率n来表示。所谓充气效率就是指在进气过程中，实际进入汽缸的新鲜空气或可燃混合气的质量与在理想状况下充满汽缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。充气效率是衡量发动机换气质量的参数。对于一定工作容积的发动机而言，充气效率与进气终了时汽缸内的压力和温度有关。充气效率总是小于1，一股为0.80~0.90。影响发动机充气效率的因素很多，就配气机构而言，要求其结构有利于减小进气和排气的阻力，进、排气门的开启时刻和持续开启的时间应适当，使吸气和排气过程尽可能充分，使充气效率得以提高。）门传动组凸轮轴上置凸轮轴下置凸轮轴中置配气机构组成二、配气机构的组成及类型组成：气门组和气门传动组类型：配气机构按气门的布置形式可分为气门顶置式和气门侧置式。1.气门顶置式配气机构气门顶置式配气机构是应用最广泛的一种配气机构形式，其进气门和排气门都倒装在汽缸盖上，凸轮轴装在上曲轴箱内。其组成主要包括气门导管、气门、气门弹簧、弹簧座、锁片、摇臂轴、摇臂、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮等。发动机工作时，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转，当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起挺柱时，通过推杆和调整螺钉使摇臂绕摇臂轴摆动，压缩气门弹簧，使气门离座，即气门开启。当凸轮凸起部分离开挺柱后，气门便在气门弹簧力作用下上升而落座，气门关闭。四行程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两周，各缸进、排气门各开启一次，此时凸轮轴只旋转一周，因此曲轴与凸轮轴的转速传动比为2：1气门顶置式发动机，由于燃烧室结构紧凑，充气阻力小，具有良好的抗爆性和高速性易于提高发动机的动力性和经济性指标。因此，目前国内外汽车发动机中绝大多数都采用气门顶置式配气机构。一汽奥迪100、红旗CA7220、捷达/高尔夫、上海桑塔纳、神龙富康和天津夏利等型

说 明 本教案以讲授一个单元（2~4学时）或一次实验（实习）为单位填写。填写时要用钢笔填写，字迹要清晰、工整，按表 中项目逐一填写。教师要在授课前一周内将本教案交教研室主任审阅，通过后方可授课。在授课结束三日内将本教案中本单 元教学总结填写后，交教研室存档。 新课教学： 一、配气机构的作用： 发动机配气机构的功用是根据发动机每一汽缸内进行的工作循环顺序，定时地开启和 关闭各汽缸的进、排气门，以保证新鲜可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入汽 缸并把燃烧后生成的废气及时排出汽缸。 （复习前面学过的充气效率：新鲜空气或可燃混合气充满汽缸的程度，用充气效率η来表示。所谓充气效率就是指在进气 过程中，实际进入汽缸的新鲜空气或可燃混合气的质量与在理想状况下充满汽缸工作容积的新鲜空气或可燃混合气的质 量之比。充气效率η是衡量发动机换气质量的参数。对于一定工作容积的发动机而言，充气效率与进气终了时汽缸内的压 力和温度有关。充气效率总是小于 1，一般为 0.80～0.90。影响发动机充气效率的因素很多，就配气机构而言，要求其结 构有利于减小进气和排气的阻力，进、排气门的开启时刻和持续开启的时间应适当，使吸气和排气过程尽可能充分，使 充气效率得以提高。） 二、配气机构的组成及类型： 组成：气门组和气门传动组 类型： 配气机构按气门的布置形式可分为气门顶置式和气门侧置式。 1. 气门顶置式配气机构 气门顶置式配气机构是应用最广泛的一种配气机构形式，其进气门和排气门都倒装在汽缸盖上，凸轮轴装在上曲轴箱 内。其组成主要包括气门导管、气门、气门弹簧、弹簧座、锁片、摇臂轴、摇臂、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮等。发动 机工作时，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转，当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起挺柱时，通过推杆和调整螺钉使摇臂绕摇 臂轴摆动，压缩气门弹簧，使气门离座，即气门开启。当凸轮凸起部分离开挺柱后，气门便在气门弹簧力作用下上升而落 座，气门关闭。 四行程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两周，各缸进、排气门各开启一次，此时凸轮轴只旋转一周，因此曲轴 与凸轮轴的转速传动比为 2：1 气门顶置式发动机，由于燃烧室结构紧凑，充气阻力小，具有良好的抗爆性和高速性， 易于提高发动机的动力性和经济性指标。因此，目前国内外汽车发动机中绝大多数都采用 气门顶置式配气机构。 一汽奥迪 100、红旗 CA7220、捷达/高尔夫、上海桑塔纳、神龙富康和天津夏利等型

气门侧置气门顶置轿车及解放CA1091、东风EQ1090E型载货汽车发动机均采用气门顶置式配气机构2.气门侧置式配气机构气门侧置式配气机构的特点是进、排气门装在汽缸体的一侧。气门的开、闭由凸轮轴上的凸轮通过挺柱直接控制，省去了摇臂及摇臂轴、推杆等，简化了配气机构。但是由于气门布置在汽缸体的一侧，使燃烧室的结构不紧，限制了压缩比的提高，还由于进气弯道多，进气流动阻力增大，因而发动机的动力性较差，且凸轮轴只能下置，目前这种形式的配气机构已被淘汰。按凸轮轴的布置形式可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式。1.凸轮轴下置式配气机构凸轮轴由曲轴通过正时齿轮驱动，因此希望尽可能缩短凸轮轴与曲轴之间的距离。将凸轮轴布置在曲轴箱中部，称为凸轮轴下置式配气机构。这种方案传动简单，一般都采用齿轮传动。2.凸轮轴中置式配气机构当发动机转速较高时，为减小气门传动机构的往复运动质量，可将凸轮轴位置移至汽缸体上部，凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，而省去推杆，这种结构称为凸轮轴中置式配气机构。凸轮轴上置凸轮轴下置凸轮轴中置配气机构组成3.凸轮轴上置式配气机构

轿车及解放 CAl091、东风 EQl090E 型载货汽车发动机均采用气门顶置式配气机构。 2. 气门侧置式配气机构 气门侧置式配气机构的特点是进、排气门装在汽缸体的一侧。气门的开、闭由凸轮轴上的凸轮通过挺柱直接控制，省 去了摇臂及摇臂轴、推杆等，简化了配气机构。但是由于气门布置在汽缸体的一侧，使燃烧室的结构不紧凑，限制了压缩比 的提高，还由于进气弯道多，进气流动阻力增大，因而发动机的动力性较差，且凸轮轴只能下置，目前这种形式的配气机构 已被淘汰。 按凸轮轴的布置形式可分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式。 1. 凸轮轴下置式配气机构 凸轮轴由曲轴通过正时齿轮驱动，因此希望尽可能缩短凸轮轴与曲轴之间的距离。将凸轮轴布置在曲轴箱中部，称为 凸轮轴下置式配气机构。这种方案传动简单，一般都采用齿轮传动。 2. 凸轮轴中置式配气机构 当发动机转速较高时，为减小气门传动机构的往复运动质量，可将凸轮轴位置移至汽缸体上部，凸轮轴经过挺柱直接 驱动摇臂，而省去推杆，这种结构称为凸轮轴中置式配气机构。 3．凸轮轴上置式配气机构

结构特点为凸轮轴位于气缸盖上。凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，没有挺柱和推杆，使往复运动惯量大大减小，因此它适用于高速发动机。根据气门排列和气门驱动形式的不同有：SOHC-1型SOHC-2型DOHC型按凸轮轴的传动方式可分为齿轮传动式、链条传动式和齿形带传动式。l.齿轮传动（geardrive)凸轮轴下置、中置式配气机构大多数采用圆柱正时齿轮传动。一般由曲轴到凸轮轴只需一对正时齿轮传动，必要时可加装中间齿轮。为了啮合平稳，减小噪声和磨损，正时齿轮一般都用斜齿轮并用不同材料制成，曲轴正时齿轮常用钢来制造，而凸轮轴正时齿轮则用铸铁或夹布胶木制成。为了保证装配时配气正时，齿轮上都有正时记号，装配时必须使记号对齐。如解放CA1091和东风EQ1090E型载货汽车的配气机构采用齿轮传动。2.链传动（chain drive）和齿形带传动（beltdrive）链传动特别适合于凸轮轴上置式配气机构，如图3.6所示，但其主要问题是其工作可靠性和耐久性不如齿轮传动。近年来在高速汽车（一汽奥迪100）发动机上还广泛采用齿形带都有很大代替传动链。这种传动对于减小噪声，减小结构质量与降低成本好处。齿形带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维以增加强度。按每个汽缸气门数及其排列方式可分为二气门式、四气门式、五气门式等。一般发动机都采用每缸两气。为了进一步改善汽缸的换气性能，在结构允许的条件下，应尽量增大进气门头部的直径。当汽缸直径较大，活塞平均线速度较高时，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，在很多中、高级新型轿车和运动型汽车发动机上普遍采用每缸多气门结构。如天津夏利TJ7100和日本丰田TOYOTA2E型汽车发动机采用每缸三气门结构：奔驰190E2.3L型发动机采用每缸四气门结构：捷达王EA113型发动机采用每缸五气门结构（三个进气门、二个排气门）。积大大增加，提高了发动机的充气效气门数目的增加，使发动机的进、排气通道的横截面率，改善了发动机的动力性能。当每缸采用两气门时，为了使结构简单，常采用所有气门沿机体纵向轴线排成一列的方式。这样，相邻两缸同名气门就有可能合用一个气道，并得到较大的气道通过截面；另一种方式是将进、排气门交替布置，每缸单独占用一个气道，这样有助于汽缸盖冷却均匀。柴油机中为避免进气受到预热而影响充气效率，把进、排气道分别置于汽缸盖的两侧。汽油机的进、排气道通常置于汽缸盖的同一侧，以便进气受到排气的预热。当每缸采用四气门时，气门排列的方式有两种。一种是同名气门排成两列，由一个凸轮轴通过T形驱动件同时驱动，并且所有气门都可以由一根凸轮轴驱动，又由手两个气门串联，会影响进气门充气效率且使前后两排气门热负荷不均匀，这种方案不常采用：另一种是同名气门排成一列，这种结构在组织进气涡流、保证排气门及缸盖热负荷均匀等方面都具有相当的优越性，但一般需用两根凸轮轴

结构特点为凸轮轴位于气缸盖上。凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，没有挺柱和推杆，使往复运动惯量大大减小，因 此它适用于高速发动机。 根据气门排列和气门驱动形式的不同有： SOHC-1型 SOHC-2型 DOHC型 按凸轮轴的传动方式可分为齿轮传动式、链条传动式和齿形带传动式。 1. 齿轮传动(gear drive) 凸轮轴下置、中置式配气机构大多数采用圆柱正时齿轮传动。一般由曲轴到凸轮轴只需一对正时齿轮传动，必要时可 加装中间齿轮。为了啮合平稳，减小噪声和磨损，正时齿轮一般都用斜齿轮并用不同材料制成，曲轴正时齿轮常用钢来制 造，而凸轮轴正时齿轮则用铸铁或夹布胶木制成。为了保证装配时配气正时，齿轮上都有正时记号，装配时必须使记号对 齐。如解放 CA1091 和东风 EQl090E型载货汽车的配气机构采用齿轮传动。 2. 链传动(chain drive)和齿形带传动(belt drive) 链传动特别适合于凸轮轴上置式配气机构，如图 3.6 所示，但其主要问题是其工作可靠性和耐久性不如齿轮传动。近 年来在高速汽车(一汽奥迪 100)发动机上还广泛采用齿形带都有很大代替传动链。这种传动对于减小噪声，减小结构质量 与降低成本好处。齿形带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维以增加强度。 按每个汽缸气门数及其排列方式可分为二气门式、四气门式、五气门式等。 一般发动机都采用每缸两气。为了进一步改善汽缸的换气性能，在结构允许的条件下，应尽量增大进气门头部的直 径。当汽缸直径较大，活塞平均线速度较高时，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，在很多中、高 级新型轿车和运动型汽车发动机上普遍采用每缸多气门结构。如天津夏利TJ7100和日本丰田 TOYOTA2E 型汽车发动机采用 每缸三气门结构；奔驰 190E2.3L型发动机采用每缸四气门结构；捷达王 EAll3 型发动机采用每缸五气门结构(三个进气 门、二个排气门)。积大大增加，提高了发动机的充气效气门数目的增加，使发动机的进、排气通道的横截面率，改善了发 动机的动力性能。 当每缸采用两气门时，为了使结构简单，常采用所有气门沿机体纵向轴线排成一列的方式。这样，相邻 两缸同名气门就有可能合用一个气道，并得到较大的气道通过截面；另一种方式是将进、排气门交替布置，每缸单独占用一 个气道，这样有助于汽缸盖冷却均匀。柴油机中为避免进气受到预热而影响充气效率，把进、排气道分别置于汽缸盖的两 侧。汽油机的进、排气道通常置于汽缸盖的同一侧，以便进气受到排气的预热。当每缸采用四气门时，气门排列的方式 有两种。一种是同名气门排成两列，由一个凸轮轴通过 T 形驱动件同时驱动，并且所有气 门都可以由一根凸轮轴驱动，又由于两个气门串联，会影响进气门充气效率且使前后两排气门热负荷不均匀，这种方案不常 采用；另一种是同名气门排成一列，这种结构在组织进气涡流、保证排气门及缸盖热负荷均匀等方面都具有相当的优越性， 但一般需用两根凸轮轴

1一阻挡板；2一选择器；3一支点；4一监视窗口；5一凸块；6一内簧；7支枢；8一摇臂齿轮传动式链条传动式齿形皮带传动式三、气门组的结构及工作原理气门组的作用是实现汽缸的密封。气门组包括气门、气门导管、气门座和气门弹簧等主要零部件。如图所示：气门锁夹上气门弹簧座气门油封内气门弹簧外气门弹簧下气门弹簧座气门气门组的基本组成1.气门(valve)气门由头部和杆部两部分组成，头部用来封闭汽缸的进、排气通道，杆部则主要为气门的运动导向。气门的作用是与气门座相配合，对汽缸进行密封，并按工作循环的要求定时开启和关闭，使新鲜气体进入汽缸，使废气排出汽缸。气门头部受高温作用，承受高压及气门弹簧和传动组惯性力的作用，气门杆在气门导管中做高速直线往复运动，其冷却和润滑条件差，因此，要求气门必须具有足够的强度、刚度、耐热和耐磨能力。进气门材料常采用合金钢（铬钢或镍铬钢钢等）。另外，为了改善气门的导热性能，在气门内部等），排气门则采用耐热合金钢（硅铬充注金属钠，钠在970℃时为液态，液态钠可将气门头部的热量传给气门杆，冷却效果十分明显。捷达王轿车发动机排气门即采用钠冷却气门。1）气门头部气门头部的形状有平顶、喇叭形顶和球面顶。目前使用最多的是平顶气门头。平顶气门头结构简单，制造容易，吸热面积较小，质量小，进、排气门均可采用。喇叭形顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，气流流通较便利，可减小进气阻力，故多用于进气门，而不宜用于排气门。球面顶气门头部，其强度但其顶部受热面积较大，高，排气阻力小，废气清除效果好，适用于排气门，但球形气门顶部的受热面积大，质量和惯性力也大，加工较困难。气门头部与气门座圈接触的工作面，是与杆部同心的锥面，通常将这一锥面与气门顶部平面的夹角称为气门锥角，如图所示，一般做成30°或45°。采用锥形工作面的目的：①就像锥形塞子可以塞紧瓶口一样，能获得较大的气门座合压力，以提高密封性和导热性：位作用：

齿轮传动式 链条传动式 齿形皮带传动式 三、气门组的结构及工作原理 气门组的作用是实现汽缸的密封。气门组包括气门、气门导管、气门座和气门弹簧等主要零部件。如图所示： 1.气门(valve) 气门由头部和杆部两部分组成，头部用来封闭汽缸的进、排气通道，杆部则主要为气门的运动导向。气门的作用是与 气门座相配合，对汽缸进行密封，并按工作循环的要求定时开启和关闭，使新鲜气体进入汽缸，使废气排出汽缸。气门头部 受高温作用，承受高压及气门弹簧和传动组惯性力的作用，气门杆在气门导管中做高速直线往复运动，其冷却和润滑条件 差，因此，要求气门必须具有足够的强度、刚度、耐热和耐磨能力。进气门材料常采用合金钢(铬钢或镍铬钢钢等)。另外， 为了改善气门的导热性能，在气门内部等)，排气门则采用耐热合金钢(硅铬充注金属钠，钠在 970℃时为液态，液态钠可 将气门头部的热量传给气门杆，冷却效果十分明显。捷达王轿车发动机排气门即采用钠冷却气门。 1）气门头部 气门头部的形状有平顶、喇叭形顶和球面顶。目前使用最多的是平顶气门头。平顶气门头结构简单，制造容易，吸热 面积较小，质量小，进、排气门均可采用。喇叭形顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，气流流通较便利，可减小进 气阻力，故多用于进气门，而不宜用于排气门。球面顶气门头部，其强度但其顶部受热面积较大，高，排气阻力小，废气清 除效果好，适用于排气门，但球形气门顶部的受热面积大，质量和惯性力也大，加工较困难。 气门头部与气门座圈接触的工作面，是与杆部同心的锥面，通常将这一锥面与气门顶部平面的夹角称为气门锥角，如 图所示，一般做成 30°或 45°。采用锥形工作面的目的： ①就像锥形塞子可以塞紧瓶口一样，能获得较大的气门座合压力，以提高密封性和导热性；位作用；

30气门锥角②气门落座时有定为保证良好密合，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。③避免使气流拐弯过大而降低流速。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。由于最大尺寸受燃烧室结构的限制，考虑到进气阻力比排气阻力对发动机性能的影响大得多，为尽量减小进气阻力，进气门直径往往大于排气门。2）气门杆部气门杆是圆柱形，在气门导管中不断进行上、下往复运动。气门杆部应具有较高的加工精度和较小的表面粗糙度值，与气门导管保持正确的配合间隙，以减小磨损和起到良好的导向、散热作用。气门杆尾部结构取决于气门弹簧座的固定方式。常用的结构是用剖分或两半的锥形锁片来固定气门弹簧座，这时气门杆的尾部可切出环形槽来安装锁片。也可以用锁销来固定气门弹簧座，对应的气门杆尾部应有一个用来安装锁销的径向孔。ou中tua9a)b)c)d)7el气门尾端的形状1-气门尾端：2-气门锁夹：3-卡块：4-圆柱销2.气门导管（valveguide）川山气门导管气门导管的功用是给气门的运动导向，并为气门杆散热。为便于调换或修理，气门导管内、外圆柱面经加工后压入汽缸盖或汽缸体的气门导管孔中，然后再精铰内孔。为了防止气门导管在使用过程中松落，有的发动机对气门导管用卡环定位，使气门弹簧下座将卡环压住，导管就有了可靠的轴向定位。气门杆与气门导管之间一般留有0.05～0.12mm的间隙，使气门杆能在导管中自由运动。气门导管的工作温度较高，润滑比较困难，一般用含石墨较多的铸铁或铁基粉末冶金制成，以提高自润滑性能。3.气门座(valveseat)

②气门落座时有定为保证良好密合，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。 ③避免使气流拐弯过大而降低流速。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。由于最大尺 寸受燃烧室结构的限制，考虑到进气阻力比排气阻力对发动机性能的影响大得多，为尽量减小进气阻力，进气门直径往往大 于排气门。 2）气门杆部 气门杆是圆柱形，在气门导管中不断进行上、下往复运动。气门杆部应具有较高的加工精度和较小的表面粗糙度值， 与气门导管保持正确的配合间隙，以减小磨损和起到良好的导向、散热作用。气门杆尾部结构取决于气门弹簧座的固定方 式。常用的结构是用剖分或两半的锥形锁片来固定气门弹簧座，这时气门杆的尾部可切出环形槽来安装锁片。也可以用锁销 来固定气门弹簧座，对应的气门杆尾部应有一个用来安装锁销的径向孔。 2.气门导管(valve guide) 气门导管的功用是给气门的运动导向，并为气门杆散热。为便于调换或修理，气门导管内、外圆柱 面经加工后压入汽缸盖或汽缸体的气门导管孔中，然后再精铰内孔。为了防止气门导管在使用过程 中松落，有的发动机对气门导管用卡环定位，使气门弹簧下座将卡环压住，导管就有了可靠的轴向 定位。气门杆与气门导管之间一般留有 0.05～0.12mm 的间隙，使气门杆能在导管中自由运动。气 门导管的工作温度较高，润滑比较困难，一般用含石墨较多的铸铁或铁基粉末冶金制成，以提高自 润滑性能。 3.气门座(valve seat)

气门座圈气门座圈汽缸盖或汽缸体的进、排气道与气门锥面相结合的部位称为气门座，它也有相应的锥面。气门座的作用是靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封汽缸，并接受气门传来的热量。气门座可在汽缸盖上（气门顶置时）或汽缸体上（气门侧置时）。因为气门座在高温下工作，磨损严重，故有不少发动机的气门座是用耐热钢材或合金铸铁单独制成气门座圈，然后镶嵌入汽缸盖或汽缸体上的气门座圈孔中，以便提高其使用寿命，同时便于更换。4.气门弹簧(valvespring)气门弹簧的功用是保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门座圈贴合，并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力，使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离。气门弹簧一般为等螺距圆柱形螺旋弹簧。当气门弹簧的工作频率与其固有的振动频率相等或为整数倍时，气门弹簧就会发生共振。共振时将使配气定时遭到破坏，使气门发生反跳和冲击，甚至使弹簧折断。为防止共振的发生，可采取下列结构措施：气门弹簧1）采用双气门弹簧在柴油机和高性能汽油机上广泛采用每个气门安装两个直径不同，旋向相反的内、外弹簧。由于两个弹簧的固有频率不同，当一个弹簧发生共振时，另一个弹簧能起到阻尼减振作用。采用双气门弹簧可以减小气门弹簧的高度，而且当一个弹簧折断时，另一个弹簧仍可维持气门工作。弹簧旋向相反，可以防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内使其不能工作或损坏。2)采用变螺距气门弹簧某些高性能汽油机采用变螺距单气门弹簧。变螺距弹簧的固有频率不是定值，从而可以避开共振。3)采用锥形气门弹簧锥形气门弹簧的刚度和固有振动频率沿弹簧轴线方向是变化的，因此可以消除发生共振的可能性。5.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物

汽缸盖或汽缸体的进、排气道与气门锥面相结合的部位称为气门座，它也有相应的锥面。气门座的 作用是靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封汽缸，并接受气门传来的热量。气门座可在汽缸盖上 (气门顶置时)或汽缸体上(气门侧置时)。因为气门座在高温下工作，磨损严重，故有不少发动机的 气门座是用耐热钢材或合金铸铁单独制成气门座圈，然后镶嵌入汽缸盖或汽缸体上的气门座圈孔 中，以便提高其使用寿命，同时便于更换。 4.气门弹簧(valve spring) 气门弹簧的功用是保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门座圈贴合，并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力， 使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离。 气门弹簧一般为等螺距圆柱形螺旋弹簧。当气门弹簧的工作频率与其固有的振动频率相等或为整数倍时，气门弹簧就会发生 共振。共振时将使配气定时遭到破坏，使气门发生反跳和冲击，甚至使弹簧折断。为防止共振的发生，可采取下列结构措 施： 1)采用双气门弹簧 在柴油机和高性能汽油机上广泛采用每个气门安装两个直径不同，旋向相反的 内、外弹簧。由于两个弹簧的固有频率不同，当一个弹簧发生共振时，另一个弹簧能起到阻尼减振 作用。采用双气门弹簧可以减小气门弹簧的高度，而且当一个弹簧折断时，另一个弹簧仍可维持气 门工作。弹簧旋向相反，可以防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内使其不能工作或损坏。 2)采用变螺距气门弹簧 某些高性能汽油机采用变螺距单气门弹簧。变螺距弹簧的固有频率不是定值，从而可以避开共 振。 3)采用锥形气门弹簧 锥形气门弹簧的刚度和固有振动频率沿弹簧轴线方向是变化的，因此可以消除发生共振的可能 性。 5.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物

B-8气门旋转机构1-气门：2-气门弹簧：3-气门弹簧座：4-旋转机构壳体：5-钢球：6-气门锁夹：7-碟形弹簧：8-复位弹簧四、气门传动组的结构及工作原理由于气门驱动形式和凸轮轴位置的不同，气门传动组的零件组成差别很大。1.凸轮轴1）凸轮轴工作条件及材料凸轮轴承受周期性的冲击载荷。凸轮与挺柱之间的接触应力很大，相对滑动速度也很高，因此，凸轮工作表面的磨损比较严重。2）凸轮轴构造凸轮轴是通过凸轮轴轴颈支承在凸轮轴轴承孔内的，因此凸轮轴轴颈数目的多少是影响凸轮轴支承刚度的重要因素。如果凸轮轴刚度不足，工作时将发生弯曲变形，这会影响配气定时。下置式凸轮轴每隔1～2个气缸设置一个凸轮轴轴颈。台轮上升段凸轮下降段下置式凸轮轴凸轮轮酶进、排气门开启和关闭的时刻、持续时间以及开闭的速度等分别由凸轮轴上的进、排气凸轮控制。转速较低的发动机，其凸轮轮廓由几段圆弧组成，这种凸轮称为圆弧凸轮。高转速发动机则采用函数凸轮，其轮廓由某种函数曲线构成。0点为凸轮轴回转中心，凸轮轮廓上的AB段和DE段为缓冲段，BCD段为工作段。挺柱在A点开始升起，在E点停止运动，凸轮转到AB段内某一点处，气门间隙消除，气门开始开启。此后随着凸轮维继续转动，气门逐渐开大，至C点气门开度达到最大。再后气门逐渐关闭，在DE段内某一点处气门完全关闭，接着气门间隙恢复。气门最迟在B点开始开启，最早在D点完全关闭。由于气门开始开启和关闭落座时均在凸轮升程变化缓慢的缓冲段内，其运动速度较小，从而可以防止强烈的冲击。凸轮轴上各同名凸轮（各进气凸轮或各排气凸轮）的相对角位置与凸轮轴旋转方向、发动机工作顺序及气缸数或作功间隔角有关。如果从发动机风扇端看凸轮轴逆时针方向旋转，则工作顺序为1-3-4-2的四缸发动机其作功间隔角为720°/4=180°曲轴转角，相当于90°凸轮轴转角，即各同名凸轮间的夹角为90°。对于工作顺序为1-5-3-6-2-4的六缸发动机，其同名凸轮间的夹角为60。。同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置即异名凸轮相对角位置，决定于配气定时及凸轮轴旋转方向

四、气门传动组的结构及工作原理 由于气门驱动形式和凸轮轴位置的不同，气门传动组的零件组成差别很大。 1.凸轮轴 1）凸轮轴工作条件及材料 凸轮轴承受周期性的冲击载荷。凸轮与挺柱之间的接触应力很大，相对滑动速度也很高，因此，凸轮工作表面的磨损 比较严重。 2）凸轮轴构造 凸轮轴是通过凸轮轴轴颈支承在凸轮轴轴承孔内的，因此凸轮轴轴颈数目的多少是影响凸轮轴支承刚度的重要因素。 如果凸轮轴刚度不足，工作时将发生弯曲变形，这会影响配气定时。下置式凸轮轴每隔1～2个气缸设置一个凸轮轴轴颈。 进、排气门开启和关闭的时刻、持续时间以及开闭的速度等分别由凸轮轴上的进、排气凸轮控制。转速较低的发动 机，其凸轮轮廓由几段圆弧组成，这种凸轮称为圆弧凸轮。高转速发动机则采用函数凸轮，其轮廓由某种函数曲线构成。O 点为凸轮轴回转中心，凸轮轮廓上的 AB 段和 DE 段为缓冲段，BCD 段为工作段。挺柱在 A 点开始升起，在 E 点停止运 动，凸轮转到 AB 段内某一点处，气门间隙消除，气门开始开启。此后随着凸轮继续转动，气门逐渐开大，至 C 点气门开 度达到最大。再后气门逐渐关闭，在 DE 段内某一点处气门完全关闭，接着气门间隙恢复。气门最迟在 B 点开始开启，最 早在 D 点完全关闭。由于气门开始开启和关闭落座时均在凸轮升程变化缓慢的缓冲段内，其运动速度较小，从而可以防止 强烈的冲击。 凸轮轴上各同名凸轮(各进气凸轮或各排气凸轮)的相对角位置与凸轮轴旋转方向、发动机工作顺序及气缸数或作功间 隔角有关。如果从发动机风扇端看凸轮轴逆时针方向旋转，则工作顺序为1-3-4-2的四缸发动机其作功间隔角为720°／4＝ 180°曲轴转角，相当于90°凸轮轴转角，即各同名凸轮间的夹角为90°。对于工作顺序为1-5-3-6-2-4的六缸发动机，其 同名凸轮间的夹角为60°。同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置即异名凸轮相对角位置，决定于配气定时及凸轮轴旋转方 向

46四缸发动机六缸发动机同名凸轮的相对角位置3）凸轮轴轴承中置式和下置式凸轮轴的轴承一般制成衬套压入整体式轴承座孔内，再加工轴承内孔，使其与凸轮轴轴颈相配合。上置式凸轮轴的轴承多由上、下两片轴瓦对合而成，装入剖分式轴承座孔内。轴承材料多与主轴承相同，在低碳钢钢背上浇敷减摩合金层。也有的凸轮轴轴承采用粉末冶金衬套或青铜衬套。4）凸轮轴传动机构凸轮轴由曲轴驱动，其传动机构有齿轮式、链条式及齿形带式。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，即曲轴定时齿轮和凸轮轴定时齿轮。柴油机需要同时驱动喷油泵，所以增加一个中间齿轮。为了保证齿轮啮合平顺，噪声低，磨损小，定时齿轮都是圆柱螺旋齿轮并用不同的材料制造。曲轴定时齿轮用中碳钢制造，凸轮轴定时齿轮则采用铸铁或夹布胶木。为了保证正确的配气定时和喷油定时，在传动齿轮上刻有定时记号，装配时必须对正记号。链传动机构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链传动机构的很多。链条般为滚子链，工作时应保持一定的张紧度，不使其产生振动和噪声。为此在链传动机构中装有导链板并在链条的松边装置张紧器。齿形带传动机构用于上置式凸轮轴的传动。与齿轮和链传动机构相比具有噪声小、质量轻、成本低、工作可靠和不需要润滑等优点。另外，齿形带伸长量小，适合有精确定时要求的传动。因此，被越来越多的汽车发动机特别是轿车发动机所采用。齿形带由氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维，齿面粘覆尼龙编织物（右图）。在使用中不能使齿形带与水或机油接触，否则容易引起跳齿。齿形带轮由钢或铁基粉末冶金制造。为了确保传动可靠，齿形带需保持一定的张紧力，为此在齿形带传动机构中也设置由张紧轮与张紧弹簧组成的张紧器。5）凸轮轴的轴向定位为了限制凸轮轴在工作中产生的轴向移动或承受螺旋齿轮在传动时产生的轴向力，凸轮轴需要轴向定位。凸轮轴轴向移动量过大，对于由螺旋齿轮传动的凸轮轴，会影响配气定时。上置式凸轮轴通常利用凸轮轴承盖的两个端面和凸轮轴轴颈两侧的凸肩进行轴向定位。中、下置式凸轮轴的轴向定位通常采用止推板。止推板用螺栓固定在机体前端面上。第三种轴向定位的方法是止推螺钉定位。凸肩轴向定位止推板轴向定位止推螺钉定位凸轮轴轴向定位方式1-凸轮轴：2-凸轮轴承盖：3-凸轮轴定时齿轮：4-螺母：5-调整环：6-止推板：7-定时传动室盖：8-锂栓：9-止推螺钉2.挺柱

3）凸轮轴轴承 中置式和下置式凸轮轴的轴承一般制成衬套压入整体式轴承座孔内，再加工轴承内孔，使其与凸轮轴轴颈相配合。上 置式凸轮轴的轴承多由上、下两片轴瓦对合而成，装入剖分式轴承座孔内。 轴承材料多与主轴承相同，在低碳钢钢背上浇敷减摩合金层。也有的凸轮轴轴承采用粉末冶金衬套或青铜衬套。 4）凸轮轴传动机构 凸轮轴由曲轴驱动，其传动机构有齿轮式、链条式及齿形带式。 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，即曲轴定时齿轮和凸轮轴定时齿轮。柴油机需要同时驱动喷油泵，所以增加一个中间齿轮。为 了保证齿轮啮合平顺，噪声低，磨损小，定时齿轮都是圆柱螺旋齿轮并用不同的材料制造。曲轴定时齿轮用中碳钢制造，凸 轮轴定时齿轮则采用铸铁或夹布胶木。为了保证正确的配气定时和喷油定时，在传动齿轮上刻有定时记号，装配时必须对正 记号。 链传动机构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链传动机构的很多。链条一 般为滚子链，工作时应保持一定的张紧度，不使其产生振动和噪声。为此在链传动机构中装有导链板并在链条的松边装置张 紧器。 齿形带传动机构用于上置式凸轮轴的传动。与齿轮和链传动机构相比具有噪声小、质量轻、成本低、工作可靠和不需 要润滑等优点。另外，齿形带伸长量小，适合有精确定时要求的传动。因此，被越来越多的汽车发动机特别是轿车发动机所 采用。齿形带由氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维，齿面粘覆尼龙编织物(右图)。在使用中不能使齿形带与水或机油接触， 否则容易引起跳齿。齿形带轮由钢或铁基粉末冶金制造。为了确保传动可靠，齿形带需保持一定的张紧力，为此在齿形带传 动机构中也设置由张紧轮与张紧弹簧组成的张紧器。 5）凸轮轴的轴向定位 为了限制凸轮轴在工作中产生的轴向移动或承受螺旋齿轮在传动时产生的轴向力，凸轮轴需要轴向定位。凸轮轴轴向 移动量过大，对于由螺旋齿轮传动的凸轮轴，会影响配气定时。上置式凸轮轴通常利用凸轮轴承盖的两个端面和凸轮轴轴颈 两侧的凸肩进行轴向定位。中、下置式凸轮轴的轴向定位通常采用止推板。止推板用螺栓固定在机体前端面上。第三种轴向 定位的方法是止推螺钉定位。 2.挺柱

1）挺柱的功用、材料及分类挺柱是凸轮的从动件，其功用是将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门，同时还承受凸轮所施加的侧向力，并将其传给机体或气缸盖。制造挺柱的材料有碳钢、合金钢、镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁等。挺柱可分为机械挺柱和液力挺柱两大类，每一类中又有平面挺柱和滚子挺柱等多种结构形式。2）机械挺柱机械挺柱的结构结构简单，质量轻，在中、小型发动机中应用比较广泛。挺柱上的推杆球面支座的半径比推杆球头半径略大，以便在两者中间形成楔形油膜来润滑推杆球头和挺柱上的球面支座。气门开启汽门关闭机械挺柱液力挺柱工作原理示意图3）液力挺柱在配气机构中预留气门间隙将使发动机工作时配气机构产生撞击和噪声。为了消除这一弊端，有些发动机尤其是轿车发动机采用液力挺柱，借以实现零气门间隙。气门及其传动件因温度升高而膨胀，或因磨损而缩短，都会由液力作用来自行调整或补偿。3.推杆推杆处于挺柱和摇臂之间，其功用是将挺柱传来的运动和作用力传给摇臂。在凸轮轴下置式的配气机构中，推杆是个细长杆件，加上传递的力很大，所以极易弯曲。因此，要求推杆有较好的纵向稳定性和较大的刚度。推杆一般用冷拔无缝钢管制造，两端焊上球头和球座。也可以用中碳钢制成实心推杆，这时两端的球头或球座与推杆锻成一个整体。4.摇臂摇臂的功用是将推杆和凸轮传来的运动和作用力，改变方向传给气门使其开启。摇臂在摆动过程中承受很大的弯矩，因此应有足够的强度和刚度以及较小的质量。摇臂由锻钢、可锻铸球、球墨铸铁或铝合金制造。摇背气门间隐调整螺钉锁紧螺母捏财支点球座提摇臂衬套气门摇臂摇臂是一个中间带有圆孔的不等长双臂杠杆，其作用是将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆尾部使其推开气门。摇臂分普通摇臂和无噪声摇臂两种。1）普通摇臂

1）挺柱的功用、材料及分类 挺柱是凸轮的从动件，其功用是将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门，同时还承受凸轮所施加的侧向力，并将 其传给机体或气缸盖。制造挺柱的材料有碳钢、合金钢、镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁等。挺柱可分为机械挺柱和液力挺柱 两大类，每一类中又有平面挺柱和滚子挺柱等多种结构形式。 2）机械挺柱 机械挺柱的结构结构简单，质量轻，在中、小型发动机中应用比较广泛。挺柱上的推杆球面支座的半径比推杆球头半 径略大，以便在两者中间形成楔形油膜来润滑推杆球头和挺柱上的球面支座。 3）液力挺柱 在配气机构中预留气门间隙将使发动机工作时配气机构产生撞击和噪声。为了消除这一弊端，有些发动机尤其是轿车 发动机采用液力挺柱，借以实现零气门间隙。气门及其传动件因温度升高而膨胀，或因磨损而缩短，都会由液力作用来自行 调整或补偿。 3.推杆 推杆处于挺柱和摇臂之间，其功用是将挺柱传来的运动和作用力传给摇臂。在凸轮轴下置式的配气机构中，推杆是一 个细长杆件，加上传递的力很大，所以极易弯曲。因此，要求推杆有较好的纵向稳定性和较大的刚度。推杆一般用冷拔无缝 钢管制造，两端焊上球头和球座。也可以用中碳钢制成实心推杆，这时两端的球头或球座与推杆锻成一个整体。 4.摇臂 摇臂的功用是将推杆和凸轮传来的运动和作用力，改变方向传给气门使其开启。摇臂在摆动过程中承受很大的弯矩， 因此应有足够的强度和刚度以及较小的质量。摇臂由锻钢、可锻铸球、球墨铸铁或铝合金制造。 摇臂是一个中间带有圆孔的不等长双臂杠杆，其作用是将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆尾 部使其推开气门。摇臂分普通摇臂和无噪声摇臂两种。 1）普通摇臂