第四章第四章 配气机构配气机构一、作用一、作用 按按照照发发动动机机的的工工作作顺顺序序定定时时、、定定量量实实现现换换气过程达达到到进进气气尽尽可可能能充充分分、、排排气气尽尽可可能能干干净净的的目的衡量进气充分程度的指标衡量进气充分程度的指标充量系数充量系数φc：：定定义义：：实实际际进进气气量量与与进进气气状状态态下下理理论论上上充充满气缸工作容积的新鲜充量之比满气缸工作容积的新鲜充量之比二、换气机构形式二、换气机构形式气门式、气口式、气门气门式、气口式、气门-气口式 第一节第一节 气门式配气机构的布置和传动气门式配气机构的布置和传动一、分类一、分类（一）按气门布置的位置来分（一）按气门布置的位置来分1、气门侧置式、气门侧置式 气门设置在机体上凸轮轴必须下置所气门设置在机体上凸轮轴必须下置所以此种已淘汰以此种已淘汰2、气门顶置式（、气门顶置式（3-1）） 气门布置在缸盖上适于高转速、高压缩气门布置在缸盖上适于高转速、高压缩比的发动机比的发动机3、进气门顶置，排气门侧置式、进气门顶置，排气门侧置式 进气门布置在缸盖上，排气门布置在缸体进气门布置在缸盖上，排气门布置在缸体上。
主要用于高速发动机主要用于高速发动机 （二）按凸轮轴的布置位置来分（二）按凸轮轴的布置位置来分1、凸轮轴下置式（、凸轮轴下置式（3-1）） 凸轮轴布置在缸体的下部曲轴箱内气门驱凸轮轴布置在缸体的下部曲轴箱内气门驱动机构复杂，配气机构噪声较大动机构复杂，配气机构噪声较大2、凸轮轴中置式（、凸轮轴中置式（3-4）） 凸轮轴布置在缸体上部驱动气门所需零部凸轮轴布置在缸体上部驱动气门所需零部件数目较少件数目较少3、凸轮轴上置式（、凸轮轴上置式（3-5）） 凸轮轴布置在缸盖上驱动气门所需零部件凸轮轴布置在缸盖上驱动气门所需零部件数目最少适用于高转速发动机，应用较广数目最少适用于高转速发动机，应用较广泛 （三）按凸轮轴的动力传动方式来分（三）按凸轮轴的动力传动方式来分1、链传动：、链传动：可靠性、耐久性差，噪音大可靠性、耐久性差，噪音大3-6））2、齿形带传动：、齿形带传动：可以减少链传动时的高噪音，可以减少链传动时的高噪音， 减少机构质量，降低成本减少机构质量，降低成本3-7）） 前两种适于凸轮轴离曲轴较远、高转速的发前两种适于凸轮轴离曲轴较远、高转速的发动机。
需要张紧装置需要张紧装置 3、齿轮传动：、齿轮传动：多用在凸轮轴中、下置式的配多用在凸轮轴中、下置式的配气机构中齿轮多采用圆柱形斜齿气机构中齿轮多采用圆柱形斜齿 （四）按气门数及排列方式来分（四）按气门数及排列方式来分 双气门和多气门双气门和多气门3-3、、3-5）） 气门排列方案：气门排列方案： （（3-8）） 1、同名气门排成两列（用一根凸轮轴）、同名气门排成两列（用一根凸轮轴） 2、同名气门排成一列（用两根凸轮轴）、同名气门排成一列（用两根凸轮轴）（五）按气门开启结构来分（（五）按气门开启结构来分（图图）） 1、利用摇臂开启、利用摇臂开启 2、利用凸轮轴直接开启、利用凸轮轴直接开启 二、气门间隙二、气门间隙（一）定义及其存在位置（一）定义及其存在位置1、定义：、定义：在发动机冷态装配时，在气门及其在发动机冷态装配时，在气门及其相邻传动机构之间留有适当地间隙，相邻传动机构之间留有适当地间隙，以补偿气门受热后的膨胀量这一以补偿气门受热后的膨胀量这一间隙就称为气门间隙间隙就称为气门间隙2、位置：、位置：在气门与其相邻传动件之间。
在气门与其相邻传动件之间3、间隙大小（冷车间隙）、间隙大小（冷车间隙）柴油机：柴油机：进气门进气门 0.30～～0.35mm 排气门排气门 0.35～～0.40mm 汽油机：汽油机：进气门进气门 0.25～～0.30mm 排气门排气门 0.30～～0.35mm 气门间隙过大：气门间隙过大： 进排气门开启时间缩短，造成进气不充进排气门开启时间缩短，造成进气不充分，发动机充量系数下降，功率下降，排气分，发动机充量系数下降，功率下降，排气不干净，发动机热负荷增加，缸盖受热变形不干净，发动机热负荷增加，缸盖受热变形增大；配气机构传动件之间以及气门与气门增大；配气机构传动件之间以及气门与气门座之间产生较大撞击及响声，加速它们之间座之间产生较大撞击及响声，加速它们之间的磨损气门间隙过小：气门间隙过小： 气门受热膨胀后造成气门关闭不严，产气门受热膨胀后造成气门关闭不严，产生漏气，使发动机的动力性下降，热负荷增生漏气，使发动机的动力性下降，热负荷增加，气门被烧坏等加，气门被烧坏等 第二节第二节 配气相位配气相位定义：定义：指进排气门实际开启时刻及开启的延续时间。
一指进排气门实际开启时刻及开启的延续时间一般用曲轴转角来表示，也可以用一环形相位图来般用曲轴转角来表示，也可以用一环形相位图来表示，即配气相位图表示，即配气相位图3-9））进气提前开启角进气提前开启角α；；延时关闭角延时关闭角β则进气门打开持续时间：则进气门打开持续时间：180+α+β排气提前开启角排气提前开启角γ；；延时关闭角延时关闭角δ则排气门打开持续时间：则排气门打开持续时间：180+γ+δ提前开启作用：提前开启作用：可以减少进排气阻力，减少进排气消耗可以减少进排气阻力，减少进排气消耗 功延时关闭作用：延时关闭作用：利用进排气惯性，以增大进排气量利用进排气惯性，以增大进排气量气门叠开角：气门叠开角：α+δ 第三节第三节 顶置气门式配气机构的零件和组件顶置气门式配气机构的零件和组件组成：组成：气门组气门组和和气门传动组气门传动组一、气门组（一、气门组（3-10））组成：组成：气门、气门座、气门导管、气门弹簧气门、气门座、气门导管、气门弹簧（座）气门锁夹等座）气门锁夹等作用：作用：保证气门能够实现气缸的密封保证气门能够实现气缸的密封。
一）气门（一）气门进气门进气门和和排气门排气门1、工作条件：、工作条件：高压冲击、高温、腐蚀、磨损等高压冲击、高温、腐蚀、磨损等 2、材料：、材料：进气门：进气门：合金钢，如合金钢，如40Cr、、35CrMo等排气门排气门：高级耐热合金钢，如：高级耐热合金钢，如4Cr9Si2等3、结构、结构1）头部）头部形状：形状：平顶、凹顶、秃顶（平顶、凹顶、秃顶（3-11））气门锥角气门锥角α：：气门密封锥面的与水平面之间的夹气门密封锥面的与水平面之间的夹角2）杆身：）杆身：起引导气门上下直线运动、传热的作起引导气门上下直线运动、传热的作用其表面要求耐磨其表面要求耐磨 3）尾部：）尾部：主要起固定弹簧座的作用主要起固定弹簧座的作用3-12））（二）气门导管（（二）气门导管（3-12）） 引导气门做往复直线运动，与气门杆身相配引导气门做往复直线运动，与气门杆身相配同缸盖是过盈配合同缸盖是过盈配合三）气门座：（三）气门座：同缸盖是过盈配合铝合金缸盖必须同缸盖是过盈配合铝合金缸盖必须镶气门座镶气门座 （（3-12））（四）气门弹簧（（四）气门弹簧（3-14）） 保证气门紧贴气门座，防止气门落座时发生跳保证气门紧贴气门座，防止气门落座时发生跳动等。
常用双弹簧结构常用双弹簧结构五）气门旋转机构：（五）气门旋转机构：安装在气门尾部，在气门工作安装在气门尾部，在气门工作时发生一定的转动，以使气门受热、磨损均匀，同时发生一定的转动，以使气门受热、磨损均匀，同时可以挤出气门密封锥面的积碳等物质有自由、时可以挤出气门密封锥面的积碳等物质有自由、强制旋转两种强制旋转两种3-15）） 二、气门传动组二、气门传动组组成：组成：正时齿轮、配气凸轮轴、挺柱、推杆、气门间正时齿轮、配气凸轮轴、挺柱、推杆、气门间隙调整螺钉、摇臂、摇臂轴、摇臂支座等隙调整螺钉、摇臂、摇臂轴、摇臂支座等作用：作用：将由曲轴传来的动力传给气门，使进、排气门将由曲轴传来的动力传给气门，使进、排气门能按照配气相位规定时刻开闭，并保证有足够能按照配气相位规定时刻开闭，并保证有足够的开度一）配气凸轮轴（（一）配气凸轮轴（ 3-16、、17 ））1、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：1：：22、凸轮轴的凸轮是根据发动机的发火顺序和配气相位、凸轮轴的凸轮是根据发动机的发火顺序和配气相位 来设计的来设计的3、凸轮轴的轴向定位（、凸轮轴的轴向定位（3-19））4、凸轮轴定时齿轮的安装必须根据记号进行，以保证、凸轮轴定时齿轮的安装必须根据记号进行，以保证发动机的配气相位与发动机的发火顺序相符。
发动机的配气相位与发动机的发火顺序相符3-18）） （（二）气门挺柱（二）气门挺柱（3-20）） 菌式、筒式、滚轮式、液压挺柱菌式、筒式、滚轮式、液压挺柱（（3-21、、22）三）气门推杆（（三）气门推杆（ 3-23 ）） 要求刚性较好要求刚性较好四）摇臂（（四）摇臂（3-24、、25）） 实际为一双臂杠杆摇臂工作时的强度和刚实际为一双臂杠杆摇臂工作时的强度和刚度必须保证摇臂与摇臂轴之间的润滑来自度必须保证摇臂与摇臂轴之间的润滑来自于凸轮轴于凸轮轴 。