配气相位
气门的开闭时刻和气 门的开启持续时间用曲轴 转角来表示。 配气相位图： 配气相位用环形图来 表示。
理论上：进、排气各占曲轴转角180° 实际上：发动机转速高，进排气时间短，进排气过程占 曲轴转角要大于180°
一、气门的早开迟闭
1、进气门的早开
目的：增大进气开始时的气门开度 进气提前角α ：10°～ 38°
双上置凸轮轴式配气机构是在气缸盖上布置２根凸轮轴，一根驱动进气门， B.双上置凸轮轴式配气 一根驱动排气门，这种结构有利于多气门的布置。
机构
图3-11 气门双上置式凸轮轴配气机构 图3-12 气门双上置式凸轮轴配气机构
摆臂驱动式
· 左图为摆臂驱动、双凸轮 轴上置式配气机构
摆臂驱动比摇臂驱动刚度更 好，更有利于高速发动机， 在轿车发动机上应用广泛
传动时，曲轴上的齿形带轮通过齿形带驱动
凸轮轴上的齿形带轮，并用张紧轮调整齿形 带张力，如图3-2（ｃ）所示。齿形带由纤维 和橡胶制成，一面具有齿形，另一面是平面。 齿形带传动噪声小，不需要润滑。齿形带要 求汽车每行驶10000ｋｍ检查一次，以确保 工作可靠。安装时和齿轮传动式一样，在主 动轮和被动轮上都有正时记号，必须按要求 对准正时记号，以确保配气正时。
图3-2C 齿形带传动式
3、按凸轮轴布置形式分为类
1）. 凸轮轴下置式配气机构
（1）组成：气门传动组和气门组
（2）特点：凸轮轴平行布置在曲 轴一侧，位于气门组下方，配气机 构的工作通过曲轴和凸轮轴之间的 一对正时齿轮啮合将曲轴的动力传 给凸轮轴来带动。 优点是布置比较灵活，即凸轮轴 离曲轴较近，可简单的用对齿轮传 动。缺点是传动路线较长，噪音较 大且挺柱易发生变形。
项目三
配
气
机
构
1、按气门布置形式分为：侧置气门和顶置气门
气 门 顶 置 式
气 门 侧 置 式
项目三
配
气
机
构
2、按凸轮轴的传动方式分类
配气机构按凸轮轴的传动方式分有齿轮传动式、链条传动式 和齿形带传动式。如图3-2所示。
（a）齿轮传动式
（b）链条传动式 图3-2 凸轮轴的传动方式
（c）齿形带传动式
注意：凸轮轴上置式配气机构有单上置和双 上置之分。
凸 轮 轴 上 置 式
A.单上置凸轮轴式配气机构
• A.单上置凸轮轴式配气机构。单上置凸轮轴式配气 机构在缸盖上布置１根凸轮轴驱动进、排气门。
气门驱动形式
凸轮轴 上置
1、凸轮通过液压挺柱驱动气门的称直接驱动式
直接 驱动
· 接驱动式 直 配气机构的 刚度最大， 驱动气门的 能量损失最 小，在高度 强化的轿车 发动机上应 用广泛
δ 排气延迟角
排气
CA6102： γ ＝42 °
4、排气门的迟闭
目的：利用气流惯性和压差多排气 排气迟闭角δ ：10°～ 30° CA6102： δ ＝48 °
项目三
配
气
机
构
问题一：什么是配气机构？（视频）
配气机构是适时开闭进气门与排气门，控制发动机 进气和排气的机构。
问题二、配气机构有什么作用？
项目三
配
气
机
构
一、配气机构的作用与组成
（一）配气机构的作用 根据发动机的工作顺序和各缸工作循环的要求，定时开启 和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴 油机）准时进入气缸，废气得以及时排出气缸。
凸轮轴正时 齿形带轮
（2）缺点：可靠 性、耐久性差，摩 擦阻力大，随温度 变化大
（3）应用：上海 别克、奥迪、桑塔 纳等轿车均采用这 种传动
张紧轮
水泵传动齿 形带轮 中间轮 曲轴正时齿 形带轮
齿形 带传 动
3）. 齿形带传动
从20世纪80年代初开始，齿形带传动逐渐得 到广泛使用。与链条传动相似，采用齿形带
图3-12 气门双上置式凸轮轴配气机构
课堂小结 配气机构的总体布置 一、配气机构的型式
侧置气门式 1、按气门的 布置型式
顶置气门式
2、按各气缸气门数目
二气门式（一进一排） 多气门式（二进二排，三进两排） 如：奥迪A4 齿轮传动式 链条传动式 齿形皮带传动式
3、按曲轴和凸轮轴的传动方式
齿轮传动式
链条传动式
说明1：顶置气门应用最广泛，侧置气门已被淘汰。 以下配气机构如果不特别说明，则都为顶置气门式。
图3-1 捷达车 五气门示意图
说明2：一般发动机都采用每缸两气门，即一个进气门和一个排气门的结 构。为了进一步提高气缸的换气性能，许多中、高级新型轿车的发动机上普 遍采用每缸多气门结构，如三气门、四气门以及五气门等，其中以四气门为 多见。如图3-1所示为捷达车发动机每缸五气门(三个进气门、两个排气门) 结构。
齿形皮带传动式
下置凸轮轴式配气机构
4、按凸轮轴的安装位置 中置凸轮轴式配气机构
上置单凸轮轴式配气机构 摇臂 气 门弹簧 气门 推杆
挺杆
凸轮轴
下置凸轮轴式配气机构
中置凸轮轴式配气机构 摇臂 挺杆
气门
凸轮
上置单凸轮轴式配气机构
上置凸轮轴挺杆驱动式
上置双凸轮轴无挺杆式
凸轮
气门
上置双凸轮轴摇臂驱动式
（3）应用：凸轮轴上置式配气机构
凸轮轴上置式配气机构的凸轮轴 离曲轴较远，采用链条传动或齿形带 传动。采用链条传动时，在曲轴和凸 轮轴上装有链轮，曲轴通过链条驱动 凸轮轴，在链条侧面有张紧机构和链 条板，利用张紧机构调整链条张力。
3）. 齿形带传动
（1）优点：配气 相位准确，布置自 由度大，磨损、传 动噪声小。
保证气门的密封 进、排气阻力要小 （二）要求 进、排气要充分 进、排气的时机要恰当
项目三
配
气
机
构
（三）配气机构的组成 1、气门组 2、气门传动组
它们的作用和主要零件？
项目三
配
气
机
构
（三）配气机构的组成 1、气门组
（1）作用：封闭进、排气道 （2）主要零件：包括气门、气门座、气门弹簧和直列四缸设计，双顶置凸轮轴16气门
二、配气机构的组成
气门组： 用于控制进、排气道的开闭。
气门、气门座、气门 导管、气门弹簧、气 门弹簧座等。
气门传动组：
按照配气相位的要求 实时开闭进、排气门,并保 证有足够的气门升程。 包括正时齿轮、凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂、摇臂轴等。
第二节 配气相位：
a)气门关闭
b)气门打开 图3-8 配气机构工作原理
c)气门关闭
（3）、凸轮轴上置式配气机构
特点：凸轮轴直接安装于气缸盖上，通过 同步齿形带或者链条来驱动（因为凸轮轴离 曲轴中心较远），如右图所示。
凸轮轴直接通过摇臂驱动气门或者直接
通过挺柱驱动气门，省去了推杆。 主要优点：运动件少，凸轮轴至气门的传动 链短，整个机构的刚度大，适合于高速发动 机· 主要缺点：凸轮轴与曲轴传动距离较远， 一般用齿形带传动或链传动 应用：现代轿车使用的高速发动机大多采用 这种结构形式，如右图所示。
进气提前角α 进气
CA6102： α ＝12 °
2、进气门的迟闭
目的：利用气流惯性和压差多进气 进气迟闭角β ：40°～ 80° CA6102： β ＝48 °
进气延迟角β
进气持续角： α + 180 ° +β
3、排气门的早开
目的：利用压差大量排气，降低活 塞上行的阻力，防止发动机过热 排气提前角γ ：40°～ 80°
· 摆臂与摇臂功用相同，区别是 摆臂为单臂杠杆，其支点在摆 臂的一端（看左、右图对比）
4、按每缸气门的数量分类
• 1）双气门式配气机构
• 一般发动机配气机构较多采用一个 进气门和一个排气门，其特点是结 构简单，能够适应各种燃烧室，但 气缸换气受到进气通道的限制，故 都用亍低速发动机。
发动机每缸气门数量超过２个的称 多气门发动机。 现代高性能发动机普遍采用3气门 、4气门和5气门，目前应用最多的 是４气门发动机。 优点：气门通过断面积大，进排气 充分，进气量增加，发动机的转矩 和功率提高，有利亍发动机高速化 （单个气门质量减轻）。
挺柱体 气门 顶置
图3-9 凸轮通过挺柱直接驱动气门
2、摇臂驱动式：通过摇臂驱动的称摇臂驱动式， 如图3-10所示。
摇臂驱动气门式 · 凸轮轴直接驱动摇 臂，摇臂驱动气门
· 还可以是凸轮轴推 动挺柱，挺柱推动摇 臂，摇臂再驱动气门
图3-10 摇臂驱动、单上置凸轮轴式配气机构
B.双上置凸轮轴式配气机构
当凸轮的顶点转过挺杆后， 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。 （同学们想一下运动过程） 动画演示
项目三
（一）配气机构的分类
配
气
机
构
二、配气机构的分类和工作原理
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。
1、按气门布置形式分为：侧置气门和顶置气门
（1）作用：使气门定时开启和关闭 （2）主要零件：包括正时齿轮(正时链轮和链条或正时带轮 和正时带)、凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂轴和摇臂等。
项目三
配
气 机
构
发动机工作时，曲轴通过正时齿 轮驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上 的凸轮凸起部分通过挺杆和推杆 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 门弹簧进一步压缩。
图3-3 加中 间惰轮的齿轮 传动（柴油机 用） Ａ、Ｂ、Ｃ正 时记号
说明2：凸轮轴正时齿轮大，曲轴正时齿轮小，通常采用斜 齿，以延长使用寿命，减少噪音，保证传动平稳。安装时，齿 轮上的正时记号必须对准，确保配气正时。
2）. 链条传动
（1）优点：布置自由度大，制造 成本低，工作可靠。 （2）缺点：配气相位易变，噪声、 磨损大，耐久性较差，润滑、维修 较麻烦。