配气机构的工作过程？

Answer 1

01：缸盖总成

02：凸轮轴总成：凸轮轴主要通过凸轮，驱动摇臂或挺柱，最终驱动进排气门按照规定的时刻打开或者关闭。
目前凸轮轴按照材料和工艺，主要分为：灰铁凸轮轴，球墨铸铁凸轮轴，锻造钢制凸轮轴和组合式凸轮轴。灰铁凸轮轴一般凸轮采用冷激，球铁采用感应淬火的方式提高凸轮的表面硬度。而组合式凸轮轴的凸轮一般为轴承钢，也采用感应淬火的热处理工艺。灰铁凸轮轴的凸轮表面接触应力一般不超过800Mpa，球铁可以达到800-950Mpa，而钢制的可以做到1000Mpa以上。
组合式凸轮轴的凸轮组装方式一般包括：滚花装配，钢球胀管，热套，焊接等，其凸桃也有采用粉末冶金方式制成的。另外目前直喷发动机，其高压油泵驱动一般由凸轮轴专门的油泵凸轮驱动，故由于其高接触应力，一般采用钢制或组合式凸轮轴，有些喷油压力低的也有采用球铁凸轮轴形式的。
03：气门系统零件（下有详细介绍）
04：进气道：图中可以明显看到气门导管的压装位置。
05：排气道：图中可以明显看到气门导管的压装位置。
06：活塞
下面详细讲解一下气门系统零件，如下图所示：

01：滚子摇臂：可以清楚的看到摇臂内部采用滚针轴承形式，其作用是将机械挺柱类型的凸轮与挺柱的滑动摩擦，变更为凸轮和滚子的滚动摩擦，可以减摩，并且可以通过摇臂比来放大凸轮的型线升程。其一端连接着指状液压挺柱，一边驱动着气门杆顶端（可以看到，这块还是有一定的滑动摩擦的）。

02：指状液压挺柱：液压挺柱主要作用是通过其壳体和柱塞的缝隙，可控泄漏高压油腔的机油至低压油腔，从而自补偿气门间隙，保持气门间隙为零，即始终保持摇臂接触凸轮。避免了机械挺柱类型的有气门间隙，需要选配机械挺柱厚度。另外还有杯状液压挺柱，可以直接取代机械挺柱的位置，但缺点是比机械挺柱还要高的摩擦阻力。
03：气门弹簧座：外侧和气门弹簧接触，内侧和锁夹接触，和锁夹配合起到传递气门与气门弹簧之间的力的作用。即，凸轮升程处摇臂下压，驱动气门打开时，带动气门弹簧压缩，待凸轮基圆处，气门弹簧反弹，通过锁夹弹簧座带动气门回位关闭。一般采用碳氮共渗热处理。
04：锁夹：连接气门弹簧座和气门，通过气门上的锁夹槽紧扣住气门。作用和气门弹簧座相同。一般分为三锁槽和单锁槽之分，三锁槽可以降低锁夹飞脱的可能性，并且能够加强气门自转。一般也是碳氮共渗热处理。
05：进排气门：气门的作用即是按时打开或者关闭，使得燃烧室内能够及时充入新鲜空气并能够及时排除燃烧废气。目前主流的设计是一缸2进2排，进气门头部一般比排气门头部来的大。进气门一般需要能够承受650度左右的温度，而排气门可能需要承受900度左右的温度。而为了应对2021年的国六b的排放法规，其RDE工况需要提高排温，故对排气门材料的要求愈加苛刻，排气门温度耐受可能需要提高到1050度，需要更换高镍材料。可能细心的朋友发现了前面的总图上，排气门是中空的，这即是排气门中空充钠技术，通过液体钠液的震荡，将排气门头部的温度尽可能的传递到杆部，将温度最高点从排气门背角向上提高，加快排气门散热。 气门一般采用镀铬或者氮化，某些极端情况下，排气门盘锥面（即和座圈接触处，需要堆焊合金来提高耐高温磨损性）。对了，这里要提醒一下汽服专业的朋友，气门装缸盖上，不是缸体。就不说三遍了。气门是需要通过座圈和导管散热到缸盖的水套上的，不是吸收“缸体”热量。
06：气门弹簧：作用是驱使气门在凸轮轴凸轮基圆处回位。气门弹簧力是凸轮轴摩擦扭矩的重要来源，其弹簧力越大，凸轮轴摩擦扭矩越大，但气门弹簧力如果偏小，则可能使得气门在高转速下无法及时关闭，从而影响燃烧。并且气门在关闭时会有反跳，气门弹簧力偏小的话，气门反跳会较高，从而对气门产生严重冲击，会磨损座圈和气门。气门弹簧一般是圆柱弹簧等螺距，现在的设计会在气门弹簧上部逐步减少外径，并且逐步增大螺距，即所谓的蜂窝状弹簧，可以有效降低气门刚打开时的弹簧力，从而降低凸轮轴摩擦扭矩。目前大多数气门弹簧还在使用圆形线径，但新设计已经采用卵形线径，即左右直径和上下直径不相等，采用这种线径，可以在保持弹簧安全系数的前提下降低弹簧重量。
07：气门油封：顾名思义，气门油封的作用是防止缸盖内的机油泄漏到导管，从而进入进排气道甚至燃烧室，但是气门和气门导管仍然需要润滑，故其还必须设置有一定的泄漏量，一般来说，排气门侧的油封泄漏量需要比进气侧来的高。
08：气门导管：气门导管压装在缸盖上，用于进排气门的导向和辅助固定作用。其和气门的间隙值是非常关键的，气门导管的长度也需要仔细斟酌，长度越长，气门导向作用越好，气门导管磨损越小，但越长，越会深入进排气道，从而影响进气效率或者排气背压。一般和气门座圈一样，都是粉末冶金产品。

Answer 2

配气机构的工作过程
曲轴带动凸轮轴旋转，当凸轮基圆与挺柱
接触时气门在弹簧作用下处于关闭状态。当凸
轮凸起部分与挺柱接触时，气门开启。当凸轮
最大凸起处与挺柱接触时，气门达到最大开度，
随后气门逐渐关闭。这样气门随着凸轮轴的旋
转循环开启和关闭
发动机配气机构（内燃机配气机构）是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜的可燃混合气（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 。在压缩与作功行程中，关闭气门保证燃烧室的密封。

Answer 3

配气机构的作用
配气机构的作用是及时的将可燃混合气吸入气缸和及时的将气缸中的废气排出，以保证发动机的正常工作。配气机构是实现发动机进气过程和排气过程控制机构，它的作用是按照发动机的正常工作次序按时打开和关闭进、排气门，使新鲜空气或可燃混合气进入气缸把燃烧后的废气从气缸内排出。配气机构要有足够的气体流通面积，要保证适时的开启与关闭进排气孔，使废气充分地排出干净，尽可能地吸进新鲜可燃混合气，配气机构要求简单，工作可靠，调整维修方便。

配气机构的组成部分
1、一般汽车的发动机都采用气门式配气机构，气门式配气机构主要由气门组和气门传动组组成。
2、气门组包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧等零件，有的进气门还设有气门旋转机构，气门组应保证气门对汽缸的密封性。
3、气门门传动组主要包括凸轮轴、正时齿轮、挺柱及其导管，推杆、摇臂臂和摇臂轴等，其作用是使进排气们按配气相位规定的时刻进行开闭，并保证有足够的开度。
配气机构的性能
1、在各种工况下工作时获得最佳的进气量，以保证发动机在各种工况下工作时发出最好的性能。
2、发动机在全负荷下工作时，需获得最大功率和扭矩，这就要求在此工况下，配气机构应保证获得最大进气量。

配气机构的布置型式
1、气门顶置式
气门顶置式是目前应用最广泛的一种配气机构型式 。进气门和排气门都倒挂在气缸盖上。气门组包括气门、气门导管、气门座、弹簧座、气门弹簧、锁片等零件;气门传动组一般由摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮组成。当气缸的工作循环需要将气门打开进行换气时，曲轴通过传动机构(如正时齿轮)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，同时使弹簧进一步压缩。当凸轮的凸起部分的顶点转过挺柱以后，便逐渐减小了对挺柱的推力，气门在弹簧张力的作用下开度逐渐减小，直至最后关闭。压缩和做功行程中，气门在弹簧张力的作用下严密关闭。

Answer 4

曲轴带动凸轮轴旋转，当凸轮机源于挺住接触时，气门在弹簧作用下处于关闭状态，当突聋凸起，部分雨挺住，接触时气门开启，当凸轮最大凸起处于铁路接触时，气门打到最大开度，随后，气门逐渐关闭，这样气门随着凸轮轴的旋转循环开启和关闭

Answer 5

一、概论

本期内容主要对发动机的配气机构做讲解。

配气机构

1.组成：进气门、排气门、液力挺杆总成、凸轮轴、凸轮轴正时齿轮等

2.作用：是根据发动机每一缸内进行的工作循环顺序，定时地开启和关闭各气缸的进、排气门，以保证新鲜可燃混合气（汽油机）或者空气（柴油机）能够及时进入气缸，并把燃烧后产生的废气及时排出气缸。

3.分类：配气机构分为气门配气和气口配气两种。汽车发动机多采用气门配气机构。

气门配气机构分类：按气门布置形式可分为气门顶置式和气门侧置式；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；按曲轴和凸轮轴的传动方式可分为齿轮传动式、链条传动式、同步带传动式；按每个气缸气门数可分为二气门式、四气门式、五气门式。

二、配气机构重要参数

充气效率定义：进气过程中，实际进入气缸的新鲜空气或可燃混合气的质量与在理想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。

充气效率越高，表示进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量越多，可燃混合气燃烧时产生的热量越大，发动机的功率也就越高。

2.气门间隙

气门间隙

定义：指气门处于关闭状态时气门与传动件之间的间隙。

为什么要有气门间隙？如果气门及其传动件之间，在冷却状态下无间隙或者间隙过小，则在热态时，气门及其传动件受热必然会产生膨胀，导致提前顶开气门，从而引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和做功行程中漏气，使得功率下降或者烧毁气门，甚至不易启动，因此在装配发动机时，需要保证气门和传动件预留适当间隙，用于补偿气门受热后的膨胀量。（通常进气门间隙通常为0.25~0.3mm，排气门间隙通常为0.3~0.35mm）

三、配气相位

配气相位图

定义：用曲轴转角表示进、排气门实际开闭时刻和持续时间，称为配气相位。

配气相位是影响充气效率的重要因素，直接影响发动机的动力性和经济性。

进气门配气相位进气提前角α：为了保证进气行程开始时进气门已经开大，减小进气阻力，使新鲜的空气能够顺利充入气缸（通常为10°~30°）进气迟后角β：进气门迟后关闭，是由于活塞到达下止点时，气缸内压力仍低于大气压力，气流还有相当大的惯性，仍可以利用气流惯性和压力继续进气。（通常为30°~80°）排气门配气相位排气提前角γ：当做功行程活塞接近下止点时，气缸内的气体大约还有0.3~0.5MPa的压力，此压力对做功的作用已经不大，但仍比大气压力大，在此压力下，气缸内的废气能迅速的自由排出（通常为40°~80°）排气迟后角δ：由于活塞到达下止点时，气缸内的残余废气压力继续高于大气压力，同时排气时气流有一定的惯性，仍可以利用气流惯性和压力差把废气排放充分（通常为10°~30°）气门重叠由于进气门在上止点前就开启，而排气门在上止点后才关闭，这就出现了一段时间内进、排气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠。（α+δ）