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；