气门配气机构的组成(20多张彩图，彻底搞清楚发动机的配气机构)

配气机构的作用是根据发动机发火顺序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜气体及时进入气缸，使废气及时排出气缸。

配气机构一般由气门组件和气门传动组件组成。气门组件主要包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧等零部件；气门传动组件主要包括凸轮轴、正时及其传动机构、气门挺杆、气门压杆和摇臂等零部件。如下面的组图所示。

配气机构（皮带驱动的单凸轮轴）的结构组成▲

气缸盖上安装的气门组件和凸轮轴（一）▲

1—进气凸轮轴；2—气门导管；3—进气门；4—气门压杆；5—气门弹簧；6—液压挺杆；7—排气凸轮轴

气缸盖上安装的气门组件和凸轮轴（二）▲

1—进气门；2—底部气门弹簧座；3—上部气门弹簧座；4—气门夹锁；5—进气凸轮轴；6—排气门；7—气门弹簧；8—滚子式气门压杆；9—气门杆密封件；10—排气凸轮轴

宝马N55 发动机的配气机构▲

1—机油喷嘴；2—偏心轴；3—扭转弹簧；4—月牙板；5—进气凸轮轴；6—气门挺杆；7—滚子式气门摇臂；8—液压气门间隙补偿装置；9—气门弹簧；10—进气门；11—伺服电动机；12—排气门；13—气门弹簧；14—液压气门间隙补偿装置；15—滚子式气门摇臂；16—排气凸轮轴；17—密封套管；18—插孔

气门传动组件▲

1. 凸轮轴

凸轮轴的作用是控制换气过程和燃烧过程。其主要任务是开启和关闭进气门及排气门。发动机的凸轮轴轴身直接在轴承内运转。凸轮轴轴身上带有凸轮，发动机工作的作用力就由凸轮轴轴承承受。

凸轮轴 ▲

1—输入法兰；2—用于专用工具的双平面段；3—轴管；4—凸轮；5—真空泵的输出法兰；6—凸轮轴传感器的参考基准；7—高压泵传动装置的三段凸轮；8—扳手宽度面；

A—进气凸轮轴；B—排气凸轮轴

凸轮的形状，即凸轮横截面的轮廓，它决定了气门行程的运行轨迹（下图）。

凸轮横截面 ▲

1—凸轮行程；2—凸轮顶部；3—凸轮工作面；4—基圆

凸轮随动件沿凸轮轮廓随凸轮一起移动，并将运动传至气门。在基圆区域内，气门处于关闭状态。气门机构带有机械调节装置时，基圆和凸轮随动件之间存在间隙。接触到凸轮工作面时，气门开启或关闭。工作面倾斜度越大，气门开启或关闭的速度就越快。工作面可呈直线形状，也可呈曲线形状，具有直线工作面的凸轮也称作切线凸轮。尤其是与滚子式气门压杆一起使用时，凸轮工作面呈中空形式（凹形）。因此，有些车使用了带有烧结凸轮的复合式凸轮轴。只有使用无需修整的烧结凸轮，才能获得滚子式气门压杆所需要的凹形工作面。而使用平顶桶状挺杆时，凸轮工作面呈凸形。这种凸轮也被称作谐运动凸轮。凸轮顶部是气门完全开启点，凸轮顶部越宽，气门开启时间就越长。但可能会产生一定弧度，凸轮随动件会因加速度而从凸轮上有弧度处抬起。从基圆至凸轮顶部的距离为凸轮行程。

凸轮运动与气门之间的传动比取决于传动部件。例如，桶状挺杆以1 ∶ 1 的传动比传动，而滚子式气门压杆的传动比则取决于杆长。

2. 气门

气门与气门导管和气门弹簧共同构成一个总成，安装在缸盖上。

处于安装状态下的气门 ▲

1—气门锁夹；2—气门杆密封件；3—下部气门弹簧座；4—换气通道；5—气门座圈；6—气缸盖；7—气门导管；8—气门弹簧；9—上部气门弹簧座

气门由气门头、气门座和气门杆三部分组成。

气门结构 ▲

1—凹槽；2—气门杆直径；3—内圆角；4—气门头；5—气门座高；6—气门头直径； 7—气门座直径；8—气门座角度

气门可分为单一金属气门、双金属气门和空心气门，图2.2-41 所示为空心气门。

空心气门 ▲

1—气门杆；2—空腔；3—气门头

气门座承担隔开燃烧室与气道的作用。此外，热量也通过此处从气门传至气缸盖。气门处于关闭状态时，气门座表面与气缸盖气门座圈靠在一起。

小贴士

通常情况下，承受较小负荷的进气门座比承受高负荷的排气门座窄。气门座宽度为1.2～2.0mm。确保气门座位置正确非常重要。如下图所示为气门座安装位置。

气门座安装位置 ▲

1—气门座圈；2—气门座表面

3. 气门导管

气门导管是汽车发动机气门的导向装置，对气门起导向作用，以确保气门位于气门座的中心，并通过气门杆将气门头处的热量传至气缸盖。气门导管及其安装位置如下图所示。

4. 气门锁夹

气门锁夹负责连接气门弹簧座和气门。

气门锁夹▲

1—气门弹簧座；2—非夹紧式气门锁夹；3—夹紧式气门锁夹；4—气门杆

5.气门弹簧

气门弹簧标准结构形式为对称圆柱弹簧。气门弹簧负责以可控方式关闭气门，就是说必须确保气门随凸轮一起运动，以使其即使在最高转速时也能及时关闭。

气门弹簧安装位置▲

气门弹簧类型▲

6. 摇臂、气门压杆等

摇臂、液压式气门间隙调节器、气门压杆、气门挺杆负责将凸轮运动传给气门，因此这些部件也称作传动元件。

气缸盖上的部件安装位置 ▲

1—伺服电动机；2—扭转弹簧；3—蜗杆；4—蜗轮；5—偏心轴；6—气门挺杆；7—进气凸轮轴；8—斜台；9,16—滚子式气门压杆10,15—液压式气门间隙调节器（摇臂）；11,14—气门弹簧；12—进气门；13—排气门；17—排气凸轮轴

■ 气门压杆

滚子式气门压杆是采用间接传动方式的气门传动组件。

滚子式气门压杆▲

1—用于随凸轮移动的滚针轴承滚子；2—用于支撑液压补偿元件的半球；3—压在气门上的操作面

■ 气门挺杆

气门挺杆是进气门和排气门的直接传动装置，它不改变凸轮的运动或传动比。这种直接传动装置始终具有很高的刚度，移动质量相对较小且所需安装空间较小。气门挺杆用于传递直线运动，其导向部件位于气缸盖内。

气门挺杆 ▲

1—球形接触面；2—室式挺杆；3—导向凸台

■ 液压式气门间隙调节器

气门和传动元件之间必须保持规定的气门间隙。该间隙可以通过机械方式（摇臂）或通过一个液压式气门间隙调节器来调节。液压式气门间隙调节器负责在所有运行条件下确保气门间隙为零。

液压式气门间隙调节器▲

1—通风孔；2—活塞；3—储油室；4—阀球；5—活塞弹簧；6—压力室；7—阀球弹簧；8—压力缸；9—供油孔；10—球头

小贴士：

气门间隙影响发动机正时时间，从而影响发动机功率、行驶性能、耗油量和废气排放量。气门间隙过大会缩短正时时间，即气门延迟开启、提前关闭；气门间隙过小会延长正时时间，即气门提前开启、延迟关闭。

凸轮通过气门压杆开启气门时，还会通过球头对液压式气门间隙调节器内的活塞施加作用力。活塞通过压力室内的机油支撑在固定式压力缸内。

■ 摇臂

摇臂是一个以中间轴孔为支点的双臂杠杆，短臂一端装有气门间隙调整螺钉，长臂一端有一个圆弧工作面用来推动气门。摇臂是用来调节气门间隙的机械装置。

气缸盖上摇臂实物图▲

摇臂安装位置▲

小贴士：

只有在气门关闭状态下，气门杆与气门操纵装置之间存在间隙时，才能确保所需的气门密封效果。由于气门间隙随发动机温度变化而变化，因此必须将该间隙调节到足够大的合适程度。

7. 链条传动机构

不同链条传动机构的主要区别通常仅在于链条的结构形式和布置方式不同，下图所示为宝马某V 型发动机的链条传动机构。无论采用何种结构形式，每个链条传动机构一般都包括一个曲轴链轮、链条导轨、带有张紧导轨的链条张紧器、一个供油装置、至少一个凸轮轴上一个链轮以及正时链自身。

宝马某V 型发动机链条传动机构

1—气缸列1 的上部导轨；2—气缸列1 进气凸轮轴的VANOS 单元（可变凸轮轴正时控制单元）；3—气缸列1 的正时链；4—气缸列1 的导轨；5—气缸列2 的链条张紧器；6—气缸列2 的导轨；7—气缸列2 进气凸轮轴的VANOS 单元；8—气缸列2 的上部导轨；9—气缸列2 排气凸轮轴的VANOS 单元；10—气缸列2 的正时链；11—气缸列2 的导轨；12—机油泵传动链条；13—机油泵链轮；14—曲轴链轮；15—喷油嘴；16—气缸列1的张紧导轨；17—气缸列1 的链条张紧器；18—气缸列1 排气凸轮轴的VANOS 单元