汽车发动机配气机构工作原理与类型

（一）基本工作原理

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柱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。当凸轮的顶点转过挺柱后，便逐渐减小了对挺柱的推力，气门在其弹簧弹力的作用下，开度逐渐减小，直至最后关闭。

图3-2 传统发动机配气机构的基本组成零件

1—凸轮轴 2—气门挺柱 3—挺柱导向体 4—推杆 5—摇臂轴承座 6—摇臂 7—摇臂轴 8—气门弹簧座 9—气门间隙 10—气门锁片 11—气门油封 12—气门弹簧 13—气门导管 14—气门座 15—气门 16—曲轴

为防止发动机工作中，配气机构零件受热膨胀而导致气门关闭不严，摇臂与气门尾端有一定的间隙（气门间隙）。在装有液力挺柱的配气机构中，不需留气门间隙。

要点：

●由于四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴转两圈，而各缸只进、排气一次，也即凸轮轴只需转一圈，所以曲轴与凸轮轴的传动比为2:1。

（二）配气机构的分类

发动机配气机构形式多种多样，其主要区别在于气门布置形式和数量、凸轮轴布置形式和驱动方式，可以按不同特征加以分类。

1.按气门的布置形式分类

分为侧置式气门与顶置式气门，如图3-3所示。

2.按凸轮轴的布置位置分类

分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式、凸轮轴上置式，如图3-4所示。

图3-3 气门的布置形式

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图3-4 凸轮轴的布置位置

3.按曲轴与凸轮轴的传动方式分类

分为齿轮传动、链传动、带传动，如图3-5所示。

图3-5 曲轴与凸轮轴的传动方式

4.按照配气机构包括的凸轮轴数量分类

顶置凸轮轴可以分为单顶置凸轮轴（SOHC）和双顶置凸轮轴（DOHC）。

（1）单顶置凸轮轴 如图3-6所示，进气门和排气门通过一根顶置凸轮轴驱动。因为进气门和排气门在进气道中所处位置不同，所以气门开启时刻的精确性会受到影响。

图3-6 单顶置凸轮轴

（2）双顶置凸轮轴 如图3-7所示，双顶置凸轮轴是从单顶置凸轮轴的基础上发展而来的。进气门和排气门各通过1根顶置凸轮轴驱动。因为可以将进气门和排气门分开来控制，所以气门的开启时刻可以控制得更加精确。对于每个气缸超过2个气门或V形气缸排列的发动机来说，采用双凸轮轴可以使配气机构变得相对简单，而且可以更好地控制气门的开启和关闭。

图3-7 链条转动的双顶置凸轮轴

要点：

●凸轮轴顶置使得凸轮轴和气门之间的距离变小了，所以传动用的摇臂可以制造得短而轻，甚至可以不用摇臂而直接利用凸轮轴驱动气门。此外，进气凸轮轴和排气凸轮轴分开后，加大了气门布置的自由度，火花塞可以很容易地布置在2个凸轮轴之间，即可以布置在燃烧室的中心位置上，这些特点使得双顶置凸轮轴更适用于高转速发动机。