发动机配气机构详解 篇一：一个典型的配气机构

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第一段就去掉了，我就是想赚点金币罢了。

为了避免写完只能去乞讨了，图片做了部分涂白处理，请各位看官见谅。

先放一张横截面图，这是目前主流的DOHC（double overhead camshaft）即双顶置凸轮轴，摇臂机构的配气系统。目前主流的配气系统零件主要包括：进排气凸轮轴，液压挺柱（或机械挺柱），摇臂（如用机械挺柱则无摇臂），进排气门，气门油封，气门弹簧座，锁夹，气门弹簧，油泵挺柱，进排气调相器等组成，如有VVL机构则VVL机构的零件也包含在内。

如上图所示

01：缸盖总成（红框内）

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。

下图是单独拿出来的配气系统零件，并带有正时链。等有空了估计下一篇会讲一下侧置式OCV式调相器，中置OCV式调相器，中间锁止调相器的详解和工作方式，这里就掠过吧。

01：侧置式OCV阀（机油控制阀）：通过此阀控制油路来控制调相器的A/B腔进油或者出油，从而驱动调相器向提前方向或者滞后方向运动，从而调节气门正时。

02：进排气调相器：通过OCV阀控制，调节凸轮轴/气门正时。

03：正时链系统（动轨，定轨，张紧器，上导轨等）

04：凸轮轴总成：可以很明显的看到凸轮，信号轮（4齿式），油泵凸轮（发动机有几缸，则有几个最大升程点，对应每缸喷射后的压力恢复）

哎呀，油泵挺柱（连接油泵凸轮和高压油泵的挺柱）忘记了，算了，等调相器系统的时候补吧。敲了一个小时字，除了Valvetronic的图是百度的，其他都是自己敲的字和自己的图，绝无抄袭，Valvetronic图侵则删。说实话，越来越多的汽车销售，评测人，公众号，汽服都来写理论，但问题一大堆，上次还看到一个知乎专栏，说EA888的AVS是曲轴这里的，真心需要改善。

额，SMZDM需要至少5张图，好吧，摇臂其实长这样，两边摇臂体（锻造或冲压），中间是滚针轴承。

另外配气系统还在深度挖掘潜力的原因就是下面的5L油耗大限，VVL呀VVL，好东西：

在国务院于2012年发布的《国务院关于印发节能与新能源汽车产业发展规划（2012―2020年）的通知》中明确指出，到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至5.9升/百公里以下。到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下；商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平。