第一章汽车发动机的工作原理及总体构造

欢迎阅读本文档，希望本文档能对您有所帮助!第一章 汽车发动机的工作原理及总体构造第一节 汽车发动机的类型1.按活塞运动方式的不同，活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种2.根据所用燃料种类，活塞式内燃机主要分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类以汽油和柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机和柴油机使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机3.按冷却方式的不同，活塞式内燃机分为水冷式和风冷式两种以水或冷却液为冷却介质的称作水冷式内燃机，而以空气为冷却介质的则称作风冷式内燃机4.往复活塞式内燃机还按其在一个工作循环期间活塞往复运动的行程数进行分类活塞式内燃机每完成一个工作循环，便对外作功一次，不断地完成工作循环，才使热能连续地转变为机械能在一个工作循环中活塞往复四个行程的内燃机称作四冲程往复活塞式内燃机，而活塞往复两个行程便完成一个工作循环的则称作二冲程往复活塞式内燃机5.按照气缸数目分类可以分为单缸发动机和多缸发动机仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。

现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机6.内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角<180°(一般为90°)称为V型发动机，若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机 7.按进气状态不同，活塞式内燃机还可分为增压和非增压两类若进气是在接近大气状态下进行的，则为非增压内燃机或自然吸气式内燃机；若利用增压器将进气压力增高，进气密度增大，则为增压内燃机增压可以提高内燃机功率目前，应用最广、数量最多的汽车发动机为水冷、四冲程往复活塞式内燃机，其中汽油机用于轿车和轻型客、货车上，而大客车和中、重型货车发动机多为柴油机少数轿车和轻型客、货车发动机也有用柴油机的以风冷或二冲程活塞式内燃机为动力的汽车为数不多特别是从20世纪80年代起，在世界范围内，就不再有以二冲程活塞式内燃机为动力的轿车了第二节 往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语一、基本结构 往复活塞式内燃机的工作腔称作气缸，气缸内表面为圆柱形在气缸内作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲轴相连，构成曲柄连杆机构。

因此，当活塞在气缸内作往复运动时，连杆便推动曲轴旋转，或者相反同时，工作腔的容积也在不断的由最小变到最大，再由最大变到最小，如此循环不已气缸的顶端用气缸盖封闭在气缸盖上装有进气门和排气门，进、排气门是头朝下尾朝上倒挂在气缸顶端的通过进、排气门的开闭实现向气缸内充气和向气缸外排气进、排气门的开闭由凸轮轴控制凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构通常称这种结构形式的配气机构为顶置气门配气机构现代汽车内燃机无一例外地都采用顶置气门配气机构构成气缸的零件称作气缸体，支承曲轴的零件称作曲轴箱，气缸体与曲轴箱的连铸体称作机体二、基本术语1. 工作循环活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作功和排气等四个工作过程组成的封闭过程周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功2.上、下止点活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点在上、下止点处，活塞的运动速度为零3.活塞行程上、下止点间的距离 S 称为活塞行程曲轴的回转半径 R 称为曲柄半径显然，曲轴每回转一周，活塞移动两个活塞行程对于气缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机，其 S＝2R 。

4.气缸工作容积上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积5.内燃机排量内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量6.燃烧室容积活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积，也叫压缩容积7.气缸总容积气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积8.压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比 e 压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内的气体被压缩的程度压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高第三节 往复活塞式内燃机工作原理一、四冲程汽油机工作原理四冲程往复活塞式内燃机在四个活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气等四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程因此，活塞行程可分别用四个过程命名1.进气行程 活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点此时排气门关闭，进气门开启在活塞移动过程中，气缸容积逐渐增大，气缸内形成一定的真空度空气和汽油的混合物通过进气门被吸入气缸，并在气缸内进一步混合形成可燃混合气2.压缩行程进气行程结束后，曲轴继续带动活塞由下止点移至上止点这时，进、排气门均关闭随着活塞移动，气缸容积不断减小，气缸内的混合气被压缩，其压力和温度同时升高。

3.作功行程压缩行程结束时，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃，火焰迅速传遍整个燃烧室，同时放出大量的热能燃烧气体的体积急剧膨胀，压力和温度迅速升高在气体压力的作用下，活塞由上止点移至下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功这时，进、排气门仍旧关闭4.排气行程排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，曲轴通过连杆带动活塞由下止点移至上止点，此时膨胀过后的燃烧气体(或称废气)在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸之外当活塞到达上止点时，排气行程结束，排气门关闭二、四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机的工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气等四个过程，在各个活塞行程中，进、排气门的开闭和曲柄连杆机构的运动与汽油机完全相同只是由于柴油和汽油的使用性能不同，使柴油机和汽油机在混合气形成方法及着火方式上有着根本的差别1.进气行程在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净的空气2.压缩行程因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力高3.作功行程在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。

细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化，并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合气由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转作功4.排气行程排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，燃烧后的废气排出气缸三、二冲程汽油机工作原理二冲程内燃机的工作循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一周的时间内完成的在四冲程内燃机中，常把排气过程和进气过程合称为换气过程在二冲程内燃机中换气过程是指废气从气缸内被新气扫除并取代的过程这两种内燃机工作循环的不同之处主要在于换气过程1.第一行程活塞在曲轴带动下由下止点移至上止点当活塞还处于下止点时，进气孔被活塞关闭，排气孔和扫气孔开启这时曲轴箱内的可燃混合气经扫气孔进入气缸，扫除其中的废气随着活塞向上止点运动，活塞头部首先将扫气孔关闭，扫气终止但此时排气孔尚未关闭，仍有部分废气和可燃混合气经排气孔继续排出，称其为额外排气当活塞将排气孔也关闭之后，气缸内的可燃混合气开始被压缩直至活塞到达上止点，压缩过程结束 2.第二行程活塞由上止点移至下止点在压缩过程终了时，火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃。

燃烧气体膨胀作功此时排气孔和扫气孔均被活塞关闭，惟有进气孔仍然开启空气和汽油经进气孔继续流入曲轴箱，直至活塞裙部将进气孔关闭为止随着活塞继续向下止点运动，曲轴箱容积不断缩小，其中的混合气被预压缩此后，活塞头部先将排气孔开启，膨胀后的燃烧气体已成废气，经排气孔排出至此作功过程结束，开始先期排气随后活塞又将扫气孔开启，经过预压缩的可燃混合气从曲轴箱经扫气孔进入气缸，扫除其中的废气，开始扫气过程这一过程将持续到下一个活塞行程中扫气孔被关闭时为止四、汽油机与柴油机的比较以上叙述了各类往复活塞式内燃机的简单工作原理，从中可以看出汽油机与柴油机、四冲程与二冲程内燃机的若干异同之处四冲程汽油机与四冲程柴油机的共同点是：1)每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排气等四个活塞行程，每个行程各占180°曲轴转角，即曲轴每旋转两周完成一个工作循环2)四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余三个是耗功行程显然，在作功行程曲轴旋转的角速度要比其他三个行程时大得多，即在一个工作循环内曲轴的角速度是不均匀的为了改善曲轴旋转的不均匀性，可在曲轴上安装转动惯量较大的飞轮或采用多缸内燃机并使其按一定的工作顺序依次进行工作。

两者不同之处是：1)汽油机的可燃混合气在气缸外部开始形成并延续到进气和压缩行程终了，时间较长柴油机的可燃混合气在气缸内部形成，从压缩行程接近终了时开始，并占小部分作功行程，时间很短2)汽油机的可燃混合气用电火花点燃，柴油机则是自燃所以又称汽油机为点燃式内燃机，称柴油机为压燃式内燃机二冲程内燃机与四冲程内燃机相比具有下列一些特点1)曲轴每转一周完成一个工作循环，作功一次当曲轴转速相同时，二冲程内燃机单位时间的作功次数是四冲程内燃机的两倍由于曲轴每转一周作功一次，因此曲轴旋转的角速度比较均匀2)二冲程内燃机的换气过程时间短，仅为四冲程内燃机的1/3左右另外，进、排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清除干净因此，二冲程内燃机的换气质量较差3)曲轴箱换气式二冲程内燃机因为没有进、排气门，而使结构大为简化为了叙述上的方便和适应习惯上的称谓， 本软件用文如不特别说明，则将水冷四冲程往复活塞式内燃机简称为发动机第四节 发动机的总体构造 发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机，要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。

汽油机由以下两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系1.曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成 2.配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程如下左图) 3.冷却系统冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成4.燃料供给系统汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出 5.润滑系统润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。

并对零件表面进行清洗和冷却润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成6.点火系统在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成7.起动系统要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系第二章 机体组及曲柄连杆机构功用：曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式工作中，曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。

工作条件：发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用组成：曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组第一节 机体组一、机体组的功用及组成现代汽车发动机机体组主要由机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖以及油底壳等组成镶气缸套的发动机，机体组还包括干式或湿式气缸套 机体组是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配基体气缸盖用来封闭气缸顶部，并与活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室另外，气缸盖和机体内的水套和油道以及油底壳又分别是冷却系统和润滑系统的组成部分二、机体1．机体材料机体一般用高强度灰铸铁或铝合金铸造最近，在轿车发动机上采用铝合金机体的越来越普遍2．机体构造 机体的构造与气缸排列形式、气缸结构形式和曲轴箱结构形式有关气缸排列形式有3种：直列式、V型和水平对置式气缸内表面由于受高温高压燃气的作用并与高速运动的活塞接触而极易磨损。

为了提高气缸的耐磨性和延长气缸的使用寿命而有不同的气缸结构形式和表面处理方法气缸结构形式也有3种，即无气缸套式、干气缸套式和湿气缸套式干气缸套式机体是在一般灰铸铁机体的气缸套座孔内压入或装入干式气缸套式气缸套不与冷却液接触干式气缸套的外圆表面和气缸套座孔内表面均须精加工，以保证必要的形位精度和便于拆装湿气缸套式机体，其气缸套外壁与冷却液直接接触用合金铸铁制造的湿式气缸套的壁厚一般为5～8mm湿式气缸套下部用1～3道耐热耐油的橡胶密封圈进行密封，防止冷却液泄漏湿式气缸套上部的密封是利用气缸套装入机体后，气缸套顶面高出机体顶面0.05～0.15mm风冷发动机气缸体结构由于金属对空气的换热系数仅是金属对水的换热系数的1/33因此必须在风冷气缸的外壁铸制散热片，以增加散热面积，增强散热能力按曲轴箱结构形式的不同机体有平底式、龙门式和隧道式3种 平底式机体的底平面与曲轴轴线齐平这种机体高度小、质量轻、加工方便但与另外两种机体相比刚度较差 龙门式机体是指底平面下沉到曲轴轴线以下的机体机体底平面到曲轴轴线的距离称作龙门高度龙门式机体由于高度增加，其弯曲刚度和扭转刚度均比平底式机体有显著提高机体底平面与油底壳之间的密封也比较简单。

隧道式机体是指主轴承孔不剖分的机体结构这种机体配以窄型滚动轴承可以缩短机体长度隧道式机体的刚度大，主轴承孔的同轴度好，但是由于大直径滚动轴承的圆周速度不能很大，而且滚动轴承价格较贵，因此限制了隧道式机体在高速发动机上的应用三、气缸盖1．气缸盖材料气缸盖一般都由优质灰铸铁或合金铸铁铸造，轿车用的汽油机则多采用铝合金气缸盖2．气缸盖构造气缸盖是结构复杂的箱形零件其上加工有进、排气门座孔，气门导管孔，火花塞安装孔(汽油机)或喷油器安装孔(柴油机)在气缸盖内还铸有水套、进排气道和燃烧室或燃烧室的一部分若凸轮轴安装在气缸盖上，则气缸盖上还加工有凸轮轴承孔或凸轮轴承座及其润滑油道水冷发动机的气缸盖有整体式、分块式和单体式3种结构形式在多缸发动机中，全部气缸共用一个气缸盖的，则称该气缸盖为整体式气缸盖；若每两缸一盖或三缸一盖，则该气缸盖为分块式气缸盖；若每缸一盖，则为单体式气缸盖风冷发动机均为单体式气缸盖 3．燃烧室当活塞位于上止点时，活塞顶面以上、气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室在汽油机气缸盖底面通常铸有形状各异的凹坑，习惯上称这些凹坑为燃烧室在汽油机上广泛应用的燃烧室有： 1)浴盆形燃烧室，结构简单，气门与气缸轴线平行，进气道弯度较大。

压缩行程终了能产生挤气涡流2)楔形燃烧室，结构比较紧凑，气门相对气缸轴线倾斜，进气道比较平直，进气阻力小压缩行程终了时能产生挤气涡流3)半球形燃烧室，结构最紧凑，燃烧室表面积与其容积之比(面容比)最小进排气门呈两列倾斜布置，气门直径较大，气道较平直火焰传播距离较短，不能产生挤气涡流4)多球形燃烧室是由两个以上半球形凹坑组成的，其结构紧凑，面容比小，火焰传播距离短，气门直径较大，气道比较平直，且能产生挤气涡流5)篷形燃烧室，是近年来在高性能多气门轿车发动机上广泛应用的燃烧室柴油机的分隔式燃烧室有两种类型：1)涡流室燃烧室，其主、副燃烧室之间的连接通道与副燃烧室切向连接，在压缩行程中，空气从主燃烧室经连接通道进入副燃烧室，在其中形成强烈的有组织的压缩涡流，因此称副燃烧室为涡流室燃油顺气流方向喷射2)预燃室燃烧室，其主、副燃烧室之间的连接通道不与副燃烧室切向连接，且截面积较小在压缩行程中，空气在副燃烧室内形成强烈的无组织的紊流燃油迎着气流方向喷射，并在副燃烧室顶部预先发火燃烧，故称副燃烧室为预燃室四、气缸衬垫气缸衬垫的分类及结构按所用材料的不同，气缸衬垫可分为金属—石棉衬垫、金属—复合材料衬垫和全金属衬垫等多种。

五、 油底壳油底壳的主要功用是储存机油和封闭机体或曲轴箱油底壳用薄钢板冲压或用铝铸制而成油底壳内设有挡板，用以减轻汽车颠簸时油面的震荡此外，为了保证汽车倾斜时机油泵能正常吸油，通常将油底壳局部做得较深油底壳底部设放油螺塞有的放油螺塞带磁性，可以吸引机油中的铁屑 六、 发动机的支承发动机一般通过机体和飞轮壳或变速器壳上的支承支撑在车架上发动机的支承方法，一般有三点支承和四点支承两种三点支承可布置成前一后二或前二后一采用四点支承法时，前后各有两个支承点第二节 曲柄连杆机构一、曲柄连杆机构的功用及组成曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动曲柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴飞轮组的零件组成  二、活塞组(一)活塞1．活塞的功用及工作条件活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转此外活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室活塞是发动机中工作条件最严酷的零件作用在活塞上的有气体力和往复惯性力活塞顶与高温燃气直接接触，使活塞顶的温度很高活塞在侧压力的作用下沿气缸壁面高速滑动，由于润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。

2．活塞材料现代汽车发动机不论是汽油机还是柴油机广泛采用铝合金活塞，只在极少数汽车发动机上采用铸铁或耐热钢活塞3．活塞构造活塞可视为由顶部、头部和裙部等3部分构成 1)活塞顶部汽油机活塞顶部的形状与燃烧室形状和压缩比大小有关大多数汽油机采用平顶活塞，其优点是受热面积小，加工简单采用凹顶活塞，可以通过改变活塞顶上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比2)活塞头部由活塞顶至油环槽下端面之间的部分称为活塞头部在活塞头部加工有用来安装气环和油环的气环槽和油环槽在油环槽底部还加工有回油孔或横向切槽，油环从气缸壁上刮下来的多余机油，经回油孔或横向切槽流回油底壳活塞头部应该足够厚，从活塞顶到环槽区的断面变化要尽可能圆滑，过渡圆角 R 应足够大，以减小热流阻力，便于热量从活塞顶经活塞环传给气缸壁，使活塞顶部的温度不致过高在第一道气环槽上方设置一道较窄的隔热槽的作用是隔断由活塞顶传向第一道活塞环的热流，使部分热量由第二、三道活塞环传出，从而可以减轻第一道活塞环的热负荷，改善其工作条件，防止活塞环粘结活塞环槽的磨损是影响活塞使用寿命的重要因素在强化程度较高的发动机中，第一道环槽温度较高，磨损严重为了增强环槽的耐磨性，通常在第一环槽或第一、二环槽处镶嵌耐热护圈。

在高强化直喷式燃烧室柴油机中，在第一环槽和燃烧室喉口处均镶嵌耐热护圈，以保护喉口不致因为过热而开裂3)活塞裙部 活塞头部以下的部分为活塞裙部裙部的形状应该保证活塞在气缸内得到良好的导向，气缸与活塞之间在任何工况下都应保持均匀的、适宜的间隙间隙过大，活塞敲缸；间隙过小，活塞可能被气缸卡住此外，裙部应有足够的实际承压面积，以承受侧向力活塞裙部承受膨胀侧向力的一面称主推力面，承受压缩侧向力的一面称次推力面发动机工作时，活塞在气体力和侧向力的作用下发生机械变形，而活塞受热膨胀时还发生热变形这两种变形的结果都是使活塞裙部在活塞销孔轴线方向的尺寸增大因此，为使活塞工作时裙部接近正圆形与气缸相适应，在制造时应将活塞裙部的横断面加工成椭圆形，并使其长轴与活塞销孔轴线垂直现代汽车发动机的活塞均为椭圆裙 另外，沿活塞轴线方向活塞的温度是上高下低，活塞的热膨胀量自然是上大下小因此为使活塞工作时裙部接近圆柱形，须把活塞制成上小下大的圆锥形或桶形在活塞销座处镶铸恒范钢片的活塞称恒范活塞由于恒范活塞在销座处只靠恒范钢片与活塞裙相连且恒范钢的热膨胀系数只有铝合金的1/10左右，因此当温度升高时，在恒范钢片的牵制下，裙部在活塞销孔轴线方向的热膨胀量很小。

若将普通碳素钢片铸在销座处的铝合金层内侧形成双金属壁，则由于两种金属的热膨胀系数不同，当温度升高时双金属壁发生弯曲，而钢片两端的距离基本不变，从而限制了裙部的热膨胀量因为这种控制热膨胀的作用随温度升高而增大，所以称这种活塞为自动热补偿活塞 (二)活塞环1．活塞环的功用及工作条件 活塞环分气环和油环两种 气环的主要功用是密封和传热保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸内的可燃混合气和高温燃气漏入曲轴箱，并将活塞顶部接受的热传给气缸壁，避免活塞过热油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油，并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜活塞环工作时受到气缸中高温、高压燃气的作用，并在润滑不良的条件下在气缸内高速滑动由于气缸壁面的形状误差，使活塞环在上下滑动的同时还在环槽内产生径向移动这不仅加重了环与环槽的磨损，还使活塞环受到交变弯曲应力的作用而容易折断 2．活塞环材料及表面处理 根据活塞环的功用及工作条件，制造活塞环的材料应具有良好的耐磨性、导热性、耐热性、冲击韧性、弹性和足够的机械强度目前广泛应用的活塞环材料有优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁和钢带等第一道活塞环外圆面通常进行镀铬或喷钼处理多孔性铬层硬度高，并能储存少量机油，可以改善润滑减轻磨损。

钼的熔点高，也具有多孔性，因此喷钼同样可以提高活塞环的耐磨性 3．气环 1)气环的密封原理：活塞环在自由状态下不是正圆形，其外廓尺寸比气缸直径大当活塞环装入气缸后，在其自身的弹力作用下环的外圆面与气缸壁贴紧形成第一密封面，气缸内的高压气体不可能通过第一密封面泄漏高压气体可能通过活塞顶岸与气缸壁之间的间隙进入活塞环的侧隙和径向间隙中进入侧隙中的高压气体使环的下侧面与环槽的下侧面贴紧形成第二密封面，高压气体也不可能通过第二密封面泄漏进入径向间隙中的高压气体只能环的外圆面与气缸壁更加贴紧这时漏气的惟一通道就是活塞环的开口端隙如果几道活塞环的开口相互错开，那么就形成了迷宫式漏气通道由于侧隙、径向间隙和端隙都很小，气体在通道内的流动阻力很大，致使气体压力ｐ迅速下降，最后漏入曲轴箱内的气体就很少了，一般仅为进气量的0.2％～1.0％ 2)气环开口形状： 开口形状对漏气量有一定影响直开口工艺性好，但密封性差；阶梯形开口密封性好，工艺性差；斜开口的密封性和工艺性介于前两种开口之间，斜角一般为30°或45°3)气环的断面形状：气环的断面形状多种多样，根据发动机的结构特点和强化程度，选择不同断面形状的气环组合，可以得到最好的密封效果和使用性能。

矩形环断面为矩形形状简单，加工方便，与气缸壁接触面积大，有利于活塞散热但磨合性差，而且在与活塞一起作往复运动时，在环槽内上下窜动，把气缸壁上的机油不断地挤入燃烧室中，产生“泵油作用”，使机油消耗量增加，活塞顶及燃烧室壁面积炭锥面环，环的外圆面为锥角很小的锥面理论上锥面环与气缸壁为线接触，磨合性好，增大了接触压力和对气缸壁形状的适应能力当活塞下行时，锥面环能起到向下刮油的作用当活塞上行时，由于锥面的油楔作用，锥面环能滑越过气缸壁上的油膜而不致将机油带入燃烧室锥面环传热性差，所以不用作第一道气环由于锥角很小，一般不易识别，为避免装错，在环的上侧面标有向上的记号 扭曲环断面不对称的气环装入气缸后，由于弹性内力的作用使断面发生扭转，故称扭曲环扭曲环断面扭转原理活塞环装入气缸之后，其断面中性层以外产生拉应力，断面中性层以内产生压应力拉应力的合力F1指向活塞环中心，压应力合力F2的方向背离活塞环中心由于扭曲环中性层内外断面不对称，使 F1 与 F2 不作用在同一平面内而形成力矩M在力矩M的作用下，使环的断面发生扭转若将内圆面的上边缘或外圆面的下边缘切掉一部分，整个气环将扭曲成碟子形，则称这种环为正扭曲环；若将内圆面的下边缘切掉一部分，气环将扭曲成盖子形，则称其为反扭曲环。

在环面上切去部分金属称为切台当发动机工作时，在进气、压缩和排气行程中，扭曲环发生扭曲，其工作特点一方面与锥面环类似，另一方面由于扭曲环的上下侧面与环槽的上下侧面相接触，从而防止了环在环槽内上下窜动，消除了泵油现象，减轻了环对环槽的冲击而引起的磨损在作功行程中，巨大的燃气压力作用于环的上侧面和内圆面，足以克服环的弹性内力使环不再扭曲，整个外圆面与气缸壁接触，这时扭曲环的工作特点与矩形环相同梯形环，断面为梯形其主要优点是抗粘结性好当活塞头部温度很高时，窜入第一道环槽中的机油容易结焦并将气环粘住在侧向力换向活塞左右摆动时，梯形环的侧隙、径向间隙都发生变化将环槽中的胶质挤出楔形环的工作特点与梯形环相似，且由于断面不对称，装入气缸后也会发生扭曲梯形环多用作柴油机的第一道气环桶面环，环的外圆面为外凸圆弧形其密封性、磨合性及对气缸壁表面形状的适应性都比较好桶面环在气缸内不论上行或下行均能形成楔形油膜，将环浮起，从而减轻环与气缸壁的磨损开槽环，在外圆面上加工出环形槽，在槽内填充能吸附机油的多孔性氧化铁，有利于润滑、磨合和密封顶岸环，断面为“L”形因为顶岸环距活塞顶面近，作功行程时，燃气压力能迅速作用于环的上侧面和内圆面，使环的下侧面与环槽的下侧面、外圆面与气缸壁面贴紧，有利于密封；由于同样的原因，顶岸环可以减少汽车尾气HC的排放量。

4．油环1)油环类型：油环有槽孔式、槽孔撑簧式和钢带组合式3种类型 2)槽孔式油环因为油环的内圆面基本上没有气体力的作用，所以槽孔式油环的刮油能力主要靠油环自身的弹力为了减小环与气缸壁的接触面积，增大接触压力，在环的外圆面上加工出环形集油槽，形成上下两道刮油唇，在集油槽底加工有回油孔由上下刮油唇刮下来的机油经回油孔和活塞上的回油孔流回油底壳这种油环结构简单，加工容易，成本低 3)槽孔撑簧式油环在槽孔式油环的内圆面加装撑簧即为槽孔撑簧式油环一般作为油环撑簧的有螺旋弹簧、板形弹簧和轨形弹簧三种这种油环由于增大了环与气缸壁的接触压力，而使环的刮油能力和耐久性有所提高 4)钢带组合油环 其结构形式很多， 钢带组合油环由上、下刮片和轨形撑簧组合而成撑簧不仅使刮片与气缸壁贴紧，而且还使刮片与环槽侧面贴紧这种组合油环的优点是接触压力大，既可增强刮油能力，又能防止上窜机油另外，上下刮片能单独动作，因此对气缸失圆和活塞变形的适应能力强但钢带组合油环需用优质钢制造，成本高 (三)活塞销 活塞销材料及结构 活塞销的材料一般为低碳钢或低碳合金钢，如20、20Mn、15Cr、20Cr或20MnV等外表面渗碳淬硬，再经精磨和抛光等精加工。

这样既提高了表面硬度和耐磨性，又保证有较高的强度和冲击韧性 活塞销的结构形状很简单，基本上是一个厚壁空心圆柱其内孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形圆柱形孔加工容易，但活塞销的质量较大；两段截锥形孔的活塞销质量较小，且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大，所以接近于等强度梁，但锥孔加工较难三、连杆组连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承等零件习惯上常常把连杆体、连杆盖和连杆螺栓合起来称作连杆，有时也称连杆体为连杆1．连杆组的功用 连杆组的功用 是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动2．连杆组材料连杆体和连杆盖由优质中碳钢或中碳合金钢，如45、40Cr、42CrMo或40MnB等模锻或辊锻而成连杆螺栓通常用优质合金钢40Cr或35CrMo制造一般均经喷丸处理以提高连杆组零件的强度3．连杆构造 连杆由小头、杆身和大头构成 1) 连杆小头 小头的结构形状取决于活塞销的尺寸及其与连杆小头的连接方式 在汽车发动机中连杆小头与活塞销的连接方式有两种，即全浮式和半浮式全浮式活塞销工作时，在连杆小头孔和活塞销孔中转动，可以保证活塞销沿圆周磨损均匀为防止活塞销两端刮伤气缸壁 ，在活塞销孔外侧装置活塞销挡圈。

半浮式活塞销是用螺栓将活塞销夹紧在连杆小头孔内，这时活塞销只在活塞销孔内转动，在小头孔内不转动小头孔不装衬套，销孔中也不装活塞销挡圈 2) 连杆杆身 杆身断面为工字形，刚度大、质量轻、适于模锻工字形断面的Y-Y轴在连杆运动平面内有的连杆在杆身内加工有油道，用来润滑小头衬套或冷却活塞如果是后者，须在小头顶部加工出喷油孔 3) 连杆大头 连杆大头除应具有足够的刚度外，还应外形尺寸小，质量轻，拆卸发动机时能从气缸上端取出连杆大头是剖分的，连杆盖用螺栓或螺柱紧固，为使结合面在任何转速下都能紧密结合，连杆螺栓的拧紧力矩必须足够大 结合面与连杆轴线垂直的为平切口连杆，而结合面与连杆轴线成30°～60°夹角的为斜切口连杆平切口连杆体大端的刚度较大，因此大头孔受力变形较小，而且平切口连杆制造费用较低汽油机均采用平切口连杆柴油机连杆既有平切口的也有斜切口的一般柴油机由于曲柄销直径较大，因此连杆大头的外形尺寸相应较大，欲在拆卸时能从气缸上端取出连杆体，必须采用斜切口连杆连杆盖装合到连杆体上时须严格定位，以防止连杆盖横向位移平切口连杆利用连杆螺栓上一段精密加工的圆柱面与精密加工的螺栓孔来实现连杆盖的定位。

斜切口连杆的连杆螺栓由于承受较大的剪切力而容易发生疲劳破坏为此，应该采用能够承受横向力的定位方法四、曲轴飞轮组(一)曲轴 1．曲轴的功用及工作条件曲轴的功用 是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置曲轴在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作，承受弯曲和扭转交变载荷因此，曲轴应有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度；轴颈应有足够大的承压表面和耐磨性；曲轴的质量应尽量小；对各轴颈的润滑应该充分 2．曲轴材料 曲轴一般由45、40Cr、35Mn2等中碳钢和中碳合金钢模锻而成，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，最后进行精加工现代汽车发动机广泛采用球墨铸铁曲轴球墨铸铁价格便宜，耐磨性能好，轴颈不需硬化处理，同时金属消耗量少，机械加工量也少为提高曲轴的疲劳强度，消除应力集中，轴颈表面应进行喷丸处理，圆角处要经滚压处理 3．曲轴构造 曲轴基本上由若干个单元曲拐构成一个曲柄销，左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐单缸发动机的曲轴只有一个曲拐，多缸直列式发动机曲轴的曲拐数与气缸数相同，V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半将若干个单元曲拐按照一定的相位连接起来再加上曲轴前、后端便构成一根曲轴。

多数发动机的曲轴，在其曲柄臂上装有平衡重按单元曲拐连接方法的不同，曲轴分为整体式和组合式两类 4．曲拐布置与多缸发动机的工作顺序 各曲拐的相对位置或曲拐布置取决于气缸数、气缸排列形式和发动机工作顺序当气缸数和气缸排列形式确定之后，曲拐布置就只取决于发动机工作顺序在选择发动机工作顺序时，应注意以下几点： 1)应该使接连作功的两个气缸相距尽可能的远，以减轻主轴承载荷和避免在进气行程中发生抢气现象 2)各气缸发火的间隔时间应该相同发火间隔时间若以曲轴转角计则称发火间隔角在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次对于气缸数为 i 的四冲程发动机，其发火间隔角应为720°/i，即曲轴每转720°/i 时，就有一缸发火作功，以保证发动机运转平稳 直列四缸发动机四行程直列六缸发动机的发火顺序和曲拐布置：四行程直列六缸发动机发火间隔角为720°/6=120°，六个曲拐分别布置在三个平面内，发火顺序是1-5-3-6-2-4五、汽车发动机滑动轴承 汽车发动机滑动轴承有连杆衬套、连杆轴承、主轴承和曲轴止推轴承等 1．连杆轴承和主轴承 连杆轴承和主轴承均承受交变载荷和高速摩擦，因此轴承材料必须具有足够的抗疲劳强度，而且要摩擦小、耐磨损和耐腐蚀。

连杆轴承和主轴承均由上、下两片轴瓦对合而成每一片轴瓦都是由钢背和减摩合金层或钢背、减摩合金层和软镀层构成，前者称为二层结构轴瓦，后者称三层结构轴瓦钢背是轴瓦的基体，由1～3mm厚的低碳钢板制造，以保证有较高的机械强度在钢背上浇铸减摩合金层，减摩合金材料主要有白合金、铜基合金和铝基合金2．曲轴止推轴承 汽车行驶时由于踩踏离合器而对曲轴施加轴向推力，使曲轴发生轴向窜动过大的轴向窜动将影响活塞连杆组的正常工作和破坏正确的配气定时和柴油机的喷油定时为了保证曲轴轴向的正确定位，需装设止推轴承，而且只能在一处设置止推轴承，以保证曲轴受热膨胀时能自由伸长曲轴止推轴承有翻边轴瓦、半圆环止推片和止推轴承环3种形式 翻边轴瓦(是将轴瓦两侧翻边作为止推面，在止推面上浇铸减摩合金轴瓦的止推面与曲轴止推面之间留有0.06～0.25mm的间隙，从而限制了曲轴轴向窜动量思考题 1．为什么说多缸发动机机体承受拉、压、弯、扭等各种形式的机械负荷?2．无气缸套式机体有何利弊?为什么许多轿车发动机都采用无气缸套式机体?3．为什么要对汽油机气缸盖的鼻梁区和柴油机气缸盖的三角区加强冷却?在结构上如何保证上述区域的良好冷却?4．曲柄连杆机构的功用如何?由哪些主要零件组成?5．为什么要把活塞的横断面制成椭圆形，而将其纵断面制成上小下大的锥形或桶形?6．扭曲环装入气缸后为什么会发生扭曲?正扭曲环和反扭曲环的作用是否相同?7．若连杆刚度不足，可能发生何种故障?8．曲拐布置形式与发动机工作顺序有何关系?第三章 配气机构目前，四冲程汽车发动机都采用气门式配气机构。

其功用是按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出第一节 配气机构的功用及组成气门式配气机构由气门组和气门传动组两部分组成，每组的零件组成则与气门的位置、凸轮轴的位置和气门驱动形式等有关现代汽车发动机均采用顶置气门，即进、排气门置于气缸盖内，倒挂在气缸顶上凸轮轴的位置有下置式、中置式和上置式3种一、凸轮轴下置式配气机构 凸轮轴置于曲轴箱内的配气机构为凸轮轴下置式配气机构 其中气门组零件包括气门、气门座圈、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座和气门锁夹等；气门传动组零件则包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴、摇臂轴座和气门间隙调整螺钉等下置凸轮轴由曲轴定时齿轮驱动发动机工作时，曲轴通过定时齿轮驱动凸轮轴旋转当凸轮的上升段顶起挺柱时，经推杆和气门间隙调整螺钉推动摇臂绕摇臂轴摆动，压缩气门弹簧使气门开启当凸轮的下降段与挺柱接触时，气门在气门弹簧力的作用下逐渐关闭四冲程发动机每完成一个工作循环，每个气缸进、排气一次这时曲轴转两周，而凸轮轴只旋转一周，所以曲轴与凸轮轴的转速比或传动比为2∶1二、凸轮轴中置式配气机构凸轮轴置于机体上部的配气机构被称为凸轮轴中置式配气机构。

与凸轮轴下置式配气机构的组成相比，减少了推杆，从而减轻了配气机构的往复运动质量，增大了机构的刚度，更适用于较高转速的发动机有些凸轮轴中置式配气机构的组成与凸轮轴下置式配气机构没有什么区别，只是推杆较短而已，如YC6105Q、6110A、依维柯8210.22S和福特2.5ID等发动机都是这种机构三、凸轮轴上置式配气机构凸轮轴置于气缸盖上的配气机构为凸轮轴上置式配气机构(OHC)其主要优点是运动件少，传动链短，整个机构的刚度大，适合于高速发动机由于气门排列和气门驱动形式的不同，凸轮轴上置式配气机构有多种多样的结构形式气门驱动形式有摇臂驱动、摆臂驱动和直接驱动三种类型1.摇臂驱动、单凸轮轴上置式配气机构凸轮轴推动液力挺柱，液力挺柱推动摇臂，摇臂再驱动气门；或凸轮轴直接驱动摇臂，摇臂驱动气门 2.摆臂驱动、凸轮轴上置式配气机构由于摆臂驱动气门的配气机构比摇臂驱动式刚度更好，更有利于高速发动机，因此在轿车发动机上的应用比较广泛如CA4883、SH680Q、克莱斯勒A452、奔驰QM615、奔驰M115等发动机均为单上置凸轮轴(SOHC)摆臂驱动式配气机构；而本田B20A、尼桑VH45DE、三菱3G81、富士EJ20等发动机都是双上置凸轮轴(DOHC)摆臂驱动式配气机构。

3.直接驱动、凸轮轴上置式配气机构在这种形式的配气机构中，凸轮通过吊杯形机械挺柱驱动气门；或通过吊杯形液力挺柱驱动气门与上述各种形式的配气机构相比，直接驱动式配气机构的刚度最大，驱动气门的能量损失最小因此，在高度强化的轿车发动机上得到广泛的应用如奥迪、捷达、桑塔纳、马自达6、欧宝V6、奔弛320E，还有依维柯8140.01、8140.21等均为直接驱动式配气机构第二节 配气定时及气门间隙一、配气定时（配气相位）以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间称作配气定时进气门在进气行程上止点之前开启谓之早开从进气门开到上止点曲轴所转过的角度称作进气提前角，记作 α进气门在进气行程下止点之后关闭谓之晚关从进气行程下止点到进气门关闭曲轴转过的角度称作进气迟后角，记作 β整个进气过程持续的时间或进气持续角为180°+ α＋β曲轴转角一般 α＝0°～30°、β＝30°～80°曲轴转角排气门在作功行程结束之前，即在作功行程下止点之前开启，谓之排气门早开从排气门开启到下止点曲轴转过的角度称作排气提前角，记作 γ排气门在排气行程结束之后，即在排气行程上止点之后关闭，谓之排气门晚关从上止点到排气门关闭曲轴转过的角度称作排气迟后角，记作 δ。

整个排气过程持续时间或排气持续角为180°＋ γ ＋ δ 曲轴转角一般 γ＝40°～80°、δ＝0°～30°曲轴转角由于进气门早开和排气门晚关，致使活塞在上止点附近出现进、排气门同时开启的现象，称其为气门重叠重叠期间的曲轴转角称为气门重叠角，它等于进气提前角与排气迟后角之和，即 α＋δ二、可变配气定时机构采用可变配气定时机构可以改善发动机的性能发动机转速不同，要求不同的配气定时这是因为：当发动机转速改变时，由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变，因此在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同例如，当发动机在低速运转时，气流惯性小，若此时配气定时保持不变，则部分进气将被活塞推出气缸，使进气量减少，气缸内残余废气将会增多当发动机在高速运转时，气流惯性大，若此时增大进气迟后角和气门重叠角，则会增加进气量和减少残余废气量，使发动机的换气过程臻于完善总之，四冲程发动机的配气定时应该是进气迟后角和气门重叠角随发动机转速的升高而加大如果气门升程也能随发动机转速的升高而加大，则将更有利于获得良好的发动机高速性能三、气门间隙发动机在冷态下，当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙称为气门间隙。

发动机工作时，气门及其传动件，如挺柱、推杆等都将因为受热膨胀而伸长如果气门与其传动件之间，在冷态时不预留间隙，则在热态下由于气门及其传动件膨胀伸长而顶开气门，破坏气门与气门座之间的密封，造成气缸漏气，从而使发动机功率下降，起动困难，甚至不能正常工作为此，在装配发动机时，在气门与其传动件之间需预留适当的间隙，即气门间隙气门间隙既不能过大，也不能过小间隙过小，不能完全消除上述弊病；间隙过大，在气门与气门座以及各传动件之间将产生撞击和响声最适当的气门间隙由发动机制造厂根据试验确定第三节 气门组一、气门1.气门的工作条件气门的工作条件非常恶劣首先，气门直接与高温燃气接触，受热严重，而散热困难，因此气门温度很高其次，气门承受气体力和气门弹簧力的作用，以及由于配气机构运动件的惯性力使气门落座时受到冲击第三，气门在润滑条件很差的情况下以极高的速度启闭并在气门导管内作高速往复运动此外，气门由于与高温燃气中有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀2.气门材料进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等排气门则采用耐热合金钢制造，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等3.气门构造汽车发动机的进、排气门均为菌形气门，由气门头部和气门杆两部分构成。

气门顶面有平顶、凹顶和凸顶等形状目前应用最多的是平顶气门，其结构简单，制造方便，受热面积小，进、排气门都可采用 气门与气门座或气门座圈之间靠锥面密封气门锥面与气门顶面之间的夹角称为气门锥角进、排气门的气门锥角一般均为45°，只有少数发动机的进气门锥角为30°气门头部接受的热量一部分经气门座圈传给气缸盖；另一部分则通过气门杆和气门导管也传给气缸盖，最终都被气缸盖水套中的冷却液带走为了增强传热，气门与气门座圈的密封锥面必须严密贴合为此，二者要配对研磨，研磨之后不能互换 气门杆有较高的加工精度和较低的粗糙度，与气门导管保持较小的配合间隙，以减小磨损，并起到良好的导向和散热作用气门尾端的形状决定于上气门弹簧座的固定方式采用剖分成两半且外表面为锥面的气门锁夹来固定上气门弹簧座，结构简单，工作可靠，拆装方便，因此得到了广泛的应用气门锁夹内表面有多种形状，相应地气门尾端也有各种不同形状的气门锁夹槽在某些高度强化的发动机上采用中空气门杆的气门，旨在减轻气门质量和减小气门运动的惯性力为了降低排气门的温度，增强排气门的散热能力，在许多汽车发动机上采用钠冷却气门这种气门是在中空的气门杆中填入一半金属钠因为钠的熔点的是97.8℃，沸点为880℃，所以在气门工作时，钠变成液体，在气门杆内上下激烈地晃动，不断地从气门头部吸收热量并传给气门杆，再经气门导管传给气缸盖，使气门头部得到冷却。

4.每缸气门数 一般发动机每个气缸有两个气门，即一个进气门和一个排气门进气门头部直径比排气门大15％～30％，目的是增大进气门通过断面面积，减小进气阻力，增加进气量凡是进气门和排气门数量相同时，进气门头部直径总比排气门大每缸两气门的发动机又称两气门发动机现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门，其中尤以四气门发动机为数最多四气门发动机每缸两个进气门，两个排气门其突出的优点是气门通过断面积大，进、排气充分，进气量增加，发动机的转矩和功率提高其次是每缸四个气门，每个气门的头部直径较小，每个气门的质量减轻，运动惯性力减小，有利于提高发动机转速最后，四气门发动机多采用篷形燃烧室，火花塞布置在燃烧室中央，有利于燃烧二、气门座与气门座圈 气缸盖上与气门锥面相贴合的部位称气门座气门座的温度很高，又承受频率极高的冲击载荷，容易磨损因此，铝气缸盖和大多数铸铁气缸盖均镶嵌由合金铸铁或粉末冶金或奥氏体钢制成的气门座圈在气缸盖上镶嵌气门座圈可以延长气缸盖的使用寿命也有一些铸铁气缸盖不镶气门座圈，直接在气缸盖上加工出气门座三、气门导管 气门导管的功用是对气门的运动导向，保证气门作直线往复运动，使气门与气门座或气门座圈能正确贴合。

此外，还将气门杆接受的热量部分地传给气缸盖气门导管的工作温度较高，而且润滑条件较差，靠配气机构工作时飞溅起来的机油来润滑气门杆和气门导管孔气门导管由灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造在以一定的过盈将气门导管压入气缸盖上的气门导管座孔之后，再精铰气门导管孔，以保证气门导管与气门杆的正确配合间隙四、气门弹簧 气门弹簧的功用是保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门座圈贴合，并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力，使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离气门弹簧一般为等螺距圆柱形螺旋弹簧当气门弹簧的工作频率与其固有的振动频率相等或为整数倍时，气门弹簧就会发生共振共振时将使配气定时遭到破坏，使气门发生反跳和冲击，甚至使弹簧折断为防止共振的发生，可采取下列结构措施：1)采用双气门弹簧 在柴油机和高性能汽油机上广泛采用每个气门安装两个直径不同，旋向相反的内、外弹簧由于两个弹簧的固有频率不同，当一个弹簧发生共振时，另一个弹簧能起到阻尼减振作用采用双气门弹簧可以减小气门弹簧的高度，而且当一个弹簧折断时，另一个弹簧仍可维持气门工作弹簧旋向相反，可以防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内使其不能工作或损坏2)采用变螺距气门弹簧 某些高性能汽油机采用变螺距单气门弹簧。

变螺距弹簧的固有频率不是定值，从而可以避开共振3)采用锥形气门弹簧 锥形气门弹簧的刚度和固有振动频率沿弹簧轴线方向是变化的，因此可以消除发生共振的可能性五、气门旋转机构 当气门工作时，如能产生缓慢的旋转运动，可使气门头部周向温度分布比较均匀，从而减小气门头部的热变形同时，气门旋转时，在密封锥面上产生轻微的摩擦力，能够清除锥面上的沉积物第四节 气门传动组由于气门驱动形式和凸轮轴位置的不同，气门传动组的零件组成差别很大。