發動機配氣機構

氣門的衍變

一般中、小缸徑發動機大都採用兩氣門結構，即一個進氣門和一個排氣門，為進一步提高發動機的充量係數，提高發動機升功率，應設法加大氣門直徑，特別是進氣門的直徑。但由於燃燒室結構的限制，氣門直徑一般不能超過汽缸直徑的一半，這樣在轉速較高時，每缸一進一排的氣門結構就不能保證發動機有良好的換氣質量。顯然，再增加每缸氣門數可以提高總進、排氣門截面積，提高充量係數。目前多氣門發動機已經確立了其在汽車市場上的主流地位，首先是因為多氣門發動機充量係數高，能很好地適應發動機高速化的要求；其次這種發動機比較容易將火花塞布置在燃燒室中央，有利於提高燃燒室的抗爆性；第三是由於生產技術的進步，使多氣門發動機的製造成本降低。

組成與分類

四衝程發動機配氣機構一般由氣門組和氣門傳動組組成，按凸輪軸在發動機上的布置，常見的配氣機構可以分為頂置凸輪軸和下置凸輪軸（包括中置凸輪軸）兩大類。

下置凸輪軸配氣機構

凸輪軸位於曲軸箱的中部，這種配氣機構大多採用圓柱形正時齒輪傳動，一般從曲軸到凸輪軸的傳動只需要一對正時齒輪，必要時可加裝中間齒輪。為嚙合平穩，減少噪聲，正時齒輪多採用斜齒輪。齒輪傳動的優點是傳動的準確性和可靠性好，但噪聲較大。

頂置凸輪軸配氣機構

一般採用齒形帶或鏈條傳動方式，齒形帶的優點是無須潤滑，工作噪聲小，和鏈條相比，壽命略差。與齒形帶相比，鏈傳動的缺點是需要潤滑，傳動噪聲較大，優點是使用可靠，可以和發動機同等壽命。

氣門間隙

發動機工作時，配氣機構零部件由於受熱溫度升高產生熱膨脹，如果運動件之間，在冷態時沒有間隙或間隙過小，熱態時由於運動件受熱膨脹，容易引起氣門關閉不嚴，使發動機在壓縮和作功行程漏氣，導致功率下降，嚴重時還會造成啟動困難。為消除這種現象，通常發動機冷態裝配時，在氣門與傳動機構中留有適當的間隙，以補償受熱後的熱膨脹量，這一間隙通常稱氣門間隙。使用液力挺柱的發動機，挺柱的長度能自動變化，補償氣門的熱膨脹量，所以不需要預留氣門間隙。

氣門間隙的大小一般由發動機製造廠根據實驗確定。冷態時，進氣門的間隙一般為0．25～0．30mm，排氣門由於溫度高，一般為0．30～0．35mm。如果間隙過小，發動機在熱態可能關閉不嚴而漏氣，使發動機功率下降。如果間隙過大，則使氣門有效升程減少，使實際進氣充量係數下降，此外還加大了傳動件之間的衝擊，使配氣機構噪聲增大。

液力挺柱能自動消除氣門間隙，減小了配氣機構的振動、噪聲，目前廣泛用在乘用車發動機中。

配氣相位

為了提高發動機的進氣量，並使排氣充分徹底。實際發動機進、排氣門的開啟和關閉時間都不是剛好在上、下止點，而是分別提前開啟和延遲關閉一定的曲軸轉角。配氣相位就是進、排氣門實際開啟和關閉的時刻，習慣上常用相對於上、下止點曲拐位置的曲軸轉角表示。

由於進氣門在上止點前提前開啟，而排氣門在上止點之後才關閉，這樣就有一段時間進排氣門同時開啟的現象，這種現象稱氣門重疊。重疊的曲軸轉角稱氣門重疊角。由於進氣和排氣都有較大的流動慣性，在短時間內氣流是不會改變方向的，因此只要氣門重疊角設計合理，一般不會出現廢氣倒流進入進氣管和新鮮充量直接短路由排氣門排出的可能性，這對於改善換氣效果是有利的。但是應當注意的是，如果氣門重疊角過大，在汽油機小負荷運轉時，進氣管真空度很低，容易出現排氣倒流進入進氣管的現象，嚴重時高溫廢氣能夠引燃進氣管內的可燃混合氣，產生所謂“回火”現象。現代汽油機為了減少短路損失，降低HC排放，氣門重疊角有減少的趨勢，甚至出現“負”的氣門重疊角。