汽车通常由发动机、底盘、车身和电气与电子设备四部分组成。发动机是汽车的心脏，为汽车提供动力，一般为汽油机或柴油机；底盘，包括传动系统、行驶系统制动系统、转向系统和安全系统等；车身，一般来说轿车和客车分别采用承载式车身和 非承载式车身 ，载货汽车车身包括驾驶室和车箱；电气与电子设备，包括电源、照明与信号设备、仪表、电气与电子系统、取暖及通风和刮水器等。这4个部分相互关联，组成统一的整体。

一、配气机构的作用和类型

1、配气机构的作用：

发动机工作时，需要将气门打开进行换气，此时由曲轴通过传动机构驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺柱向下推开气门，同时使弹簧进一步压缩。当凸轮的凸起部分的顶点转过挺柱以后，便逐渐减小了对挺柱的推力，气门在弹簧张力的作用下开度逐渐减小，直至最后关闭。压缩和做功行程中气门在弹簧张力的作用下严密关闭。各缸进、排气门开闭的时刻取决于各进、排气凸轮的相对维修及进、排气凸轮轴与曲轴的相对位置，前者由设计制造保证，后者则要通过正确安装与调整配气机构达到。

2.配气机构的分类：

①：按凸轮位置分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴顶置式(图2-1)。

现代高速车用发动机要求配气机构的质量和惯性要小，多采用顶置式凸轮轴，其运动件少，传动链短，整个机构的刚度大，往复 惯性质量 小。

②：按传动方式分为链条传动、齿形带传动和齿轮传动。

链条传动多用于凸轮轴顶置式配气机构，车用高速发动机广泛采用齿形带来代替链传动，其噪声小、成本低，但齿形带存在一定的老化时间。齿轮传动多用在凸轮轴下置或中置式配气机构，大功率柴油机驱动凸轮轴所需转矩大，即使采用顶置式配气机构，也采用齿轮传动。

③：按每缸气门数目分为二气门、三气门、四气门和五气门(图2-3)。

为了改善换气过程，需尽可能地增大气门直径，但受到燃烧室尺寸的限制，气门直径不能过大。当气缸直径较大、活塞平均速度较高时，传统的每缸一进一排的气门结构已无法保证良好的换气质量，在很多新型汽车发动机上采用多气门结构。三气门结构一般是两个进气门、一个排气门，四个气门结构有两个进气门和两个排气门，五气门结构有三个进气门和两个排气门。

④：根据凸轮轴数目分为单凸轮轴式配气机构(SOHC) 和双凸轮轴式配气机构(DOHC) 。

传统二气门结构均采用单个凸轮轴，随着气门数目的增加，凸轮轴数目也增加为两个。因此， 根据凸轮轴数目分为单凸轮轴式配气机构(SOHC) 和双凸轮轴式配气机构(DOHC) (图2-4)。

⑤：根据气门驱动方式分为摇臂式、摆臂式、直接驱动等(图2-5)。

摇臂式一般为中间支点；摆臂式的支点在末端，也称为末端支点摇臂；直接驱动式没有摇臂，凸轮轴直接由挺柱推动气门。

二、配气机构的部件组成

气门式配气机构由气门组和气门传动组(气门驱动机构和凸轮轴传动机构)两部分组成(图2-6)，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。

1.气门组

气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片、卡簧等零件(图2-7)。

(1)气门工作条件及要求

气门的基本作用是控制进、排气管道的开启和关闭。其工作条件相当恶劣，承受高温、高压和冲击，且润滑困难。因此，气门需要有足够的强度、刚度，能够耐磨损、耐高温、耐腐蚀和耐冲击，具有良好的导热性能和气密性，且气门质量要小，以减小往复运动的惯性力。

(2)气门的结构

汽车发动机的进、排气门均为菌形气门，由头部、杆身和尾部组成(图2-7)。气门顶面形状有平顶、球面顶和喇叭形顶等(图2-8)，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。为提高发动机的 充气效率 ，一般两气门发动机的进气门头部直径比排气门大。

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(2-90)必须严密贴合。为此，二者要配对研磨，研磨之后不能互换。杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向和散热作用；杆身与头部采用圆滑过渡连接，与气门导管保持较小的配合间隙。一些强化发动机为降低气门的质量和惯性力，常采用中空的气门杆。为了降低排气门的温度，增强排气门的散热能力，中空的气门内还填入部分钠以加强冷却(图2-10)。

气门尾部制有凹槽(锥形槽或环形槽)，用以安装气门锁夹，并固定上气门弹簧座(图2-11)。

(3)气门导管和气门座(圈)的结构

气门导管(图2-12)保证气门作直线往复运动，使气门与气门座(圈)能正确贴合。为了保证导向导管应有一定的长度，气门导管的工作温度也较高，约500K，气门导管还可以将气门头部传给杆身的热量传给气缸盖。
气缸盖上与气门锥面相贴合起密封作用的部位称为气门座。该部位的温度高，冲击载荷大且频率高，容易磨损。有些铸铁发动机直接在气缸盖上加工出气门座，大部分发动机采用镶嵌式结构气门座圈(图2-13)，材料为 合金铸铁 、粉末冶金或奥氏体钢等。

(4)气门弹簧和气门弹簧座的结构

气门弹簧一端支承在气缸盖上，另一端压靠在气门尾端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门尾端，如图2-14所示。气门弹簧在气门开闭过程中，使气门及其传动件与凸轮保持接触，按凸轮型面的规律运动。
气门弹簧应具有足够的刚度和预紧力，但刚度也不能太大，否则会增加弹性系数从而增加气门打开时的负荷。气门弹簧承受交变载荷，应具有足够的疲劳强度。一般采用高碳锰钢、铬钒钢等 冷拔钢丝 ，加工后进行热处理。为了提高弹簧的疲劳强度并增强弹簧的工作可靠性，钢丝表面应经磨光、抛光或喷丸处理。为避免弹簧的锈蚀，弹簧的表面要进行镀锌、镀铜、磷化或发蓝处理。弹簧的两个端面须进行磨光，并与弹簧轴线垂直。
气门弹簧可采用圆柱形螺旋弹簧，为了防止弹簧发生共振，采用变螺距弹簧、锥形弹簧或增加振动阻尼。
一些高速发动机采用同心安装的内、外两根气门弹簧，可以提高气门弹簧的工作可靠性，防止共振，当一根弹簧折断时，另一根还可继续工作，且气门弹簧的高度小。为防止两个弹簧相咬，大小弹簧应做成不同旋向，如图2-15所示。

(5)气门油封的作用

气门油封是一个橡胶密封圈，既能密封气门导管，防止机油泄漏到气缸内，又能够让极少量的机油流过橡胶密封圈，润滑气门杆和气门导管。

(6)气门旋转机构的结构和工作原理

为了使气门头部温度均匀，防止局部过热引起的变形并清除气门座积炭，可设法使气门在工作中相对气门座缓慢旋转。气门缓慢旋转时，在密封锥面产生轻微的摩擦力，有阻止沉积物形成和自洁的作用。在气门旋转机构壳体上有8个变深度的凹槽，凹槽内部装有钢球和复位弹簧。碟形弹簧安装在旋转机构壳体与气门弹簧座圈之间(图2-16)。气门关闭时，碟形弹簧没有压紧在钢球上。钢球在复位弹簧的作用下位于凹槽的最浅处。气门开启时，气门杆尾端受到的压力传到碟形弹簧，使碟形弹簧变形并压紧在钢球上，钢球沿凹槽斜面滚动，带动旋转机构壳体和气门一起旋转一定的角度。

2.凸轮轴传动机构

发动机凸轮轴传动机构是指驱动凸轮轴转动的机构，有齿轮传动、链传动和齿形带传动。传动机构在安装时应特别注意曲轴正时齿轮(或链轮带轮)与凸轮轴正时齿轮(或链轮、带轮)的相互位置关系。若安装不当，将严重影响发动机的动力和经济性能。一般制造厂出厂时都打有配对记号(图2-17)，应严格按照要求安装。

3.气门驱动机构

气门驱动机构要按照规定时刻(配气定时)和次序(点火次序)开启和关闭进、排气门，并保一定的开度和升程。气门驱动机构包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂和气门间隙调整螺钉等。

(1)凸轮轴的结构

凸轮轴(图2-18)上配有不同轮廓的进气和排气凸轮，使气门按照一定的配气相位和工作次序开启与关闭，并保证气门有足够的升程。

凸轮轮廓应保证气门开启和关闭的持续时间符合配气相位的要求，且气门要有合适的升程、足够大的气门通道面积，以保证气门的升降过程具有定的运动规律。凸轮轮廓形状包括以凸轮旋转中心为中心的圆弧、凸轮上升段和凸轮下降段。为防止气门开启和关闭落座时强烈的冲击，在上升段和下降段靠近圆弧段一侧都设计缓冲段，如图2-20所示。
凸轮轴上各同名凸轮(各进气凸轮或各排气凸轮)的相对角位置与凸轮轴旋转方向、发动机工作顺序及气缸数或做功间隔角有关。如果从发动机前端看凸轮轴逆时针方向旋转，则工作顺序为1-3-4-2的四缸发动机其做功间隔角为180°曲轴转角，那么各同名凸轮间的夹角为90°；对于工作顺序为1-5-3-6-2-4的六缸发动机，其同名名凸轮间的夹角为60°。同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置即异名凸轮相对角位置，决定于配气定时及凸轮轴旋转方向，如图2-21所示。

(2)挺柱的结构和分类

挺柱将凸轮推力传给推杆或气门，同时将侧向力经过挺柱导管传给气缸体。挺柱一般用钢或铸铁制成，可分为机械挺柱和液压挺柱。
机械挺柱(图2-21)的结构结构简单，质量轻，在中小型发动机中应用比较广泛。挺柱上的推杆球面支座的半径比推杆球头半径略大，以便在两者中间形成楔形油膜来润滑推杆球头和挺柱上的球面支座。

(3)摇臂的结构和作用

摇臂(图2-23)的功用是将推杆和凸轮传来的运动和作用力改变方向传给气门使其开启。摇臂在摆动过程中承受很大的弯矩，因此应有足够的强度和刚度以及较小的质量。摇臂由锻钢、可锻铸球、球墨铸铁或铝合金制造。摇臂是一个双臂杠杆，以摇臂轴为支点，两臂不等长。短臂端加工有螺纹孔，用来拧入气门间隙调整螺钉。长臂端加工成圆弧面，是推动气门的工作面。摇臂孔内镶有衬套并通过空心的摇臂轴支撑在摇臂轴座上，摇臂轴座固定在气缸盖上面。摇臂内钻有润滑油道和油孔，机油从支座的油道经摇臂轴内腔和摇臂中的油道流向摇臂两端进行润滑。为了防止摇臂的窜动，在摇臂轴上每两摇臂之间都装有定位弹簧。摇臂的一端螺纹孔中安装调节螺钉，螺钉的球头与推杆顶端的凹球座相接触，用以调整气门间隙。

(4)摆臂的结构和作用

摆臂(图2-24)是单臂杠杆，支点在摆臂的一端，又称末端支点摇臂。摆臂的作用与摇臂相同，为减轻摩擦和磨损，可将凸轮与摆臂的接触方式由滑动改为滚动。摆臂以摆臂支座为支点，在很多轿车上采用气门间隙自动补偿器代替摆臂支座。自动补偿器的结构和工作原理与液力挺柱相似。

(5)推杆的结构和作用

推杆(图2-25)将从凸轮轴和挺柱传来的运动传给摇臂，是传统配气机构中最容易弯曲的零件之一。推杆要求有很大的刚度和纵向稳定性，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量做得短些。常采用硬铝合金、锻铝、无缝钢管等制成，两边的球头需经淬火和磨光，以保证其耐磨性。