發動機的配氣機構是實現發動機進氣過程和排氣過程的控制機構。其作用是按照配氣
正時的要求，在規定的時刻開啟和關閉進、排氣門，以保證氣缸排除廢氣，吸進新鮮氣體，
使工作物質循環不間斷地進行。
1 配氣機構的要求與組成
對配氣機構的要求是保證進氣充分、排氣干凈，進、排氣門開與閉的時刻準確，關閉
時嚴密可靠。
配氣機構的布置有頂置氣門式和側置氣門式兩種。對于柴油機廣泛采用頂置氣門式，
它由氣門組件和氣門傳動組件兩部分組成。
2 氣門組件
氣門組件包括氣門、氣門導管、氣門彈簧等部件。
2.1 氣門
氣門的作用是控制進、排氣的開啟和關閉。分為進氣門和排氣兩種。

氣門的布置：頂置式配氣機構有每缸二氣門和四氣門之分，通常缸徑D≥140mm 強
化程度較高的中、大型發動機多采用每缸四個氣門。我們電站所采用的20V 956 TB33 柴
油機采用的就是頂置四氣門式，具體布置可參見圖一。
圖一中標號為13 的就是進氣門，另一個進氣門分布在被切掉的一部分上；標號為16
的是排氣門，最遠端的是另一個排氣門。
圖一中標號為13 的就是進氣門，另一個進氣門分布在被切掉的一部分上；標號為16
的是排氣門，最遠端的是另一個排氣門。
2.2 氣門導管
氣門導管的作用是保證氣門與氣門座在同一中心線上正常工作，并起散熱作用。
氣門桿與導管之間留有很小的的間隙，使氣門桿能在導管中自由移動。
圖一中標號為14 的就是氣門導管。
2.3 氣門彈簧及鎖緊裝置
氣門彈簧是用來關閉氣門，并使氣門與氣門座保持緊密貼合密封。要求它應具有很強
的彈力，以保證氣門關閉時所需要的運動速度。
氣門彈簧裝在氣門桿部外邊，其一端支承在氣缸（或氣缸體）上，而另一端固定在彈
簧座上。圖一中標號為1，2 的就是氣門彈簧。
作用在氣門彈簧上的力是周期性的，其作用力的頻率與氣門彈簧的固有頻率相同或是
成整倍數時，彈簧就會發生共振，造成彈簧斷裂，為防止彈簧發生共振而損壞，可以采取
下述措施：
采用雙彈簧。每個氣門用二根直徑及螺距不同，螺旋方向相反的內、外彈簧，這種彈
簧不但可以防止發生共振，而且一根彈簧折斷時，另一根彈簧還可維持工作。
3 氣門傳動組件
氣門傳動組件由凸輪軸、挺柱、推桿和搖臂等零、部件組成。它們的作用是把凸輪的
運動傳遞到氣門組件上，以控制氣門的開閉。
3.1 凸輪軸
凸輪軸是配氣機構中的關鍵部件，其作用是通過傳動零件按發動機的工作循環準確地
開啟和關閉每個氣缸上的進、排氣門。在柴油機上，它還要帶動噴油泵、輸輪泵等。為了
保證柴油機噴油和汽油機點火的準時可靠，凸輪軸和曲軸必須保持一定的正時關系，使發
動機正常運轉。

1> 凸輪軸的構造 凸輪軸由若干個進、排凸輪和支承軸頸所構成，由端部的正時
齒輪驅動。由于發動機的類型不同，所以凸輪軸的構造也不完全一樣。對于四沖程柴油機
的凸輪軸，除進氣凸輪和排氣凸輪外，還有噴油泵凸輪。
凸輪軸的結構見圖二

圖二 凸輪軸的結構
氣門開啟的距離決定于凸輪的頂高；氣門開啟時間的長短決定于凸輪頭部的角度，此
角度稱為夾角，對于四沖程發動機，理論上此夾角為90°，但由于氣門需要早開晚關，
故夾角應超過90°。
2> 凸輪軸的驅動 凸輪軸的驅動通常采用齒輪傳動，很少采用鏈條傳動。采用齒
輪傳動時，齒輪是裝在凸輪軸的前端與曲軸上的齒輪直接或者間接嚙合，稱為正時齒輪。
對于四沖程柴油機，每完成一個工作循環，曲軸要旋轉兩周，各缸進、排氣門各開啟一次，
而凸輪軸只旋轉一周，因此曲軸與凸輪軸的轉速比為2：1。
3.2 傳動機構
配氣機構的傳動機構是用來傳動凸輪軸到氣門之間的運動。頂置氣門式配氣機構，包
括氣門挺柱、推桿和搖臂組等。
1> 氣門挺柱 氣門挺柱的作用是將凸輪的推力傳遞給推桿，并承受凸輪軸旋轉時
所產生的側向力。
當凸輪軸轉動時，為避免凸輪尖頂動氣門時的橫向力直接作用在氣門腳上，造成氣門
桿單向磨損，在氣門與凸輪軸之間裝有挺柱來傳遞凸輪的推力。應急柴油機使用的是滾子
式的挺柱，挺柱的結構見圖三。圖中1 為挺柱本體。

2>推桿 在頂置式氣門機構中，由于凸輪軸和氣門是分開設置的，兩者距離較遠，
因此，采用推桿來傳遞凸輪上頂的推力。推桿的結構見圖四中的1，2。

3> 搖臂組 搖臂組是將推桿的運動改變方向傳給氣門，以控制氣門開閉的傳動
件。它由搖臂、搖臂軸、軸承和軸承座等機件組成，搖臂是一個中間具有圓孔的不等長雙
臂杠桿，短臂通過調整螺釘與推桿接觸，長臂與氣門接觸，這樣便可使推桿以較小的移動

量得到較大的氣門開度，由于推桿上下移動量小，可減小傳動機構的慣性力。搖臂內有油
道，其間流經潤滑油，以減少摩擦。搖臂的結構可參見圖四中的3（控制兩個進氣門的搖
臂）和4（控制兩個排氣門的搖臂）。放大的搖臂零件見圖五。

時刻，通常用相對于上、下止點時曲柄位置的曲軸轉角來表示，稱為配氣相位或配氣定時，
用環形圖來表示。見圖六。
5 柴油機的進、排氣系統
柴油機的進、排氣系統包括進、排氣管、空氣過濾器、氣缸蓋和氣缸體中的進、排氣
道和排氣消聲器。
5.1 進氣系統和空氣濾清器
在柴油機運行時，外界的新鮮空氣經過SAD18，28，38，48 系統進入各自的柴油電
機大廳，然后經過空氣過濾器進入進氣管道，然后進入氣缸燃燒。在柴油機的側面外觀圖
七上很容易看到新鮮空氣的總管（側面最粗的一根長管）和到各個氣缸去的分配管（長管
上向上伸出的10 根管子，另一側對稱布置10 根）。

柴油機的廢氣從氣缸中經排氣門排出后，經過消音器后直接排到大氣中。
6 柴油機的增壓系統
柴油機輸出功率的大小，取決于進入氣缸的燃油和空氣的數量及熱能的有效利用率。

由此可知要提高柴油機的輸出功率，最經濟有效的辦法是增加進入氣缸的空氣量，在柴油
機氣缸容積保持不變的條件下，增加進入氣缸的空氣密度是提高柴油機輸出功率的主要手
段。然而，空氣密度與壓力成正比，與溫度成反比，因此，增加進氣壓力，降低進氣溫度
都能提高進氣密度，目前柴油機中采用增壓器來提高壓力，采用中冷器降低氣體的溫度。
所謂增壓，即用增壓器（壓氣機）將柴油機的進氣缸外壓縮后再送入氣缸，以增加柴
油機的進氣量，從而提高平均有效壓力和功率。
田灣核電站應急柴油機采用的是廢氣渦輪增壓的技術。
廢氣渦輪增壓是利用柴油機排出的廢氣能量來驅動增壓器，將空氣壓縮后再送入氣缸
的一種增壓方法。柴油機采用廢氣渦輪增壓器之后，可以提高輸出功率30～100%以上，
同時還可減少單位功率的質量，縮小外形尺寸，節省原材料，降低燃油消耗率，增大柴油
機的扭矩，提高載荷能力以及減少排氣對大氣的污染等優點。
渦輪增壓機的結構和原理圖見圖八。

圖八 廢氣渦輪增壓機
a：新鮮空氣的進排路線；b：廢氣的進排路線；c：潤滑油；

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