低油耗本田节能车发动机的改进设计
低油耗本田节能车发动机的改进设计[20191208102756]
摘 要
本文首先对目前世界上面临的能源形势作简要叙述，引出节能汽车以及我国在发动机引擎方面的研发现状。接着以本田125发动机作为研究对象，从发动机机体组、活塞连杆机构、发动机配气机构、燃料供给系统、点火系统、发动机冷却和润滑系统、发动机启动系统等几个方面进行结构分析，制定理论上的改良方案。最后通过实验测试以从发动机的热计算。动力计算、发动机主要零部件强度校核等方面进行数据处理，并获得最佳的改良方案。
关键字:能源形势节能汽车本田125发动机数据处理
目 录
1.引言 1
1.1概述 1
1.1.1目前世界上面临的能源形势 1
1.1.2汽车节能 1
1.1.3我国发动机研发现状 1
1.2论文研究的主要内容 2
2.本田125发动机结构改良 3
2.1发动机机体组 3
2.1.1机体组组成 3
2.1.2机体组改装 3
2.2活塞连杆机构 4
2.2.1活塞连杆机构的简介 4
2.2.2曲轴连杆机构的改造 5
2.3发动机配气机构 5
2.3.1发动机配气机构的组成、功能及工作形式 5
2.3.2配气系统的改造 6
2.4 燃料供给系统 8
2.4.1 燃料系统组成 8
2.5 点火系统 8
2.5.1 发动机电气系统 9
2.5.2 点火系统改造 9
2.6 发动机冷却和润滑系统改造 9
2.6.1发动机冷却系统组成与功能 10
2.6.2发动机润滑系统的改装 10
2.7发动机启动系统 10
2.8发动机人工动力启动机构 10
2.8.1人工动力启动机构的结构组成 10
2.8.2人工启动系统的改装方案 11
3.节能汽车发动机改装相关计算 13
3.1发动机的热计算 13
3.1.1已知条件 13
3.1.2额定工况计算用系数及参数的选择 13
3.1.3 换气过程计算： 14
3.1.4 燃料燃烧化学计算过程 14
3.1.5 汽油压缩过程计算 15
3.1.6 汽油燃烧过程计算 15
3.1.7 膨胀过程计算 16
3.1.8 技术指标计算 16
3.2 发动机动力计算 17
3.2.1已知条件： 17
3.2.2气缸运动速度 加速度 18
3.2.3 曲柄连杆机构的质量换算 19
3.2.4 曲柄连杆机构运动的惯性力 19
3.3发动机主要零部件强度校核 20
3.3.1曲轴强度计算 20
结语 24
参考文献 25
附录 26
致谢 31
1.引言
1.1概述
1.1.1目前世界上面临的能源形势
随着经济的繁荣发展，精神文明生活的不断进步，人类对能源的追求逐渐增强。世界经济发展历史充分表明，各国GDP的增长速度与能源同步，二战以后各国因为廉价的能源提供，生产力得到飞速发展，经济水平也得到了空前的提升。各国纷纷把本国的能源问题上纲上线，提到日程上来，人类社会的长续稳定发展离不开能源的支持。纵观当前形势，不难看出，能源消费中心距离能源产地比较远，但令人堪忧的是，如今科学水平的提高带领人们生活水平的提高，能源的消耗量是越来越大。因为能源问题，国际局势一度不稳，能源问题可窥一斑啊。在未来的发展中，节约能源的话题一定会逐步变成社会各界所热议的对象。因为能源的匮乏，节能也将变成永恒的话题。
1.1.2汽车节能
节能汽车具有能耗低、污染小、能源新、动力新的特点。汽车是满足人们的出现或运输目的，但节能汽车在满足这一目的的前提下能最大化的节约能源，并且减少对大气的污染。能源逐渐成了稀缺品，油价也随之攀升，造成买的起车子，开不起车子的现象。针对这一现象，商家纷纷开始增大在节能车方面的投入。对节能汽车发动机的研究更成为问题的重中之重。相关资料显示，世界上的节能车目前主要纯电动汽、混合动力汽车、燃料电池汽车。本论文就结合当前世界能源情况，对具体发动机进行改进设计，已达到节能的效果。
1.1.3我国发动机研发现状
企业自主研发、国内外企业合作研发、直接引进国外的先进技术室我国目前发动机研发的主要形式。自两千年起，我国汽车保有量都在以每年百分之十的速度在增长，在石油消耗的比例中，车用燃油消耗比例逐年攀升。最近二十年，我国研发的发动机，在质量和可靠性上都有的大幅度的提升，但是，在节能减排上与先进的汽车国家仍存在很大的差距平均油耗更是高达百分之十以上。为了使我国发动机产业走出国际市场，我国各大汽车生产商在汽车的节能减排方面仍需要投入更多的财力、物力、人力资源，只有这样才有希望与先进汽车国家的先进汽车生产商竞争。在汽车节能技术的研发上，我国仍然存在一些问题。这些问题集中表现在：一方面我国汽车及发动机生产商对汽车节能技术的研究较先进的汽车国家有一定的滞后性，而且并没有形成大规模开发模式，汽车及发动机研发方面的投入与产出比不协调，造成研究资源的浪费。另一方面我国企业由于自身能力的限制，对一些先进的节能减排技术只能模仿。其次，我国在节能减排方面并没有拿出行之有效的政策。
1.2论文研究的主要内容
a.根据实际情况，做详细的调研，并在基础上确定合理的改进方案
b.挑选可行的改进方案进行深入研究，并对发动机的结构研究和改进作为设计重心
c.以本田125发动机为实物参考，进行实物数据采集
d.通过研究制定可行的改造方案
e.编写设计说明书
2.本田125发动机结构改良
2.1发动机机体组
2.1.1机体组组成
机体组主要包括：汽缸体、气缸盖、气缸盖套、曲轴箱、气缸垫等不动件。机体组是发动机的基础部分，是组成燃烧室的主要部件，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。
2.1.2机体组改装
① 气缸改造参照下图2.1
a.优化进气支管的长度，来提高惯性吸气填充的效果
b.优化排气支管的长度，来提高惯性排气量
c.对气缸盖与气缸的接触面进行面磨削及研磨，减小汽缸垫的厚度来提高压缩比
d.研磨吸气口和排气口的内部，减小供气和排气摩擦阻力
图2.1 气缸装配体
e.为了提高气密性可以用填隙材料将吸气部分的各个接合部进行填充。
② 曲轴箱的改造
变速系统控制车速，其真正目的是使汽车通过控制车速来获得不同的转矩驱动汽车前进，同时可以将活塞的上下往复运功转换成曲轴的旋转运动。发动机的传动系统与变速系统之间由离合器进行连接，离合器能够起到一个柔性传递动力的作用。对离合器的工作原理进行分析，当离合器工作时，离合器随着发动机动力输出装置一起转动，这时离合器内的蹄块在转动的作用下产生离心力，随着转速的不断增高，蹄块受到的离心力也来越大，但离心力增大的一定数值时，蹄块将克服弹簧预紧力并与外沿的摩擦盘进行啮合，通过摩擦力的作用，将动力传递到变速箱的主轴上。发动机的转速下降时，蹄块受到的离心力也随之下降，当蹄块所受离心力无法克服预紧弹簧的预紧力时，蹄块与摩擦盘失去啮合，摩离合器处在分离状态，擦力消失，传递到变速箱主轴上的动力中止。分析变速箱的工作原理：变速箱内主轴与齿轮连接，齿轮传递动力，当大齿轮作为主动轮，小齿轮作为从动轮时，转速增加，由于功率一定，所以转矩下降。反过来，大齿轮作为从动轮，小齿轮作为主动轮，转速下降，传递转矩增加。分析这一过程动力传递路线：动力先是由曲轴上的皮带轮传递到离合器的主动盘，再经过离合器的从动盘传递到变速箱的主轴（经过变速箱主轴连接的主动轮和从动轮），最后传递到后轮轮毂。，
根据以上分析，为了减轻发动机自身的重量，可以将变速齿轮部分去除。变速箱内齿轮变速机构变速过程较为复杂，如果由变速箱来变速，就会导致不必要的能量损失。所以，可以直接将变速想去除，使发动机的动力输出部分直接与节能车动力轮的简单齿轮变速机构相连接，把本身的变速箱部分直接去除。达到减轻发动机自身重量的作用。
2.2活塞连杆机构
2.2.1活塞连杆机构的简介
活塞连杆机构包括气环、油环、活塞销、活塞、连杆、连杆螺栓、连杆轴瓦、连杆盖。活塞连杆机构的作用是承受可燃性混合气体燃烧时的巨大压力，通过活塞销。连杆带动曲轴旋转，如图2.2所示。
当发动机工作时，活塞受到可燃性气体燃烧膨胀作用，在气缸内做上下往复运动，活塞运动带动连杆运动，并将动力传递给曲轴，然后曲轴再将动力传递到离合器以及变速机构，最终传递到后轮轮毂驱动后轮旋转。在曲轴箱内，曲轴箱左边安装的是正时链条，曲轴箱右边安装的是机油泵和磁电机总成。曲轴通过旋转运动，将能量传递到正时链条、机油泵总成和磁电机组。气门在正时链条的带动下进行打开和关闭动作。为了减小气缸内个零件相对运动所产生的摩擦力，机油泵产生压力，将机油或润滑油推送到气缸缸内的运动零件表面及整个气缸内壁。同时曲轴的转动将能量传递到电机总成里面的转子，转子旋转，切割磁感线，产生电能，可以为汽车内的用电器提供充足的电能。
图2.2 活塞连杆机构
2.2.2曲轴连杆机构的改造
在实际需要的情况下，保证发动机连杆机构刚性稳定，最大化的减轻活塞、气缸体，同时更换相关活塞环套环、活塞销、活塞销挡圈等，以此来达到减轻发动机自身重量的作用
2.3发动机配气机构
2.3.1发动机配气机构的组成、功能及工作形式
发动机配气机构包括气门组、气门传动组等运动件。气门组又包括气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁和气门油封。气门传动组包括凸轮轴、凸轮轴正时齿轮、摇臂、摇臂轴和液力挺柱等。
发动机配气机构主要是配合曲轴转角及活塞在气缸内所处的位置和工作循环的要求来控制气门开关的打开或关闭，在进气行程时向气缸内提供可燃性的混合气体，在排气行程，能够适时地将燃烧过后生成的废气排出气缸外，以备下一个工作循环的需要。配气系统工作要根据发动机活塞往返位置和每一气缸的工作循环的要求，适时地开闭进、排气门，向气缸供给可燃性的混合气体以及适时地排出燃烧后生成的废气。作功冲程在发动机的工作循环中可谓是中心环节。要想使燃烧过程尽可能的充分，即发动机作功尽可能达到理想状态，就要使火花塞点火时刻以及点火时刻活塞所处的工作循环的行程以及在气缸内的位置。当喷油正时、点火正时时，才可以使可燃性混合气体充分燃烧，发动机达到理想的能量转化效果。
配气机构按照凸轮轴的位置可以分为凸轮轴上置、凸轮轴中置和凸轮轴下置；按照传动方式分类可以分为齿轮传动、链传动和皮带传动。按照气门位置可以分为气门侧置式和气门顶置式。按气门数可以分为两气门式、四气门式和五气门式。
2.3.2配气系统的改造
配气相位是采用环形图的直观表示方法，以曲轴转角的大小来表示进、排气门打开。关闭的时刻和持续时间，也被称作配气相位图。要使发动机工作循环中进气行程进气及时并充足，排气行程排气及时并干净，我们不仅可以从发动机气缸内部结构改良入手，而且可以从配气相位角上进行研究，找出最合事宜的气门关闭和打开时间。
a.气门早开晚闭
当进气门早开时，在进气冲程一开始就有一个较大的进气通道面积，有助于增加进气量。在进气冲程即将结束时，活塞到达下止点，气缸内气体因惯性作用仍处在吸气状态，而且此时气缸内压力相对与外界大气压要小的多，受到大气压力的作用，气缸内任然处于吸气状态。所以，在进气门适当延迟关闭时，可以增加气缸内的可燃性混合气体的进气量，使燃烧更加充分，增加发动机的动力输出。
在作功行程即将结束时即活塞到达下止点之前，打开排气门，此时，气缸内压力要远远大于外界大气压，可以使气缸内废气高速冲出气缸。在这一过程中，排气门在活塞到达下止点前打开，废气高速排出，使气缸内气压迅速下降，造成能量的一定损失，但是这些损失过小，可以直接忽略不计。因为，作功行程即将结束时，活塞到达下止点之前，活塞在向下运动的巨大惯性下仍将继续运动，并到达下止点，完成作功行程，并且，在活塞到达下止点之前及排气门打开之前，气缸内气体燃烧已经结束，缸内压力迅速减小，此时排气门打开虽然压力有所下降，但不足以影响发动机的整个工作行程的进行。
可以总结为，进气门早开，可以增大进气行程开始时的进气门开启高度，减小可燃性混可气体进入气缸的阻力，进气量可明显增加。进气门晚闭，可以有效的延长进气时间，可燃性混合气体在大气压力以及自身惯性作用下，更加有效的增加进气量。当排气门早开，可以增大排气行程开始时的排气门开启高度，减小废气排出时的阻力，并且气缸内的废气在高压作用下能够高速排出气缸，使排气更加干净。排气门晚闭，排气时间有效延长。是排气更加干净。从理论角度分析，进、排气门的早开晚闭对燃料能够充分燃烧是有有效作用的，接下来就是研究如何精准的操控气门开关时间。
b.气门重叠
在一个工作循环即将结束和下一个工作循环刚刚开始的时刻，为了进气更加充分，废气排出更加干净，使进气门早开，排气门晚闭，所以，在莫一段时刻，造成进气门和排气门同时开启的状态，这就叫气门重叠，把曲轴在重叠时段的转角称作气门重叠角。总理论上讲，在这一时段，由于进、排气门同时打开，会造成可燃性混合气体与燃烧过后的废气混合。从实际情况来分析，进气流量和排气流量都有各自的流动轨道，而且流动的气流存在一定的惯性，使气流无法倒流。况且，这一过程持续的时间很短，进气与排气气流无法达到混合的程度，所以在整个工作循环过程中，在排出废气的同时，吸入可燃性混合气。同时，在进气门附近有降压作用，使气体更容易进入气缸，废气却无法从进气口直接进入。
c.研究气门的实际开闭时刻以及延续时间的控制方法
实际进气时刻和延续时间：整个工作循环中，当排气行程即将结束时，活塞即将到达上止点，即曲轴旋转，离上止点还差一个角度α时，进气门开始开启，进气行程持续到活塞越过下止点后β角度时，进气门关闭。所以，整个进气过程持续时间就相当于曲轴转角（180°+α+β）。
摘 要
本文首先对目前世界上面临的能源形势作简要叙述，引出节能汽车以及我国在发动机引擎方面的研发现状。接着以本田125发动机作为研究对象，从发动机机体组、活塞连杆机构、发动机配气机构、燃料供给系统、点火系统、发动机冷却和润滑系统、发动机启动系统等几个方面进行结构分析，制定理论上的改良方案。最后通过实验测试以从发动机的热计算。动力计算、发动机主要零部件强度校核等方面进行数据处理，并获得最佳的改良方案。
关键字:能源形势节能汽车本田125发动机数据处理
目 录
1.引言 1
1.1概述 1
1.1.1目前世界上面临的能源形势 1
1.1.2汽车节能 1
1.1.3我国发动机研发现状 1
1.2论文研究的主要内容 2
2.本田125发动机结构改良 3
2.1发动机机体组 3
2.1.1机体组组成 3
2.1.2机体组改装 3
2.2活塞连杆机构 4
2.2.1活塞连杆机构的简介 4
2.2.2曲轴连杆机构的改造 5
2.3发动机配气机构 5
2.3.1发动机配气机构的组成、功能及工作形式 5
2.3.2配气系统的改造 6
2.4 燃料供给系统 8
2.4.1 燃料系统组成 8
2.5 点火系统 8
2.5.1 发动机电气系统 9
2.5.2 点火系统改造 9
2.6 发动机冷却和润滑系统改造 9
2.6.1发动机冷却系统组成与功能 10
2.6.2发动机润滑系统的改装 10
2.7发动机启动系统 10
2.8发动机人工动力启动机构 10
2.8.1人工动力启动机构的结构组成 10
2.8.2人工启动系统的改装方案 11
3.节能汽车发动机改装相关计算 13
3.1发动机的热计算 13
3.1.1已知条件 13
3.1.2额定工况计算用系数及参数的选择 13
3.1.3 换气过程计算： 14
3.1.4 燃料燃烧化学计算过程 14
3.1.5 汽油压缩过程计算 15
3.1.6 汽油燃烧过程计算 15
3.1.7 膨胀过程计算 16
3.1.8 技术指标计算 16
3.2 发动机动力计算 17
3.2.1已知条件： 17
3.2.2气缸运动速度 加速度 18
3.2.3 曲柄连杆机构的质量换算 19
3.2.4 曲柄连杆机构运动的惯性力 19
3.3发动机主要零部件强度校核 20
3.3.1曲轴强度计算 20
结语 24
参考文献 25
附录 26
致谢 31
1.引言
1.1概述
1.1.1目前世界上面临的能源形势
随着经济的繁荣发展，精神文明生活的不断进步，人类对能源的追求逐渐增强。世界经济发展历史充分表明，各国GDP的增长速度与能源同步，二战以后各国因为廉价的能源提供，生产力得到飞速发展，经济水平也得到了空前的提升。各国纷纷把本国的能源问题上纲上线，提到日程上来，人类社会的长续稳定发展离不开能源的支持。纵观当前形势，不难看出，能源消费中心距离能源产地比较远，但令人堪忧的是，如今科学水平的提高带领人们生活水平的提高，能源的消耗量是越来越大。因为能源问题，国际局势一度不稳，能源问题可窥一斑啊。在未来的发展中，节约能源的话题一定会逐步变成社会各界所热议的对象。因为能源的匮乏，节能也将变成永恒的话题。
1.1.2汽车节能
节能汽车具有能耗低、污染小、能源新、动力新的特点。汽车是满足人们的出现或运输目的，但节能汽车在满足这一目的的前提下能最大化的节约能源，并且减少对大气的污染。能源逐渐成了稀缺品，油价也随之攀升，造成买的起车子，开不起车子的现象。针对这一现象，商家纷纷开始增大在节能车方面的投入。对节能汽车发动机的研究更成为问题的重中之重。相关资料显示，世界上的节能车目前主要纯电动汽、混合动力汽车、燃料电池汽车。本论文就结合当前世界能源情况，对具体发动机进行改进设计，已达到节能的效果。
1.1.3我国发动机研发现状
企业自主研发、国内外企业合作研发、直接引进国外的先进技术室我国目前发动机研发的主要形式。自两千年起，我国汽车保有量都在以每年百分之十的速度在增长，在石油消耗的比例中，车用燃油消耗比例逐年攀升。最近二十年，我国研发的发动机，在质量和可靠性上都有的大幅度的提升，但是，在节能减排上与先进的汽车国家仍存在很大的差距平均油耗更是高达百分之十以上。为了使我国发动机产业走出国际市场，我国各大汽车生产商在汽车的节能减排方面仍需要投入更多的财力、物力、人力资源，只有这样才有希望与先进汽车国家的先进汽车生产商竞争。在汽车节能技术的研发上，我国仍然存在一些问题。这些问题集中表现在：一方面我国汽车及发动机生产商对汽车节能技术的研究较先进的汽车国家有一定的滞后性，而且并没有形成大规模开发模式，汽车及发动机研发方面的投入与产出比不协调，造成研究资源的浪费。另一方面我国企业由于自身能力的限制，对一些先进的节能减排技术只能模仿。其次，我国在节能减排方面并没有拿出行之有效的政策。
1.2论文研究的主要内容
a.根据实际情况，做详细的调研，并在基础上确定合理的改进方案
b.挑选可行的改进方案进行深入研究，并对发动机的结构研究和改进作为设计重心
c.以本田125发动机为实物参考，进行实物数据采集
d.通过研究制定可行的改造方案
e.编写设计说明书
2.本田125发动机结构改良
2.1发动机机体组
2.1.1机体组组成
机体组主要包括：汽缸体、气缸盖、气缸盖套、曲轴箱、气缸垫等不动件。机体组是发动机的基础部分，是组成燃烧室的主要部件，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。
2.1.2机体组改装
① 气缸改造参照下图2.1
a.优化进气支管的长度，来提高惯性吸气填充的效果
b.优化排气支管的长度，来提高惯性排气量
c.对气缸盖与气缸的接触面进行面磨削及研磨，减小汽缸垫的厚度来提高压缩比
d.研磨吸气口和排气口的内部，减小供气和排气摩擦阻力
图2.1 气缸装配体
e.为了提高气密性可以用填隙材料将吸气部分的各个接合部进行填充。
② 曲轴箱的改造
变速系统控制车速，其真正目的是使汽车通过控制车速来获得不同的转矩驱动汽车前进，同时可以将活塞的上下往复运功转换成曲轴的旋转运动。发动机的传动系统与变速系统之间由离合器进行连接，离合器能够起到一个柔性传递动力的作用。对离合器的工作原理进行分析，当离合器工作时，离合器随着发动机动力输出装置一起转动，这时离合器内的蹄块在转动的作用下产生离心力，随着转速的不断增高，蹄块受到的离心力也来越大，但离心力增大的一定数值时，蹄块将克服弹簧预紧力并与外沿的摩擦盘进行啮合，通过摩擦力的作用，将动力传递到变速箱的主轴上。发动机的转速下降时，蹄块受到的离心力也随之下降，当蹄块所受离心力无法克服预紧弹簧的预紧力时，蹄块与摩擦盘失去啮合，摩离合器处在分离状态，擦力消失，传递到变速箱主轴上的动力中止。分析变速箱的工作原理：变速箱内主轴与齿轮连接，齿轮传递动力，当大齿轮作为主动轮，小齿轮作为从动轮时，转速增加，由于功率一定，所以转矩下降。反过来，大齿轮作为从动轮，小齿轮作为主动轮，转速下降，传递转矩增加。分析这一过程动力传递路线：动力先是由曲轴上的皮带轮传递到离合器的主动盘，再经过离合器的从动盘传递到变速箱的主轴（经过变速箱主轴连接的主动轮和从动轮），最后传递到后轮轮毂。，
根据以上分析，为了减轻发动机自身的重量，可以将变速齿轮部分去除。变速箱内齿轮变速机构变速过程较为复杂，如果由变速箱来变速，就会导致不必要的能量损失。所以，可以直接将变速想去除，使发动机的动力输出部分直接与节能车动力轮的简单齿轮变速机构相连接，把本身的变速箱部分直接去除。达到减轻发动机自身重量的作用。
2.2活塞连杆机构
2.2.1活塞连杆机构的简介
活塞连杆机构包括气环、油环、活塞销、活塞、连杆、连杆螺栓、连杆轴瓦、连杆盖。活塞连杆机构的作用是承受可燃性混合气体燃烧时的巨大压力，通过活塞销。连杆带动曲轴旋转，如图2.2所示。
当发动机工作时，活塞受到可燃性气体燃烧膨胀作用，在气缸内做上下往复运动，活塞运动带动连杆运动，并将动力传递给曲轴，然后曲轴再将动力传递到离合器以及变速机构，最终传递到后轮轮毂驱动后轮旋转。在曲轴箱内，曲轴箱左边安装的是正时链条，曲轴箱右边安装的是机油泵和磁电机总成。曲轴通过旋转运动，将能量传递到正时链条、机油泵总成和磁电机组。气门在正时链条的带动下进行打开和关闭动作。为了减小气缸内个零件相对运动所产生的摩擦力，机油泵产生压力，将机油或润滑油推送到气缸缸内的运动零件表面及整个气缸内壁。同时曲轴的转动将能量传递到电机总成里面的转子，转子旋转，切割磁感线，产生电能，可以为汽车内的用电器提供充足的电能。
图2.2 活塞连杆机构
2.2.2曲轴连杆机构的改造
在实际需要的情况下，保证发动机连杆机构刚性稳定，最大化的减轻活塞、气缸体，同时更换相关活塞环套环、活塞销、活塞销挡圈等，以此来达到减轻发动机自身重量的作用
2.3发动机配气机构
2.3.1发动机配气机构的组成、功能及工作形式
发动机配气机构包括气门组、气门传动组等运动件。气门组又包括气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁和气门油封。气门传动组包括凸轮轴、凸轮轴正时齿轮、摇臂、摇臂轴和液力挺柱等。
发动机配气机构主要是配合曲轴转角及活塞在气缸内所处的位置和工作循环的要求来控制气门开关的打开或关闭，在进气行程时向气缸内提供可燃性的混合气体，在排气行程，能够适时地将燃烧过后生成的废气排出气缸外，以备下一个工作循环的需要。配气系统工作要根据发动机活塞往返位置和每一气缸的工作循环的要求，适时地开闭进、排气门，向气缸供给可燃性的混合气体以及适时地排出燃烧后生成的废气。作功冲程在发动机的工作循环中可谓是中心环节。要想使燃烧过程尽可能的充分，即发动机作功尽可能达到理想状态，就要使火花塞点火时刻以及点火时刻活塞所处的工作循环的行程以及在气缸内的位置。当喷油正时、点火正时时，才可以使可燃性混合气体充分燃烧，发动机达到理想的能量转化效果。
配气机构按照凸轮轴的位置可以分为凸轮轴上置、凸轮轴中置和凸轮轴下置；按照传动方式分类可以分为齿轮传动、链传动和皮带传动。按照气门位置可以分为气门侧置式和气门顶置式。按气门数可以分为两气门式、四气门式和五气门式。
2.3.2配气系统的改造
配气相位是采用环形图的直观表示方法，以曲轴转角的大小来表示进、排气门打开。关闭的时刻和持续时间，也被称作配气相位图。要使发动机工作循环中进气行程进气及时并充足，排气行程排气及时并干净，我们不仅可以从发动机气缸内部结构改良入手，而且可以从配气相位角上进行研究，找出最合事宜的气门关闭和打开时间。
a.气门早开晚闭
当进气门早开时，在进气冲程一开始就有一个较大的进气通道面积，有助于增加进气量。在进气冲程即将结束时，活塞到达下止点，气缸内气体因惯性作用仍处在吸气状态，而且此时气缸内压力相对与外界大气压要小的多，受到大气压力的作用，气缸内任然处于吸气状态。所以，在进气门适当延迟关闭时，可以增加气缸内的可燃性混合气体的进气量，使燃烧更加充分，增加发动机的动力输出。
在作功行程即将结束时即活塞到达下止点之前，打开排气门，此时，气缸内压力要远远大于外界大气压，可以使气缸内废气高速冲出气缸。在这一过程中，排气门在活塞到达下止点前打开，废气高速排出，使气缸内气压迅速下降，造成能量的一定损失，但是这些损失过小，可以直接忽略不计。因为，作功行程即将结束时，活塞到达下止点之前，活塞在向下运动的巨大惯性下仍将继续运动，并到达下止点，完成作功行程，并且，在活塞到达下止点之前及排气门打开之前，气缸内气体燃烧已经结束，缸内压力迅速减小，此时排气门打开虽然压力有所下降，但不足以影响发动机的整个工作行程的进行。
可以总结为，进气门早开，可以增大进气行程开始时的进气门开启高度，减小可燃性混可气体进入气缸的阻力，进气量可明显增加。进气门晚闭，可以有效的延长进气时间，可燃性混合气体在大气压力以及自身惯性作用下，更加有效的增加进气量。当排气门早开，可以增大排气行程开始时的排气门开启高度，减小废气排出时的阻力，并且气缸内的废气在高压作用下能够高速排出气缸，使排气更加干净。排气门晚闭，排气时间有效延长。是排气更加干净。从理论角度分析，进、排气门的早开晚闭对燃料能够充分燃烧是有有效作用的，接下来就是研究如何精准的操控气门开关时间。
b.气门重叠
在一个工作循环即将结束和下一个工作循环刚刚开始的时刻，为了进气更加充分，废气排出更加干净，使进气门早开，排气门晚闭，所以，在莫一段时刻，造成进气门和排气门同时开启的状态，这就叫气门重叠，把曲轴在重叠时段的转角称作气门重叠角。总理论上讲，在这一时段，由于进、排气门同时打开，会造成可燃性混合气体与燃烧过后的废气混合。从实际情况来分析，进气流量和排气流量都有各自的流动轨道，而且流动的气流存在一定的惯性，使气流无法倒流。况且，这一过程持续的时间很短，进气与排气气流无法达到混合的程度，所以在整个工作循环过程中，在排出废气的同时，吸入可燃性混合气。同时，在进气门附近有降压作用，使气体更容易进入气缸，废气却无法从进气口直接进入。
c.研究气门的实际开闭时刻以及延续时间的控制方法
实际进气时刻和延续时间：整个工作循环中，当排气行程即将结束时，活塞即将到达上止点，即曲轴旋转，离上止点还差一个角度α时，进气门开始开启，进气行程持续到活塞越过下止点后β角度时，进气门关闭。所以，整个进气过程持续时间就相当于曲轴转角（180°+α+β）。
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