課題三 配氣機(jī)構(gòu)

1、第三章 配氣機(jī)構(gòu) 知識要點(diǎn) 1.配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理 2.充氣系數(shù)的概念及其影響因素 3.凸輪軸的輪廓形狀及其磨損后對柴油機(jī)的影響 4.配氣相位的概念（重點(diǎn)） 5.氣門間隙的概念與調(diào)氣門間隙（重點(diǎn)） 6.渦輪增壓器器的結(jié)構(gòu)與工作原理第三章 配氣機(jī)構(gòu) 1.功用 按照柴油機(jī)各缸工作循環(huán)的需要，定時(shí)開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，使新鮮空氣及時(shí)進(jìn)入汽缸，廢氣及時(shí)的排除汽缸。曲軸轉(zhuǎn)2圈，凸輪軸轉(zhuǎn)1圈。2.充氣系數(shù)新鮮空氣和可燃混合氣體充滿汽缸的程度。進(jìn)氣狀態(tài)下，實(shí)際進(jìn)入汽缸的新鮮空氣質(zhì)量與進(jìn)氣狀態(tài)下充滿汽缸工作容積的新鮮氣體質(zhì)量的比值，叫充氣系數(shù)。由于進(jìn)氣氣流的阻力 ，殘留的高溫廢氣，高溫的零件（氣門 活塞

2、）對新氣加熱，使進(jìn)氣終了時(shí)溫度升高。因此充氣系數(shù)總是小于1，大約0.8-0.9。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，進(jìn)氣氣流速度低，近期質(zhì)量減少發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，進(jìn)氣時(shí)間短，氣流高，阻力大，也減少。3.配氣機(jī)構(gòu)的組成及工作原理配氣機(jī)構(gòu)的組成及工作原理組成：氣門組和氣門傳動(dòng)組氣門組：氣門 氣門導(dǎo)管 氣門鎖片 氣門彈簧 彈簧座傳動(dòng)組：搖臂軸 搖臂 推桿 挺桿 凸輪軸 正時(shí)齒輪原理（1.開啟過程 曲軸-凸輪軸-挺桿-推桿-調(diào)整螺釘-搖臂擺動(dòng)消除S后-壓彈簧-氣門開啟想一下 關(guān)閉過程？4.配氣機(jī)構(gòu)的分類 1）按氣門的布置可分為氣門頂置式和氣門側(cè)置式兩種 2）按凸輪軸的位置可分為：上置式凸輪，中置式凸輪，下置式凸輪。 3）按曲軸

3、和凸輪軸的傳動(dòng)方式可分為：齒輪傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng) 4）按每缸的氣門數(shù)分類 兩氣門式和多氣門式驅(qū)動(dòng)齒輪工程機(jī)械多采用頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)：如圖優(yōu)點(diǎn)：充氣性能好，使內(nèi)燃機(jī)有良好動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，可減小進(jìn)，排氣系統(tǒng)的阻力。缺點(diǎn)：傳動(dòng)鏈的零件多，質(zhì)量大因而慣性載荷較大。側(cè)置式配氣機(jī)構(gòu)，燃燒室結(jié)構(gòu)不好，限制了壓縮比的提高。進(jìn)氣阻力大，彎道多，應(yīng)用少只要在小汽油機(jī)。中置式凸輪軸（上）頂置式凸輪軸下置式凸輪軸 1）下置式凸輪軸 如圖 優(yōu)點(diǎn)：凸輪軸與曲軸距離近，傳動(dòng)方便。 缺點(diǎn)：傳動(dòng)距離遠(yuǎn)，傳動(dòng)組件多，慣性大， 加劇了零件的震動(dòng)和磨損。 下置式凸輪軸 2）中置式凸輪軸 如圖 優(yōu)點(diǎn)：凸輪直接作用于搖臂，

4、省去了挺柱和頂桿 缺點(diǎn)：曲軸到凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜。中置式凸輪軸 3）上置式凸輪軸 如圖 優(yōu)點(diǎn)： 凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)氣閥，無慣性載荷的作用。 缺點(diǎn)：氣門桿受側(cè)推力的作用磨損大。 曲軸到凸輪軸傳動(dòng)復(fù)雜，拆裝汽缸蓋也較麻煩。雙頂置式凸輪軸 1）每氣缸兩個(gè)氣門的布置（一個(gè)進(jìn)氣門，一個(gè)排氣門）每缸兩氣門，總是采用較大的氣門道路面積，且進(jìn)氣門直徑大于排氣門直徑。布置方式： a.合用氣道氣門將機(jī)體縱向排成一列相鄰兩個(gè)進(jìn)氣門或排氣門合 用一個(gè)氣道，氣道簡化，并可得到較大的氣道通道面積；b.交替布置每缸單獨(dú)用一個(gè)進(jìn)、排氣道，可使汽缸均勻冷卻， 對 熱負(fù)荷較嚴(yán)重的發(fā)動(dòng)機(jī)更適宜；c.分開布置 進(jìn)、排氣道分置于機(jī)體兩側(cè)，

5、以免排氣加熱進(jìn)氣，而汽油機(jī)為了使汽油更好地霧化，多置于機(jī)體一側(cè)。 按氣門數(shù)量分 兩進(jìn)，兩排，增大進(jìn)，排通道面積。加大氣門直徑，充氣效率高工作溫度減低，提高了可靠性。 采用四氣門還可以減小氣門升程，改善配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性。a.串聯(lián)形式 (同名氣門排成兩列)(1)可通用一根凸輪軸及驅(qū)動(dòng)桿傳動(dòng)；(2)排氣門的熱負(fù)荷也不相同。b.并聯(lián)形式 (同名氣門排成一列)(1)進(jìn)氣效率與熱負(fù)荷基本相同；(2)需用兩根凸輪軸傳動(dòng)。2）.氣缸四個(gè)氣門的布置n 主要元件1進(jìn)氣門2排氣門3挺桿4挺柱5凸輪軸6止推板7凸輪軸齒輪8凸輪軸襯套9搖臂支架10調(diào)整螺釘11鎖緊螺母俯視圖主視圖第二節(jié) 主要機(jī)件 氣門式配氣機(jī)構(gòu)是由氣門

6、組和氣門傳動(dòng)組組成。 氣門傳動(dòng)組：凸輪軸 挺柱 推桿 搖臂 搖臂軸正時(shí)齒輪 氣門組：氣門 氣門座 氣門彈簧 氣門導(dǎo)管 第一 氣門傳動(dòng)組正時(shí)齒輪室曲軸轉(zhuǎn)兩圈時(shí)凸輪軸才轉(zhuǎn)一圈，所以凸輪軸齒輪的齒數(shù)是曲軸齒輪的兩倍相互嚙合的輪齒上打印有相配的標(biāo)記，一般采用斜齒輪該齒輪傳動(dòng)系靠曲軸齒輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn) 配氣機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)一配氣機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)一不同的凸輪軸布置驅(qū)動(dòng)齒輪有所不同。2,3,4,5 1.凸輪軸 (1)結(jié)構(gòu)形式：進(jìn)氣 排氣凸輪，凸輪軸軸頸組成 a.功用：控制氣門運(yùn)動(dòng)，各個(gè)氣缸的進(jìn) 排氣門的開啟和關(guān)閉； b.凸輪數(shù)目：決定于氣缸數(shù)目及其傳動(dòng)關(guān)系。 c.材料要求：由于受到氣門間歇性開啟的周期性沖擊載荷，因此對凸輪表

7、面要求耐磨，有足夠的硬度，較高的精度，良好的潤滑，對凸輪本身則要求有足夠的韌性和剛度，在工作中變形最小。 一般用合金鑄鐵 球磨鑄鐵鑄造而成。 (2)凸輪軸頸：凸輪軸各軸頸的直徑一般均取直徑相同的，以使機(jī)械加工簡單。但為了拆裝方便，也有采用前端向后遞減直徑的。在小型內(nèi)燃機(jī)上一般每兩個(gè)氣缸裝用一個(gè)凸輪軸頸支撐，在大型發(fā)動(dòng)機(jī)上相鄰之間都有一個(gè)軸頸支撐。 (3)傳動(dòng)方式：凸輪軸的傳動(dòng)方式多用斜齒輪，因而易使凸輪軸產(chǎn)生軸向串動(dòng)，影響配氣正時(shí)。因此凸輪軸須有軸向定位裝置。 a.止推片、止推片螺栓（中小型內(nèi)燃機(jī)） b.止推軸軸承（高速、大型內(nèi)燃機(jī)） P76頁圖3-17挺柱平板式、滾輪式、液力式及滾輪搖臂式。

8、作用：將凸輪的運(yùn)動(dòng)傳給推桿。材料：碳鋼表面熱處理。為了使圓柱導(dǎo)向面和底面磨損均勻，中心線偏移一定距離a菌形b筒形c滾輪式d 液壓式e滾輪搖臂式 3.頂桿推桿 頂桿用于下置式凸輪軸的配氣機(jī)構(gòu)，向搖臂傳遞凸輪軸經(jīng)挺柱傳來的推力。對于頂桿的要求是剛性好，重量輕。 為了減輕重量，頂桿一般用空心管制成，小型內(nèi)燃機(jī)的頂桿也有用實(shí)心鋼棒制成的。 頂桿上端凹球形接頭與搖臂調(diào)節(jié)螺釘?shù)那蝾^相配合； 下端焊有球形接頭，支撐在挺柱的凹球承座內(nèi)。 頂桿的兩端都經(jīng)過熱處理。4.搖臂功用：推桿與氣門的傳動(dòng)元件，功用：推桿與氣門的傳動(dòng)元件，用于改變運(yùn)動(dòng)方向，驅(qū)動(dòng)氣門啟用于改變運(yùn)動(dòng)方向，驅(qū)動(dòng)氣門啟閉。閉。搖臂圓孔內(nèi)鑲有襯套搖臂

9、上加工有油孔，潤滑油通過搖臂座上的油孔送到搖臂軸內(nèi)，一部分作為搖臂襯套潤滑用；另一部分則通過搖臂軸內(nèi)的油孔送到搖臂兩端供傳動(dòng)元件用。搖臂兩端不等長，長臂與氣門接觸，這樣推桿較小的移動(dòng)就會使氣門有較大的升程。5. 搖臂軸及搖臂座搖臂軸及搖臂座搖臂軸用來支撐搖臂，并兼作油道。搖臂軸用來支撐搖臂，并兼作油道。搖臂軸都是空心軸，通過搖臂軸座固定在氣缸蓋上，搖臂軸都是空心軸，通過搖臂軸座固定在氣缸蓋上，為了防止搖臂在軸上軸向移動(dòng)，相鄰兩搖臂間裝為了防止搖臂在軸上軸向移動(dòng)，相鄰兩搖臂間裝有定位彈簧。有定位彈簧。注意：不是每個(gè)搖臂座都有油道，一定要裝有油道注意：不是每個(gè)搖臂座都有油道，一定要裝有油道的那個(gè)搖

10、臂的那個(gè)搖臂軸座裝在缸蓋軸座裝在缸蓋上有油孔的位上有油孔的位置，否則組件置，否則組件將得不到潤滑。將得不到潤滑。 第二 氣門組主要由：氣門、氣門座、氣門彈簧、氣門導(dǎo)管 氣門鎖片 氣門彈簧座等組成。 發(fā)動(dòng)機(jī)對氣門組的最基本要求是：氣門與氣門座能緊密配合，在高溫條件下工作可靠，并并具有足夠的剛度和耐磨性。 因此，氣門組必須滿足：氣門與氣門座配合錐面精密；氣門導(dǎo)管對氣門的導(dǎo)向正確，不使氣門傾斜；氣門彈簧要有足夠的剛度和預(yù)緊力，且其兩端面應(yīng)與氣門中心線垂直，保證氣門關(guān)閉迅速、嚴(yán)密。氣門的功用：控制進(jìn)排氣道的開啟和關(guān)閉。氣門的功用：控制進(jìn)排氣道的開啟和關(guān)閉。工作條件：氣門室燃燒室的組成部分，又是氣體進(jìn)出

11、燃燒室的工作條件：氣門室燃燒室的組成部分，又是氣體進(jìn)出燃燒室的通道，所以要承受很大的沖擊載荷，且在高溫下工作，潤滑和通道，所以要承受很大的沖擊載荷，且在高溫下工作，潤滑和冷卻較差，尤其是排氣門的熱負(fù)荷嚴(yán)重，還要承受高溫氣體的冷卻較差，尤其是排氣門的熱負(fù)荷嚴(yán)重，還要承受高溫氣體的強(qiáng)烈沖刷，因此應(yīng)具有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐熱性、耐磨性、強(qiáng)烈沖刷，因此應(yīng)具有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐熱性、耐磨性、和耐蝕性，且要密封可靠。和耐蝕性，且要密封可靠。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 氣門桿部，氣門頭部氣門桿部，氣門頭部氣門頭部有平頂、凸頂、凹頂氣門頭部有平頂、凸頂、凹頂3 3種形式平頂應(yīng)用最廣泛。種形式平頂應(yīng)用最廣泛。氣門錐角一般為

12、氣門錐角一般為4545度。度。 2.氣門座氣門座 直接加工在缸蓋直接加工在缸蓋 耐熱合金單獨(dú)制成座圈（常用）。耐熱合金單獨(dú)制成座圈（常用）。 3. 氣門導(dǎo)管氣門導(dǎo)管 4. 氣門彈簧氣門彈簧 功用：克服氣門在關(guān)閉過程中氣門與傳動(dòng)件的慣性力，防功用：克服氣門在關(guān)閉過程中氣門與傳動(dòng)件的慣性力，防止各傳動(dòng)件之間產(chǎn)生間隙保證氣門緊密結(jié)合，防止發(fā)生氣止各傳動(dòng)件之間產(chǎn)生間隙保證氣門緊密結(jié)合，防止發(fā)生氣門跳動(dòng)。門跳動(dòng)。 剛度剛度 預(yù)緊力要好預(yù)緊力要好 共振時(shí)易斷共振時(shí)易斷 防折斷措施：防折斷措施： 提高自振頻率提高自振頻率 雙彈簧（旋向相反）雙彈簧（旋向相反） 不等距彈簧（大螺距向桿頭）不等距彈簧（大螺距向桿

13、頭）5. 氣門油封、氣門鎖片氣門油封、氣門鎖片主要機(jī)件的檢修 1.凸輪軸的檢修及安裝的注意事項(xiàng)？（P82） 2.氣門組故障對發(fā)動(dòng)機(jī)的影響？ 性能 功率不足 起動(dòng)困難 活塞頂缸。 3.氣門與氣門座的故障有哪些？ 如何研氣門？ 第三節(jié) 柴油機(jī)配氣相位與氣門間隙 一 配氣相位 用曲軸轉(zhuǎn)角表示進(jìn) 排氣門的開閉時(shí)刻和開啟持續(xù)的時(shí)間。 曲軸轉(zhuǎn)角：為了改善換氣過程，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，實(shí)際上氣門的開啟和關(guān)閉并不恰好在活塞運(yùn)動(dòng)到上下止點(diǎn)時(shí)刻，而是有所提前和滯后。進(jìn)氣門的配氣相位1.進(jìn)氣提前角10-302.進(jìn)氣滯后角30-80進(jìn)氣持續(xù)角排氣門的配氣相位1.排氣提前角40-802.排氣滯后角10-30排氣持續(xù)角氣門的

14、重疊開啟有助于廢氣的排出轉(zhuǎn)速越高提前角和滯后角越大。轉(zhuǎn)速不同，配氣相位也應(yīng)不同，但很難實(shí)現(xiàn)，只能通過實(shí)驗(yàn)來確定某一常用轉(zhuǎn)速較適合的配氣相位。30-8010-3010-3040-80 進(jìn)氣門的配氣相位：1.1.進(jìn)氣提前角進(jìn)氣提前角（）：從進(jìn)氣門開始開啟到到上止）：從進(jìn)氣門開始開啟到到上止點(diǎn)所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（一般點(diǎn)所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（一般1010-30-30）2.2.進(jìn)氣遲后角（進(jìn)氣遲后角（ ）：從下止點(diǎn)到進(jìn)氣門關(guān)閉所）：從下止點(diǎn)到進(jìn)氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（一般對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（一般4040-80-80）進(jìn)氣門開啟持續(xù)時(shí)間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即進(jìn)氣持續(xù)角進(jìn)氣門開啟持續(xù)時(shí)間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即進(jìn)氣持續(xù)角

15、為為+ 180+ 180+排氣門的配氣相位：1.1.排氣提前角（排氣提前角（）：從排氣門開始開啟到下止點(diǎn)）：從排氣門開始開啟到下止點(diǎn)所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（一般所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（一般4040-80-80）2.2.排氣遲后角（排氣遲后角（ ）：從上止點(diǎn)到排氣門完全關(guān)）：從上止點(diǎn)到排氣門完全關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（一般閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（一般1010-30-30）排氣門開啟持續(xù)時(shí)間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即排氣持續(xù)角排氣門開啟持續(xù)時(shí)間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即排氣持續(xù)角為為 + + 180180+ + WD615 柴油機(jī)配氣相位圖康明斯NT-855柴油機(jī)配氣相位圖配配 氣氣 定定 時(shí)時(shí) 2.氣門間隙的調(diào)整 氣門處于完

16、全關(guān)閉狀態(tài) 氣門桿尾端與搖臂之間的間隙. 原則：確認(rèn)調(diào)整狀態(tài)，即冷態(tài)或熱態(tài)。冷態(tài)進(jìn)氣0.250.30，排氣0.300.35，熱態(tài)比冷態(tài)要小0.05mm，機(jī)型不一，區(qū)別較大。 必須在氣門完全關(guān)閉時(shí)才能調(diào)整。將要開、剛關(guān)閉均不可調(diào)。 方法：逐缸調(diào)整法，兩次調(diào)整法氣門間隙的檢查及調(diào)整 1.檢查工具：厚薄規(guī) 調(diào)整 a.逐鋼調(diào)整法 只有當(dāng)活塞處于壓縮上止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)排氣門都在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，才能調(diào)整。 也就是說挺柱與凸輪軸基圓接觸時(shí)才能完全閉合，才能調(diào)整。調(diào)整方法： 四（六）沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序 1-3-4-2 （1-5-3-6-4-2） 查找壓縮上止點(diǎn)-轉(zhuǎn)到曲軸-對準(zhǔn)殼體記號-1和4處于上止點(diǎn)-擺動(dòng)飛輪看1-4

17、搖臂（不動(dòng)為壓縮狀態(tài)）-轉(zhuǎn)到曲軸180 （6缸為120）-按工作順序逐鋼調(diào)整。 優(yōu)點(diǎn)：這種方法簡單 作業(yè)質(zhì)量可靠 多采用 缺點(diǎn)：曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)多 影響生產(chǎn)效率兩次檢查 調(diào)整法 曲軸只需轉(zhuǎn)到兩次（0.360）可將氣門調(diào)整完畢。 按做功順序 做功間隔相對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角來確定每次可以調(diào)整的氣門。 具體方法：P97表3-1第四節(jié) 進(jìn) 排氣系統(tǒng)與增壓 一 進(jìn)排氣系統(tǒng) 組成：進(jìn)氣管 排氣管 空氣濾清器 增壓器 空氣冷卻器 功用：向汽缸內(nèi)提供充足，清潔的空氣，同時(shí)盡可能干凈地排出燃燒后的廢氣。 1.進(jìn) 排氣管 材料：鑄鐵 位置：一般是在兩側(cè) 以免排氣管的高溫影響進(jìn)氣。2.排氣消聲器 功用：降低噪聲，溫度和壓力。

18、保證安全。 材料：1mm鋼板卷制而成。 位置：排氣管的出口處 結(jié)構(gòu)：三級共振室3.空氣濾清器功用：清除空氣中的灰塵和雜質(zhì)，減少由于進(jìn)氣帶進(jìn)的灰塵對活塞，汽缸套的磨損。分類：油浴式 （濕式） 過濾式 （干式應(yīng)用廣泛） 雙級復(fù)合式濾清器二 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓 提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率措施：1.增加供油量2.增加空氣供給量 進(jìn)氣增壓：提高進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣壓強(qiáng)和密度，從而達(dá)到提高動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的目的，同時(shí)還有利于降低噪聲和排放。 組成：壓氣機(jī) 中間體 渦輪機(jī) 分類：機(jī)械增壓和 廢氣渦輪增壓（應(yīng)用廣泛） 先看結(jié)構(gòu)P105廢氣渦輪增壓工作原理 看圖P103 柴油機(jī)排出的廢氣經(jīng)排氣管進(jìn)入渦輪殼的噴嘴環(huán)，由于噴嘴環(huán)的面積逐漸收縮，所以廢氣動(dòng)能增加，隨后沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，因?yàn)闇u輪和壓氣機(jī)葉輪在同一根軸，所以兩者同速旋轉(zhuǎn)，廢氣壓力不斷升高，速度越快，渦輪越快，最終廢氣通過渦輪出口排入大氣，同時(shí)，壓氣機(jī)葉片高速旋轉(zhuǎn)是濾過的空氣進(jìn)入擴(kuò)壓器，使空氣速度壓力增大，最終經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸與柴油混合燃燒。隨著廢氣渦輪增壓器制造質(zhì)量的提高，以及廢氣渦輪增壓器與柴油機(jī)匹配技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在柴油機(jī)正向著高增壓的方向發(fā)展。 按渦輪形式分類：徑流式（常用） 軸流式 混流式按廢氣能量利用分類：恒壓式和變壓式（脈沖式）常用P104圖3-54廢氣渦輪增壓器使用及檢修 1.使用注意事項(xiàng)： 2