《內燃機的配氣機構》

第3章內燃機的配氣機構

中國鐵道出版社整理課件

3.1配氣機構的功用與分類整理課件3.1.1配氣機構的功用

配氣機構是控制發(fā)動機進氣和排氣的裝置,其作用是按照發(fā)動機的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求,定時開啟和關閉各缸的進、排氣門，以便在進氣行程使盡可能多的可燃混合氣（汽油機）或空氣（柴油機）進入氣缸，在排氣行程將廢氣快速排出氣缸。整理課件3.1.2配氣機構的分類

一般按氣門布置型式的不同，可分為：側置氣門式和頂置氣門式兩大類。按照凸輪軸布置型式的不同，又可分為：下置式、中置式和上置式凸輪軸；按曲軸與凸輪軸間的傳動方式有：齒輪傳動、鏈傳動和齒形帶傳動三種方式。整理課件1.氣門的布置型式

1）側置氣門式

配氣機構

圖3-1側置氣門式配氣機構圖整理課件

側置氣門式配氣機構的結構型式如圖3-1所示。

這種結構型式的配氣機構出現(xiàn)較早，具有結構簡單、造價低、維修方便等優(yōu)點。但由于其氣門側置造成燃燒室結構不緊湊且進、排氣阻力大，導致發(fā)動機動力性較差、經濟性不高。目前，這種配氣機構已經淘汰。整理課件

圖3-2頂置氣門式

配氣機構2）頂置氣門式配氣機構圖3-2頂置氣門式配氣機構整理課件

結構特點氣門安裝在氣缸蓋中，處于氣缸的頂部進、排氣阻力小，采用半球形、楔形或盆形燃燒室，燃燒室結構緊湊，壓縮比高，改善了燃燒過程，減少了熱量損失，提高了熱效率。因而，有利于提高發(fā)動機的動力性和經濟性。整理課件CA6110型柴油機即采用此種結構型式。

因為四沖程發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)，曲軸旋轉兩周，各缸的進、排氣門各開啟一次，此時凸輪軸只旋轉一周。為此，曲軸與凸輪軸間的傳動比應為2:1。

整理課件2.凸輪軸的布置型式

凸輪軸的布置型式是根據(jù)凸輪軸在機體中安裝位置的不同，劃分為下置式、中置式和上置式三種。

整理課件3.凸輪軸的傳動方式

曲軸與凸輪軸之間的傳動方式有:齒輪傳動、鏈傳動和齒形帶傳動三種方式。

整理課件

氣門組件包括進、排氣門及其附屬零件。組成如圖3-17所示。

圖3-17氣門組件的組成

1-彈簧座2-分開式氣門鎖片

3-油封4-氣門彈簧3.2.2氣門組主要零件整理課件1.氣門

氣門分進氣門和排氣門兩種。進、排氣門結構相似，都由頭部和桿部兩部分組成。圖3－18氣門a）平頂氣門b）凹頂氣門1-氣門頭部2-氣門桿部

整理課件

2）氣門錐角

為了保證氣門與氣

門座貼合緊密，將氣門

密封面做成錐面，通常

把氣門密封錐面的錐角

稱為氣門錐角。一般氣

門錐角為45°。

圖

3-19氣門錐角整理課件

氣門與氣門座密封錐面相接觸時形成的環(huán)狀密封帶，也叫接觸帶，應位于氣門密封錐面的中部，其寬度應符合廠家的設計要求。接觸帶過窄散熱效果差，影響氣門通過接觸面向氣門座圈傳遞熱量；過寬則會降低接觸面上的比壓值，使氣門的密封性下降。

整理課件

為了保證氣門與氣門座間密封良好，需經過配對研磨，形成連續(xù)、均勻、寬度符合要求的接觸環(huán)帶，研磨后的氣門不能互換。

整理課件圖3-20彈簧座的固定方式

1-氣門桿2-氣門彈簧3-彈簧座4-鎖片

整理課件3）氣門桿部氣門在導管中上下運動，靠氣門桿部起導向和傳熱作用。因而，對氣門桿部表面加工精度和耐磨性有比較高的要求，使氣門與氣門導管之間有合理的間隙，以保證精確導向和排氣時不沿導管間隙泄漏廢氣。氣門桿尾端的形狀取決于氣門彈簧座的固定方式(如圖3-20所示).

整理課件圖3－22氣門導管

1-卡環(huán)2-氣門導管3-氣缸蓋4-氣門座整理課件2.氣門導管

氣門導管的主要是氣門運動的導向作用，同時起導熱作用，將氣門桿的熱量經氣門導管傳給缸蓋及水套。為了防止導管在使用過程中松動脫落，有的發(fā)動機在氣門導管的中部加裝定位卡環(huán)，如圖3-22所示。

整理課件

3.氣門座

氣門座有兩種:

一種是在氣缸蓋上直接鏜削加工而成；

另一種是用合金鑄鐵或奧氏體鋼單獨制作成氣門座圈，用冷縮法鑲人氣缸蓋中，如圖3-23所示。

整理課件圖3-23氣門座圈整理課件4.氣門彈簧

氣門彈簧的作用是關閉氣門，靠彈簧張力使氣門壓在氣門座上。氣門彈簧一般采用圓柱形螺旋彈簧，如圖3-24所示。為了防止彈簧發(fā)生共振，現(xiàn)代發(fā)動機多采用內外氣門彈簧，提高了氣門彈簧工作的可靠性，有效地防止共振的發(fā)生。

整理課件圖3－24氣門彈簧

a）等螺距圓柱彈簧b）變螺距圓柱彈簧c）雙彈簧整理課件3.2.3氣門傳動組主要零部件

氣門傳動組主要包括:凸輪軸及

其傳動機構、挺柱、推桿和搖臂等

零部件。

整理課件1.凸輪軸

作用是控制氣門的開閉及其升程的變化規(guī)律。氣門的開閉時刻及其升程變化規(guī)律主要取決于控制氣門的凸輪外部輪廓曲線?；CD工作段所對應的夾角，稱做氣門開啟持續(xù)角。凸輪輪廓BCD段的形狀，直接決定了氣門的升程及其升降過程的運動規(guī)律。整理課件圖3－26凸輪輪廓形狀整理課件

CA6110型柴油機，同名凸輪間的夾角為120o/2=60o，同名凸輪位置排列如圖3-27所示。

圖3-27同名凸輪排列

整理課件

異名凸輪的相對角位置同一氣缸進、排氣（異名）凸輪間的相對角位置排列取決于凸輪軸的轉動方向和發(fā)動機的配氣相位。整理課件2）凸輪軸的軸向定位

為了防止凸輪軸軸向竄動，一般設有軸向定位裝置。CA6110型發(fā)動機采用止推凸緣實現(xiàn)軸向定位，其結構形式如圖3-29所示。整理課件圖3-29凸輪軸的軸向定位

1、5-正時齒輪2、6-止推凸緣3、8-止推座4、9-凸輪軸7-氣缸體整理課件2.挺柱

挺柱的作用是將凸輪軸旋轉時產生的推動力傳給推桿（下、中置凸輪軸）或氣門（上置凸輪軸）。

整理課件1）普通挺柱

挺柱主要有筒形和滾輪式兩種，其結構形式如圖3-13所示。

圖3－30普通挺柱a）筒形平面b）筒形球面c）滾輪式整理課件

通常把挺柱底部工作面設計為平面，使兩者的接觸點偏離挺柱軸線；如圖3-31所示。工作中，當挺柱被凸輪頂起時，接觸點間的摩擦力使挺柱繞自身軸線旋轉，以實現(xiàn)均勻磨損。整理課件圖3-31挺柱與凸輪的偏置

1-筒形平面挺柱2-凸輪e-偏置距整理課件3.推桿

下置凸輪軸配氣機構中有細而長的推桿，推桿的作用是將挺柱傳來的凸輪推動力傳遞給搖臂機構。

整理課件4.搖臂的作用

是將推桿或凸輪傳來的力改變方向后傳給氣門，使其開啟。

搖臂組件主要由：搖臂、搖臂軸、支承座、氣門間隙調整螺釘?shù)攘慵M成。

整理課件3.6配氣機構的維修與調整

更換座圈或氣門發(fā)生單邊磨損導致密封性變差，可用鉸刀鉸修環(huán)帶的寬度，修整其環(huán)帶的位置。如圖3-39所示。

整理課件圖3-39氣門座的錐角

整理課件1.氣門座的鉸削

１)根據(jù)氣門頭的直徑和環(huán)帶斜面的角度，選擇一組合適的鉸刀，并根據(jù)氣門桿的直徑選擇合適的鉸刀桿。鉸刀桿以插入氣門導管內應能靈活轉動而不松曠為宜。

整理課件

２)發(fā)動機氣門頭部斜面角度一般是45°，每組氣門鉸刀有45°、15°和75°三種不同的角度，如圖3-16所示，鉸刀又分為精鉸刀和粗鉸刀兩種。根據(jù)進排氣門環(huán)帶斜面的不同角度選擇氣門座鉸刀，并將鉸刀固定在鉸刀桿上。

整理課件圖3-44氣門座鉸刀整理課件

３)粗鉸45°斜面，直到消除燒蝕的痕跡為止。氣門座密封環(huán)帶有硬化層時，可先用粗砂布墊在鉸刀下面磨除硬化層，以防影響鉸削的質量。

４)鉸修氣門座斜面寬度。用15°鉸刀在氣門座斜面上方縮小其寬；用75°鉸刀在氣門座斜面下方縮小其寬度。

整理課件

氣門座接觸環(huán)帶的位置應位于其斜面的中間并偏向于氣門桿部。如環(huán)帶偏向斜面上部，須加大15°斜面的鉸削量進行修整。如環(huán)帶偏向氣門桿部，則須加大75°斜面的鉸削量進行修理整。

氣門座斜面接觸環(huán)帶的寬度一般在：1.5mm～2.0mm之間。

整理課件

５)精鉸45°斜面。氣門座銑削順序如圖3-45所示。

６)鉸削時注意，盡量減小鉸削量；在整個圓周上用力要均勻；鉸刀不能倒轉；磨損過大的氣門導管須更換。

整理課件圖3-45氣門座的鉸削順序

a）45°精鉸刀b）15°鉸刀

c）75°鉸刀d）45°粗鉸刀整理課件2.氣門下陷量的檢查

氣門座經多次鉸削和研磨直徑增大，而氣門修磨后直徑減小，氣門將下沉。這樣會使內燃機壓縮比下降。因此，在內燃機修理過程中，必須檢查氣門的下陷量如圖3-40所示。

整理課件圖3-40氣門下陷量的檢查1-氣門2-氣缸蓋3-深度尺

整理課件

當下陷量超出規(guī)定值時，CA6110A型柴油機進、排氣門超出2mm時，應重新?lián)Q座圈或鏜孔下座圈進行修復。整理課件

鏜孔下座圈時應注意以下幾點：其

一要選用與母體金屬材料相近的金屬材料制做鑲圈；其二是過盈量要合適，過大會損傷座圈，過小會松動，冷態(tài)下一般采用0.05mm～0.15mm過盈量，熱態(tài)下一般采用0.20mm～0.25mm過盈量。

整理課件2.氣門的研磨

研磨氣門應將氣門、氣門座、導管清洗干凈。通過選配應使各缸氣門頭下陷量趨于一致，并在氣門頭部平面做好位置記號，以免錯亂。

整理課件

１)在氣門斜面上涂上一層氣門砂，在氣門桿上涂潤滑油將氣門插入導管內，研磨要領是一鐓、二蹭、三旋轉。用粗砂研磨后用細砂精磨。

２)使用氣門捻子將氣門上下往復并旋轉進行研磨。研磨時不要過分用力，以免將斜面環(huán)帶變寬或磨出凹形槽痕。

整理課件

３)當氣門斜面與氣門座斜面研出一條完整、烏潔的環(huán)帶時，將氣門砂洗凈，在涂上機油，研磨３min～５min即可。整理課件

４)研磨好的接觸環(huán)帶應烏潔，

接觸寬度一般為1.5mm～2.0mm。

整理課件５)檢查氣門與氣門座的密封性

①劃線法用鉛筆在氣門密封環(huán)帶上，沿圓周劃出均布的若干條與母線平行的鉛筆線。然后插入氣門座內，按緊氣門頭并旋轉1/4圈～1/2圈。取出氣門觀察鉛筆線被切斷情況。如圖3-46所示。

整理課件圖3-46鉛筆線被切斷情況

(a)密封不良(b)密封良好整理課件

②滲油法將研磨好的氣門洗凈，并安裝好，將氣缸蓋倒置，然后在氣門頂面上倒入煤油，若在５min內沒有滲漏，即為良好。若有滲漏，說明密封性不好，需要重新研磨。

整理課件

發(fā)動機工作中，氣門及其傳動件將因溫度升高而膨脹。如果氣門及其傳動件之間，在冷態(tài)時無間隙或間隙過小，則在熱態(tài)下，氣門及其傳動件受熱膨脹勢必引起氣門關閉不嚴，造成發(fā)動機在壓縮和作功行程中的漏氣，會使發(fā)動機功率下降。整理課件