農(nóng)業(yè)機械-第一章內(nèi)燃機第一節(jié)柴油機(三)內(nèi)燃機-配氣機構

1、凸輪軸凸輪軸挺柱挺柱推桿推桿搖臂搖臂凸輪軸正凸輪軸正時齒輪時齒輪搖臂軸搖臂軸知識點：配氣機構的功用 配氣機構的型式、組成 配氣機構是進、排氣管道的控制機構，它按照氣缸的工作順序和工作過程的要求，準時地開閉進、排氣門、向氣缸供給可燃混合氣或新鮮空氣并及時排出廢氣。另外，當進、排氣門關閉時，保證氣缸密封。進氣充分、排氣徹底，四行程發(fā)動機都采用氣門式配氣機構。配氣機構型式配氣機構型式 按氣門布置方式 氣門頂置式配氣機構、氣門側置式配氣機構氣門頂置式配氣機構、氣門側置式配氣機構 氣門位于氣缸蓋上稱為氣門頂置式配氣機構氣門頂置式配氣機構，由凸輪、挺柱、推桿、搖臂、氣門和氣門彈簧等組成。其特點，進氣阻力小

2、，燃燒室結構緊湊，氣流攪動大，能達到較高的壓縮比，目前國產(chǎn)的發(fā)動機都采用氣門頂置式配氣機構。四沖程柴油機常采用頂置式配氣機構。 氣門位于氣缸體側面稱為氣門側置式配氣機構氣門側置式配氣機構，由凸輪、挺柱、氣門和氣門彈簧等組成。省去了推桿、搖臂等零件，簡化了結構。因為它的進、排氣門在氣缸的一側，壓縮比受到限制，進排氣門阻力較大，發(fā)動機的動力性和高速性均較差，逐漸被淘汰。配氣機構的組成配氣機構的組成包括氣門組、傳動組和驅(qū)動組l工作時，曲軸旋轉(zhuǎn)，通過正時齒輪帶動凸輪軸旋轉(zhuǎn)，凸輪的凸起部分將挺柱、推桿頂起，再通過搖臂將氣門打開。當凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過挺柱面時，氣門在氣門彈簧的作用下立即關閉。 構成：氣門、

3、氣門導管、氣門座、氣門彈簧、鎖片等。氣門氣門功用功用：控制進、排氣道的開閉 工作條件：工作條件： 承受高溫、高壓、沖擊、潤滑困難。要求：要求：足夠的強度、剛度、耐磨、耐高溫、耐腐蝕、耐沖擊。 材料：材料：常采用耐熱耐磨的優(yōu)質(zhì)合常采用耐熱耐磨的優(yōu)質(zhì)合金鋼金鋼。 構造：構造：氣門由頭部、桿身和尾部組成。分別與氣門座和氣門導管配合。桿部桿部頭部頭部尾部尾部 氣門頭部是一個具有圓錐斜面的圓盤，氣門錐角一般為45 ，也有30 ，氣門頭邊緣應保持一定厚度，一般為1-3 mm，以防工作中沖擊損壞和被高溫燒蝕。氣門密封錐面與氣門座配對研磨。 2010.4廣東博導教育&廣東機電學院進氣門進氣門排氣門排氣

4、門桿身：桿身與頭部制成一體，裝在氣門導管內(nèi)起導向作用，桿身與頭部采用圓滑過渡連接。 尾部：制有凹槽（錐形槽或環(huán)形槽）或孔，用來安裝氣門鎖片或鎖銷以固定氣門。 2010.4廣東博導教育&廣東機電學院圓柱形，不斷做圓柱形，不斷做往復運動。往復運動。較高的加工精度，表面經(jīng)較高的加工精度，表面經(jīng)過熱處理和磨光，保證同過熱處理和磨光，保證同氣門導管的配合精度和耐氣門導管的配合精度和耐磨性磨性氣門桿尾部：氣門桿尾部：其其形狀決定于彈簧形狀決定于彈簧座固定方式座固定方式 凹槽凹槽易斷裂處易斷裂處氣門座氣門座：氣門座：可在氣缸蓋上直接加工出來，也可單獨用耐熱鋼、優(yōu)質(zhì)鑄鐵制成座圈后壓入氣缸蓋中，以提高使

5、用壽命，且便于修理。 作用：作用： 靠其內(nèi)錐面與氣門錐靠其內(nèi)錐面與氣門錐面的緊密貼合密封氣缸。面的緊密貼合密封氣缸。 接接受氣門傳來的熱量。受氣門傳來的熱量。 氣門座氣門座合金鑄合金鑄鐵、奧鐵、奧氏體鋼氏體鋼氣門導管功用：功用：起導向作用，保證氣門作直線往復運動。 起導熱作用，將氣門頭部傳給桿身的熱量，通過氣缸蓋傳出去。 氣門導管常用灰鑄鐵或球墨鑄鐵或鐵基粉未治金制造。氣門彈簧氣門彈簧功用：功用：氣門彈簧的作用在于保證氣門回位，在氣門關閉時，保證氣門與氣門座之間的密封，在氣門開啟時，保證氣門不因運動時產(chǎn)生的慣性力而脫離凸輪。 氣門彈簧多為圓柱形螺旋彈簧，它的一端支承在氣缸蓋上，另一端壓靠在氣門

6、桿尾端的彈簧座上，彈簧座用鎖片固定在氣門桿的尾端。材料：材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼l作用：保證氣門在關閉時能壓緊在氣門座上并確保氣門回位。鎖片鎖片 功用：是在氣門彈簧力的作用下把彈簧座和氣門桿鎖住，使彈簧力作用到氣門桿上。 （2 2）傳動組）傳動組 功用：隨凸輪轉(zhuǎn)動傳遞動力，也就是傳遞凸輪軸到氣門之間的運動 的。構成：挺柱、推桿、搖臂總成。 凸輪凸輪挺柱挺柱推桿推桿搖臂搖臂凸輪軸正凸輪軸正時齒輪時齒輪搖臂軸搖臂軸挺柱 功用：將凸輪的回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橥鶑椭本€運動，將推力傳給推桿。其頭部呈凹球形與推桿接觸，圓盤型底盤與凸輪接觸。 2010.4廣東博導教育&廣東機電學院氣門側置式氣門側置式菌式菌式減

7、小摩擦所造成的對減小摩擦所造成的對挺柱的側向力。多用挺柱的側向力。多用于大缸徑柴油機。于大缸徑柴油機。滾輪式滾輪式氣門頂置式，減輕質(zhì)氣門頂置式，減輕質(zhì)量量筒式筒式作用：把凸輪的推力通過推桿和搖臂傳到氣門。作用：把凸輪的推力通過推桿和搖臂傳到氣門。推桿作用：作用： 將挺柱傳來的推力傳給搖臂。 工作情況：工作情況： 是氣門機構中最容易彎曲的零件。強度要求高，盡量短。 材料：材料： 硬鋁或鋼 2010.4廣東博導教育&廣東機電學院搖臂結構示意圖搖臂結構示意圖氣門間隙氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)螺母搖臂搖臂搖臂軸套搖臂軸套易磨損部位易磨損部位 堆焊耐磨合金堆焊耐磨合金功用：將推桿或凸輪

8、傳來的力改變方向，作用到氣門桿功用：將推桿或凸輪傳來的力改變方向，作用到氣門桿端以推開氣門。端以推開氣門。潤滑油道潤滑油道油槽油槽潤滑油道潤滑油道裝調(diào)整螺釘和緊固螺母處搖臂軸搖臂軸螺栓螺栓搖臂軸支座搖臂軸支座搖臂軸緊固螺釘搖臂軸緊固螺釘搖臂軸套搖臂軸套調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘搖臂搖臂定位彈簧定位彈簧作用：作用： 驅(qū)動和控制各缸氣門的啟閉時刻和開啟高度。 工作條件工作條件： 承受氣門間歇性開啟的沖擊載荷。 耐磨，抗沖擊韌性，剛度。 材料：材料： 優(yōu)質(zhì)鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵 結構：結構：凸輪、軸頸、正時齒輪，螺旋齒輪；凸輪凸輪凸輪軸軸頸凸輪軸軸頸驅(qū)動分電器的螺旋齒輪驅(qū)動分電器的螺旋齒輪凸輪軸下置 有利因素

9、：簡化曲軸與凸輪軸之間的傳動裝置（齒輪傳動），有利于發(fā)動機的布置。 不利因素不利因素是什么？是什么？凸輪軸與氣門相凸輪軸與氣門相距較遠，動力傳距較遠，動力傳遞路線較長，環(huán)遞路線較長，環(huán)節(jié)多，因此不適節(jié)多，因此不適用于高速發(fā)動機。用于高速發(fā)動機。 傳動方式：凸輪軸經(jīng)過挺柱直接驅(qū)動搖臂，省去了推桿。 應 用：適用于發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高時，可以減少氣門傳動機構的往復運動質(zhì)量。凸輪軸凸輪軸挺柱挺柱活塞活塞搖臂搖臂調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘應用：高速發(fā)動機 如：桑塔納轎車發(fā)動機凸輪軸凸輪軸活塞特點：特點： 凸輪軸與氣門凸輪軸與氣門距離近，不需要推桿、距離近，不需要推桿、挺柱，使往復運動的挺柱，使往復運動的慣量減少。慣量

10、減少。雙凸輪軸上置式發(fā)動機凸輪軸布置形式 成本低，但工作成本低，但工作性能好性能好可靠性、耐久性可靠性、耐久性略差，噪聲大，略差，噪聲大，造價高造價高工作可靠，嚙合工作可靠，嚙合平穩(wěn)、噪聲小平穩(wěn)、噪聲小特點特點凸輪軸下置、凸輪軸下置、中置式配氣中置式配氣機構機構曲軸正時齒輪（鋼）曲軸正時齒輪（鋼）凸輪軸正時齒輪（鑄鐵凸輪軸正時齒輪（鑄鐵或膠木）或膠木）齒輪傳動齒輪傳動應用應用傳動路線傳動路線傳動方式傳動方式凸輪軸上置凸輪軸上置式配氣機構式配氣機構曲軸曲軸齒形皮帶齒形皮帶凸輪凸輪軸正時齒輪軸正時齒輪齒形帶傳動齒形帶傳動凸輪軸上置凸輪軸上置式配氣機構式配氣機構 曲軸曲軸鏈條鏈條凸輪軸正凸輪軸正時齒

11、輪時齒輪鏈條傳動鏈條傳動A A、齒輪傳動：、齒輪傳動：應用在下置凸輪軸發(fā)動機。采用斜齒齒輪。應用在下置凸輪軸發(fā)動機。采用斜齒齒輪。曲軸正時曲軸正時齒形帶輪齒形帶輪中間軸齒中間軸齒形帶輪形帶輪張緊輪張緊輪凸輪軸正時凸輪軸正時齒形帶輪齒形帶輪工作條件：工作條件：承受氣門彈簧的張力，間歇性的沖擊載荷。 凸輪性能凸輪性能：表面有良好的耐磨性，足夠的剛度、韌性。 凸輪與挺柱線凸輪與挺柱線接觸，接觸壓接觸，接觸壓力大，磨損快。力大，磨損快。2010.4廣東博導教育&廣東機電學院用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進、排氣門的實際開閉時刻和持續(xù)時間 ，稱為配氣相位。對應的環(huán)形圖，稱為配氣相位圖。1035 3080 20

12、60 040 上止點下止點l進排氣門的早開晚關l原因進氣l早開，保證一定的氣門開度，減小進氣阻力l晚關，利用高速氣流的慣性，增大進氣量排氣l早開，提前排氣，減少排氣行程消耗的功，增大排氣量。l晚關利用廢氣高速氣流的慣性，多排廢氣進氣持續(xù)角為：+180+排氣持續(xù)角為+180+由于進氣門早開由于進氣門早開和排氣門晚關，和排氣門晚關，就出現(xiàn)了一段進就出現(xiàn)了一段進排氣門同時開啟排氣門同時開啟的現(xiàn)象，稱為氣的現(xiàn)象，稱為氣門疊開。同時開門疊開。同時開啟的角度，即進啟的角度，即進氣門早開角與排氣門早開角與排氣門晚關角的和氣門晚關角的和(+)，稱為氣門，稱為氣門疊開角。疊開角。2010.4廣東博導教育&

13、;廣東機電學院氣門疊開：當進氣門早開和排氣門晚關時，出現(xiàn)的進排氣門同時開啟的現(xiàn)象。 氣門疊開角：氣門同時開啟的角度在（+ ）曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)。排氣過程排氣過程進氣過程進氣過程2010.4廣東博導教育&廣東機電學院 氣門間隙：為保證氣門關閉嚴密，通常發(fā)動機在冷態(tài)裝配時，在氣門桿尾端與氣門驅(qū)動零件（搖臂、挺柱）之間留有適當?shù)拈g隙。氣門桿氣門桿搖臂搖臂氣門間隙氣門間隙為什么要預留氣門間隙？在冷態(tài)時無間隙或間隙過小，則在熱態(tài)時，氣門及其傳動件的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漏氣，而使功率下降，嚴重時甚至不易起動。氣門間隙過小時甚至會造成活塞打頂?shù)膰乐毓收?，因此，要進行

14、周期性的氣門間隙的調(diào)整。 氣門間隙過大時，氣門不能及時開啟關閉，影響到發(fā)動機的充氣效率和排氣情況，使燃燒惡化，在運轉(zhuǎn)時也會聽到較大的噪聲。發(fā)動機長期使用，會造成零部件的磨損，此時要調(diào)整。 2010.4廣東博導教育&廣東機電學院氣門間隙氣門間隙氣門間隙氣門間隙2010.4廣東博導教育&廣東機電學院測量氣門間隙測量氣門間隙擰松緊定螺母，調(diào)正調(diào)節(jié)螺釘擰松緊定螺母，調(diào)正調(diào)節(jié)螺釘l 作用：作用：用于在內(nèi)燃機啟動或保養(yǎng)時，使氣門保持在開啟位置，以減少轉(zhuǎn)動曲軸的阻力。采用較廣泛的方法是直接壓下氣門搖臂的長臂端，使氣門不受配氣凸輪的控制而始終保持開啟、達到減壓目的。排氣制動閥排氣制動閥消聲消聲

15、器器中冷中冷器器增壓增壓器器空濾空濾器器進氣管進氣管排氣排氣管管l進排氣系統(tǒng)是柴油機第一重要度的系統(tǒng)，因為充足、清潔的空氣對柴油機的性能影響很大。l功能：向柴油機各工作氣缸提供新鮮、清潔、的空氣，排出廢氣，并降低噪聲。l進氣系統(tǒng)進氣系統(tǒng)：空氣濾清器、進氣管、進氣道l（1）空氣濾清器：用以清除進入汽缸的空氣中所含的灰塵雜質(zhì)，提高內(nèi)燃機的使用壽命。l空氣濾清器過濾空氣的方式有：慣性式、過濾式和粘附慣性式、過濾式和粘附式三種。常用的式三種。常用的空氣濾清器一般采用兩級或三級過濾。l慣性式慣性式是利用灰塵雜質(zhì)比空氣重的特性，引導氣流作急速旋轉(zhuǎn)運動，離心慣性力使塵土甩向四周而與空氣分離，或者引導氣流突然改變方向，慣性力使塵土來不及改變方向而與空氣分離；l過濾式過濾式是引導氣流通過濾芯，使塵土隔離或粘附在慮芯上；l粘