農(nóng)業(yè)機(jī)械-第一章內(nèi)燃機(jī)第一節(jié)柴油機(jī)(三)內(nèi)燃機(jī)-配氣機(jī)構(gòu)

（三）配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸挺柱推桿搖臂凸輪軸正時(shí)齒輪搖臂軸1、配氣機(jī)構(gòu)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作過(guò)程，定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實(shí)現(xiàn)換氣過(guò)程。配氣機(jī)構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳動(dòng)組和氣門驅(qū)動(dòng)組組成。組成知識(shí)點(diǎn)：配氣機(jī)構(gòu)的功用配氣機(jī)構(gòu)的型式、組成功用：

配氣機(jī)構(gòu)是進(jìn)、排氣管道的控制機(jī)構(gòu)，它按照氣缸的工作順序和工作過(guò)程的要求，準(zhǔn)時(shí)地開(kāi)閉進(jìn)、排氣門、向氣缸供給可燃混合氣或新鮮空氣并及時(shí)排出廢氣。另外，當(dāng)進(jìn)、排氣門關(guān)閉時(shí)，保證氣缸密封。進(jìn)氣充分、排氣徹底，四行程發(fā)動(dòng)機(jī)都采用氣門式配氣機(jī)構(gòu)。配氣機(jī)構(gòu)型式

按氣門布置方式

氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)、氣門側(cè)置式配氣機(jī)構(gòu)

氣門位于氣缸蓋上稱為氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)，由凸輪、挺柱、推桿、搖臂、氣門和氣門彈簧等組成。其特點(diǎn)，進(jìn)氣阻力小，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，氣流攪動(dòng)大，能達(dá)到較高的壓縮比，目前國(guó)產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)都采用氣門頂置式配氣機(jī)構(gòu)。四沖程柴油機(jī)常采用頂置式配氣機(jī)構(gòu)。

氣門位于氣缸體側(cè)面稱為氣門側(cè)置式配氣機(jī)構(gòu)，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(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。因?yàn)樗倪M(jìn)、排氣門在氣缸的一側(cè)，壓縮比受到限制，進(jìn)排氣門阻力較大，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和高速性均較差，逐漸被淘汰。配氣機(jī)構(gòu)的組成包括氣門組、傳動(dòng)組和驅(qū)動(dòng)組工作過(guò)程工作時(shí)，曲軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)正時(shí)齒輪帶動(dòng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)，凸輪的凸起部分將挺柱、推桿頂起，再通過(guò)搖臂將氣門打開(kāi)。當(dāng)凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過(guò)挺柱面時(shí)，氣門在氣門彈簧的作用下立即關(guān)閉。（1）氣門組構(gòu)成：氣門、氣門導(dǎo)管、氣門座、氣門彈簧、鎖片等。氣門組實(shí)物圖氣門功用：控制進(jìn)、排氣道的開(kāi)閉工作條件：承受高溫、高壓、沖擊、潤(rùn)滑困難。要求：足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨、耐高溫、耐腐蝕、耐沖擊。材料：常采用耐熱耐磨的優(yōu)質(zhì)合金鋼。構(gòu)造：氣門由頭部、桿身和尾部組成。分別與氣門座和氣門導(dǎo)管配合。桿部頭部尾部氣門頭部是一個(gè)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(yīng)保持一定厚度，一般為1-3mm，以防工作中沖擊損壞和被高溫?zé)g。氣門密封錐面與氣門座配對(duì)研磨。

氣門與氣門座實(shí)物圖進(jìn)氣門排氣門2010.4廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院桿身：桿身與頭部制成一體，裝在氣門導(dǎo)管內(nèi)起導(dǎo)向作用，桿身與頭部采用圓滑過(guò)渡連接。尾部：制有凹槽（錐形槽或環(huán)形槽）或孔，用來(lái)安裝氣門鎖片或鎖銷以固定氣門。

氣門桿圓柱形，不斷做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。較高的加工精度，表面經(jīng)過(guò)熱處理和磨光，保證同氣門導(dǎo)管的配合精度和耐磨性氣門桿尾部：其形狀決定于彈簧座固定方式

凹槽易斷裂處2010.4廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院氣門座氣門座：可在氣缸蓋上直接加工出來(lái)，也可單獨(dú)用耐熱鋼、優(yōu)質(zhì)鑄鐵制成座圈后壓入氣缸蓋中，以提高使用壽命，且便于修理。

作用：靠其內(nèi)錐面與氣門錐面的緊密貼合密封氣缸。接受氣門傳來(lái)的熱量。

氣門座合金鑄鐵、奧氏體鋼氣門導(dǎo)管功用：①起導(dǎo)向作用，保證氣門作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

②起導(dǎo)熱作用，將氣門頭部傳給桿身的熱量，通過(guò)氣缸蓋傳出去。氣門導(dǎo)管常用灰鑄鐵或球墨鑄鐵或鐵基粉未治金制造。氣門彈簧功用：氣門彈簧的作用在于保證氣門回位，在氣門關(guān)閉時(shí)，保證氣門與氣門座之間的密封，在氣門開(kāi)啟時(shí)，保證氣門不因運(yùn)動(dòng)時(shí)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：高錳碳鋼、鉻釩鋼氣門彈簧作用：保證氣門在關(guān)閉時(shí)能壓緊在氣門座上并確保氣門回位。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）傳動(dòng)組

功用：隨凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞動(dòng)力，也就是傳遞凸輪軸到氣門之間的運(yùn)動(dòng)的。構(gòu)成：挺柱、推桿、搖臂總成。凸輪挺柱推桿搖臂凸輪軸正時(shí)齒輪搖臂軸挺柱功用：將凸輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，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。

挺柱的分類

氣門側(cè)置式菌式減小摩擦所造成的對(duì)挺柱的側(cè)向力。多用于大缸徑柴油機(jī)。滾輪式氣門頂置式，減輕質(zhì)量筒式2010.4廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院挺柱作用：把凸輪的推力通過(guò)推桿和搖臂傳到氣門。推桿作用：

將挺柱傳來(lái)的推力傳給搖臂。工作情況：

是氣門機(jī)構(gòu)中最容易彎曲的零件。強(qiáng)度要求高，盡量短。材料：

硬鋁或鋼

搖臂搖臂結(jié)構(gòu)示意圖氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺母搖臂搖臂軸套易磨損部位堆焊耐磨合金功用：將推桿或凸輪傳來(lái)的力改變方向，作用到氣門桿端以推開(kāi)氣門。2010.4廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院搖臂結(jié)構(gòu)示意圖潤(rùn)滑油道油槽潤(rùn)滑油道裝調(diào)整螺釘和緊固螺母處搖臂組示意圖搖臂軸螺栓搖臂軸支座搖臂軸緊固螺釘搖臂軸套調(diào)整螺釘搖臂定位彈簧(3)驅(qū)動(dòng)組（凸輪軸和正時(shí)齒輪）

（1）凸輪軸作用：

驅(qū)動(dòng)和控制各缸氣門的啟閉時(shí)刻和開(kāi)啟高度。工作條件：

承受氣門間歇性開(kāi)啟的沖擊載荷。耐磨，抗沖擊韌性，剛度。

材料：

優(yōu)質(zhì)鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵

結(jié)構(gòu)：凸輪、軸頸、正時(shí)齒輪，螺旋齒輪；凸輪凸輪軸軸頸驅(qū)動(dòng)分電器的螺旋齒輪凸輪軸的布置型式凸輪軸下置

有利因素：簡(jiǎn)化曲軸與凸輪軸之間的傳動(dòng)裝置（齒輪傳動(dòng)），有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的布置。

不利因素是什么？凸輪軸與氣門相距較遠(yuǎn)，動(dòng)力傳遞路線較長(zhǎng)，環(huán)節(jié)多，因此不適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。凸輪軸中置式傳動(dòng)方式：凸輪軸經(jīng)過(guò)挺柱直接驅(qū)動(dòng)搖臂，省去了推桿。

應(yīng)用：適用于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可以減少氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。凸輪軸挺柱活塞搖臂調(diào)整螺釘凸輪軸上置式應(yīng)用：高速發(fā)動(dòng)機(jī)如：桑塔納轎車發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸凸輪軸活塞特點(diǎn)：凸輪軸與氣門距離近，不需要推桿、挺柱，使往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣量減少。雙凸輪軸上置式發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸布置形式

凸輪軸的傳動(dòng)方式成本低，但工作性能好可靠性、耐久性略差，噪聲大，造價(jià)高工作可靠，嚙合平穩(wěn)、噪聲小特點(diǎn)凸輪軸下置、中置式配氣機(jī)構(gòu)曲軸正時(shí)齒輪（鋼）→凸輪軸正時(shí)齒輪（鑄鐵或膠木）齒輪傳動(dòng)應(yīng)用傳動(dòng)路線傳動(dòng)方式凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)曲軸→齒形皮帶→凸輪軸正時(shí)齒輪齒形帶傳動(dòng)凸輪軸上置式配氣機(jī)構(gòu)曲軸→鏈條→凸輪軸正時(shí)齒輪鏈條傳動(dòng)凸輪軸的驅(qū)動(dòng)方式A、齒輪傳動(dòng)：應(yīng)用在下置凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。采用斜齒齒輪。B、鏈條和齒形皮帶傳動(dòng)：用于中置式或頂置式凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。曲軸正時(shí)齒形帶輪中間軸齒形帶輪張緊輪凸輪軸正時(shí)齒形帶輪凸輪工作條件：承受氣門彈簧的張力，間歇性的沖擊載荷。凸輪性能：表面有良好的耐磨性，足夠的剛度、韌性。凸輪與挺柱線接觸，接觸壓力大，磨損快。2、配氣相位與氣門間隙用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門的實(shí)際開(kāi)閉時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間，稱為配氣相位。對(duì)應(yīng)的環(huán)形圖，稱為配氣相位圖。10°~35°30°~80°20°~60°0°~40°上止點(diǎn)下止點(diǎn)2010.4廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院進(jìn)排氣門的早開(kāi)晚關(guān)原因進(jìn)氣早開(kāi)，保證一定的氣門開(kāi)度，減小進(jìn)氣阻力晚關(guān)，利用高速氣流的慣性，增大進(jìn)氣量排氣早開(kāi)，提前排氣，減少排氣行程消耗的功，增大排氣量。晚關(guān)利用廢氣高速氣流的慣性，多排廢氣配氣相位演示圖進(jìn)氣持續(xù)角為：α+180°+β排氣持續(xù)角為γ+180°+δ由于進(jìn)氣門早開(kāi)和排氣門晚關(guān)，就出現(xiàn)了一段進(jìn)排氣門同時(shí)開(kāi)啟的現(xiàn)象，稱為氣門疊開(kāi)。同時(shí)開(kāi)啟的角度，即進(jìn)氣門早開(kāi)角與排氣門晚關(guān)角的和(α+δ)，稱為氣門疊開(kāi)角。氣門疊開(kāi)氣門疊開(kāi)：當(dāng)進(jìn)氣門早開(kāi)和排氣門晚關(guān)時(shí)，出現(xiàn)的進(jìn)排氣門同時(shí)開(kāi)啟的現(xiàn)象。氣門疊開(kāi)角：氣門同時(shí)開(kāi)啟的角度在（+）曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)。排氣過(guò)程進(jìn)氣過(guò)程2010.4廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院氣門間隙

氣門間隙：為保證氣門關(guān)閉嚴(yán)密，通常發(fā)動(dòng)機(jī)在冷態(tài)裝配時(shí)，在氣門桿尾端與氣門驅(qū)動(dòng)零件（搖臂、挺柱）之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙。氣門桿搖臂氣門間隙氣門間隙進(jìn)氣門0.25~0.30mm排氣門0.30~0.35mm2010.4廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院氣門間隙為什么要預(yù)留氣門間隙？在冷態(tài)時(shí)無(wú)間隙或間隙過(guò)小，則在熱態(tài)時(shí)，氣門及其傳動(dòng)件的受熱膨脹勢(shì)必引起氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮和作功行程中漏氣，而使功率下降，嚴(yán)重時(shí)甚至不易起動(dòng)。氣門間隙過(guò)小時(shí)甚至?xí)斐苫钊蝽數(shù)膰?yán)重故障，因此，要進(jìn)行周期性的氣門間隙的調(diào)整。氣門間隙過(guò)大時(shí)，氣門不能及時(shí)開(kāi)啟關(guān)閉，影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率和排氣情況，使燃燒惡化，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)聽(tīng)到較大的噪聲。發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期使用，會(huì)造成零部件的磨損，此時(shí)要調(diào)整。

氣門間隙氣門間隙氣門間隙2010.4廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院實(shí)物圖測(cè)量氣門間隙擰松緊定螺母，調(diào)正調(diào)節(jié)螺釘2010.4廣東博導(dǎo)教育&廣東機(jī)電學(xué)院（3）減壓機(jī)構(gòu)作用：用于在內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)或保養(yǎng)時(shí)，使氣門保持在開(kāi)啟位置，以減少轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸的阻力。采用較廣泛的方法是直接壓下氣門搖臂的長(zhǎng)臂端，使氣門不受配氣凸輪的控制而始終保持開(kāi)啟、達(dá)到減壓目的。排氣制動(dòng)閥消聲器中冷器增壓器空濾器進(jìn)氣管排氣管4、進(jìn)、排氣系統(tǒng)進(jìn)排氣系統(tǒng)是柴油機(jī)第一重要度的系統(tǒng)，因?yàn)槌渥恪⑶鍧嵉目諝鈱?duì)柴油機(jī)的性能影響很大。功能：向柴油機(jī)各工作氣缸提供新鮮、清潔、的空氣，排出廢氣，并降低噪聲。

進(jìn)氣系統(tǒng)：空氣濾清器、進(jìn)氣管、進(jìn)氣道（1）空氣濾清器：用以清除進(jìn)入汽缸的空氣中所含的灰塵雜質(zhì)，提高內(nèi)燃機(jī)的使用壽命?？諝鉃V清器過(guò)濾空氣的方式有：慣性式、過(guò)濾式和粘附式三種。常用的空氣濾清器一般采用兩級(jí)或三級(jí)過(guò)濾。慣性式是利用灰塵雜質(zhì)比空氣重的特性，引導(dǎo)氣流作急速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，離心慣性力使塵土甩向四周而與空氣分離，或者引導(dǎo)氣流突然改變方向，慣性力使塵土來(lái)不及改變方向而與空氣分離；過(guò)濾式是引導(dǎo)氣流通過(guò)濾芯，使塵土隔離或粘附在慮芯上；粘附式