第四章 配氣機(jī)構(gòu)

工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造第四章配氣機(jī)構(gòu)功用：按工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時(shí)充氣、排廢氣、封閉氣缸。評(píng)價(jià)氣缸內(nèi)換氣過程好壞的指標(biāo)：充氣效率

=(每循環(huán)實(shí)際進(jìn)氣量/大氣環(huán)境下充滿氣缸工作容積的新氣質(zhì)量)100%

愈大，新鮮可燃混合氣進(jìn)入氣缸的數(shù)量愈多，著火時(shí)放熱量愈大，輸出功率愈大。一般在80%~90%。要求：

（1）足夠高的充氣效率;（2）工作可靠，壽命長(zhǎng);（3）配氣相位準(zhǔn)確（4）氣門機(jī)構(gòu)有良好的高速動(dòng)力特性（傳動(dòng)鏈不飛脫、不反跳、不提前落座）（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。第一節(jié)氣門式配氣機(jī)構(gòu)的組成及布置形式（一）按氣門的布置形式分：1）頂置氣門式2）側(cè)置氣門式...（二）按凸輪軸的布置位置分：1）下置凸輪軸式2）頂置凸輪軸式...（三）按凸輪軸的傳動(dòng)方式分：1）齒輪傳動(dòng)式2）鏈條傳動(dòng)式3）齒形皮帶傳動(dòng)式...1）二氣門（傳統(tǒng)一進(jìn)一排）2）多氣門（四氣門為主）1、組成：由氣門組和氣門傳動(dòng)組組成2、分類：（四）按每缸氣門數(shù)目分：側(cè)置氣門式和頂置氣門式下置凸輪軸式和頂置凸輪軸式齒輪傳動(dòng)式和齒形皮帶傳動(dòng)式二氣門式和多氣門式（四氣門為主）第一節(jié)氣門式配氣機(jī)構(gòu)的組成及布置形式一、側(cè)置式(側(cè)置氣門式氣門機(jī)構(gòu))

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：燃燒室延伸至氣缸直徑以外，氣門布置在氣缸體一側(cè)，氣門頭部朝上，沒有搖臂、推桿，下置式凸輪軸，齒輪傳動(dòng)。

工作原理和傳動(dòng)路線：曲軸→正時(shí)齒輪→凸輪軸→挺柱→氣門。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，曲軸到氣門距離近，方便齒輪傳動(dòng)，氣門間隙調(diào)整方便。缺點(diǎn)：（1）Vc大，壓縮比小，功率↓，經(jīng)濟(jì)性↓；（2）氣道拐彎多，進(jìn)、排氣阻力大，充氣效率ηv小，功率↓。用途：小型汽油機(jī)二、頂置氣門式氣門機(jī)構(gòu)3、優(yōu)缺點(diǎn)：凸輪軸靠近曲軸，便于齒輪驅(qū)動(dòng)；但凸輪離氣門遠(yuǎn)，氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，零件多，機(jī)構(gòu)剛性差，動(dòng)力特性差，難以適應(yīng)高速化。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：氣門布置在氣缸蓋上，氣門頭部朝下。優(yōu)點(diǎn)：氣道平滑，充氣效率高；燃燒室緊湊，壓縮比高。經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性好。缺點(diǎn)：氣門離曲軸遠(yuǎn)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜。（一）下置式凸輪軸1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：凸輪軸布置在曲軸側(cè)面，有挺柱、推桿、大搖臂。2、工作原理：正時(shí)齒輪副帶動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪桃尖頂起挺柱、推桿、大搖臂的一端（調(diào)整螺釘），繞搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端（長(zhǎng)）鍍鉻面推動(dòng)氣門克服彈簧預(yù)緊力使氣門開啟…（二）

凸輪軸下置式：

傳動(dòng)路線：

曲軸→正時(shí)齒輪→凸輪軸→挺柱→推桿→搖臂→氣門特點(diǎn)：（1）曲軸——凸輪軸間傳動(dòng)簡(jiǎn)單；（2）凸輪軸——?dú)忾T，傳動(dòng)件多，質(zhì)量大，慣性力大，氣門彈簧負(fù)荷大；（3）適用于轉(zhuǎn)速不很高的汽油機(jī)和大多數(shù)柴油機(jī)。頂置式氣門（二）

上置式凸輪軸：

特點(diǎn)：凸輪軸布置在氣缸蓋上，氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)容易布置，省去剛性較差的推桿等零件，機(jī)構(gòu)動(dòng)力特性好，容易上高速，但曲軸離凸輪軸遠(yuǎn)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，空間布置困難。（1）凸輪軸與氣門間傳動(dòng)簡(jiǎn)單；（2）曲軸——凸輪軸傳動(dòng)復(fù)雜；a、圓柱齒輪傳動(dòng)；b、鏈條傳動(dòng)。（3）用于4000r/min以上的汽油機(jī)及少數(shù)高速柴油機(jī)。傳動(dòng)路線：曲軸→傳動(dòng)機(jī)構(gòu)→凸輪軸→（搖臂）→氣門曲軸→傳動(dòng)機(jī)構(gòu)→凸輪軸→氣門曲軸→傳動(dòng)機(jī)構(gòu)→凸輪軸→搖臂→氣門曲軸→傳動(dòng)機(jī)構(gòu)→凸輪軸→氣門第二節(jié)配氣機(jī)構(gòu)的零件組成：a、以氣門為主的氣門組；b、以凸輪軸為主的氣門傳動(dòng)組。一、氣門組包括氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、彈簧座、鎖夾、擋圈。（一）氣門組的技術(shù)要求技術(shù)要求:氣門和氣門座嚴(yán)密密封。漏氣的不良后果：1、功率下降；2、燒損氣門；3、進(jìn)、排氣系統(tǒng)內(nèi)燃燒。1、密封錐面研磨。2、保證氣門座與氣門導(dǎo)管的同心度，氣門導(dǎo)管與氣門桿的間隙適當(dāng)。3、氣門彈簧有足夠剛度與預(yù)緊力。（二）保證密封的技術(shù)措施（三）氣門組零件構(gòu)造1、氣門

功用：與氣門座配合起密封作用。工作條件：高溫（排氣：900-1100K，進(jìn)氣：600-700K）、沖擊負(fù)荷大（與氣門座）、冷卻潤(rùn)滑條件差、廢氣有腐蝕性；要求：足夠的強(qiáng)度、耐高溫、抗腐蝕、耐磨損。材料：進(jìn)氣門用普通合金結(jié)構(gòu)鋼；排氣門（頭）用耐熱鋼，結(jié)構(gòu)鋼作氣門桿；桿端、密封錐面堆焊硬質(zhì)合金。氣門構(gòu)造要點(diǎn)：氣門頭：(1)配合密封面為30o或45o的錐面；(2)進(jìn)氣門一般大于排氣門；(3)缸徑大于140mm時(shí)，多采用4個(gè)氣門。氣門頭部的結(jié)構(gòu)型式分為平頂、球面頂、喇叭頂平頂：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，目前使用最多。球面頂：強(qiáng)度高、排氣阻力小、廢氣的清除效果好，用于排氣門。喇叭頂：進(jìn)氣阻力小、頂部受熱面積大，用于進(jìn)氣門。氣門桿：

對(duì)于熱負(fù)荷大的排氣門，采用灌鈉空心排氣門散熱。

散熱途徑：氣門頭-氣門桿-冷卻介質(zhì)金屬鈉-氣門導(dǎo)管-缸蓋的冷卻水，可降溫度10-15度。鈉熔點(diǎn)（370.5k）、沸點(diǎn)（1156k）、冷化熱（4604KJ/kg）桿端：(1)端面硬度高、耐磨性好；(2)有鎖夾槽；(3)有擋圈槽。氣門桿部：鎖片式、鎖銷式。

2、氣門座

工作條件、要求、材料基本同氣門頭。

功用：與氣門頭部共同對(duì)氣缸起密封作用，并接受氣門傳來的熱量。

工作條件：高溫、磨損嚴(yán)重。

結(jié)構(gòu)類型：直接鏜出、鑲嵌式。3、氣門導(dǎo)管

功用：導(dǎo)向、傳熱。材料：用鑄鐵或粉末冶金制造。氣門導(dǎo)管內(nèi)外圓柱面經(jīng)加工后壓入氣缸蓋的氣門導(dǎo)管孔中，然后再精鉸內(nèi)孔，并用卡環(huán)定位。與氣門桿的間隙：0.04~0.12mm。4、氣門彈簧功用：氣門開啟時(shí)，使氣門及其傳動(dòng)件與凸輪保持接觸；氣門關(guān)閉時(shí)，氣門與氣門座保持接觸。材料：65Mn，50CrVA。要求：足夠的強(qiáng)度、剛度。結(jié)構(gòu)（反旋向雙彈簧）：（1）剛度更大，防止彈簧共振；（2）可靠性高；（3）防止相互咬合；（4）可使安裝高度減小。

5、氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)功用：氣門開啟一次，氣門就旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，減輕不均勻磨損、局部過熱、積炭，延長(zhǎng)使用壽命。二、氣門傳動(dòng)組功用：按規(guī)定時(shí)刻和次序開閉進(jìn)、排氣門，并保證一定的開度。組成：凸輪軸及其驅(qū)動(dòng)裝置、挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸、支座。1、凸輪軸功用：控制氣門開閉時(shí)刻和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的主要零件。工作條件：受到氣門間歇性開啟的周期性沖擊性載荷。要求：足夠的（心部）沖擊韌性和剛度，凸輪表面耐磨。材料：碳鋼模鍛、球墨鑄鐵鑄造。工藝：軸頸和凸輪表面滲碳或高頻淬火。結(jié)構(gòu)：（汽油機(jī)）正時(shí)齒輪，進(jìn)、排氣凸輪，軸頸，分電器齒輪，汽油泵偏心輪。各缸同名凸輪之間夾角----各缸發(fā)火次序確定的發(fā)火間隔角確定。如4缸機(jī)，為720°/2/4=90°凸輪夾角。正時(shí)齒輪，進(jìn)、排氣凸輪，軸頸，分電器齒輪，汽油泵偏心輪。

柴油機(jī)凸輪軸特點(diǎn)：

無分電器齒輪、偏心輪（可能有噴油泵凸輪）。凸輪軸裝配要點(diǎn)：(1)凸輪軸和曲軸的正時(shí)齒輪的正時(shí)記號(hào)要對(duì)準(zhǔn)。(2)對(duì)于四沖程內(nèi)燃機(jī)，傳動(dòng)比為2:1；(3)凸輪軸軸向要用止推片定位。(4)凸輪輪廓應(yīng)符合時(shí)間、升程、升速、慣性力的要求。(5)軸頸用滑動(dòng)軸承，軸頸直徑>凸輪最高點(diǎn)，并依次減小。驅(qū)動(dòng)：用曲軸通過一對(duì)正時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)。在裝配曲軸與凸輪軸時(shí)必須將正時(shí)記號(hào)對(duì)正。定位：軸向定位裝置。

2、挺柱功用：推力傳給氣門或推桿，側(cè)向力傳給機(jī)體。工作條件：受推力、側(cè)壓力作用，有慣性力。要求：承壓面大、質(zhì)量輕。材料：鎳鉻合金、冷激合金鑄鐵。安裝：挺柱中心線相對(duì)于凸輪側(cè)面的對(duì)稱線偏移1-3mm，使其工作表面磨損均勻。（3）滾輪式：底面是滾輪，改善磨損，減小側(cè)壓力。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）筒式：上面凹腔與推桿球面接觸，推桿作小幅度擺動(dòng)，適用于頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)（質(zhì)量?。＃?）菌式：實(shí)心體，適用于側(cè)置氣門式配氣機(jī)構(gòu)。3、推桿功用：將從凸輪軸經(jīng)過挺柱傳來的推力傳給搖臂，并將挺柱的運(yùn)動(dòng)傳給搖臂。工作條件：高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。要求：質(zhì)量小。材料：硬鋁、鋼。

分類：實(shí)心推桿、硬鋁棒、鋼管。結(jié)構(gòu)：上端頭為凹球形，下端為球形。工藝：上下端淬火。4、搖臂功用：雙臂杠桿作用，一則改變推桿力方向，從而使氣門運(yùn)動(dòng)方向不同于推桿運(yùn)動(dòng)方向；二則在較小的凸輪升程下增大了氣門升程。要求：剛度大（機(jī)構(gòu)剛度的一部分），質(zhì)量輕（自身質(zhì)量的1/3作為機(jī)構(gòu)往復(fù)慣性質(zhì)量），兩端工作表面耐磨（鍍鉻）。材料及工藝：45號(hào)鋼模鍛或鑄鐵、鑄鋼精鑄而成；摩擦表面淬火。結(jié)構(gòu)：（1）靠氣門一邊的臂較長(zhǎng)a>b，以減小往復(fù)慣性力。（2）短臂端裝有調(diào)整螺釘、鎖緊螺母。（3）長(zhǎng)臂末端為圓柱面。（4）搖臂中心孔壓有青銅襯套。（5）厚度方向呈“工字形”截面，鉆有潤(rùn)滑油道。潤(rùn)滑：搖臂軸→搖臂襯套→搖臂兩端的摩擦面。配氣定時(shí)★為進(jìn)氣充分排氣干凈，進(jìn)、排氣門都提前開啟，遲后關(guān)閉。進(jìn)氣過程：進(jìn)氣提前角，進(jìn)氣遲后角。排氣過程：排氣提前角，排氣遲后角。氣門重疊角：

①進(jìn)氣提前角：α一般為：10o-30o②進(jìn)氣遲后角：β一般為：40o-80o③進(jìn)氣持續(xù)角：進(jìn)氣門開啟持續(xù)時(shí)間的曲軸轉(zhuǎn)角。180o+α+β④排氣提前角：γ一般為：40o-80o⑤排氣遲后角：δ一般為：10o-30o⑥排氣持續(xù)角：排氣門開啟持續(xù)時(shí)間的曲軸轉(zhuǎn)角。180o+γ+δ⑦氣門重疊：在某一時(shí)間內(nèi)，進(jìn)氣門、排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象。⑧氣門重疊角：進(jìn)氣門、排氣門同時(shí)開啟時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)角。

α+δ一、氣門間隙：定義：氣門與氣門傳動(dòng)組搖臂（挺柱）間的間隙，分為熱、冷間隙，0.20-0.35mm。作用：補(bǔ)償熱膨脹，保證氣閥及傳動(dòng)件受熱后有伸長(zhǎng)的余地要求：間隙適當(dāng)。（1）氣門間隙過大，氣門開啟滯后，開啟高度減少，延續(xù)時(shí)間減少；撞擊、磨損、噪聲增大（2）過小，氣門關(guān)閉不嚴(yán)。第三節(jié)氣門間隙的調(diào)整調(diào)整方法：當(dāng)挺柱與凸輪背接觸時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺釘調(diào)至適當(dāng)間隙，再用鎖緊螺母擰緊。思考題：1、配氣機(jī)構(gòu)的功用是什么？2、凸輪軸和曲軸的傳動(dòng)比是多少？3、什么是氣門間隙？為什么要有氣門間隙？怎樣調(diào)整？4、什么是配氣定時(shí)？進(jìn)、排氣門為什么要早開晚關(guān)？

汽油由石油提煉而來的密度小又易于揮發(fā)液體燃料。含碳85-87%，氫11-14%，此外氧、硫、氮及灰分公占1%。主要性能指標(biāo)：1、辛烷值表示汽油的抗爆性。我國汽油牌號(hào)以研究法辛烷值的最低限值為準(zhǔn)。90號(hào)、97號(hào)等。2、餾程代表汽油蒸發(fā)性能的主要指標(biāo)。蒸餾出汽油的溫度范圍為汽油的餾程。3、膠質(zhì)4、腐蝕性第二節(jié)化油器基本工作原理1、獲得良好混合氣質(zhì)量的條件：(1)汽油本身的性質(zhì)（餾程，即蒸發(fā)性能）；(2)空氣的溫度（汽化要吸熱，故空氣應(yīng)預(yù)熱）；(3)汽油噴散程度（越細(xì)，蒸發(fā)表面積越大）；(4)空氣壓力（壓力越低，汽化越快）；(5)空氣運(yùn)動(dòng)速度（汽油周圍空氣含量低）。2.可燃混合氣的濃度過量空氣系數(shù)α=α=1：標(biāo)