第四章 配氣機構(gòu)

工程機械發(fā)動機構(gòu)造第四章配氣機構(gòu)功用：按工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時充氣、排廢氣、封閉氣缸。評價氣缸內(nèi)換氣過程好壞的指標(biāo)：充氣效率

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

愈大，新鮮可燃混合氣進入氣缸的數(shù)量愈多，著火時放熱量愈大，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;（3）配氣相位準(zhǔn)確（4）氣門機構(gòu)有良好的高速動力特性（傳動鏈不飛脫、不反跳、不提前落座）（5）結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。第一節(jié)氣門式配氣機構(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）按凸輪軸的傳動方式分：1）齒輪傳動式2）鏈條傳動式3）齒形皮帶傳動式...1）二氣門（傳統(tǒng)一進一排）2）多氣門（四氣門為主）1、組成：由氣門組和氣門傳動組組成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式和齒形皮帶傳動式二氣門式和多氣門式（四氣門為主）第一節(jié)氣門式配氣機構(gòu)的組成及布置形式一、側(cè)置式(側(cè)置氣門式氣門機構(gòu))

結(jié)構(gòu)特點：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。

工作原理和傳動路線：曲軸→正時齒輪→凸輪軸→挺柱→氣門。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，曲軸到氣門距離近，方便齒輪傳動，氣門間隙調(diào)整方便。缺點：（1）Vc大，壓縮比小，功率↓，經(jīng)濟性↓；（2）氣道拐彎多，進、排氣阻力大，充氣效率ηv小，功率↓。用途：小型汽油機二、頂置氣門式氣門機構(gòu)3、優(yōu)缺點：凸輪軸靠近曲軸，便于齒輪驅(qū)動；但凸輪離氣門遠，氣門傳動機構(gòu)復(fù)雜，零件多，機構(gòu)剛性差，動力特性差，難以適應(yīng)高速化。結(jié)構(gòu)特點：氣門布置在氣缸蓋上，氣門頭部朝下。優(yōu)點：氣道平滑，充氣效率高；燃燒室緊湊，壓縮比高。經(jīng)濟性、動力性好。缺點：氣門離曲軸遠，傳動機構(gòu)復(fù)雜。（一）下置式凸輪軸1、結(jié)構(gòu)特點：凸輪軸布置在曲軸側(cè)面，有挺柱、推桿、大搖臂。2、工作原理：正時齒輪副帶動凸輪軸轉(zhuǎn)動，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，另一端（長）鍍鉻面推動氣門克服彈簧預(yù)緊力使氣門開啟…（二）

凸輪軸下置式：

傳動路線：

曲軸→正時齒輪→凸輪軸→挺柱→推桿→搖臂→氣門特點：（1）曲軸——凸輪軸間傳動簡單；（2）凸輪軸——氣門，傳動件多，質(zhì)量大，慣性力大，氣門彈簧負(fù)荷大；（3）適用于轉(zhuǎn)速不很高的汽油機和大多數(shù)柴油機。頂置式氣門（二）

上置式凸輪軸：

特點：凸輪軸布置在氣缸蓋上，氣門傳動機構(gòu)容易布置，省去剛性較差的推桿等零件，機構(gòu)動力特性好，容易上高速，但曲軸離凸輪軸遠，驅(qū)動機構(gòu)復(fù)雜，空間布置困難。（1）凸輪軸與氣門間傳動簡單；（2）曲軸——凸輪軸傳動復(fù)雜；a、圓柱齒輪傳動；b、鏈條傳動。（3）用于4000r/min以上的汽油機及少數(shù)高速柴油機。傳動路線：曲軸→傳動機構(gòu)→凸輪軸→（搖臂）→氣門曲軸→傳動機構(gòu)→凸輪軸→氣門曲軸→傳動機構(gòu)→凸輪軸→搖臂→氣門曲軸→傳動機構(gòu)→凸輪軸→氣門第二節(jié)配氣機構(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、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，進氣：600-700K）、沖擊負(fù)荷大（與氣門座）、冷卻潤滑條件差、廢氣有腐蝕性；要求：足夠的強度、耐高溫、抗腐蝕、耐磨損。材料：進氣門用普通合金結(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：氣門頭：(1)配合密封面為30o或45o的錐面；(2)進氣門一般大于排氣門；(3)缸徑大于140mm時，多采用4個氣門。氣門頭部的結(jié)構(gòu)型式分為平頂、球面頂、喇叭頂平頂：機構(gòu)簡單、制造方便，目前使用最多。球面頂：強度高、排氣阻力小、廢氣的清除效果好，用于排氣門。喇叭頂：進氣阻力小、頂部受熱面積大，用于進氣門。氣門桿：

對于熱負(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（370.5k）、沸點（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，使氣門及其傳動件與凸輪保持接觸；氣門關(guān)閉時，氣門與氣門座保持接觸。材料：65Mn，50CrVA。要求：足夠的強度、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)機構(gòu)功用：氣門開啟一次，氣門就旋轉(zhuǎn)一個角度，減輕不均勻磨損、局部過熱、積炭，延長使用壽命。二、氣門傳動組功用：按規(guī)定時刻和次序開閉進、排氣門，并保證一定的開度。組成：凸輪軸及其驅(qū)動裝置、挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸、支座。1、凸輪軸功用：控制氣門開閉時刻和運動規(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）正時齒輪，進、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，為720°/2/4=90°凸輪夾角。正時齒輪，進、排氣凸輪，軸頸，分電器齒輪，汽油泵偏心輪。

柴油機凸輪軸特點：

無分電器齒輪、偏心輪（可能有噴油泵凸輪）。凸輪軸裝配要點：(1)凸輪軸和曲軸的正時齒輪的正時記號要對準(zhǔn)。(2)對于四沖程內(nèi)燃機，傳動比為2:1；(3)凸輪軸軸向要用止推片定位。(4)凸輪輪廓應(yīng)符合時間、升程、升速、慣性力的要求。(5)軸頸用滑動軸承，軸頸直徑>凸輪最高點，并依次減小。驅(qū)動：用曲軸通過一對正時齒輪驅(qū)動。在裝配曲軸與凸輪軸時必須將正時記號對正。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：挺柱中心線相對于凸輪側(cè)面的對稱線偏移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：（1）筒式：上面凹腔與推桿球面接觸，推桿作小幅度擺動，適用于頂置氣門式配氣機構(gòu)（質(zhì)量?。＃?）菌式：實心體，適用于側(cè)置氣門式配氣機構(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，并將挺柱的運動傳給搖臂。工作條件：高速往復(fù)運動。要求：質(zhì)量小。材料：硬鋁、鋼。

分類：實心推桿、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，從而使氣門運動方向不同于推桿運動方向；二則在較小的凸輪升程下增大了氣門升程。要求：剛度大（機構(gòu)剛度的一部分），質(zhì)量輕（自身質(zhì)量的1/3作為機構(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，鉆有潤滑油道。潤滑：搖臂軸→搖臂襯套→搖臂兩端的摩擦面。配氣定時★為進氣充分排氣干凈，進、排氣門都提前開啟，遲后關(guān)閉。進氣過程：進氣提前角，進氣遲后角。排氣過程：排氣提前角，排氣遲后角。氣門重疊角：

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

α+δ一、氣門間隙：定義：氣門與氣門傳動組搖臂（挺柱）間的間隙，分為熱、冷間隙，0.20-0.35mm。作用：補償熱膨脹，保證氣閥及傳動件受熱后有伸長的余地要求：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，轉(zhuǎn)動調(diào)整螺釘調(diào)至適當(dāng)間隙，再用鎖緊螺母擰緊。思考題：1、配氣機構(gòu)的功用是什么？2、凸輪軸和曲軸的傳動比是多少？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？進、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。我國汽油牌號以研究法辛烷值的最低限值為準(zhǔn)。90號、97號等。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)空氣運動速度（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)