《內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)》

第3章內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)

中國鐵道出版社整理課件

3.1配氣機(jī)構(gòu)的功用與分類整理課件3.1.1配氣機(jī)構(gòu)的功用

配氣機(jī)構(gòu)是控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣和排氣的裝置,其作用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求,定時(shí)開啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門，以便在進(jìn)氣行程使盡可能多的可燃混合氣（汽油機(jī)）或空氣（柴油機(jī)）進(jìn)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(jī)構(gòu)的分類

一般按氣門布置型式的不同，可分為：側(cè)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(dòng)方式有：齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒形帶傳動(dòng)三種方式。整理課件1.氣門的布置型式

1）側(cè)置氣門式

配氣機(jī)構(gòu)

圖3-1側(cè)置氣門式配氣機(jī)構(gòu)圖整理課件

側(cè)置氣門式配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式如圖3-1所示。

這種結(jié)構(gòu)型式的配氣機(jī)構(gòu)出現(xiàn)較早，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。但由于其氣門側(cè)置造成燃燒室結(jié)構(gòu)不緊湊且進(jìn)、排氣阻力大，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性較差、經(jīng)濟(jì)性不高。目前，這種配氣機(jī)構(gòu)已經(jīng)淘汰。整理課件

圖3-2頂置氣門式

配氣機(jī)構(gòu)2）頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)圖3-2頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)整理課件

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)氣門安裝在氣缸蓋中，處于氣缸的頂部進(jìn)、排氣阻力小，采用半球形、楔形或盆形燃燒室，燃燒室結(jié)構(gòu)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(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。整理課件CA6110型柴油機(jī)即采用此種結(jié)構(gòu)型式。

因?yàn)樗臎_程發(fā)動(dòng)機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，各缸的進(jìn)、排氣門各開啟一次，此時(shí)凸輪軸只旋轉(zhuǎn)一周。為此，曲軸與凸輪軸間的傳動(dòng)比應(yīng)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(jī)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(dòng)方式

曲軸與凸輪軸之間的傳動(dòng)方式有:齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒形帶傳動(dòng)三種方式。

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氣門組件包括進(jìn)、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(jìn)氣門和排氣門兩種。進(jìn)、排氣門結(jié)構(gòu)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

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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(shí)形成的環(huán)狀密封帶，也叫接觸帶，應(yīng)位于氣門密封錐面的中部，其寬度應(yīng)符合廠家的設(shè)計(jì)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(huì)降低接觸面上的比壓值，使氣門的密封性下降。

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為了保證氣門與氣門座間密封良好，需經(jīng)過配對(duì)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(dǎo)管中上下運(yùn)動(dòng)，靠氣門桿部起導(dǎo)向和傳熱作用。因而，對(duì)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(dǎo)管之間有合理的間隙，以保證精確導(dǎo)向和排氣時(shí)不沿導(dǎo)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(dǎo)管

1-卡環(huán)2-氣門導(dǎo)管3-氣缸蓋4-氣門座整理課件2.氣門導(dǎo)管

氣門導(dǎo)管的主要是氣門運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向作用，同時(shí)起導(dǎo)熱作用，將氣門桿的熱量經(jīng)氣門導(dǎo)管傳給缸蓋及水套。為了防止導(dǎo)管在使用過程中松動(dòng)脫落，有的發(fā)動(dòng)機(jī)在氣門導(dǎo)管的中部加裝定位卡環(huán)，如圖3-22所示。

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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(dú)制作成氣門座圈，用冷縮法鑲?cè)藲飧咨w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(guān)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(dòng)機(jī)多采用內(nèi)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(dòng)組主要零部件

氣門傳動(dòng)組主要包括:凸輪軸及

其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、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(shí)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(duì)應(yīng)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(yùn)動(dòng)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(jī)，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

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異名凸輪的相對(duì)角位置同一氣缸進(jìn)、排氣（異名）凸輪間的相對(duì)角位置排列取決于凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)，一般設(shè)有軸向定位裝置。CA6110型發(fā)動(dòng)機(jī)采用止推凸緣實(shí)現(xiàn)軸向定位，其結(jié)構(gòu)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(shí)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(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的推動(dòng)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(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)為平面，使兩者的接觸點(diǎn)偏離挺柱軸線；如圖3-31所示。工作中，當(dāng)挺柱被凸輪頂起時(shí)，接觸點(diǎn)間的摩擦力使挺柱繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，以實(shí)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(jī)構(gòu)中有細(xì)而長的推桿，推桿的作用是將挺柱傳來的凸輪推動(dòng)力傳遞給搖臂機(jī)構(gòu)。

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(diào)整螺釘?shù)攘慵M成。

整理課件3.6配氣機(jī)構(gòu)的維修與調(diào)整

更換座圈或氣門發(fā)生單邊磨損導(dǎo)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(dǎo)管內(nèi)應(yīng)能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)而不松曠為宜。

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２)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)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(shí)，可先用粗砂布?jí)|在鉸刀下面磨除硬化層，以防影響鉸削的質(zhì)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。

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氣門座接觸環(huán)帶的位置應(yīng)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(jìn)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(jìn)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。

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５)精鉸45°斜面。氣門座銑削順序如圖3-45所示。

６)鉸削時(shí)注意，盡量減小鉸削量；在整個(gè)圓周上用力要均勻；鉸刀不能倒轉(zhuǎn)；磨損過大的氣門導(dǎo)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(jīng)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(huì)使內(nèi)燃機(jī)壓縮比下降。因此，在內(nèi)燃機(jī)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

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當(dāng)下陷量超出規(guī)定值時(shí)，CA6110A型柴油機(jī)進(jìn)、排氣門超出2mm時(shí)，應(yīng)重新?lián)Q座圈或鏜孔下座圈進(jìn)行修復(fù)。整理課件

鏜孔下座圈時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：其

一要選用與母體金屬材料相近的金屬材料制做鑲?cè)?；其二是過盈量要合適，過大會(huì)損傷座圈，過小會(huì)松動(dòng)，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(yīng)將氣門、氣門座、導(dǎo)管清洗干凈。通過選配應(yīng)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(hào)，以免錯(cuò)亂。

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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(dǎo)管內(nèi)，研磨要領(lǐng)是一鐓、二蹭、三旋轉(zhuǎn)。用粗砂研磨后用細(xì)砂精磨。

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

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

４)研磨好的接觸環(huán)帶應(yīng)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(nèi)，按緊氣門頭并旋轉(zhuǎn)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(nèi)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。

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發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，氣門及其傳動(dòng)件將因溫度升高而膨脹。如果氣門及其傳動(dòng)件之間，在冷態(tài)時(shí)無間隙或間隙過小，則在熱態(tài)下，氣門及其傳動(dòng)件受熱膨脹勢(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的漏氣，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。整理課件