1、第三章 配气机构,第一节 概述,一、功用：按照柴油机各缸工作循环的需要，定时地开启和关闭进、排气门，使新鲜空气及时进入汽缸、废气及时排出汽缸。 要求：进气充分、排气彻底、相位准确、密封可靠。,二、分类 ：根据气门的安装位置，气门凸轮式配气机构可分为顶置气门式和侧置气门式两种，而公路工程机械用柴油机多采用顶置气门式配气机构。根据凸轮轴的布置型式可分为：下置、 中置和上置三种。三者都可用于顶置气门式配气机构。,三、结构介绍,1、顶置气门式：气门布置在气缸盖上，凸轮轴一般布置在上曲轴箱上。 （1）组成：气门组、传动组 （2）工作过程：,2、侧置气门式 气门顺装在气缸体的一侧，凸轮轴只能下置，由挺杆直
2、接驱动气门，由于气门偏置于气缸的一侧，燃烧室结构不紧凑，散热损失大，热效率低，多不采用。,3、中置凸轮轴式配气机构,当发动机转速较高时，为了减小气门传动机构的往复运动质量，可将凸轮轴位置移到气缸体的上部，由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，而省去推杆，这种结构称为中置凸轮轴式配气机构。,4、上置凸轮轴式配气机构,上置凸轮轴式配气机构的凸轮轴布置在气缸盖上，凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门。没有挺柱推杆，使往复运动质量大大减小，因此它适用于高速发动机。但由于凸轮轴离曲轴中心线更远，因此正时传动机构更为复杂，而且拆装气缸盖也比较困难。上置凸轮轴的另一种型式是凸轮轴直接驱动气门。这种机构的往复运动质量最小，对
3、凸轮轴和气门弹簧设计的要求也最低，因此特别适用于高速强化发动机。,四、气门间隙,1、定义： 柴油机冷态装配时，在气门与其传动机构中留有适当的间隙 ，称气门间隙。 2、原因： 补偿气门受热后的膨胀量 。,3、影响：气门间隙过小，柴油机在热态下可能因气门关闭不严而发生漏气，导致气门烧坏。气门间隙过大，则使传动零件之间以及气门和气门座之间产生撞击响声并加速磨损。同时，也会使气门开启的持续时间减少，汽缸的充气以及排气效果变坏。,4、调整： 调整时刻：气门完全关闭时，即挺柱与凸轮基圆弧接触，传动组位于最低位置时。 调整位置： 调整方法：,第二节：配气相位,一、概念： 用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和
4、开启持续时间称为配气相位。 配气相位可以用配气相位图表示，亦可用文字和表格表示。,二、气门早开迟闭的必要性,1、凸轮驱动气门的开放与关闭的运动是一个过程，要占用一定的时间。 2、发动机的转速很高，一个行程占有的时间很短。 以上原因导致气门全开的时间很短促，难以做到进气充分、排气彻底。,三、进气门配气相位： 1、进气提前角；2、进气滞后角； 3、进气门开启持续时间。 四、排气门配气相位： 1、排气提前角；2、排气滞后角； 3、排气门开启持续时间。 五、气门的叠开,第三节 主要机件,一、凸轮轴及其驱动装置 1、功用：驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合柴油机的工作顺序、配气相位及气门开度的变化
5、规律等要求。,气门运动应符合的规律： （1）发动机的工作循环； （2）发动机的工作顺序； （3）配气相位； （4）气门在运动中的位置（位移，升程）与曲轴转角的关系； （5）气门运动的速度及加速度。,如何实现气门的运动规律（影响配气相位的因素）： （1）凸轮具有一定的轮廓形状及排列；轮廓形状控制配气相位及气门升程与曲轴转角的关系；凸轮排列保证气门符合发动机工作循环与工作顺序规律；,（2）正时齿轮的正确装配与啮合；,（3）凸轮轴、曲轴的轴向位置相对固定安装限位装置； （4）气门间隙的正确调整。,2、凸轮轴的结构： 凸轮轴主要由凸轮、凸轮轴轴颈等组成。,（1）凸轮： 1)凸轮的轮廓,2）同名凸轮的相
6、对角位置 ：凸轮轴上各缸进气(排气)凸轮，称同名凸轮； 同名凸轮相对角位置与凸轮轴的转动方向、各缸的工作顺序和作功间隔角有关。,3）异名凸轮的相对角位置 ：同一汽缸的进、排气凸轮，即为异名凸轮 ；异名凸轮相对角位置，是由柴油机的配气相位和凸轮轴的转向所决定的 。,（2）凸轮轴轴颈,3、凸轮轴轴承 凸轮轴轴承一般做成衬套压入整体式的座孔内，经加工后，与轴颈配合，其材料多与曲轴轴承相同，由低碳钢背内浇减磨合金制成，也有的用粉末冶金衬套或铜套。 4、凸轮轴的驱动 ：由曲轴通过传动装置来驱动 ，柴油机多用齿轮式传动装置。,5、凸轮轴的轴向限位 ：为了防止凸轮轴在工作中产生轴向窜动和承受斜齿轮产生的轴向
7、力，凸轮轴设有轴向限位装置 。常用的限位装置有轴端限位螺钉、止推板与调节环 。,二、气门及气门座,（一）气门 1. 工作条件 （1）温度高 （2）承受落座时由惯性力引起的冲击性交变载荷 （3）易受腐蚀 （4）冷却及润滑困难,2、材料：进气门：通常用中碳合金钢，如铬钢、镍铬铜、铬钼钢等；排气门：由于热负荷大，一般采用耐热钢，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。,二）一般结构分析,1、基本结构：气门分为：气门头和气门杆两部分。,2、气门头：气门头部的形状有凸顶、平顶和凹顶 。,3、气门杆： （1）作用：良好的导向、散热。 （2）要求：较高的加工精度和较低的粗糙度，与气门导管保持正确的配合间隙。,（3）
8、气门杆尾端的结构：与弹簧座的固定和气门的防脱装置以及气门的机油防漏装置有关。 1)弹簧座的固定 2)气门的防脱装置 3)气门油封,4、气门的主要结构尺寸： （1）气门头直径：进气门直径应大于排气门直径。 d排=（0.780.81）d进在燃烧室结构允许时，应取较大的气门头直径。,（2）气门锥角：气门头工作锥面与气门头顶平面的夹角称为气门锥角，常用的气门锥角为30和45。,（二）气门座,汽缸盖(或缸体)的进、排气道与气门锥面相结合的部位称为气门座。 45度(或30度)的锥面是与气门工作锥面相座合的工作面，其宽度b通常为1mm3mm，过宽时，单位座合压力减小，且易垫上杂物，密封可靠性差；过窄时，面积
9、小，气门头散热能力差。这一锥面应与气门工作锥面的中部附近相座合。15度和75度角是用来修正工作锥面的宽度和上下位置的，以使其达到规定的要求。,气门干涉角,三、气门弹簧,1、作用：克服运动零件的惯性力，使气门自动回位关闭，并保证气门与气门座的座合压力。 气门弹簧是圆柱形螺旋弹簧，其一端支撑在汽缸盖上，而另一端则压靠在气门杆端的弹簧座上。,2、防共振的措施 （1）提高气门弹簧的自然振动频率 （2）采用反向双气门弹簧 （3）采用不等距弹簧 （变螺距弹簧） （4）气门弹簧内设阻尼片,四、挺柱与推杆,五、摇臂和摇臂组,六、气门间隙的调整,1、逐缸调整法： 2、两次调整法：根据发动机的工作循环及顺序，首先找到第一缸活塞的压缩上止点、调整其中的一半气门。然后，将曲轴转动一周，再调整余下的所有气门间隙。,确定可调气门 现以一台工作顺序为l53624的直列六缸发动机为例，当第一缸处于压缩上止点位置时，根据发动机的工作顺序及配气相位分析可调气门为：第一缸双门关闭，进、排气门均可调；第五缸进气刚结束，进气门不可调，但排气门完全关闭可调；第三缸正在进气，但排气门完全关闭可调；第六缸处于排气终了，双门叠开均不可调；第二缸正在排气，排气门不可调，但进气门完全关闭可调；第四缸处在作功过程距排气很近，排气门不可调，但进气门完全关闭可调。同理，将曲轴旋转一周，可分析出剩余的气门是可调的。,
