1、第二节 配气相位,配气相位：用曲轴转角表示进、排气门开闭时刻，并用圆弧表示气门的开启角度和关闭角度。,活塞顶一般需设避阀坑（气门重叠角大者避阀坑较深，压缩比大者避阀坑较深）。,为什么气门要提前开启和迟后关闭？,原因：1、进气门早开：减少节流损失2、进气门迟闭：利用气流惯性多进气3、排气门早开：（1）自由排气，排除大部分废气（2）减少压缩负功4、排气门迟闭：利用气流惯性多排气.,气门重叠角：在进气上止点前后，有一段时间进、排气门同时开启，重叠的曲轴转角叫气门重叠角。.,汽油机气门重叠角为什么不能过大？,原因：如果过大，在怠速或低负荷运转时，节气门开度极小，进气管内真空度很大，废气会倒流入进气管内
2、。这既会造成废气稀释，又会引起进气管内“放炮”现象。.,最佳的气门重叠角随发动机转速上升而增大；. 汽油机的气门重叠角柴油机。.,第三节 配气机构的零件和组件 一、气门组,4、气门弹簧弹力足以克服气门及气门传动件的惯性力，使气门能迅速开、闭，并保证气门与气门座之间有一定的接触应力，以保证密封。,组成：由气门、气门导管、气门座和气门弹簧等零件组成 作用：密封燃气。,要求：,1、气门头部与气门座必须贴合紧密；,2、气门杆在气门导管内孔中上、下滑动自如，无卡滞现象；.,3、气门弹簧两端面与气门杆中心线垂直；.,c、凸球面形-强度高，排气阻力小，易清除废气，但吸热面积大，质量大，加工复杂，仅适用于排气
3、门。.,一、气门,（1）结构：由头部和杆部组成。.,工作特点：高温、高压、润滑不良、冷却条件差。.,要求：足够的强度、刚度、耐热和耐磨。.,材料：进气门合金钢（如铬钢或镍铬钢等）。.排气门耐热钢（如硅铬钢等），为节约成本，多采用头部用耐热合金钢、杆部用合金钢的堆焊形式。. 结构特点：（1）杆部至头部圆滑过渡-提高刚度。.,（2）气门头部形状：,a、平顶-结构简单，制造方便，吸热面积小，质量小，适用于进、排气门；.,b、喇叭形-杆部至头部过渡圆弧半径大，刚度好，进气阻力小，但吸热面积大，仅用于进气门；.,（5）气门杆端形状：决定于气门弹簧座的固定形式：,（2）气门座圈过盈压配-耐高温、耐磨的合金
4、铸铁或奥氏体钢材料制成的气门座圈，但容易脱落，导热性差。,1）两半锥形锁片-尾端沉割槽； 2）锁销-尾端径向小孔。.,2、气门座,作用：1）传热（气门头部热量）； 2）密封（燃烧室）。.,工作特点：高温、高接触应力、润滑不良、冷却条件差。.,结构：（1）气缸盖或气缸体上直接镗出-铸铁气缸盖，低性能要求；.,柴油机大部分用铸铁气缸盖，气门座圈过盈压配，但容易压碎；汽油机用铝合金气缸盖，采用气门座圈过盈压配方式时，需在气门座圈外圆上切几道环槽（图示）。.,材料：灰铸铁、球墨铸铁、铁基粉末冶金。,3、气门导管：,作用：导向-气门杆直线运动；传热-气门杆热量。.,结构：台阶圆筒，过盈压配在气缸盖上，下
5、端伸入气道内部。.,工作特点：高温、润滑不良、与气门杆高速滑动。.,要求：耐热、耐磨。.,作用：克服气门及传动件惯性力，防止出现间隙，保证气门及时关闭且紧密贴合，不会因发动机振动等原因出现气门不正常开启现象。.,（1）压缩弹簧：,1）圆柱弹簧（等螺距、变螺距）； 2）圆锥弹簧。.,（2）内外两根弹簧，可使安装高度减小，注意螺旋方向相反。,4、气门弹簧,要求：（1）足够的刚度及安装预紧力（2） 疲劳强度高（3）加工精度高，如垂直度要求、自由公差小等。.,材料：高碳锰钢、铬钒钢等冷拔钢丝，加工后要经热处理。.,结构特点：,二、气门传动组,b：摇臂驱动气门式：凸轮轴、气门摇臂及摇臂轴、正时齿轮（带中
6、间齿轮）或正时链轮（带链条、张紧器等）或正时带轮（带齿形皮带、张紧器等）。,作用：使进、排气门按各缸发火次序及配气相位规定的时刻开、闭，且保证一定的气门升程和合适的气门运动规律。.,组成：与气门布置形式、凸轮轴布置形式及传动方式有关。.,（一）侧置气门式配气机构：正时齿轮副、下置凸轮轴、挺杆。.,（二）顶置气门式配气机构：,1、下置凸轮轴：正时齿轮副、下置凸轮轴、挺柱、推杆、气门摇臂及摇臂轴。.,2、顶置凸轮轴：,a：凸轮直接驱动气门式：凸轮轴、正时齿轮（带中间齿轮）或正时链轮（带链条、张紧器等）或正时带轮（带齿形皮带、张紧器等）。.,气门锥角较小，则在气门升程相同的情况下，气流通过断面较大。
7、但头部厚度较薄，刚度差，密封性差，仅适用于进气门（ 30 ），排气门均用45锥角（热负荷高）。,原因：进气压差小，流速低，排气压差大，流速高，按进出气体流量相等原则，可以进大、排小。此外，进气门头部直径较大的好处是增加进气量，提高充气效率，从而提高发电机功率。排气门头部直径较小的好处是减轻了排气门的热负荷。,（4）气门直径：同一气缸上进气门头部直径大、排气门头部直径小。,（3）气门锥角：45或30 。.,凸轮：（1）各缸同名凸轮之间夹角-各缸发火次序确定的发火间隔角确定。如4缸机，为720/2/4=90凸轮夹角（图示）.,1、凸轮轴：,工作特点：受到气门间歇性开启的周期性冲击性载荷。.,要求：
8、足够的（心部）冲击韧性和刚度，凸轮表面耐磨。.,材料：优质钢模锻，合金铸铁或球墨铸铁铸造，凸轮和轴颈表面经热处理后精磨。.,结构：凸轮、轴颈、驱动机油泵和分电盘的蜗轮、驱动汽油泵的偏心轮（传统汽油机的混合式凸轮轴，如图示）。.,分类：a：混合式凸轮轴-进、排气凸轮在一根凸轮轴上。b：单一凸轮轴-同名凸轮在一根凸轮轴上。,（2）每缸进、排气凸轮之间夹角-配气相位及气门机构几何运动关系确定。如6100Q型汽油机，气门垂直布置，气门及挺柱、推杆皆直上直下运动，凸轮外形对称，e1=40CA， e2=19CA， i1=20CA， i2=56CA。,180CA,180CA,2 CA,BDC,TDC,BDC
9、,排气行程,进气行程,e1,i2,i1,e2,(180 + e1+ e2)/2CA,(180 + i1+ i2)/2CA,2 =(e1+ 180+ 180+ i2)- (180 + e1+ e2)/2-(180 + i1+ i2)/2, =90+(e1+ i2- e2- i1)/4= 90+(40+56-19-20)=10415（凸轮转角）,（3）凸轮几何形线：,1）保证配气相位； 2）合适的气门升程及其运动规律。.,如图示，A点：挺柱始升点B点：气门始升点C点：最高点。BCD段：工作段-决定了凸轮（最大）升程及其运动规律。D点：气门最早落座点。E点：挺柱运动终点。,缓冲段-消除气门间隙，控制
10、气门开启和落座速度。,c:气门升程愈大，容易与活塞顶发生干涉，避阀坑较深。解决办法-采用多气门方案。,气门升程大小直接影响气门开启时流通截面积的大小，但也不是愈大愈好：,a:气门升程有上限-不超过进气道最小流通截面积；,b:气门升程愈大，最大负加速度愈大，惯性力愈大，容易发生脱离；,凸轮轴的正时传动：正时齿轮有正时记号，装配时必须对准，如图示。,凸轮轴安装与拆卸时轴承盖连接螺栓应有一定的次序要求：,（5）凸轮轴的轴向定位：,2、挺柱：,工作特点：将凸轮推力传给推杆或气门杆，并承受凸轮旋转时所施加的侧向力。.,要求：质量小、刚度大、耐磨。.,材料：镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁，其摩擦表面应经热处理
11、后精磨。,（3）滚轮式：底面是滚轮，改善磨损，减小侧压力，船用机。,结构特点：,（1）筒式：上面凹腔与推杆球面接触，推杆作小幅度摆动，适用于顶置气门式配气机构（质量小）。,（2）菌式：实心体，适用于侧置气门式配气机构。,主油道来的机油经过气缸盖油道2通过挺柱体9侧面的油孔、上盖底部的键形槽7流入柱塞11内腔形成低压油腔。.,凸轮转动时，挺柱体9与柱塞11下移，液压缸12底部容积减小，油压升高，加上补偿弹簧13的作用，使单向球阀5关闭，形成高压油腔。由于液体不可压缩性，液压挺柱犹如刚体一样移动，打开气门。此时气缸盖油道2不再向低压油腔供油。,能自动消除气门间隙液压挺柱结构示意图：,挺柱体9由上盖
12、和圆柱体激光堆焊而成。.,液压缸12与挺柱体9内孔精密配合，座落在气门杆尾端。.,柱塞11与液压缸12内孔精密配合。.,液压缸12底部装有补偿弹簧13，上端座落单向球阀5。.,液压挺柱开始上行时，由于气门弹簧和凸轮下压的作用，高压油腔继续关闭，直至转到凸轮基圆接触处，气门关闭，此时，气门杆、液压缸12不再上移，高压油腔容积在补偿弹簧13弹力的作用下增大，高压油腔压力下降，在主油道油压的作用下，克服补偿弹簧13弹力，推开单向球阀5，使两腔相通。,当气门杆受热伸长时，高压油腔内的油液可经过柱塞11与液压缸12之间的间隙挤入低压油腔，因此，可以不预留气门间隙。,补偿弹簧13的作用是始终使液压挺柱顶面
13、与凸轮形线接触，以消除气门间隙。,3、推杆： 作用：将从凸轮轴经过挺柱传来的推力传给摇臂。 要求：足够的刚度（长度短），质量轻。 材料及结构：图示。 一般是钢制，对缸体与缸盖都是铝合金的发动机，用硬铝制造。 推杆可以是实心或空心的。下端同外凸球面支座锻成一个整体；上端同外凸或内凹球面支座锻成一个整体。,注意：在频繁起动时，使低压油腔中存油减少，或者说低压油腔仅部分存油时，储油容量不足以在起动过程中完全充满高压油腔，高压油腔必然要吸入空气。由于空气是可压缩的，挺柱不能再视,作刚体，从而使气门传动机构产生敲击声。随着运行的继续，挺柱内存留的空气通过柱塞与油缸之间的间隙，以及挺柱体与缸盖挺柱体孔之间的间隙逃逸，直到空气完全排尽，敲击声消失。,结构：厚度方向呈“工字形”截面，钻有润滑油道，来自凸轮轴中心控油道、摇臂轴承孔的机油通过摇臂自身斜钻的油道流向两端，润滑推杆与气门两端的接触工作表面。,4、气门摇臂：,作用：双臂杠杆作用，一则改变推杆力方向，从而使气门运动方向不同于推杆运动方向；二则在较小的凸轮升程下增大了气门升程。,要求：刚度大（机构刚度的一部分），质量轻（自身质量的1/3作为机构往复惯性质量），两端工作表面耐磨（渡铬）。,材料：45号钢冲压或铸铁、铸钢精铸而成。,
