課題三配氣機(jī)構(gòu)

第三章配氣機(jī)構(gòu)知識(shí)要點(diǎn)1.配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理2.充氣系數(shù)的概念及其影響因素3.凸輪軸的輪廓形狀及其磨損后對(duì)柴油機(jī)的影響4.配氣相位的概念（重點(diǎn)）5.氣門(mén)間隙的概念與調(diào)氣門(mén)間隙（重點(diǎn)）6.渦輪增壓器器的結(jié)構(gòu)與工作原理第三章配氣機(jī)構(gòu)1.功用按照柴油機(jī)各缸工作循環(huán)的需要，定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門(mén)，使新鮮空氣及時(shí)進(jìn)入汽缸，廢氣及時(shí)的排除汽缸。曲軸轉(zhuǎn)2圈，凸輪軸轉(zhuǎn)1圈。2.充氣系數(shù)新鮮空氣和可燃混合氣體充滿(mǎn)汽缸的程度。進(jìn)氣狀態(tài)下，實(shí)際進(jìn)入汽缸的新鮮空氣質(zhì)量與進(jìn)氣狀態(tài)下充滿(mǎn)汽缸工作容積的新鮮氣體質(zhì)量的比值，叫充氣系數(shù)。由于進(jìn)氣氣流的阻力，殘留的高溫廢氣，高溫的零件（氣門(mén)活塞）對(duì)新氣加熱，使進(jìn)氣終了時(shí)溫度升高。因此充氣系數(shù)總是小于1，大約0.8-0.9。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，進(jìn)氣氣流速度低，近期質(zhì)量減少發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，進(jìn)氣時(shí)間短，氣流高，阻力大，也減少。3.配氣機(jī)構(gòu)的組成及工作原理組成：氣門(mén)組和氣門(mén)傳動(dòng)組氣門(mén)組：氣門(mén)氣門(mén)導(dǎo)管氣門(mén)鎖片氣門(mén)彈簧彈簧座傳動(dòng)組：搖臂軸搖臂推桿挺桿凸輪軸正時(shí)齒輪原理（1.開(kāi)啟過(guò)程曲軸---凸輪軸---挺桿-----推桿---調(diào)整螺釘---搖臂擺動(dòng)—消除S后---壓彈簧---氣門(mén)開(kāi)啟想一下關(guān)閉過(guò)程？？？？4.配氣機(jī)構(gòu)的分類(lèi)1）按氣門(mén)的布置可分為氣門(mén)頂置式和氣門(mén)側(cè)置式兩種

2）按凸輪軸的位置可分為：上置式凸輪，中置式凸輪，下置式凸輪。

3）按曲軸和凸輪軸的傳動(dòng)方式可分為：齒輪傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng)

4）按每缸的氣門(mén)數(shù)分類(lèi)兩氣門(mén)式和多氣門(mén)式驅(qū)動(dòng)齒輪工程機(jī)械多采用頂置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)：如圖

優(yōu)點(diǎn)：充氣性能好，使內(nèi)燃機(jī)有良好動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，可減小進(jìn)，排氣系統(tǒng)的阻力。缺點(diǎn)：傳動(dòng)鏈的零件多，質(zhì)量大因而慣性載荷較大。側(cè)置式配氣機(jī)構(gòu)，燃燒室結(jié)構(gòu)不好，限制了壓縮比的提高。進(jìn)氣阻力大，彎道多，應(yīng)用少只要在小汽油機(jī)。中置式凸輪軸（上）頂置式凸輪軸下置式凸輪軸1）下置式凸輪軸如圖優(yōu)點(diǎn)：凸輪軸與曲軸距離近，傳動(dòng)方便。缺點(diǎn)：傳動(dòng)距離遠(yuǎn)，傳動(dòng)組件多，慣性大，加劇了零件的震動(dòng)和磨損。

下置式凸輪軸2）中置式凸輪軸如圖優(yōu)點(diǎn)：凸輪直接作用于搖臂，省去了挺柱和頂桿缺點(diǎn)：曲軸到凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜。中置式凸輪軸3）上置式凸輪軸如圖優(yōu)點(diǎn)：凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)氣閥，無(wú)慣性載荷的作用。缺點(diǎn)：氣門(mén)桿受側(cè)推力的作用磨損大。曲軸到凸輪軸傳動(dòng)復(fù)雜，拆裝汽缸蓋也較麻煩。雙頂置式凸輪軸

1）每氣缸兩個(gè)氣門(mén)的布置（一個(gè)進(jìn)氣門(mén)，一個(gè)排氣門(mén)）每缸兩氣門(mén)，總是采用較大的氣門(mén)道路面積，且進(jìn)氣門(mén)直徑大于排氣門(mén)直徑。布置方式：

a.合用氣道

氣門(mén)將機(jī)體縱向排成一列相鄰兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)或排氣門(mén)合用一個(gè)氣道，氣道簡(jiǎn)化，并可得到較大的氣道通道面積；

b.交替布置

每缸單獨(dú)用一個(gè)進(jìn)、排氣道，可使汽缸均勻冷卻，對(duì)熱負(fù)荷較嚴(yán)重的發(fā)動(dòng)機(jī)更適宜；

c.分開(kāi)布置進(jìn)、排氣道分置于機(jī)體兩側(cè)，以免排氣加熱進(jìn)氣，而汽油機(jī)為了使汽油更好地霧化，多置于機(jī)體一側(cè)。

按氣門(mén)數(shù)量分

兩進(jìn)，兩排，增大進(jìn)，排通道面積。加大氣門(mén)直徑，充氣效率高工作溫度減低，提高了可靠性。采用四氣門(mén)還可以減小氣門(mén)升程，改善配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性。a.串聯(lián)形式

(同名氣門(mén)排成兩列)

(1)可通用一根凸輪軸及驅(qū)動(dòng)桿傳動(dòng)；

(2)排氣門(mén)的熱負(fù)荷也不相同。b.并聯(lián)形式

(同名氣門(mén)排成一列)

(1)進(jìn)氣效率與熱負(fù)荷基本相同；

(2)需用兩根凸輪軸傳動(dòng)。2）.氣缸四個(gè)氣門(mén)的布置

主要元件1．進(jìn)氣門(mén)2．排氣門(mén)3．挺桿4．挺柱5．凸輪軸6．止推板7．凸輪軸齒輪8．凸輪軸襯套9．搖臂支架10．調(diào)整螺釘11．鎖緊螺母俯視圖主視圖第二節(jié)主要機(jī)件氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)是由氣門(mén)組和氣門(mén)傳動(dòng)組組成。氣門(mén)傳動(dòng)組：凸輪軸挺柱推桿搖臂搖臂軸正時(shí)齒輪氣門(mén)組：氣門(mén)氣門(mén)座氣門(mén)彈簧氣門(mén)導(dǎo)管第一氣門(mén)傳動(dòng)組正時(shí)齒輪室曲軸轉(zhuǎn)兩圈時(shí)凸輪軸才轉(zhuǎn)一圈，所以凸輪軸齒輪的齒數(shù)是曲軸齒輪的兩倍相互嚙合的輪齒上打印有相配的標(biāo)記，一般采用斜齒輪該齒輪傳動(dòng)系靠曲軸齒輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)

配氣機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)一不同的凸輪軸布置驅(qū)動(dòng)齒輪有所不同。2,3,4,51.凸輪軸(1)結(jié)構(gòu)形式：進(jìn)氣排氣凸輪，凸輪軸軸頸組成a.功用：控制氣門(mén)運(yùn)動(dòng)，各個(gè)氣缸的進(jìn)排氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉；b.凸輪數(shù)目：決定于氣缸數(shù)目及其傳動(dòng)關(guān)系。c.材料要求：由于受到氣門(mén)間歇性開(kāi)啟的周期性沖擊載荷，因此對(duì)凸輪表面要求耐磨，有足夠的硬度，較高的精度，良好的潤(rùn)滑，對(duì)凸輪本身則要求有足夠的韌性和剛度，在工作中變形最小。一般用合金鑄鐵球磨鑄鐵鑄造而成。(2)凸輪軸頸：凸輪軸各軸頸的直徑一般均取直徑相同的，以使機(jī)械加工簡(jiǎn)單。但為了拆裝方便，也有采用前端向后遞減直徑的。在小型內(nèi)燃機(jī)上一般每?jī)蓚€(gè)氣缸裝用一個(gè)凸輪軸頸支撐，在大型發(fā)動(dòng)機(jī)上相鄰之間都有一個(gè)軸頸支撐。(3)傳動(dòng)方式：凸輪軸的傳動(dòng)方式多用斜齒輪，因而易使凸輪軸產(chǎn)生軸向串動(dòng)，影響配氣正時(shí)。因此凸輪軸須有軸向定位裝置。a.止推片、止推片螺栓（中小型內(nèi)燃機(jī)）b.止推軸軸承（高速、大型內(nèi)燃機(jī)）P76頁(yè)圖3-172.挺桿﹝挺柱﹞平板式、滾輪式、液力式及滾輪搖臂式。作用：將凸輪的運(yùn)動(dòng)傳給推桿。材料：碳鋼表面熱處理。為了使圓柱導(dǎo)向面和底面磨損均勻，中心線(xiàn)偏移一定距離a菌形b筒形c滾輪式d液壓式e滾輪搖臂式3.頂桿﹙推桿﹚頂桿用于下置式凸輪軸的配氣機(jī)構(gòu)，向搖臂傳遞凸輪軸經(jīng)挺柱傳來(lái)的推力。對(duì)于頂桿的要求是剛性好，重量輕。為了減輕重量，頂桿一般用空心管制成，小型內(nèi)燃機(jī)的頂桿也有用實(shí)心鋼棒制成的。頂桿上端凹球形接頭與搖臂調(diào)節(jié)螺釘?shù)那蝾^相配合；下端焊有球形接頭，支撐在挺柱的凹球承座內(nèi)。頂桿的兩端都經(jīng)過(guò)熱處理。4.搖臂功用：推桿與氣門(mén)的傳動(dòng)元件，用于改變運(yùn)動(dòng)方向，驅(qū)動(dòng)氣門(mén)啟閉。搖臂圓孔內(nèi)鑲有襯套搖臂上加工有油孔，潤(rùn)滑油通過(guò)搖臂座上的油孔送到搖臂軸內(nèi)，一部分作為搖臂襯套潤(rùn)滑用；另一部分則通過(guò)搖臂軸內(nèi)的油孔送到搖臂兩端供傳動(dòng)元件用。搖臂兩端不等長(zhǎng)，長(zhǎng)臂與氣門(mén)接觸，這樣推桿較小的移動(dòng)就會(huì)使氣門(mén)有較大的升程。5.搖臂軸及搖臂座搖臂軸用來(lái)支撐搖臂，并兼作油道。搖臂軸都是空心軸，通過(guò)搖臂軸座固定在氣缸蓋上，為了防止搖臂在軸上軸向移動(dòng)，相鄰兩搖臂間裝有定位彈簧。注意：不是每個(gè)搖臂座都有油道，一定要裝有油道的那個(gè)搖臂軸座裝在缸蓋上有油孔的位置，否則組件將得不到潤(rùn)滑。

第二氣門(mén)組主要由：氣門(mén)、氣門(mén)座、氣門(mén)彈簧、氣門(mén)導(dǎo)管氣門(mén)鎖片氣門(mén)彈簧座等組成。發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)氣門(mén)組的最基本要求是：氣門(mén)與氣門(mén)座能緊密配合，在高溫條件下工作可靠，并并具有足夠的剛度和耐磨性。因此，氣門(mén)組必須滿(mǎn)足：氣門(mén)與氣門(mén)座配合錐面精密；氣門(mén)導(dǎo)管對(duì)氣門(mén)的導(dǎo)向正確，不使氣門(mén)傾斜；氣門(mén)彈簧要有足夠的剛度和預(yù)緊力，且其兩端面應(yīng)與氣門(mén)中心線(xiàn)垂直，保證氣門(mén)關(guān)閉迅速、嚴(yán)密。1.氣門(mén)與氣門(mén)座氣門(mén)的功用：控制進(jìn)排氣道的開(kāi)啟和關(guān)閉。工作條件：氣門(mén)室燃燒室的組成部分，又是氣體進(jìn)出燃燒室的通道，所以要承受很大的沖擊載荷，且在高溫下工作，潤(rùn)滑和冷卻較差，尤其是排氣門(mén)的熱負(fù)荷嚴(yán)重，還要承受高溫氣體的強(qiáng)烈沖刷，因此應(yīng)具有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐熱性、耐磨性、和耐蝕性，且要密封可靠。結(jié)構(gòu)：氣門(mén)桿部，氣門(mén)頭部氣門(mén)頭部有平頂、凸頂、凹頂3種形式平頂應(yīng)用最廣泛。氣門(mén)錐角一般為45度。2.氣門(mén)座直接加工在缸蓋耐熱合金單獨(dú)制成座圈（常用）。3.氣門(mén)導(dǎo)管作用：引導(dǎo)氣門(mén)運(yùn)動(dòng)，并與氣門(mén)桿進(jìn)行熱量傳導(dǎo)。材料：含石墨較多的鑄鐵或粉末冶金4.氣門(mén)彈簧功用：克服氣門(mén)在關(guān)閉過(guò)程中氣門(mén)與傳動(dòng)件的慣性力，防止各傳動(dòng)件之間產(chǎn)生間隙保證氣門(mén)緊密結(jié)合，防止發(fā)生氣門(mén)跳動(dòng)。剛度預(yù)緊力要好共振時(shí)易斷防折斷措施：提高自振頻率雙彈簧（旋向相反）不等距彈簧（大螺距向桿頭）5.氣門(mén)油封、氣門(mén)鎖片主要機(jī)件的檢修1.凸輪軸的檢修及安裝的注意事項(xiàng)？（P82）2.氣門(mén)組故障對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響？性能功率不足起動(dòng)困難活塞頂缸。3.氣門(mén)與氣門(mén)座的故障有哪些？如何研氣門(mén)？

第三節(jié)柴油機(jī)配氣相位與氣門(mén)間隙

一配氣相位用曲軸轉(zhuǎn)角表示進(jìn)排氣門(mén)的開(kāi)閉時(shí)刻和開(kāi)啟持續(xù)的時(shí)間。曲軸轉(zhuǎn)角：為了改善換氣過(guò)程，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，實(shí)際上氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉并不恰好在活塞運(yùn)動(dòng)到上下止點(diǎn)時(shí)刻，而是有所提前和滯后。進(jìn)氣門(mén)的配氣相位1.進(jìn)氣提前角10-302.進(jìn)氣滯后角30-80進(jìn)氣持續(xù)角排氣門(mén)的配氣相位1.排氣提前角40-802.排氣滯后角10-30排氣持續(xù)角氣門(mén)的重疊開(kāi)啟有助于廢氣的排出轉(zhuǎn)速越高提前角和滯后角越大。轉(zhuǎn)速不同，配氣相位也應(yīng)不同，但很難實(shí)現(xiàn)，只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定某一常用轉(zhuǎn)速較適合的配氣相位。30-80°10-30°10-30°40-80°

進(jìn)氣門(mén)的配氣相位：1.進(jìn)氣提前角（α）：從進(jìn)氣門(mén)開(kāi)始開(kāi)啟到到上止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（一般10°--30°）2.進(jìn)氣遲后角（β）：從下止點(diǎn)到進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（一般40°--80°）進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即進(jìn)氣持續(xù)角為α+180°+β排氣門(mén)的配氣相位：1.排氣提前角（γ）：從排氣門(mén)開(kāi)始開(kāi)啟到下止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（一般40°--80°）2.排氣遲后角（δ）：從上止點(diǎn)到排氣門(mén)完全關(guān)閉所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（一般10°--30）排氣門(mén)開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即排氣持續(xù)角為γ

+180°+δWD615柴油機(jī)配氣相位圖康明斯NT-855柴油機(jī)配氣相位圖配氣定時(shí)2.氣門(mén)間隙的調(diào)整氣門(mén)處于完全關(guān)閉狀態(tài)氣門(mén)桿尾端與搖臂之間的間隙.原則：確認(rèn)調(diào)整狀態(tài)，即冷態(tài)或熱態(tài)。冷態(tài)進(jìn)氣0.25～0.30㎜，排氣0.30～0.35㎜，熱態(tài)比冷態(tài)要小0.05mm，機(jī)型不一，區(qū)別較大。必須在氣門(mén)完全關(guān)閉時(shí)才能調(diào)整。將要開(kāi)、剛關(guān)閉均不可調(diào)。方法：逐缸調(diào)整法，兩次調(diào)整法氣門(mén)間隙的檢查及調(diào)整1.檢查工具：厚薄規(guī)調(diào)整a.逐鋼調(diào)整法只有當(dāng)活塞處于壓縮上止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)排氣門(mén)都在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，才能調(diào)整。也就是說(shuō)挺柱與凸輪軸基圓接觸時(shí)才能完全閉合，才能調(diào)整。調(diào)整方法：四（六）沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序1-3-4-2（1-5-3-6-4-2）查找壓縮上止點(diǎn)-轉(zhuǎn)到曲軸-對(duì)準(zhǔn)殼體記號(hào)-1和4處于上止點(diǎn)-擺動(dòng)飛輪看1-4搖臂（不動(dòng)為壓縮狀態(tài)）-轉(zhuǎn)到曲軸180（6缸為120）-按工作順序逐鋼調(diào)整。優(yōu)點(diǎn)：這種方法簡(jiǎn)單作業(yè)質(zhì)量可靠多采用缺點(diǎn)：曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)多影響生產(chǎn)效率兩次檢查調(diào)整法曲軸只需轉(zhuǎn)到兩次（0.360）可將氣門(mén)調(diào)整完畢。按做功順序做功間隔相對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角來(lái)確定每次可以調(diào)整的氣門(mén)。具體方法：P97表3-1第四節(jié)進(jìn)排氣系統(tǒng)與增壓一進(jìn)排氣系統(tǒng)組成：進(jìn)氣管排氣管空氣濾清器增壓器空氣冷卻器功用：向汽缸內(nèi)提供充足，清潔的空氣，同時(shí)盡可能干凈地排出燃燒后的廢氣。1.進(jìn)排氣管材料：鑄鐵位置：一般是在兩側(cè)以免排氣管的高溫影響進(jìn)氣。2.排氣消聲器功用：降低噪聲，溫度和壓力。保證安全。材料：1mm鋼板卷制而成。位置：排氣管的出口處結(jié)構(gòu)：三級(jí)共振室3.空氣濾清器功用：清除空氣中的灰塵和雜質(zhì)，減少由于進(jìn)氣帶進(jìn)的灰塵對(duì)活塞，汽缸套的磨損。分類(lèi)：油浴式（濕式）過(guò)濾式（干式應(yīng)用廣泛）雙級(jí)復(fù)合式濾清器二發(fā)動(dòng)機(jī)增壓提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率措施：1.增加供油量2.增加空氣供給量進(jìn)氣增壓：提高進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣壓強(qiáng)和密度，從而達(dá)到提高動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的目的，同時(shí)還有利于降低噪聲和排放。組成：壓氣機(jī)中間體渦輪機(jī)分類(lèi)：機(jī)械增壓和廢氣渦輪增壓（應(yīng)用廣泛）先看結(jié)構(gòu)P105廢氣渦輪增壓工作原理看圖P103柴油機(jī)排出的廢氣經(jīng)排氣管進(jìn)入渦輪殼的噴嘴環(huán)，由于噴嘴環(huán)的面積逐漸收縮，所以廢氣動(dòng)能增加，隨后沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，因?yàn)闇u輪和壓氣機(jī)葉輪在同一根軸，所以?xún)烧咄傩D(zhuǎn)，廢氣壓力不斷升高，速度越快，渦輪越快，最終廢氣通過(guò)渦輪出口排入大氣，同時(shí)，壓氣機(jī)葉片高速旋轉(zhuǎn)是濾過(guò)的空氣進(jìn)入擴(kuò)壓器，使空氣速度壓力增大，最終經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸與柴油混合燃燒。隨著廢氣渦輪增壓器制造質(zhì)量的提高，以及