第3章 內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)中國(guó)鐵道出版社,3.1 配氣機(jī)構(gòu)的功用與分類(lèi),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(kāi)啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門(mén)，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。,3.1.2 配氣機(jī)構(gòu)的分類(lèi),一般按氣門(mén)布置型式的不同，可分為：側(cè)置氣門(mén)式和頂置氣門(mén)式兩大類(lèi)。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。,1. 氣門(mén)的布置型式1）側(cè)置氣門(mén)式 配氣機(jī)構(gòu),圖3-1 側(cè)置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)圖,側(cè)置氣門(mén)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(mén)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。,圖3-2 頂置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu),2）頂置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu),圖3-2頂置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)特點(diǎn)氣門(mén)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(guò)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。,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(mén)各開(kāi)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。,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。,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。,氣門(mén)組件包括進(jìn)、排氣門(mén)及其附屬零件。組成如圖3-17所示。,圖3-17 氣門(mén)組件的組成 1-彈簧座 2-分開(kāi)式氣門(mén)鎖片 3-油封 4-氣門(mén)彈簧,3.2.2 氣門(mén)組主要零件,1.氣門(mén) 氣門(mén)分進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)兩種。進(jìn)、排氣門(mén)結(jié)構(gòu)相似，都由頭部和桿部?jī)刹糠纸M成。,圖318 氣門(mén) a）平頂氣門(mén) b）凹頂氣門(mén) 1-氣門(mén)頭部 2-氣門(mén)桿部,2）氣門(mén)錐角 為了保證氣門(mén)與氣門(mén)座貼合緊密，將氣門(mén)密封面做成錐面，通常把氣門(mén)密封錐面的錐角稱(chēng)為氣門(mén)錐角。一般氣門(mén)錐角為45。,圖 3-19 氣門(mén)錐角,氣門(mén)與氣門(mén)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(mén)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(guò)窄散熱效果差，影響氣門(mén)通過(guò)接觸面向氣門(mén)座圈傳遞熱量；過(guò)寬則會(huì)降低接觸面上的比壓值，使氣門(mén)的密封性下降。,為了保證氣門(mén)與氣門(mén)座間密封良好，需經(jīng)過(guò)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(mén)不能互換。,圖3-20 彈簧座的固定方式1-氣門(mén)桿 2-氣門(mén)彈簧 3-彈簧座 4-鎖片,3）氣門(mén)桿部氣門(mén)在導(dǎo)管中上下運(yùn)動(dòng)，靠氣門(mén)桿部起導(dǎo)向和傳熱作用。因而，對(duì)氣門(mén)桿部表面加工精度和耐磨性有比較高的要求，使氣門(mén)與氣門(mén)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(mén)桿尾端的形狀取決于氣門(mén)彈簧座的固定方式(如圖3-20所示).,圖322 氣門(mén)導(dǎo)管1-卡環(huán) 2-氣門(mén)導(dǎo)管 3-氣缸蓋 4-氣門(mén)座,2. 氣門(mén)導(dǎo)管 氣門(mén)導(dǎo)管的主要是氣門(mén)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向作用，同時(shí)起導(dǎo)熱作用，將氣門(mén)桿的熱量經(jīng)氣門(mén)導(dǎo)管傳給缸蓋及水套。 為了防止導(dǎo)管在使用過(guò)程中松動(dòng)脫落，有的發(fā)動(dòng)機(jī)在氣門(mén)導(dǎo)管的中部加裝定位卡環(huán)，如圖3-22所示。,3.氣門(mén)座 氣門(mén)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(mén)座圈，用冷縮法鑲?cè)藲飧咨w中，如圖3-23所示。,圖 3-23 氣門(mén)座圈,4. 氣門(mén)彈簧 氣門(mén)彈簧的作用是關(guān)閉氣門(mén)，靠彈簧張力使氣門(mén)壓在氣門(mén)座上。氣門(mén)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(mén)彈簧，提高了氣門(mén)彈簧工作的可靠性，有效地防止共振的發(fā)生。,圖324氣門(mén)彈簧 a）等螺距圓柱彈簧 b）變螺距圓柱彈簧 c）雙彈簧,3.2.3 氣門(mén)傳動(dòng)組主要零部件 氣門(mén)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。,1. 凸輪軸 作用是控制氣門(mén)的開(kāi)閉及其升程的變化規(guī)律。氣門(mén)的開(kāi)閉時(shí)刻及其升程變化規(guī)律主要取決于控制氣門(mén)的凸輪外部輪廓曲線?；CD工作段所對(duì)應(yīng)的夾角，稱(chēng)做氣門(mén)開(kāi)啟持續(xù)角。凸輪輪廓BCD段的形狀，直接決定了氣門(mén)的升程及其升降過(guò)程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,圖326 凸輪輪廓形狀,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,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。,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。,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,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(mén)（上置凸輪軸）。,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330 普通挺柱 a）筒形平面 b）筒形球面 c）滾輪式,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。,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,3.推桿 下置凸輪軸配氣機(jī)構(gòu)中有細(xì)而長(zhǎng)的推桿，推桿的作用是將挺柱傳來(lái)的凸輪推動(dòng)力傳遞給搖臂機(jī)構(gòu)。,4. 搖臂的作用 是將推桿或凸輪傳來(lái)的力改變方向后傳給氣門(mén)，使其開(kāi)啟。 搖臂組件主要由：搖臂、搖臂軸、支承座、氣門(mén)間隙調(diào)整螺釘?shù)攘慵M成。,3.6 配氣機(jī)構(gòu)的維修與調(diào)整 更換座圈或氣門(mén)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。,圖3-39 氣門(mén)座的錐角,1. 氣門(mén)座的鉸削 ) 根據(jù)氣門(mén)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(mén)桿的直徑選擇合適的鉸刀桿。鉸刀桿以插入氣門(mén)導(dǎo)管內(nèi)應(yīng)能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)而不松曠為宜。,) 發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)頭部斜面角度一般是45，每組氣門(mén)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(mén)環(huán)帶斜面的不同角度選擇氣門(mén)座鉸刀，并將鉸刀固定在鉸刀桿上。,圖3-44 氣門(mén)座鉸刀,) 粗鉸45斜面，直到消除燒蝕的痕跡為止。氣門(mén)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。 ) 鉸修氣門(mén)座斜面寬度。用15鉸刀在氣門(mén)座斜面上方縮小其寬；用75鉸刀在氣門(mén)座斜面下方縮小其寬度。,氣門(mén)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(mén)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(mén)桿部，則須加大75斜面的鉸削量進(jìn)行修理整。 氣門(mén)座斜面接觸環(huán)帶的寬度一般在：1.5mm2.0 mm之間。,) 精鉸45斜面。氣門(mén)座銑削順序如圖3-45所示。 ) 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(guò)大的氣門(mén)導(dǎo)管須更換。,圖3-45 氣門(mén)座的鉸削順序a）45精鉸刀 b）15鉸刀 c） 75鉸刀 d）45粗鉸刀,2. 氣門(mén)下陷量的檢查 氣門(mén)座經(jīng)多次鉸削和研磨直徑增大，而氣門(mén)修磨后直徑減小，氣門(mén)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(guò)程中，必須檢查氣門(mén)的下陷量如圖3-40所示。,1-氣門(mén) 2-氣缸蓋 3-深度尺,當(dāng)下陷量超出規(guī)定值時(shí)，CA6110A型柴油機(jī)進(jìn)、排氣門(mén)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)。,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)Γ黄涠沁^(guò)盈量要合適，過(guò)大會(huì)損傷座圈，過(guò)小會(huì)松動(dòng)，冷態(tài)下一般采用0.05mm0.15mm過(guò)盈量，熱態(tài)下一般采用0.20mm0.25mm過(guò)盈量。,2. 氣門(mén)的研磨 研磨氣門(mén)應(yīng)將氣門(mén)、氣門(mén)座、導(dǎo)管清洗干凈。通過(guò)選配應(yīng)使各缸氣門(mén)頭下陷量趨于一致，并在氣門(mén)頭部平面做好位置記號(hào)，以免錯(cuò)亂。,) 在氣門(mén)斜面上涂上一層氣門(mén)砂，在氣門(mén)桿上涂潤(rùn)滑油將氣門(mén)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。 ) 使用氣門(mén)捻子將氣門(mén)上下往復(fù)并旋轉(zhuǎn)進(jìn)行研磨。研磨時(shí)不要過(guò)分用力，以免將斜面環(huán)帶變寬或磨出凹形槽痕。,) 當(dāng)氣門(mén)斜面與氣門(mén)座斜面研出一條完整、烏潔的環(huán)帶時(shí)，將氣門(mén)砂洗凈，在涂上機(jī)油，研磨minmin即可。,) 研磨好的接觸環(huán)帶應(yīng)烏潔，接觸寬度一般為1.5mm2.0mm。,) 檢查氣門(mén)與氣門(mén)座的密封性 劃線法 用鉛筆在氣門(mén)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(mén)座內(nèi)，按緊氣門(mén)頭并旋轉(zhuǎn)1/4圈1/2圈。取出氣門(mén)觀察鉛筆線被切斷情況。如圖3-46所示。,圖3-46 鉛筆線被切斷情況(a)密封不良 (b) 密封良好,滲油法 將研磨好的氣門(mén)洗凈，并安裝好，將氣缸蓋倒置，然后在氣門(mén)頂面上倒入煤油，若在min內(nèi)沒(méi)有滲漏，即為良好。若有滲漏，說(shuō)明密封性不好，需要重新研磨。,發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，氣門(mén)及其傳動(dòng)件將因溫度升高而膨脹。如果氣門(mén)及其傳動(dòng)件之間，在冷態(tài)時(shí)無(wú)間隙或間隙過(guò)小，則在熱態(tài)下，氣門(mén)及其傳動(dòng)件受熱膨脹勢(shì)必引起氣門(mén)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。,為了消除上述現(xiàn)象，通常在發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)裝配時(shí)，在氣門(mén)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以補(bǔ)償氣門(mén)受熱后的膨脹量。這一預(yù)留間隙稱(chēng)為氣門(mén)間隙，如圖3-35所示。氣門(mén)間隙的調(diào)整如圖3-42所示。,圖3-35 氣門(mén)間隙,圖3-42 檢查調(diào)整氣門(mén)間隙,氣門(mén)間隙調(diào)整有兩種方法：一是逐缸調(diào)整法，此方法較麻煩。二是兩次調(diào)整法：先找出第一缸壓縮行程上止點(diǎn)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)工作順序，六缸機(jī)一般為：-；依據(jù)“全排排空進(jìn)進(jìn)”排序進(jìn)行調(diào)整，這樣可以不去考慮進(jìn)、排氣門(mén)的排序情況。,氣門(mén)的規(guī)定間隙，有發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)時(shí)間隙和發(fā)動(dòng)機(jī)熱態(tài)時(shí)間隙之分，如:CA6110型柴油機(jī)冷態(tài)間隙：進(jìn)氣門(mén)為0.30 mm；排氣門(mén)為0.35mm。其熱態(tài)間隙進(jìn)氣門(mén)為0.25mm；排氣門(mén)為0.30mm。,“全、排、空、進(jìn)” 含義是： 按發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序如“-” “全”表示一缸兩個(gè)氣門(mén)均可調(diào)整；“排”表示三缸排氣門(mén)可調(diào)整；“空”表示四缸的兩個(gè)氣門(mén)均不可調(diào)整；“進(jìn)”表示二缸的進(jìn)氣門(mén)可調(diào)整。,第一次調(diào)整完畢后，搖轉(zhuǎn)曲軸360，再調(diào)整剩下的氣門(mén)； 對(duì)于柴油機(jī)有減壓機(jī)構(gòu)的在調(diào)整氣門(mén)前，必須把減壓機(jī)構(gòu)手柄放在工作位置上。,