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1、柴油机基本知识柴油机基本知识 之配气机构之配气机构 2011.8.17p配气机构的功能：配气机构的功能：按照发动机每一气缸内进行的工作循环和发火顺序的要求，按照发动机每一气缸内进行的工作循环和发火顺序的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜充量（汽油机为可燃混合气、定时开启和关闭进、排气门，使新鲜充量（汽油机为可燃混合气、柴油机为空气）及时进入气缸，而废气及时从气缸排出。柴油机为空气）及时进入气缸，而废气及时从气缸排出。p配气机构的组成：配气机构的组成：进、排气门、摇臂、凸轮轴、正时齿轮、气门挺杆、气门弹进、排气门、摇臂、凸轮轴、正时齿轮、气门挺杆、气门弹簧等。簧等。p气门的布置形式气门的布置
2、形式：1.1.气门侧置式气门侧置式 气门设置在机体上。凸轮轴必须下置。所以此种已淘汰。气门设置在机体上。凸轮轴必须下置。所以此种已淘汰。2.2.进气门顶置，排气门侧置式进气门顶置，排气门侧置式 进气门布置在缸盖上，排气门布置在缸体上。主要用于高进气门布置在缸盖上，排气门布置在缸体上。主要用于高速发动机。速发动机。3.3.气门顶置式气门顶置式 气门布置在缸盖上。适于高转速、高压缩比的发动机。气门布置在缸盖上。适于高转速、高压缩比的发动机。发动机工作时，曲轴通过发动机工作时，曲轴通过定时齿轮驱动凸轮轴旋转。定时齿轮驱动凸轮轴旋转。当凸轮轴转到凸轮的凸起部当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起挺杆时，通过推
3、杆和分顶起挺杆时，通过推杆和调整螺钉使摇臂绕摇臂轴摆调整螺钉使摇臂绕摇臂轴摆动，压缩气门弹簧，使气门动，压缩气门弹簧，使气门离座离座,即气门开启。当凸轮凸即气门开启。当凸轮凸起部分离开挺柱后，气门便起部分离开挺柱后，气门便在气门弹簧的作用下落座，在气门弹簧的作用下落座，即气门关闭。发动机每完成即气门关闭。发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两一个工作循环，曲轴旋转两周，各缸的进、排气门各开周，各缸的进、排气门各开启一次，此时凸轮轴只旋转启一次，此时凸轮轴只旋转一周。因此，曲轴与凸轮轴一周。因此，曲轴与凸轮轴转速之比应为转速之比应为2 2：1 1WD615WD615柴油机配气机构柴油机配气机构挺柱
4、挺柱凸轮轴凸轮轴推杆推杆排气门排气门进气门进气门推杆推杆排气门摇臂排气门摇臂进气门摇臂进气门摇臂WD615WD615柴油机配气机构柴油机配气机构气门调解螺钉气门调解螺钉p凸轮轴的布置形式凸轮轴的布置形式1 1、凸轮轴下置式、凸轮轴下置式 凸轮轴布置在缸体的下部曲轴箱内。优点是凸轮轴离曲凸轮轴布置在缸体的下部曲轴箱内。优点是凸轮轴离曲轴近，可以用一对齿轮传动机构简单。缺点是零件多，气门轴近，可以用一对齿轮传动机构简单。缺点是零件多，气门驱动机构复杂，配气机构噪声较大。驱动机构复杂，配气机构噪声较大。2 2、凸轮轴中置式、凸轮轴中置式 凸轮轴布置在缸体上部。凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂凸轮轴布置在缸
5、体上部。凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂而省去推杆，驱动气门所需零部件数目较少。当凸轮轴的中而省去推杆，驱动气门所需零部件数目较少。当凸轮轴的中心线距离曲轴中心较远时，为防止齿轮直径过大，一般加入心线距离曲轴中心较远时，为防止齿轮直径过大，一般加入一个中间齿轮（惰轮）一个中间齿轮（惰轮）3 3、凸轮轴上置式、凸轮轴上置式 凸轮轴布置在缸盖上。凸轮轴通过摇臂、摆臂驱动气门，凸轮轴布置在缸盖上。凸轮轴通过摇臂、摆臂驱动气门，或直接驱动气门。驱动气门所需零部件数目最少。适用于高或直接驱动气门。驱动气门所需零部件数目最少。适用于高转速发动机，应用较广泛。转速发动机，应用较广泛。曲轴齿轮曲轴齿轮凸轮轴齿轮凸轮
6、轴齿轮中间齿轮中间齿轮喷油泵齿轮喷油泵齿轮机油泵齿轮机油泵齿轮WD615WD615柴油机配气机构柴油机配气机构p按凸轮轴的动力传动方式来分按凸轮轴的动力传动方式来分1、链传动：、链传动：可靠性、耐久性差，噪音大。可靠性、耐久性差，噪音大。2、齿形带传动：、齿形带传动：可以减少链传动时的高噪音，减少机构质量，降可以减少链传动时的高噪音，减少机构质量，降低成本。低成本。前两种适于凸轮轴离曲轴较远、高转速的发动机。需要张紧装前两种适于凸轮轴离曲轴较远、高转速的发动机。需要张紧装置。置。3、齿轮传动：、齿轮传动：多用在凸轮轴中、下置式的配气机构中。齿轮多采多用在凸轮轴中、下置式的配气机构中。齿轮多采用
7、圆柱形斜齿。用圆柱形斜齿。p凸轮轴的传动方式凸轮轴的传动方式：齿轮传动、链传动、带传动齿轮传动、链传动、带传动p链传动链传动pWP7采用采用4气门结构的原因：气门结构的原因：一般发动机都采用每缸两个气门，即一个进气门一个排气门的结一般发动机都采用每缸两个气门，即一个进气门一个排气门的结构。为了改善气缸的换气，在可能情况下，应尽量加大气门的直构。为了改善气缸的换气，在可能情况下，应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径。但是由于燃烧室尺寸的限制，气门直径，特别是进气门的直径。但是由于燃烧室尺寸的限制，气门直径最大不能超过气缸直径的一半。当气缸直径较大，活塞平均速径最大不能超过气缸直径的一半。当气
8、缸直径较大，活塞平均速度较高时，每缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量，度较高时，每缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量，因此因此WP7采用了采用了4气门结构，采用这种结构，进气门总的通过面气门结构，采用这种结构，进气门总的通过面积较大，能为燃烧提供更多的新鲜空气，另外还有利于改善积较大，能为燃烧提供更多的新鲜空气，另外还有利于改善HC与与CO的排放的排放p气门间隙气门间隙1、定义：、定义：在发动机冷态装配时，在气门及其相邻传动机构之间留在发动机冷态装配时，在气门及其相邻传动机构之间留有适当地间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。这一间隙就称为气有适当地间隙，以补偿气门受热后的膨胀量
9、。这一间隙就称为气门间隙。门间隙。2、位置：、位置：在气门与其相邻传动件之间。在气门与其相邻传动件之间。3、间隙大小（冷车间隙）：、间隙大小（冷车间隙）：一般由发动制造厂根据试验确定，间一般由发动制造厂根据试验确定，间隙过小：热态可能漏气，导致功率下降甚至气门烧坏；间隙过大：隙过小：热态可能漏气，导致功率下降甚至气门烧坏；间隙过大：传动零件之间及气门与气门座之间产生撞击，而且加速磨损，同传动零件之间及气门与气门座之间产生撞击，而且加速磨损，同时会使气门开启时间减少，气缸充气及排气情况变坏。时会使气门开启时间减少，气缸充气及排气情况变坏。p配气相位配气相位 用曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时用
10、曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。刻和开启持续时间，称为配气相位。进气提前开启角进气提前开启角；延时关闭角；延时关闭角则进气门打开持续时间：则进气门打开持续时间：180+排气提前开启角排气提前开启角；延时关闭角；延时关闭角则排气门打开持续时间：则排气门打开持续时间：180+提前开启作用：提前开启作用：可以减少进排气阻力，减少进排气消耗可以减少进排气阻力，减少进排气消耗 功。功。延时关闭作用：延时关闭作用：利用进排气惯性，以增大进排气量。利用进排气惯性，以增大进排气量。气门叠开角：气门叠开角：+进气提前角进气提前角：排气行程接近终了、活塞到：排气行程接近终了、活塞
11、到上止点之前，进气开启上止点之前，进气开启 。提前开启目的：提前开启目的：为了保证进气行程开始时进气门已经开大，为了保证进气行程开始时进气门已经开大，减小进气阻力，使新鲜空气顺利进入气缸。减小进气阻力，使新鲜空气顺利进入气缸。进气迟后角进气迟后角排气提前角排气提前角排气迟后角排气迟后角配气机构的零件及组件配气机构的零件及组件p气门组零件气门组零件第三节 顶置气门式配气机构的零件和组件气门气门1、工作条件：、工作条件：高压冲击、高温、腐蚀、磨损等。高压冲击、高温、腐蚀、磨损等。进气门：进气门：合金钢，如合金钢，如40Cr、35CrMo等。等。排气门排气门：高级耐热合金钢，如：高级耐热合金钢，如4
12、Cr9Si2等。等。3、结构、结构1）头部）头部形状：形状：平顶、凹顶、秃顶平顶、凹顶、秃顶气门锥角气门锥角：气门密封锥面的与水平面之间的夹角。气门密封锥面的与水平面之间的夹角。2）杆身：）杆身：起引导气门上下直线运动、传热的作用。其表面要求起引导气门上下直线运动、传热的作用。其表面要求耐磨。耐磨。尾部：尾部：主要起固定弹簧座的作用。主要起固定弹簧座的作用。气门导管气门导管 引导气门做往复直线运动，与气门杆身相配。同缸盖是过引导气门做往复直线运动，与气门杆身相配。同缸盖是过盈配合。盈配合。气门座：气门座：同缸盖是过盈配合。铝合金缸盖必须镶气门座。同缸盖是过盈配合。铝合金缸盖必须镶气门座。气门弹
13、簧气门弹簧 保证气门紧贴气门座，防止气门落座时发生跳动等。常用保证气门紧贴气门座，防止气门落座时发生跳动等。常用双弹簧结构双弹簧结构气门旋转机构：气门旋转机构：安装在气门尾部，在气门工作时发生一定的转动，以使气安装在气门尾部，在气门工作时发生一定的转动，以使气门受热、磨损均匀，同时可以挤出气门密封锥面的积碳等物门受热、磨损均匀，同时可以挤出气门密封锥面的积碳等物质。有自由、强制旋转两种。质。有自由、强制旋转两种。配气凸轮轴配气凸轮轴1、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：1：22、凸轮轴的凸轮是根据发动机的发火顺序和配气相位、凸轮轴的凸轮是根据发动机的发火顺序和配气相位 来设计的。来设计的。3、凸轮轴的轴向定位、凸轮轴的轴向定位4、凸轮轴定时齿轮的安装必须根据记号进行，以保证、凸轮轴定时齿轮的安装必须根据记号进行，以保证发动机的配气相位与发动机的发火顺序相符。发动机的配气相位与发动机的发火顺序相符。