第六章配气机构

第六章 配气机构6.1配气机构功用： 配气机构是控制内燃机进、排气过程的机构，即呼吸系统。 按气缸的发火顺序和气缸中的工作过程，适时开启和关闭进气阀及排气阀，进入新鲜空气，排出废气。工作条件： 转速高，若 n=1000，四冲程， 500次，以很高而变化的速度工作，惯性力和热负荷大，且润滑不良，零件磨损大。要求： 定时准确； 有足够大的气体流通面积； 振动，噪音小； 工作可靠，寿命长； 结构简单，维修方便。6.1配气机构的布置及传动 配气机构的类型有气阀式，气孔式，气孔 -气阀式。6.1.1气阀式配气机构的布置：按气阀的布置可分为： 顶置式气阀和侧置式气阀按凸轮轴的位置可分为： 上置式凸轮和下置式凸轮。按曲轴和凸轮轴的传动方式可分为 齿轮传动和链条传动侧置气门式气门机构侧置气门式气门机构3、优缺点：曲轴到气门距离近，方便齿轮传动，气门间隙调整方便，但气道拐弯多，流动阻力大，充气效率低，燃烧室扁平，结构不紧凑，容易爆震，压缩比低。 .1、结构特点：气门布置在气缸体一侧，气门头部朝上，没有摇臂、推杆，下置式凸轮轴，齿轮传动。 .2、工作原理：正时齿轮副带动凸轮轴转动，转到凸轮桃尖顶起气门挺杆，推动气门克服弹簧预紧力开启。凸轮基圆与气门挺杆接触时，气门在气门弹簧预紧力的作用下关闭。 .1.气阀布置形式顶置式气阀优点：燃烧室结构紧凑，可减小进，排气系统的阻力。缺点：传动链的零件多，质量大因而惯性载荷较大。 2凸轮轴布置形式1）下置式凸轮轴优点：凸轮轴与曲轴距离近，传动方便。缺点：传动距离远，传动组件多，惯性大，加剧了零件的震动和磨损。 2）上置式凸轮轴 优点：凸轮直接作用于摇臂，省去了挺柱和顶杆缺点：曲轴到凸轮轴传动机构复杂。3）顶置式凸轮轴 优点：凸轮轴直接驱动气阀，无惯性载荷的作用。缺点：气阀杆受侧推力的作用磨损大。曲轴列凸轮轴传动复杂，拆装气缸盖也较麻烦。3气阀数及布置1）每气缸两个气阀的布置 每缸两阀，总是采用较大的气阀道路面积，且进气阀直径大于排气阀直径。布置方式：a c b d a.合用气道 气阀将机体纵向排成一列相邻两个进气阀或排气阀合用一个气道，气道简化，并可得到较大的气道通道面积；b.交替布置 图 (c) 每缸单独用一个进、排气道，可使气缸均匀冷却，对热负荷较严重的发动机更适宜；c.分开布置 图 (d) 进、排气道分置于机体两侧，以免排气加热进气，而汽油 机为了使汽油更好地雾化，多置于机体一侧。 2）气缸四个气阀的布置 两进，两排，增大进，排通道面积。同名气阀。a.串联形式 可通用一根凸轮轴及驱动杆传动； 进气阀间的进气效率有差异； 排气阀的热负荷也不相同。b.并联形式 进气效率与热负荷基本相同； 需用两根凸轮轴传动。c.斜角布置 可用一根凸轮轴，性能上亦较优越。6.1.2凸轮轴的传动方式：1.圆柱齿轮式传动优点：结构及工艺简单，拆装方便，工艺可靠。缺点：对于上置式凸轮轴采用齿轮传动时，中间齿轮数多，增加了复杂性和重量。 圆柱齿轮传动的各种方案 2.锥齿轮传动 多用于轻型高速大功率内燃机顶置式凸轮的传动。特点： 结构紧凑可靠，但很复杂，拆装不方便。3.链条式传动 上置式凸轮轴气阀机构上，能使气阀机构免受惯性载荷的作用。特点： 工作可靠性好，但耐性不及齿轮传动装置。6.2气阀式配气机构的组成及其零件 气阀式配气机构的组成可分为气阀机构和传动机构。6.2.1气阀机构由气阀、气阀弹簧、气阀导管和气阀座等零件组成1.气阀 基本结构由阀盘、阀杆组成。反盘上有密封带。(1)工作条件a.高温而冷却和润滑困难。排气： 900-1100K，进气： 600-700K；b.阀盘与阀座受惯性力和弹簧力的作用气阀机构 气阀导管 气阀 气阀弹簧 气阀座 撞击作用尤其是气阀间隙的存在，冲击负荷显著增加；c.气阀受热膨胀，可引起阀杆在导管中卡住。 配气机构的零件和组件1、气门组气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座、锁片等零件组成。要求：保证气缸的密封。气门组实物图1）气门功用： 燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关，承受冲击力、高温冲击、高速气流冲击。 工作条件： A、 进气门 600K700K， 排气门800K1100K。 B、 头部承受气体压力、气门弹簧力、传动惯性力等， C、 冷却和润滑条件差， D、 被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。 性能： 强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨 进气门 570K670K（铬钢或铬镍钢） 排气门1050K1200K（硅铬钢）头部杆部气门头部的结构形式平 顶 式 结 构 简单 ，制造方便，吸 热 面 积 小， 质 量也 较 小， 进、排气 门 都可采用。凸 顶 式（球面 顶 ）适用于排气 门 ，因 为 其 强 度高，排气阻力小， 废 气的清除效果好，但球形的受 热 面 积 大， 质 量和 惯 性力大，加工 较 复 杂 。 凹 顶 式（喇叭 顶 ）凹 顶头 部与杆部的 过 渡部分具有一定的流 线 形，可以减少 进 气阻力，但其 顶 部受 热 面 积 大，故适用于 进 气门 ，而不宜用于排气 门 。气门与气门座实物图进气门 排气门气门锥角气门锥角：气门头部与气门座圈接触的锥面与气门顶部平面的夹角。锥角作用： A、 获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。 B、 气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、 避免气流拐弯过大而降低流速。装配前应将密封锥面研磨。边缘应保持一定的厚度， 13mm。气门锥角的大小进气门：一般为 30，原因是在相同气门升程情况下，锥角小时进气阻力小；但由于头部边缘较薄，刚度差，密封性及导热性均差。排气门：一般为 45。因其热负荷较大气门杆圆柱形，不断做往复运动。较高的加工精度，表面经过热处理和磨光，保证同气门导管的配合精度和耐磨性气门杆尾部：其形状决定于弹簧座固定方式 凹槽易断裂处气门杆弹簧座的固定形式凹槽（环槽）：安装两半锥形锁片。锁销孔：用锁销固定。充钠气门由于发动机工作时 ,排气门经常处于高温条件下工作 ,钠约在 970 时为液态 ,具有良好的热传导能力。通过液态纳的来回运动 ,热量能很快从气门头部传到根部 .可降低温度约 l00 。 这样有利于降低混合气自燃的危险 ,从而握高了气门的使用寿命。在维修发动时 ,进、排气门不能修整 ,只允许研磨。捷达 l.6L发动机排气门内部注有钠。 充钠2）气门座气门座： 气缸盖的进、排气道与气门锥面相结 合的部位。 作用： 靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。 接受气门传来的热量。 气门座 合金铸铁、奥氏体钢气门座圈： 以较大过盈量镶嵌在气门座上的圆环。 镶嵌式气门座特点： 优点：提高气门座的使用寿命，便于更换。 缺点：导热性差，加工精度高，脱落时易造成严重事故。 汽油机：排气门采用镶嵌式气门座， 进气门直接在缸盖镗柴油机：进排气门均采用镶嵌式气门座 铝合金气缸盖为何气门座都要镶嵌气门座圈？3）气门导管作用： 为气门的运动导向，保证气门直线运动兼起导热作用。 工作条件： 工作温度较高，约 500K。 润滑困难，易磨损。 材料： 用含石墨较多的合金铸铁或粉末冶金材料，能提高自润滑作用。 加工方法： 外表面加工精度较高 ，内表面精绞 装配： 气门杆与气门导管间隙 0.05 0.12