柴油机基本知识之配气机构

进气提前角：排气行程接近终了、 进气提前角：排气行程接近终了、活塞到 上止点之前， 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 排气提前角 排气迟后角
WD615柴油机配气机构 WD615柴油机配气机构
凸轮轴
挺柱
推杆
WD615柴油机配气机构 WD615柴油机配气机构
排气门 进气门摇臂 排气门摇臂
进气门 推杆 气门调解螺钉
凸轮轴的布置形式
1、凸轮轴下置式 凸轮轴布置在缸体的下部曲轴箱内。 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， 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、凸轮轴中置式 凸轮轴布置在缸体上部。 凸轮轴布置在缸体上部。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。 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， 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、凸轮轴上置式 凸轮轴布置在缸盖上。凸轮轴通过摇臂、 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Biblioteka Baidu需零部件数目最少。 ，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。 高转速发动机，应用较广泛。
发动机工作时， 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 分顶起挺杆时， 分顶起挺杆时，通过推杆和 调整螺钉使摇臂绕摇臂轴摆 压缩气门弹簧， 动，压缩气门弹簧，使气门 离座,即气门开启。 离座,即气门开启。当凸轮凸 起部分离开挺柱后， 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。 一个工作循环， 一个工作循环，曲轴旋转两 各缸的进、 周，各缸的进、排气门各开 启一次， 启一次，此时凸轮轴只旋转 一周。因此， 一周。因此，曲轴与凸轮轴 转速之比应为2：1 转速之比应为2
WD615柴油机配气机构 WD615柴油机配气机构
凸轮轴齿轮
喷油泵齿轮 中间齿轮 曲轴齿轮
机油泵齿轮
按凸轮轴的动力传动方式来分
1、链传动：可靠性、耐久性差，噪音大。 、链传动：可靠性、耐久性差，噪音大。 2、齿形带传动：可以减少链传动时的高噪音，减少机构质量，降 、齿形带传动：可以减少链传动时的高噪音，减少机构质量， 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。 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。 3、齿轮传动：多用在凸轮轴中、下置式的配气机构中。齿轮多采 、齿轮传动：多用在凸轮轴中、下置式的配气机构中。 用圆柱形斜齿。 用圆柱形斜齿。
配气机构的零件及组件
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 1、工作条件：高压冲击、高温、腐蚀、磨损等。 、工作条件：高压冲击、高温、腐蚀、磨损等。 进气门：合金钢， 进气门：合金钢，如40Cr、35CrMo等。 、 等 排气门：高级耐热合金钢， 排气门：高级耐热合金钢，如4Cr9Si2等。 3、结构 、 1）头部 ） 形状：平顶、凹顶、 形状：平顶、凹顶、秃顶 气门锥角α：气门密封锥面的与水平面之间的夹角。 气门锥角 ：气门密封锥面的与水平面之间的夹角。 2）杆身：起引导气门上下直线运动、传热的作用。其表面要求 ）杆身：起引导气门上下直线运动、传热的作用。 耐磨。 耐磨。
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 排气门、摇臂、凸轮轴、正时齿轮、气门挺杆、 簧等。 簧等。
气门的布置形式：
1.气门侧置式 1.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.进气门顶置 进气门顶置， 2.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。 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.气门顶置式 3.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。
1、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比：1：2 、四冲程配气凸轮轴与曲轴转速之比： ： 2、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 、 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， 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。
配气相位 用曲轴转角表示的进、 用曲轴转角表示的进、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α；延时关闭角β 进气提前开启角 ；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+α+β 排气提前开启角γ；延时关闭角δ 排气提前开启角 ；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+γ+δ 提前开启作用：可以减少进排气阻力， 提前开启作用：可以减少进排气阻力，减少进排气消耗 功。 延时关闭作用：利用进排气惯性，以增大进排气量。 延时关闭作用：利用进排气惯性，以增大进排气量。 气门叠开角： 气门叠开角：α+δ
尾部：主要起固定弹簧座的作用。 尾部：主要起固定弹簧座的作用。 气门导管 引导气门做往复直线运动，与气门杆身相配。 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：同缸盖是过盈配合。铝合金缸盖必须镶气门座。 气门座：同缸盖是过盈配合。铝合金缸盖必须镶气门座。 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。 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 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， 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， 气门受热、磨损均匀，同时可以挤出气门密封锥面的积碳等 物质。有自由、强制旋转两种。 物质。有自由、强制旋转两种。
柴油机基本知识 之配气机构
2011.8.17
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。
凸轮轴的传动方式：齿轮传动、链传动、 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
WP7采用 气门结构的原因： 采用4气门结构的原因 采用 气门结构的原因：
一般发动机都采用每缸两个气门， 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 为了改善气缸的换气，在可能情况下， 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 特别是进气门的直径。但是由于燃烧室尺寸的限制， 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， 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 度较高时， 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WP7采用了 气门结构，采用这种结构，进气门总的通过 采用了4气门结构 ，因此 采用了 气门结构，采用这种结构， 面积较大，能为燃烧提供更多的新鲜空气， 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 HC与CO的排放 与 的排放
配气凸轮轴
气门间隙
1、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 、定义：在发动机冷态装配时， 有适当地间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。 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 门间隙。 门间隙。 2、位置：在气门与其相邻传动件之间。 、位置：在气门与其相邻传动件之间。 3、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 、间隙大小（冷车间隙）：一般由发动制造厂根据试验确定， 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； 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， ：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。 同时会使气门开启时间减少，气缸充气及排气情况变坏。