第3章 内燃机的配气机构中国(zhn u)铁道出版社第一页，共六十六页。 3.1 配气机构的功用(gngyng)与分类第二页，共六十六页。3.1.1 3.1.1 配气机构配气机构(jgu)(jgu)的功用的功用 配气机构是控制发动机进气和排气的装配气机构是控制发动机进气和排气的装置置, , 其作用是按照发动机的工作循环其作用是按照发动机的工作循环(xnhun)(xnhun)和和发火发火次序的要求次序的要求, , 定时开启和关闭各缸定时开启和关闭各缸的的进进、排气门排气门，以便在进气行程使尽可能多的可以便在进气行程使尽可能多的可燃混合气燃混合气（汽油机汽油机）或空气或空气（柴油机柴油机）进入进入气缸气缸，在排气行程将废气快速排出气缸在排气行程将废气快速排出气缸。第三页，共六十六页。3.1.2 3.1.2 配气机构配气机构(jgu)(jgu)的分的分类类 一般按气门布置型式的不同一般按气门布置型式的不同(b tn)(b tn)，可分可分为为：侧置气门式和顶置气门式侧置气门式和顶置气门式两大类两大类。按照按照凸轮轴布置型式的不同凸轮轴布置型式的不同，又可分为又可分为：下置式下置式、中置式和中置式和上上置式凸轮置式凸轮轴轴；按按曲轴曲轴与凸轮轴间的传动方式有与凸轮轴间的传动方式有：齿轮传动齿轮传动、链链传动和齿形带传动三种方式传动和齿形带传动三种方式。第四页，共六十六页。1. 气门(qmn)的布置型式1）侧置气门式 配气机构图3-1 侧置气门(qmn)式配气机构图第五页，共六十六页。 侧置气门式配气机构的结构型式(xn sh)如图3-1所示。 这种结构型式的配气机构出现较早，具有结构简单、造价低、维修方便等优点。但由于其气门侧置造成燃烧室结构不紧凑且进、排气阻力大，导致发动机动力性较差、经济性不高。目前，这种配气机构已经淘汰。第六页，共六十六页。图3-2 顶置气门(qmn)式配气机构2 2）顶置气门）顶置气门(qmn)(qmn)式配气机构式配气机构图3-2顶置气门(qmn)式配气机构第七页，共六十六页。 结构特点气门安装在气缸盖中，处于气缸的顶部进、排气阻力(zl)小，采用半球形、楔形或盆形燃烧室，燃烧室结构紧凑，压缩比高，改善了燃烧过程，减少了热量损失，提高了热效率。因而，有利于提高发动机的动力性和经济性。第八页，共六十六页。 CA6110型柴油机即采用此种结构型式(xn sh)。 因为四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两周，各缸的进、排气门各开启一次，此时凸轮轴只旋转一周。为此，曲轴与凸轮轴间的传动比应为2:1。第九页，共六十六页。 2. 凸轮轴的布置型式 凸轮轴的布置型式是根据凸轮轴在机体中安装位置(wi zhi)的不同，划分为下置式、中置式和上置式三种。第十页，共六十六页。 3. 凸轮轴的传动(chundng)方式 曲轴与凸轮轴之间的传动方式有: 齿轮传动、链传动和齿形带传动三种方式。第十一页，共六十六页。 气门组件(z jin)包括进、排气门及其附属零件。组成如图3-17所示。 图3-17 气门(qmn)组件的组成 1-弹簧座 2-分开式气门锁片 3-油封 4-气门弹簧3.2.2 3.2.2 气门气门(qmn)(qmn)组主要零件组主要零件第十二页，共六十六页。1.气门 气门分进气门和排气门两种。进、排气门结构相似，都由头部和杆部两部分(b fen)组成。图318 气门(qmn)a）平顶气门 b）凹顶气门1-气门头部 2-气门杆部 第十三页，共六十六页。 2）气门锥角 为了保证气门与气门座贴合紧密，将气门密封面做成锥面，通常(tngchng)把气门密封锥面的锥角称为气门锥角。一般气门锥角为45。图 3-19 气门(qmn)锥角第十四页，共六十六页。 气门与气门座密封锥面相接触时形成(xngchng)的环状密封带，也叫接触带，应位于气门密封锥面的中部，其宽度应符合厂家的设计要求。接触带过窄散热效果差，影响气门通过接触面向气门座圈传递热量；过宽则会降低接触面上的比压值，使气门的密封性下降。第十五页，共六十六页。 为了(wi le)保证气门与气门座间密封良好，需经过配对研磨，形成连续、均匀、宽度符合要求的接触环带，研磨后的气门不能互换。第十六页，共六十六页。图图3-20 弹弹簧座的固定(gdng)方式1-气门门杆 2-气门弹门弹 簧 3-弹弹簧座 4-锁锁片 第十七页，共六十六页。 3）气门杆部气门在导管中上下运动，靠气门杆部起导向和传热作用。因而，对气门杆部表面加工精度和耐磨性有比较高的要求，使气门与气门导管之间有合理的间隙，以保证精确(jngqu)导向和排气时不沿导管间隙泄漏废气。气门杆尾端的形状取决于气门弹簧座的固定方式(如图3-20所示).第十八页，共六十六页。图图322 气门门(qmn)导导管1-卡环环 2-气门导门导 管 3-气缸盖 4-气门门座第十九页，共六十六页。2. 气门导管 气门导管的主要(zhyo)是气门运动的导向作用，同时起导热作用，将气门杆的热量经气门导管传给缸盖及水套。 为了防止导管在使用过程中松动脱落，有的发动机在气门导管的中部加装定位卡环，如图3-22所示。第二十页，共六十六页。 3.气门(qmn)座 气门座有两种: 一种是在气缸盖上直接镗削加工而成； 另一种是用合金铸铁或奥氏体钢单独制作成气门座圈，用冷缩法镶人气缸盖中，如图3-23所示。第二十一页，共六十六页。图 3-23 气门(qmn)座圈第二十二页，共六十六页。 4. 气门弹簧(tnhung) 气门弹簧的作用是关闭气门，靠弹簧张力使气门压在气门座上。气门弹簧一般采用圆柱形螺旋弹簧，如图3-24所示。为了防止弹簧发生共振，现代发动机多采用内外气门弹簧，提高了气门弹簧工作的可靠性，有效地防止共振的发生。第二十三页，共六十六页。图324气门弹簧(tnhung) a）等螺距圆柱弹簧 b）变螺距圆柱弹簧 c）双弹簧第二十四页，共六十六页。3.2.3 气门传动组主要(zhyo)零部件 气门传动组主要包括:凸轮轴及其传动机构、挺柱、推杆和摇臂等零部件。第二十五页，共六十六页。 1. 凸轮轴 作用是控制气门的开闭及其升程的变化规律。气门的开闭时刻及其升程变化规律主要(zhyo)取决于控制气门的凸轮外部轮廓曲线。弧BCD工作段所对应的夹角，称做气门开启持续角。凸轮轮廓BCD段的形状，直接决定了气门的升程及其升降过程的运动规律。第二十六页，共六十六页。图326 凸轮(tln)轮廓形状 第二十七页，共六十六页。 CA6110型柴油机，同名凸轮(tln)间的夹角为120o/2=60o，同名凸轮位置排列如图3-27所示。 图3-27同名凸轮(tln)排列 第二十八页，共六十六页。 异名(y mn)凸轮的相对角位置同一气缸进、排气（异名）凸轮间的相对角位置排列取决于凸轮轴的转动方向和发动机的配气相位。第二十九页，共六十六页。 2）凸轮轴的轴向定位 为了防止凸轮轴轴向窜动，一般设有轴向定位装置。CA6110型发动机采用止推凸缘实现轴向定位，其结构(jigu)形式如图3-29所示。第三十页，共六十六页。图3-29 凸轮轴的轴向定位 1、5-正时齿轮 2、6-止推凸缘(t yun) 3、8-止推座 4、9-凸轮轴 7-气缸体第三十一页，共六十六页。 2. 挺柱 挺柱的作用是将凸轮轴旋转(xunzhun)时产生的推动力传给推杆（下、中置凸轮轴）或气门（上置凸轮轴）。第三十二页，共六十六页。 1）普通挺柱 挺柱主要(zhyo)有筒形和滚轮式两种，其结构形式如图3-13所示。 图330 普通挺柱a）筒形平面(pngmin) b）筒形球面 c）滚轮式第三十三页，共六十六页。 通常把挺柱底部工作面设计为平面，使两者的接触点偏离挺柱轴线；如图3-31所示。工作中，当挺柱被凸轮顶起时，接触点间的摩擦力使挺柱绕自身轴线旋转，以实现均匀(jnyn)磨损。第三十四页，共六十六页。图图3-31 挺柱与凸轮轮(tln)的偏置1-筒形平面挺柱 2-凸轮轮 e-偏置距第三十五页，共六十六页。 3.推杆 下置凸轮轴配气机构中有细而长的推杆，推杆的作用是将挺柱传来的凸轮(tln)推动力传递给摇臂机构。第三十六页，共六十六页。 4. 摇臂的作用 是将推杆或凸轮传来的力改变方向后传给气门，使其开启。 摇臂组件(z jin)主要由：摇臂、摇臂轴、支承座、气门间隙调整螺钉等零件组成。第三十七页，共六十六页。3.6 配气机构的维修与调整 更换座圈或气门发生(fshng)单边磨损导致密封性变差，可用铰刀铰修环带的宽度，修整其环带的位置。如图3-39所示。第三十八页，共六十六页。图3-39 气门(qmn)座的锥角 第三十九页，共六十六页。1. 气门座的铰削 ) 根据气门头的直径和环带斜面的角度，选择一组合适(hsh)的铰刀，并根据气门杆的直径选择合适(hsh)的铰刀杆。铰刀杆以插入气门导管内应能灵活转动而不松旷为宜。第四十页，共六十六页。 ) 发动机气门头部斜面角度一般是45，每组气门铰刀有45、15和75三种不同的角度，如图3-16所示，铰刀又分为(fn wi)精铰刀和粗铰刀两种。根据进排气门环带斜面的不同角度选择气门座铰刀，并将铰刀固定在铰刀杆上。第四十一页，共六十六页。图图3-44 气门门(qmn)座铰铰刀第四十二页，共六十六页。 ) 粗铰45斜面，直到(zhdo)消除烧蚀的痕迹为止。气门座密封环带有硬化层时，可先用粗砂布垫在铰刀下面磨除硬化层，以防影响铰削的质量。 ) 铰修气门座斜面宽度。用15铰刀在气门座斜面上方缩小其宽；用75铰刀在气门座斜面下方缩小其宽度。第四十三页，共六十六页。 气门座接触环带的位置应位于其斜面的中间(zhngjin)并偏向于气门杆部。如环带偏向斜面上部，须加大15斜面的铰削量进行修整。如环带偏向气门杆部，则须加大75斜面的铰削量进行修理整。 气门座斜面接触环带的宽度一般在：1.5mm2.0 mm之间。第四十四页，共六十六页。 ) 精铰45斜面。气门座铣削顺序如图3-45所示。 ) 铰削时注意，尽量减小铰削量；在整个圆周上用力要均匀；铰刀不能倒转；磨损(m sn)过大的气门导管须更换。第四十五页，共六十六页。图图3-45 气门门(qmn)座的铰铰削顺顺序a）45精铰铰刀 b）15铰铰刀 c） 75铰铰刀 d）45粗铰铰刀第四十六页，共六十六页。2. 气门下陷量的检查 气门座经多次铰削和研磨(ynm)直径增大，而气门修磨后直径减小，气门将下沉。这样会使内燃机压缩比下降。因此，在内燃机修理过程中，必须检查气门的下陷量如图3-40所示。第四十七页，共六十六页。图图3-40 气门门下陷量的检查检查1-气门门(qmn) 2-气缸盖 3-深度尺 第四十八页，共六十六页。 当下陷量超出规定值时，CA6110A型柴油机进、排气门超出2mm时，应重新换座圈或镗孔(tn kn)下座圈进行修复。第四十九页，共六十六页。 镗孔下座圈时应注意以下几点：其一要选用与母体金属材料相近的金属材料制做镶圈；其二是过盈量要合适(hsh)，过大会损伤座圈，过小会松动，冷态下一般采用0.05mm0.15mm过盈量，热态下一般采用0.20mm0.25mm过盈量。第五十页，共六十六页。2. 气门的研磨 研磨气门应将气门、气门座、导管清洗干净(gnjng)。通过选配应使各缸气门头下陷量趋于一致，并在气门头部平面做好位置记号，以免错乱。第五十一页，共六十六页。 ) 在气门斜面上涂上一层气门砂，在气门杆上涂润滑油将气门插入导管内，研磨(ynm)要领是一镦、二蹭、三旋转。用粗砂研磨(ynm)后用细砂精磨。 ) 使用气门捻子将气门上下往复并旋转进行研磨。研磨时不要过分用力，以免将斜面环带变宽或磨出凹形槽痕。第五十二页，共六十六页。 ) 当气门(qmn)斜面与气门(qmn)座斜面研出一条完整、乌洁的环带时，将气门(qmn)砂洗净，在涂上机油，研磨minmin即可。第五十三页，共六十六页。 ) 研磨(ynm)好的接触环带应乌洁，接触宽度一般为1.5mm2.0mm。第五十四页，共六十六页。) 检查气门与气门座的密封性 划线法