农业机械-第一章内燃机第一节柴油机(三)内燃机-配气机构

（三）配气机构凸轮轴挺柱推杆摇臂凸轮轴正时齿轮摇臂轴1、配气机构根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。组成知识点：配气机构的功用配气机构的型式、组成功用：

配气机构是进、排气管道的控制机构，它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，准时地开闭进、排气门、向气缸供给可燃混合气或新鲜空气并及时排出废气。另外，当进、排气门关闭时，保证气缸密封。进气充分、排气彻底，四行程发动机都采用气门式配气机构。配气机构型式

按气门布置方式

气门顶置式配气机构、气门侧置式配气机构

气门位于气缸盖上称为气门顶置式配气机构，由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。其特点，进气阻力小，燃烧室结构紧凑，气流搅动大，能达到较高的压缩比，目前国产的发动机都采用气门顶置式配气机构。四冲程柴油机常采用顶置式配气机构。

气门位于气缸体侧面称为气门侧置式配气机构，由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组成。省去了推杆、摇臂等零件，简化了结构。因为它的进、排气门在气缸的一侧，压缩比受到限制，进排气门阻力较大，发动机的动力性和高速性均较差，逐渐被淘汰。配气机构的组成包括气门组、传动组和驱动组工作过程工作时，曲轴旋转，通过正时齿轮带动凸轮轴旋转，凸轮的凸起部分将挺柱、推杆顶起，再通过摇臂将气门打开。当凸轮的凸起部分转过挺柱面时，气门在气门弹簧的作用下立即关闭。（1）气门组构成：气门、气门导管、气门座、气门弹簧、锁片等。气门组实物图气门功用：控制进、排气道的开闭工作条件：承受高温、高压、冲击、润滑困难。要求：足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。材料：常采用耐热耐磨的优质合金钢。构造：气门由头部、杆身和尾部组成。分别与气门座和气门导管配合。杆部头部尾部气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为45，也有30，气门头边缘应保持一定厚度，一般为1-3mm，以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀。气门密封锥面与气门座配对研磨。

气门与气门座实物图进气门排气门2010.4广东博导教育&广东机电学院杆身：杆身与头部制成一体，装在气门导管内起导向作用，杆身与头部采用圆滑过渡连接。尾部：制有凹槽（锥形槽或环形槽）或孔，用来安装气门锁片或锁销以固定气门。

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2010.4广东博导教育&广东机电学院气门座气门座：可在气缸盖上直接加工出来，也可单独用耐热钢、优质铸铁制成座圈后压入气缸盖中，以提高使用寿命，且便于修理。

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、奥氏体钢气门导管功用：①起导向作用，保证气门作直线往复运动。

②起导热作用，将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。气门导管常用灰铸铁或球墨铸铁或铁基粉未治金制造。气门弹簧功用：气门弹簧的作用在于保证气门回位，在气门关闭时，保证气门与气门座之间的密封，在气门开启时，保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，它的一端支承在气缸盖上，另一端压靠在气门杆尾端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的尾端。材料：高锰碳钢、铬钒钢气门弹簧作用：保证气门在关闭时能压紧在气门座上并确保气门回位。锁片

功用：是在气门弹簧力的作用下把弹簧座和气门杆锁住，使弹簧力作用到气门杆上。

（2）传动组

功用：随凸轮转动传递动力，也就是传递凸轮轴到气门之间的运动的。构成：挺柱、推杆、摇臂总成。凸轮挺柱推杆摇臂凸轮轴正时齿轮摇臂轴挺柱功用：将凸轮的回转运动变为往复直线运动，将推力传给推杆。其头部呈凹球形与推杆接触，圆盘型底盘与凸轮接触。

挺柱的分类

气门侧置式菌式减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。多用于大缸径柴油机。滚轮式气门顶置式，减轻质量筒式2010.4广东博导教育&广东机电学院挺柱作用：把凸轮的推力通过推杆和摇臂传到气门。推杆作用：

将挺柱传来的推力传给摇臂。工作情况：

是气门机构中最容易弯曲的零件。强度要求高，尽量短。材料：

硬铝或钢

摇臂摇臂结构示意图气门间隙调节螺钉调节螺母摇臂摇臂轴套易磨损部位堆焊耐磨合金功用：将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。2010.4广东博导教育&广东机电学院摇臂结构示意图润滑油道油槽润滑油道装调整螺钉和紧固螺母处摇臂组示意图摇臂轴螺栓摇臂轴支座摇臂轴紧固螺钉摇臂轴套调整螺钉摇臂定位弹簧(3)驱动组（凸轮轴和正时齿轮）

（1）凸轮轴作用：

驱动和控制各缸气门的启闭时刻和开启高度。工作条件：

承受气门间歇性开启的冲击载荷。耐磨，抗冲击韧性，刚度。

材料：

优质钢、合金铸铁、球墨铸铁

结构：凸轮、轴颈、正时齿轮，螺旋齿轮；凸轮凸轮轴轴颈驱动分电器的螺旋齿轮凸轮轴的布置型式凸轮轴下置

有利因素：简化曲轴与凸轮轴之间的传动装置（齿轮传动），有利于发动机的布置。

不利因素是什么？凸轮轴与气门相距较远，动力传递路线较长，环节多，因此不适用于高速发动机。凸轮轴中置式传动方式：凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，省去了推杆。

应用：适用于发动机转速较高时，可以减少气门传动机构的往复运动质量。凸轮轴挺柱活塞摇臂调整螺钉凸轮轴上置式应用：高速发动机如：桑塔纳轿车发动机凸轮轴凸轮轴活塞特点：凸轮轴与气门距离近，不需要推杆、挺柱，使往复运动的惯量减少。双凸轮轴上置式发动机凸轮轴布置形式

凸轮轴的传动方式成本低，但工作性能好可靠性、耐久性略差，噪声大，造价高工作可靠，啮合平稳、噪声小特点凸轮轴下置、中置式配气机构曲轴正时齿轮（钢）→凸轮轴正时齿轮（铸铁或胶木）齿轮传动应用传动路线传动方式凸轮轴上置式配气机构曲轴→齿形皮带→凸轮轴正时齿轮齿形带传动凸轮轴上置式配气机构曲轴→链条→凸轮轴正时齿轮链条传动凸轮轴的驱动方式A、齿轮传动：应用在下置凸轮轴发动机。采用斜齿齿轮。B、链条和齿形皮带传动：用于中置式或顶置式凸轮轴发动机。曲轴正时齿形带轮中间轴齿形带轮张紧轮凸轮轴正时齿形带轮凸轮工作条件：承受气门弹簧的张力，间歇性的冲击载荷。凸轮性能：表面有良好的耐磨性，足够的刚度、韧性。凸轮与挺柱线接触，接触压力大，磨损快。2、配气相位与气门间隙用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和持续时间，称为配气相位。对应的环形图，称为配气相位图。10°~35°30°~80°20°~60°0°~40°上止点下止点2010.4广东博导教育&广东机电学院进排气门的早开晚关原因进气早开，保证一定的气门开度，减小进气阻力晚关，利用高速气流的惯性，增大进气量排气早开，提前排气，减少排气行程消耗的功，增大排气量。晚关利用废气高速气流的惯性，多排废气配气相位演示图进气持续角为：α+180°+β排气持续角为γ+180°+δ由于进气门早开和排气门晚关，就出现了一段进排气门同时开启的现象，称为气门叠开。同时开启的角度，即进气门早开角与排气门晚关角的和(α+δ)，称为气门叠开角。气门叠开气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时，出现的进排气门同时开启的现象。气门叠开角：气门同时开启的角度在（+）曲轴转角范围内。排气过程进气过程2010.4广东博导教育&广东机电学院气门间隙

气门间隙：为保证气门关闭严密，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件（摇臂、挺柱）之间留有适当的间隙。气门杆摇臂气门间隙气门间隙进气门0.25~0.30mm排气门0.30~0.35mm2010.4广东博导教育&广东机电学院气门间隙为什么要预留气门间隙？在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态时，气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和作功行程中漏气，而使功率下降，严重时甚至不易起动。气门间隙过小时甚至会造成活塞打顶的严重故障，因此，要进行周期性的气门间隙的调整。气门间隙过大时，气门不能及时开启关闭，影响到发动机的充气效率和排气情况，使燃烧恶化，在运转时也会听到较大的噪声。发动机长期使用，会造成零部件的磨损，此时要调整。

气门间隙气门间隙气门间隙2010.4广东博导教育&广东机电学院实物图测量气门间隙拧松紧定螺母，调正调节螺钉2010.4广东博导教育&广东机电学院（3）减压机构作用：用于在内燃机启动或保养时，使气门保持在开启位置，以减少转动曲轴的阻力。采用较广泛的方法是直接压下气门摇臂的长臂端，使气门不受配气凸轮的控制而始终保持开启、达到减压目的。排气制动阀消声器中冷器增压器空滤器进气管排气管4、进、排气系统进排气系统是柴油机第一重要度的系统，因为充足、清洁的空气对柴油机的性能影响很大。功能：向柴油机各工作气缸提供新鲜、清洁、的空气，排出废气，并降低噪声。

进气系统：空气滤清器、进气管、进气道（1）空气滤清器：用以清除进入汽缸的空气中所含的灰尘杂质，提高内燃机的使用寿命。空气滤清器过滤空气的方式有：惯性式、过滤式和粘附式三种。常用的空气滤清器一般采用两级或三级过滤。惯性式是利用灰尘杂质比空气重的特性，引导气流作急速旋转运动，离心惯性力使尘土甩向四周而与空气分离，或者引导气流突然改变方向，惯性力使尘土来不及改变方向而与空气分离；过滤式是引导气流通过滤芯，使尘土隔离或粘附在虑芯上；粘附式