配氣機構

www.sail-shipping.com 來源：互聯網作者：似水流年90 類別：汽車構造維修時間：2007-01-24

第一節配氣機構的功用與組成
　　一、配氣機構的功用　配氣機構是進、排氣管道的控制機構，它按照發動機的作功次序和每一缸的工作循環的要求，適時地開閉進、排氣門、向氣缸供給可燃混合氣（汽油機）或新鮮空氣（柴油機）并及時排出廢氣。
　　二、配氣機構的形式　按氣門布置方式不同可分為氣門頂置式和側置式兩種。汽車發動機大多采用頂置氣門式配氣機構。由凸輪、挺柱、推桿、搖臂、氣門和氣門彈簧等組成。
　　頂置式配氣機構按凸輪軸的布置形式可分為凸輪軸下置式、凸輪軸中置式、凸輪軸上置式；按曲軸和凸輪軸的傳動方式可分為齒輪傳動式、鏈條傳動式和齒形帶式。根據每只氣缸的氣門數目可分為兩氣門式和四氣門式。（如圖3.1）

　三、配氣機構的組成　
　　由氣門組和氣門傳動組組成。（如圖3.2）( 相關視頻：第二集)

    第二節　　配氣相位
　　定義：配氣相位是用曲軸轉角表示的進、排氣門的開啟時刻和開啟延續時間，通常用環形圖表示，即配氣相位圖。
　　為了使進氣充足，排氣干凈，除了從結構上進行改進外（如增大進、排氣管道），還可以從配氣相位上想點辦法，氣門能否早開晚閉，延長進、排氣時間呢？
    ① 氣門早開晚閉
　　活塞到達進氣下止點時，由于進氣吸力的存在，氣缸內氣體壓力仍然低于大氣壓，在大氣壓的作用下仍能進氣；另外，此時進氣流還有較大的慣性。由此可見，進氣門晚關可以增加進氣量。進氣門早開，可使進氣一開始就有一個較大的通道面積，可增加進氣量。
　　在作功行程快要結束時，排氣門打開，可以利用作功的余壓使廢氣高速沖出氣缸，排氣量約占50%。排氣門早開，勢必造成功率損失，但因氣壓低，損失并不大，而早開可以減少排氣所消耗的功，又有利于廢氣的排出，所以總功率仍是提高的。
　　由此可見，氣門具有早開晚關的可能，那么氣門早開晚關對發動機實際工作又有什么好處呢？
　　進氣門早開：增大了進氣行程開始時氣門的開啟高度，減小進氣阻力，增加進氣量。
　進氣門晚關：延長了進氣時間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下，增加進氣量。
　排氣門早開：借助氣缸內的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。
　　排氣門晚關：延長了排氣時間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下，使排氣干凈。
    ② 氣門重疊
　　由于進氣門早開，排氣門晚關，勢必造成在同一時間內兩個氣門同時開啟。把兩個氣門同時開啟時間相當的曲軸轉角叫作氣門重疊角。在這段時間內，可燃混合氣和廢氣是否會亂串呢？不會的，這是因為：a. 進、排氣流各自有自己的流動方向和流動慣性，而重疊時間又很短，不至于混亂，即吸入的可燃混合氣不會隨同廢氣排出，廢氣也不會經進氣門倒流入進氣管，而只能從排氣門排出；b. 進氣門附近有降壓作用，有利于進氣。
    ③ 進、排氣門的實際開閉時刻和延續時間
　　實際進氣時刻和延續時間：在排氣行程接近終了時，活塞到達上止點前，即曲軸轉到離上止點還差一個角度α，進氣門便開始開啟，進氣行程直到活塞越過下止點后β時，進氣門才關閉。整個進氣過程延續時間相當于曲軸轉角180°+α+β。
      　α- 進氣提前角一般α=10°～30°
        β- 進氣延遲角一般β=40°～80°
    所以進氣過程曲軸轉角為230°～290°
　　實際排氣時刻和延續時間：同樣，作功行程接近終了時，活塞在下止點前排氣門便開始開啟，提前開啟的角度γ一般為40°～80°，活塞越過下止點后δ角排氣門關閉，δ一般為10°～30°，整個排氣過程相當曲軸轉角180°+γ+δ。
      γ- 排氣提前角一般γ=40°～80°
      δ- 排氣延遲角一般δ=10°～30°
    所以排氣過程曲軸轉角為230°～290°
　　氣門重疊角α+δ=20°～60°
　　從上面的分析，可以看出實際配氣相位和理論上的配氣相位相差很大，實際配氣相位，氣門要早開晚關，主要是為了滿足進氣充足，排氣干凈的要求。但實際中，究竟氣門什么時候開？什么時候關最好呢？這主要根據各種車型，經過實驗的方法確定，由凸輪軸的形狀、位置及配氣機構來保證。
    第三節　　配氣機構的主要零部件
    一、　氣門組（如圖3.3）
    氣門組包括氣門、氣門導管、氣門座及氣門彈簧等零件。
　　1、氣門　
　氣門用來封閉氣道。氣門分成進氣門和排氣門兩種。氣門由氣門頭和桿身兩部分組成。氣門頭部是一個具有圓錐斜面的圓盤，氣門錐角一般為45度，進氣門錐角也有30度的，氣門頭邊緣應保持一定厚度，一般為1-3 mm，以防工作中沖擊損壞和被高溫燒蝕。氣門密封錐面與氣門座配對研磨。多數發動機進氣門頭部直徑比排氣門大，兩氣門一樣大時，排氣門有記號。

　　功用：①起導向作用，保證氣門作直線往復運動。②起導熱作用，將氣門頭部傳給桿身的熱量，通過氣缸蓋傳出去。氣門桿與導管之間一般留有0.05－0.12mm間隙。
　3、氣門座　
　　氣門座與氣門頭部密封錐面配合密封氣缸，氣門頭部的熱量亦經過氣門座外傳。氣門座可以在缸蓋或缸體上直接鏜出，也可以采用鑲嵌式結構。鑲嵌式結構氣門座都采用較好的材料（合金鑄鐵、奧氏體鋼等）單獨制作。
　　4、氣門彈簧
　　功用：氣門彈簧的作用是用來支撐和關閉氣門并使氣門關閉嚴密，防止氣門跳動而使氣缸漏氣。氣門彈簧多為圓柱形螺旋彈簧，它的一端支承在氣缸蓋上，另一端壓靠在氣門桿尾端的彈簧座上，彈簧座用鎖片固定在氣門桿的尾端。
    二、　氣門傳動組
　　功用：是使進、排氣門能按配氣相位規定的時刻開始，并保證氣門有足夠的開度。
　　氣門傳動組組成：凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂及氣門間隙調整螺釘等
　　1、凸輪軸　
　功用：控制氣門的開啟和關閉，每一個進、排氣門分別有相應的進氣凸輪和排氣凸輪。
　構造：它由進氣凸輪、排氣凸輪、凸輪軸頸、驅動汽油泵的偏心輪、驅動機油泵及分電器的斜齒輪等組成。
　　2、挺柱　
　　功用是將凸輪的推力傳給推桿（或氣門桿），并承受凸輪軸旋轉時所施加的側向力，近年來，液壓挺柱被廣泛地采用。
　　3、推桿　
　　功用是將從凸輪軸傳來的推力傳給搖臂，它是配氣機構中最容易彎曲的零件。要求有很高的剛度，在動載荷大的發動機中，推桿應盡量地做得短些。
　　4、搖臂
　　搖臂是一個雙臂杠桿，用來將推桿傳來的力改變方向，作用到氣門桿端打開氣門。（如圖3.4）