內(nèi)燃機配氣機構(gòu)
控制內(nèi)燃機進氣和排氣的機構(gòu)。內(nèi)燃機在完成一個工作循環(huán)以后,為了持續(xù)地工作必須將膨脹作功后的廢氣排出氣缸,并及時地吸入新鮮充量。配氣機構(gòu)按內(nèi)燃機各缸工作順序,適時地開啟和關(guān)閉進、排氣門或進、排氣口,以保證充分換氣。
布置形式
配氣機構(gòu)按氣門在內(nèi)燃機上布置的方式可分為側(cè)置氣門式和頂置氣門式兩類。
① 側(cè)置氣門式:結(jié)構(gòu)簡單,但進、排氣阻力大,燃燒室難以設(shè)計得緊湊,抗爆震性和高速性都差,燃料消耗率又高,故現(xiàn)代內(nèi)燃機很少采用,只在強化程度低的汽油機上還有采用的。
② 頂置氣門式:由于燃燒室緊湊,進、排氣阻力小,可以增多內(nèi)燃機的新鮮充量和提高汽油機的壓縮比,內(nèi)燃機的動力性能和經(jīng)濟性能都優(yōu)于側(cè)置氣門式,在柴油機和汽油機中得到廣泛應(yīng)用。頂置氣門式配氣機構(gòu)又可分為下置凸輪軸和頂置凸輪軸兩種。后者的凸輪軸置于氣缸蓋上,凸輪直接或通過搖臂開啟氣門,由于沒有挺柱和推桿,慣性力、振動和變形都較小,改善了內(nèi)燃機的高速性能,在高轉(zhuǎn)速、高性能的內(nèi)燃機上獲得更多的應(yīng)用。
主要構(gòu)件及其作用
配氣機構(gòu)通常由氣門組、搖臂、挺柱、推桿、凸輪軸及其傳動機構(gòu)組成。
① 氣門組:由氣門、氣門座、氣門彈簧、氣門彈簧座、鎖片和氣門導(dǎo)管組成。氣門頭部的錐面與氣門座的內(nèi)錐面緊密貼合,以保證密封。氣門頭部與氣缸內(nèi)的燃?xì)庵苯咏佑|。高溫的燃?xì)馀懦鰰r流經(jīng)排氣門,可使排氣門溫度高達600~900℃。進氣門溫度約為300~400℃。因此要求氣門材料耐熱、耐磨和耐腐蝕。通常排氣門采用耐熱合金鋼,進氣門采用普通合金鋼。氣門座可以在氣缸蓋上或機體上直接鏜出,但考慮到它在高溫下工作,磨損嚴(yán)重,所以通常用耐熱合金鋼或合金鑄鐵制成單獨的環(huán)形氣門座圈,壓入氣缸蓋或機體,以便于磨損后更換氣門座。氣門導(dǎo)管的作用是引導(dǎo)氣門上下移動,并使氣門頭部錐面與氣門座緊密貼合。氣門導(dǎo)管通常用鑄鐵或粉末冶金制成,壓入氣缸蓋或機體。氣門彈簧用來保證氣門關(guān)閉時能使氣門頭部錐面與氣門座貼緊。
② 搖臂:它的作用是改變由推桿所傳推力的方向,以開啟氣門。搖臂常用鋼材模鍛或球墨鑄鐵制成。
③ 推桿:一般用空心鋼管制成,兩端焊有球狀或凹坑狀的端頭。
④ 挺柱:挺柱的作用是將凸輪的推力傳給推桿或氣門。
⑤ 凸輪軸:通過其上的各進、排氣凸輪,分別控制相應(yīng)氣缸的進、排氣門,使之按配氣相位適時開啟。凸輪軸材料一般采用碳鋼,也有采用合金鑄鐵或球墨鑄鐵的。
配氣機構(gòu)的傳動 凸輪軸是由內(nèi)燃機的曲軸驅(qū)動的,兩者間的傳動機構(gòu)根據(jù)凸輪軸在內(nèi)燃機上的布置來決定。下置凸輪軸通過齒輪由曲軸驅(qū)動,頂置凸輪軸則用鏈條或軸由曲軸驅(qū)動。采用無聲鏈或齒形帶傳動可使傳動基本無聲。
凸輪軸由曲軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時,凸輪軸上的凸輪推動挺柱、推桿作往復(fù)運動。推桿的上頂端頂推搖臂的一端,使搖臂繞搖臂軸搖擺,則搖臂另端即下推氣門,使氣門開啟,同時也壓縮氣門彈簧。當(dāng)氣門需要關(guān)閉時,受凸輪驅(qū)動的搖臂不再壓住氣門桿端,氣門彈簧伸張而關(guān)閉氣門。
為了使氣門在工作中能夠緊密關(guān)閉,當(dāng)氣門桿端與搖臂端或凸輪之間留有間隙,在氣門及其傳動機構(gòu)等受熱伸長時不致使氣門與氣門座關(guān)閉不嚴(yán)。
發(fā)動機在冷態(tài)下,當(dāng)氣門處于關(guān)閉狀態(tài)時,氣門與傳動件之間的間隙稱為氣門間隙。氣門間隙過大 會使汽車動力下降 耗油量增加 。氣門間隙過小 會使汽車氣門座出現(xiàn)局部淬火 甚至損壞 。氣門間隙在使用中常需要檢查調(diào)整。
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