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1、 工程机械内燃机工程机械内燃机第三章第三章 配气机构配气机构1配气机构的功用：配气机构的功用：按照内燃机的工作循环和按照内燃机的工作循环和发火顺序，定时地开启和关闭各缸的进、排气门，发火顺序，定时地开启和关闭各缸的进、排气门，使新鲜空气使新鲜空气(柴油机柴油机)或可燃混合气或可燃混合气(汽油机汽油机)及时及时进入气缸，并使废气及时从气缸排出。进入气缸，并使废气及时从气缸排出。要求：要求：气缸进气完善、排气充分，振动噪声小，气缸进气完善、排气充分，振动噪声小，工作可靠，使用寿命长，维修调整方便。工作可靠，使用寿命长，维修调整方便。2内容提纲内容提纲第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配
2、气机构的布置与传动第二节第二节 气门式配气机构的主要零部件气门式配气机构的主要零部件第三节第三节 充气效率、配气相位和气门间隙充气效率、配气相位和气门间隙 3第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动u配气机构的类型配气机构的类型 内燃机配气机构的类型有内燃机配气机构的类型有气门式气门式、气口式气口式及及气气门气口式门气口式。四冲程广泛采用气门式四冲程广泛采用气门式，二冲程一般，二冲程一般采用气口式，工程机械用内燃机一般为四冲程形式，采用气口式，工程机械用内燃机一般为四冲程形式，故一般采用故一般采用气门式气门式配气机构。配气机构。 气门式配气机构进、排气门的开闭是一般是
3、通气门式配气机构进、排气门的开闭是一般是通过凸轮轴来控制的，凸轮轴每旋转一周则会分别控过凸轮轴来控制的，凸轮轴每旋转一周则会分别控制进、排气门各自开启一次。四冲程内燃机曲轴旋制进、排气门各自开启一次。四冲程内燃机曲轴旋转转720度完成一个工作循环，各缸的进、排气门开启度完成一个工作循环，各缸的进、排气门开启一次，因此，曲轴与凸轮轴的传动比设计成一次，因此，曲轴与凸轮轴的传动比设计成2:1。 4第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动u气门式配气机构的分类气门式配气机构的分类 按气门的布置按气门的布置可分为：顶置式气门和侧置式气门；可分为：顶置式气门和侧置式气门；按凸轮
4、轴的位置按凸轮轴的位置可分为：上置式凸轮轴、中置式可分为：上置式凸轮轴、中置式凸轮轴和下置式凸轮轴；凸轮轴和下置式凸轮轴；按曲轴和凸轮轴的传动方式按曲轴和凸轮轴的传动方式可分为：齿轮传动、可分为：齿轮传动、链传动和齿形带传动；链传动和齿形带传动；按每缸气门数按每缸气门数可分为：二气门式和四气门式。可分为：二气门式和四气门式。5第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动 一、气门的布置形式一、气门的布置形式1. 顶置式气门配气机构顶置式气门配气机构 顶置式气门配气机构的进、排气门都设顶置式气门配气机构的进、排气门都设置在气缸盖上置在气缸盖上。一般由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、
5、气门一般由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。和气门弹簧等组成。优点优点：进气阻力小，充气效率高，有利：进气阻力小，充气效率高，有利于提高内燃机的动力性和经济性。于提高内燃机的动力性和经济性。缺点缺点：凸轮轴与气门或与曲轴距离较远，：凸轮轴与气门或与曲轴距离较远，气门传动组结构复杂，零件较多，且内气门传动组结构复杂，零件较多，且内燃机高度较高。燃机高度较高。目前国产的汽车发动机和工程机械都采用气门顶置式配气机构。目前国产的汽车发动机和工程机械都采用气门顶置式配气机构。6第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动 一、气门的布置形式一、气门的布置形式2. 侧置式
6、气门配气机构侧置式气门配气机构 气门位于气缸体侧面称为气门侧置式配气机气门位于气缸体侧面称为气门侧置式配气机构。构。由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组成。省由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组成。省去了推杆、摇臂、摇臂轴、摇臂座等零件。去了推杆、摇臂、摇臂轴、摇臂座等零件。优点：优点：侧置式气门配气机构结构简单，制造侧置式气门配气机构结构简单，制造方便，成本低，而且气缸盖的形状得以简化，方便，成本低，而且气缸盖的形状得以简化，同时内燃机的高度有所降低。同时内燃机的高度有所降低。缺点：缺点：气道拐弯多，进、排气流动阻力大，气道拐弯多，进、排气流动阻力大，燃烧室不紧凑，散热损失大，使压缩比的提高燃烧室不
7、紧凑，散热损失大，使压缩比的提高受到限制，因此使得内燃机的各项性能指标都受到限制，因此使得内燃机的各项性能指标都较差，逐渐被淘汰。较差，逐渐被淘汰。7第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动 二、凸轮轴的布置形式二、凸轮轴的布置形式1. 凸轮轴上置式凸轮轴上置式 凸轮轴布置在气缸盖上。凸轮轴布置在气缸盖上。优优点点：往往复复运运动动质质量量较较小，适合高速发动机。小，适合高速发动机。缺缺点点：凸凸轮轮轴轴上上置置离离曲曲轴轴中中心心线线较较远远，因因而而使使配配气气正正时时传传动动机机构构变变得得复复杂杂，拆装气缸盖时较困难。拆装气缸盖时较困难。 通过摇臂来驱动气门通
8、过摇臂来驱动气门直接驱动气门直接驱动气门8第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动 二、凸轮轴的布置形式二、凸轮轴的布置形式2. 凸轮轴中置式凸轮轴中置式 凸轮轴设置在气缸体的凸轮轴设置在气缸体的上部。上部。由凸轮轴经过挺柱直接由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，省去推杆。驱动摇臂，省去推杆。这种方式也在一定程度这种方式也在一定程度上减小了气门传动机构的上减小了气门传动机构的往复运动质量。往复运动质量。 9第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动 二、凸轮轴的布置形式二、凸轮轴的布置形式3. 凸轮轴下置式凸轮轴下置式 凸凸轮轮轴轴设设置置在在气气缸
9、缸体体中部。中部。这这种种方方式式是是气气门门和和凸凸轮轮轴轴相相距距最最远远，因因而而气气门门传传动动零零件件较较多多，气气门门传传动动机机构构的的往往复复运运动动质质量较大。量较大。 10第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动 三、曲轴和凸轮轴的传动三、曲轴和凸轮轴的传动 1. 齿轮传动齿轮传动 凸凸轮轮轴轴下下置置、中中置置的的配配气气机机构构一般采用圆柱形正时齿轮传动。一般采用圆柱形正时齿轮传动。通通常常从从曲曲轴轴到到凸凸轮轮轴轴只只需需一一对对正正时时齿齿轮轮传传动动，若若两两轴轴中中心心线线距距离离较较大大，用用一一对对齿齿轮轮传传动动会会导导致致齿齿
10、轮轮直直径径过过大大，造造成成齿齿轮轮圆圆周周线线速度过高，可增加一个中间惰轮。速度过高，可增加一个中间惰轮。为为了了啮啮合合平平稳稳，减减小小噪噪声声，正正时齿轮多用斜齿轮。时齿轮多用斜齿轮。 11第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动 三、曲轴和凸轮轴的传动三、曲轴和凸轮轴的传动 链传动链传动 齿形带传动齿形带传动 2. 链传动和齿形带传动链传动和齿形带传动 链链条条与与链链轮轮的的传传动动适适用用于于凸凸轮轮轴轴上上置置的的配配气气机机构构，但但其其工工作作可可靠靠性性和耐久性不如齿轮传动。和耐久性不如齿轮传动。近近年年来来高高速速汽汽车车发发动动机机上上广广
11、泛泛采采用用齿齿形形皮皮带带来来代代替替传传动动链链，齿齿形形带带传传动动的的优优点点是是噪噪声声小小、质量小、成本低。质量小、成本低。12第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动 四、每缸气门数四、每缸气门数1. 二气门式二气门式 一般发动机采用每缸一进一排两个气门的结构。一般发动机采用每缸一进一排两个气门的结构。通常进气门直径大于排气门直径。通常进气门直径大于排气门直径。为为了了改改善善换换气气，在在可可能能的的条条件件下下，应应尽尽量量加加大大气门的直径，特别是进气门的直径。气门的直径，特别是进气门的直径。由于燃烧室尺寸的限制，气门直径最大一般不能超过气缸由于燃
12、烧室尺寸的限制，气门直径最大一般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，每直径的一半。当气缸直径较大，活塞平均速度较高时，每缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量。缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量。 13第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动 四、每缸气门数四、每缸气门数2. 四气门式四气门式 每每缸缸四四个个气气门门，即即两两个个进进气门和两个排气门。气门和两个排气门。同同名名气气门门排排成成两两列列，可可由由一一个个凸凸轮轮通通过过T形形驱驱动动杆杆同同时时驱驱动动两两个个同同名名气气门门，所所有有的的气气门门可可用用一一根根凸凸轮轮轴轴驱动。驱动。 同同名名气气门门排排成成一一列列则则需需用用两根凸轮轴驱动。两根凸轮轴驱动。 14第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动15第一节第一节 气门式配气机构的布置与传动气门式配气机构的布置与传动16
