配氣機構是控制發動機進氣和排氣的裝置,其作用是按照發動機的工作次序和各缸工作循環的要求,定時開啟和關閉進、排氣門,以便在進氣行程使儘可能的可燃混合氣進入氣缸,在排氣行程將廢氣快速排出氣缸。
(1)配氣機構的主要零件
1)氣門組件。氣門組件包括氣門、氣門導管、氣門座及氣門彈簧等零件組成,氣門組件的作用是保證實現對氣缸的可靠性密封,為此要求氣門頭部與氣門座貼合嚴密,氣門導管對氣門桿的往復運動導向良好,氣門彈簧兩端與氣門桿中心線相互垂直,氣門彈簧的彈力保證氣門關閉時緊壓在氣門座上。
2)氣門傳動組件。氣門傳動組件主要包括凸輪軸及其傳動機構、挺柱、推桿和搖臂機構等零部件。
凸輪軸
凸輪軸是氣門傳動組中的主要部件,其作用是控制氣門的開閉及其升程的變化規律。
凸輪軸一般用優質鋼模鍛而成,並對凸輪和軸頸工作表面進行高頻感應加熱淬火(中碳鋼)或滲碳淬火(低碳鋼)處理。
挺柱 挺柱的作用是將凸輪軸鏇轉時產生的推動力傳給推桿或氣門,挺柱一般用耐磨性好的合金鋼或合金鑄鐵等材料製造。
搖臂組件主要有搖臂、搖臂軸、支撐座、氣門間隙調整螺釘等零件。搖臂是一個以中間軸孔為支點的雙臂槓桿,短臂一側裝有氣門間隙調整螺釘,長臂一端有一圓弧工作面用來推動氣門。
(2)氣門的布置形式
1)側置氣門式配氣機構。這種結構形式的配氣機構具有結構簡單、造價低、維修方便等優點。但由於其氣門側置造成燃燒室結構不緊湊,導致發動機動力性與高速性較差、經濟性不高。目前,這種配氣機構已趨於淘汰。
2)頂置氣門式配氣機構。頂置氣門式配氣機構形式。
氣門安裝在氣缸蓋中,處於氣缸的頂部,採用半球形、楔形或盆形燃燒室,燃燒室結構緊湊,壓縮比高,改善了燃燒過程,減少了熱量損失,提高了熱效率。
(3)凸輪軸的布置形式
凸輪軸的布置形式根據凸輪軸在機體中安裝位置的不同,劃分為下置式、中置式、和頂置式三種。
(4)配氣機構的傳動過程
發動機工作時曲軸通過正時齒輪驅動凸輪軸鏇轉,當凸輪的凸起部分頂起挺柱時,挺柱推動推桿一起上行,作用於搖臂上的推動力驅使搖臂繞軸轉動,搖臂的另一端壓縮氣門彈簧使氣門下行,打開氣門。隨著凸輪軸的繼續轉動,當凸輪的凸起部分離開挺柱時,氣門便在氣門彈簧張力的作用下上行,關閉氣門。
(5)氣門間隙
氣門間隙的大小一般由發動機製造廠家根據實驗確定。一般冷態下,進氣門間隙為0.25~0.30mm,排氣門間隙為0.30~0.35mm。間隙過小,發動機在熱態下可能會發生漏氣現象,導致功率下降,甚至燒壞氣門;間隙過大,傳動零件之間以及氣門與氣門座之間將產生撞擊,造成整個配氣機構運轉不平穩,噪聲增大,且使氣門開起持續時間減少,進氣和排氣不充分。
採用液壓挺柱的發動機,靠液壓挺柱軸向自動調整功能改變挺柱長度,隨時補償氣門熱膨脹量,故不需要預留氣門間隙。