当前课程知识点：柴油机构造与使用 > 第三章 配气机构 > 3.1配气机构 > 3.1.1配气机构的工作过程
大家好
通过前面几次课程的学习
我们知道柴油机是一种
热力发动机
它在压缩终了
将高压雾状柴油喷入燃烧室
从而使柴油与空气混合燃烧
产生高温高压的燃气
推动曲柄连杆机构
带动曲轴旋转
对外输出功率
那么为了使柴油机
能够持续不断的对外输出功率
一方面
必须保证柴油机
在每个工作循环中
排出上一个工作循环
产生的燃烧废气
然后吸入足够多的新鲜空气
从而为新的工作循环做好准备
另一方面
必须保证压缩冲程
和做功冲程时
气缸的紧紧密闭
那么在这个过程中
控制进排气打开关闭
实现气缸内气体更换的机构
就是柴油机的配气机构
那么柴油机的配气机构
是怎样按照各个汽缸的工作顺序
定时开启和关闭
各缸的进气门排气门
完成气体充量更换的呢
或者是说
柴油机配气结构的工作过程
是什么呢
带着这个问题
我们进入到本次课的学习
总的来说
配气机构的功用
就是实现柴油机
进排气过程的控制
控制两个工作循环之间
气缸内充量的更换
完成进排气过程
具体来说
在进排气冲程
配气机构的功用
就是按照气缸的工作顺序
和工作过程的要求
准时的启闭进气门排气门
向气缸供给新鲜空气
并及时排出废气
而在压缩和做功冲程
配气机构的作用则是关闭气门
确保燃烧室的可靠密封
从而为柴油机的正常工作
提供条件
通常情况下
根据气门在机体中的布置位置
配气机构可分为气门侧置
气门顶置和气门混置
三种类型
气门侧置式配气机构的
进排气门都安置在
汽缸体的一侧
气门头部向上
气门顶置式配气机构的
进排气门都安置在气缸盖上
气门混置式配气机构
是一种混合类型
例如进气门顶置
排气门侧置等
目前所有柴油机
和高速大功率
以及高压缩比的汽油机
均采用气门顶置式配气机构
此外
根据每个汽缸的气门数目
配气机构可分为
2气门4气门3气门
5气门等结构
一般柴油机都采用每缸两个气门
即一个进气门和一个排气门
通常情况下
在两气门结构中
进气门头部
比排气门大百分之15
到百分之30
目的是增大进气门
通过断面面积
减小进气阻力
增加进气量
为了改善换气
在可能的条件下
应尽量加大气门的直径
特别是进气门的直径
但是由于燃烧室尺寸的限制
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
每缸一进一排的气门机构
就不能保证良好的换气质量
所以现代高性能
或大功率柴油机
普遍采用每缸345个气门
其中尤以4气门柴油机最为广泛
四气门柴油机每缸2个进气门
2个排气门
其突出的优点是
一
气门通过断面面积大
进排气充分
进气量增加
柴油机的转矩和功率提高
二
每缸四个气门
每个气门的头部直径较小
每个气门的质量较轻
运动惯性较小
有利于提高柴油机转速
三
有利于喷油器
布置在燃烧室的中央
有利于燃烧
无论是哪种类型的配气机构
根据组成元素的功用
和相互关系
都可分为气门组件
和气门控制机构两大部分
其中气门组件
是开启或关闭
进排气道的执行元件
而气门控制机构
则是控制气门组件
执行气门开启或关闭的
控制机构或驱动机构
这里我们以
气门顶置式配气机构为例进行分析
它的气门组件由气门
气门座
气门弹簧
和气门导管等部件组成
而气门控制机构则由凸轮轴
挺柱
推杆和摇臂等部件组成
好
有了配气机构的基本组成之后
我们接下来重点分析一下
配气机构的工作过程
如图所示
图中浅蓝色部分为凸轮
每个气缸
在凸轮轴上有两个凸轮
分别控制进气门和排气门
凸轮上方依次是挺柱
推杆和摇臂等气门控制机构
另一侧为气门组件
当柴油机工作时
曲轴通过主动齿轮
以2比1的传动比
驱动凸轮轴传动齿轮
从而使凸轮轴
以比曲轴慢一倍的转速旋转
当凸轮轴凸轮凸起的部分
向上顶起挺柱时
挺柱会将放置其内的推杆顶起
然后推杆顶起气门摇臂
摇臂绕其轴旋转
在摇臂与顶杆
相接触的一端抬起的同时
摇臂的另一端
则向下压迫气门组件
克服气门弹簧的弹力
使气门向下运动
迫使气门打开
当气门开启最大时
气体流通截面积也最大
对应的凸轮处于最大升程位置
当凸轮继续转动
升程不断减小
在气门弹簧力的作用下
气门向上运动
由趋于关闭直到最终完全关闭
当气门关闭时
凸轮的基圆与挺柱接触
那么通过刚才的分析
我们可以看到
要想实现配气机构
与柴油机工作过程之间的
密切配合
需要满足什么样的条件呢
需要满足两个方面的条件
一是正确的传动比关系
二是正确的位置关系
正确的传动比
是指一个工作循环中
柴油机曲轴转动两圈
配气机构凸轮轴只转动一圈
各汽缸进气门排气门
完成一次上述打开关闭过程
这是我们四冲程柴油机
能够正常工作的前提
而正确的位置关系呢
它又是指什么呢
我们在对凸轮轴设计加工时
凸轮轴上各进气凸轮
或各排气凸轮的相对位置
均是根据凸轮轴旋转方向
柴油机发火顺序
气缸数目
工作间隔角等参数
精确计算出来的
柴油机工作时
只需将安装在齿轮室内的
曲轴传动齿轮和凸轮轴传动齿轮
保持正确的相对位置即可
如果改变了凸轮轴传动齿轮
与曲轴传动齿轮之间的相对位置
实际上就改变了
凸轮轴控制气门的启闭时刻
从而使曲轴和配气机构
无法维持正确的配合关系
上述齿轮之间的安装位置关系
称之为正时关系
保持正确正时关系的实现方式
就是在各个齿轮上做好标记
安装时让各个标记予以对齐
好 本节课内容到此结束
谢谢大家
-1.1概述
--1.1.1小节测试
--1.1.2小节测试
--1.1.3小节测试
--1.1.4小节测试
-1.2柴油机工作原理
--1.2.1小节测试
--1.2.2小节测试
--1.2.3小节测试
--1.2.4小节测试
--曲柄连杆机构主要由哪些总成部件组成？
-第一章简答测试题
- 2.1柴油机主体机件
--2.1.1 小节测试
- 2.2曲柄连杆机构
--2.2.1小节测试
--2.2.2小节测试
-第二章简答测试题
-3.1配气机构
--3.1.1小节测试
--3.1.2小节测试
-3.2柴油机换气过程
--3.2.1小节测试
-3.3进排气系统
--3.3.1小节测试
-第三章简答测试题
-4.1柴油机混合器的形成与燃烧
--4.1.1小节测试
--4.1.2小节测试
--4.1.3小节测试
--4.1.4小节测试
-4.2机械柱塞式燃油供给系统
--4.2.1小节测试
--4.2.2小节测试
--4.2.3小节测试
-4.3PT燃油供给系统
-5.1润滑油性能指标、分类及选用
--5.1.1小节测试
-5.2润滑方式及润滑油路
--5.2.1小节测试
--5.2.2小节测试
--5.2.3小节测试
-5.3润滑系统主要组成
--5.3.1小节测试
-5.4润滑系统保养
--5.4.1小节测试
-6.1冷却系统的功用和冷却方式
--6.1.1小节测试
-6.2柴油机的风冷系统
--6.2.1小节测试
-6.3柴油机的水冷系统
--6.3.1小节测试
-7.1柴油机的增压系统
--7.1.2小节测试
-7.2增压系统的增压方式
--7.2.2小节测试
-7.3涡轮增压工作原理
--7.3.2小节测试
-7.4增压柴油机的特点
--7.4.2小节测试
-7.5增压系统的使用
--7.5.2小节测试
-8.1启动装置
-8.2典型柴油机启动电路分析
-9.1柴油机的使用
--9.1.1小节测试
--9.1.2小节测试
--9.1.3小节测试
-9.2柴油机的维护保养
--9.2.1小节测试
--9.2.2小节测试
--9.2.3小节测试
--9.2.4小节测试
-9.3柴油机的检查与调整
--9.3.1小节测试
--9.3.2小节测试
--9.3.3小节测试
--9.3.4小节测试
--9.3.5小节测试
--9.3.6小节测试
--9.3.7小节测试
-9.4柴油机的故障分析与排除
--9.4.1小节测试
--9.4.2小节测试
--9.4.3小节测试
-期末考试
