電子發(fā)燒友App
發(fā)動機的配氣機構(gòu)是實現(xiàn)發(fā)動機進(jìn)氣過程和排氣過程的控制機構(gòu)。其作用是按照配氣
正時的要求，在規(guī)定的時刻開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，以保證氣缸排除廢氣，吸進(jìn)新鮮氣體，
使工作物質(zhì)循環(huán)不間斷地進(jìn)行。
1 配氣機構(gòu)的要求與組成
對配氣機構(gòu)的要求是保證進(jìn)氣充分、排氣干凈，進(jìn)、排氣門開與閉的時刻準(zhǔn)確，關(guān)閉
時嚴(yán)密可靠。
配氣機構(gòu)的布置有頂置氣門式和側(cè)置氣門式兩種。對于柴油機廣泛采用頂置氣門式，
它由氣門組件和氣門傳動組件兩部分組成。
2 氣門組件
氣門組件包括氣門、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧等部件。
2.1 氣門
氣門的作用是控制進(jìn)、排氣的開啟和關(guān)閉。分為進(jìn)氣門和排氣兩種。
氣門的布置：頂置式配氣機構(gòu)有每缸二氣門和四氣門之分，通常缸徑D≥140mm 強
化程度較高的中、大型發(fā)動機多采用每缸四個氣門。我們電站所采用的20V 956 TB33 柴
油機采用的就是頂置四氣門式，具體布置可參見圖一。
圖一中標(biāo)號為13 的就是進(jìn)氣門，另一個進(jìn)氣門分布在被切掉的一部分上；標(biāo)號為16
的是排氣門，最遠(yuǎn)端的是另一個排氣門。
圖一中標(biāo)號為13 的就是進(jìn)氣門，另一個進(jìn)氣門分布在被切掉的一部分上；標(biāo)號為16
的是排氣門，最遠(yuǎn)端的是另一個排氣門。
2.2 氣門導(dǎo)管
氣門導(dǎo)管的作用是保證氣門與氣門座在同一中心線上正常工作，并起散熱作用。
氣門桿與導(dǎo)管之間留有很小的的間隙，使氣門桿能在導(dǎo)管中自由移動。
圖一中標(biāo)號為14 的就是氣門導(dǎo)管。
2.3 氣門彈簧及鎖緊裝置
氣門彈簧是用來關(guān)閉氣門，并使氣門與氣門座保持緊密貼合密封。要求它應(yīng)具有很強
的彈力，以保證氣門關(guān)閉時所需要的運動速度。
氣門彈簧裝在氣門桿部外邊，其一端支承在氣缸（或氣缸體）上，而另一端固定在彈
簧座上。圖一中標(biāo)號為1，2 的就是氣門彈簧。
作用在氣門彈簧上的力是周期性的，其作用力的頻率與氣門彈簧的固有頻率相同或是
成整倍數(shù)時，彈簧就會發(fā)生共振，造成彈簧斷裂，為防止彈簧發(fā)生共振而損壞，可以采取
下述措施：
采用雙彈簧。每個氣門用二根直徑及螺距不同，螺旋方向相反的內(nèi)、外彈簧，這種彈
簧不但可以防止發(fā)生共振，而且一根彈簧折斷時，另一根彈簧還可維持工作。
3 氣門傳動組件
氣門傳動組件由凸輪軸、挺柱、推桿和搖臂等零、部件組成。它們的作用是把凸輪的
運動傳遞到氣門組件上，以控制氣門的開閉。
3.1 凸輪軸
凸輪軸是配氣機構(gòu)中的關(guān)鍵部件，其作用是通過傳動零件按發(fā)動機的工作循環(huán)準(zhǔn)確地
開啟和關(guān)閉每個氣缸上的進(jìn)、排氣門。在柴油機上，它還要帶動噴油泵、輸輪泵等。為了
保證柴油機噴油和汽油機點火的準(zhǔn)時可靠，凸輪軸和曲軸必須保持一定的正時關(guān)系，使發(fā)
動機正常運轉(zhuǎn)。
1> 凸輪軸的構(gòu)造 凸輪軸由若干個進(jìn)、排凸輪和支承軸頸所構(gòu)成，由端部的正時
齒輪驅(qū)動。由于發(fā)動機的類型不同，所以凸輪軸的構(gòu)造也不完全一樣。對于四沖程柴油機
的凸輪軸，除進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪外，還有噴油泵凸輪。
凸輪軸的結(jié)構(gòu)見圖二
圖二 凸輪軸的結(jié)構(gòu)
氣門開啟的距離決定于凸輪的頂高；氣門開啟時間的長短決定于凸輪頭部的角度，此
角度稱為夾角，對于四沖程發(fā)動機，理論上此夾角為90°，但由于氣門需要早開晚關(guān)，
故夾角應(yīng)超過90°。
2> 凸輪軸的驅(qū)動 凸輪軸的驅(qū)動通常采用齒輪傳動，很少采用鏈條傳動。采用齒
輪傳動時，齒輪是裝在凸輪軸的前端與曲軸上的齒輪直接或者間接嚙合，稱為正時齒輪。
對于四沖程柴油機，每完成一個工作循環(huán)，曲軸要旋轉(zhuǎn)兩周，各缸進(jìn)、排氣門各開啟一次，
而凸輪軸只旋轉(zhuǎn)一周，因此曲軸與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比為2：1。
3.2 傳動機構(gòu)
配氣機構(gòu)的傳動機構(gòu)是用來傳動凸輪軸到氣門之間的運動。頂置氣門式配氣機構(gòu)，包
括氣門挺柱、推桿和搖臂組等。
1> 氣門挺柱 氣門挺柱的作用是將凸輪的推力傳遞給推桿，并承受凸輪軸旋轉(zhuǎn)時
所產(chǎn)生的側(cè)向力。
當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)動時，為避免凸輪尖頂動氣門時的橫向力直接作用在氣門腳上，造成氣門
桿單向磨損，在氣門與凸輪軸之間裝有挺柱來傳遞凸輪的推力。應(yīng)急柴油機使用的是滾子
式的挺柱，挺柱的結(jié)構(gòu)見圖三。圖中1 為挺柱本體。
2>推桿 在頂置式氣門機構(gòu)中，由于凸輪軸和氣門是分開設(shè)置的，兩者距離較遠(yuǎn)，
因此，采用推桿來傳遞凸輪上頂?shù)耐屏ΑＭ茥U的結(jié)構(gòu)見圖四中的1，2。
3> 搖臂組 搖臂組是將推桿的運動改變方向傳給氣門，以控制氣門開閉的傳動
件。它由搖臂、搖臂軸、軸承和軸承座等機件組成，搖臂是一個中間具有圓孔的不等長雙
臂杠桿，短臂通過調(diào)整螺釘與推桿接觸，長臂與氣門接觸，這樣便可使推桿以較小的移動
量得到較大的氣門開度，由于推桿上下移動量小，可減小傳動機構(gòu)的慣性力。搖臂內(nèi)有油
道，其間流經(jīng)潤滑油，以減少摩擦。搖臂的結(jié)構(gòu)可參見圖四中的3（控制兩個進(jìn)氣門的搖
臂）和4（控制兩個排氣門的搖臂）。放大的搖臂零件見圖五。
時刻，通常用相對于上、下止點時曲柄位置的曲軸轉(zhuǎn)角來表示，稱為配氣相位或配氣定時，
用環(huán)形圖來表示。見圖六。
5 柴油機的進(jìn)、排氣系統(tǒng)
柴油機的進(jìn)、排氣系統(tǒng)包括進(jìn)、排氣管、空氣過濾器、氣缸蓋和氣缸體中的進(jìn)、排氣
道和排氣消聲器。
5.1 進(jìn)氣系統(tǒng)和空氣濾清器
在柴油機運行時，外界的新鮮空氣經(jīng)過SAD18，28，38，48 系統(tǒng)進(jìn)入各自的柴油電
機大廳，然后經(jīng)過空氣過濾器進(jìn)入進(jìn)氣管道，然后進(jìn)入氣缸燃燒。在柴油機的側(cè)面外觀圖
七上很容易看到新鮮空氣的總管（側(cè)面最粗的一根長管）和到各個氣缸去的分配管（長管
上向上伸出的10 根管子，另一側(cè)對稱布置10 根）。
柴油機的廢氣從氣缸中經(jīng)排氣門排出后，經(jīng)過消音器后直接排到大氣中。
6 柴油機的增壓系統(tǒng)
柴油機輸出功率的大小，取決于進(jìn)入氣缸的燃油和空氣的數(shù)量及熱能的有效利用率。
由此可知要提高柴油機的輸出功率，最經(jīng)濟有效的辦法是增加進(jìn)入氣缸的空氣量，在柴油
機氣缸容積保持不變的條件下，增加進(jìn)入氣缸的空氣密度是提高柴油機輸出功率的主要手
段。然而，空氣密度與壓力成正比，與溫度成反比，因此，增加進(jìn)氣壓力，降低進(jìn)氣溫度
都能提高進(jìn)氣密度，目前柴油機中采用增壓器來提高壓力，采用中冷器降低氣體的溫度。
所謂增壓，即用增壓器（壓氣機）將柴油機的進(jìn)氣缸外壓縮后再送入氣缸，以增加柴
油機的進(jìn)氣量，從而提高平均有效壓力和功率。
田灣核電站應(yīng)急柴油機采用的是廢氣渦輪增壓的技術(shù)。
廢氣渦輪增壓是利用柴油機排出的廢氣能量來驅(qū)動增壓器，將空氣壓縮后再送入氣缸
的一種增壓方法。柴油機采用廢氣渦輪增壓器之后，可以提高輸出功率30～100%以上，
同時還可減少單位功率的質(zhì)量，縮小外形尺寸，節(jié)省原材料，降低燃油消耗率，增大柴油
機的扭矩，提高載荷能力以及減少排氣對大氣的污染等優(yōu)點。
渦輪增壓機的結(jié)構(gòu)和原理圖見圖八。
圖八 廢氣渦輪增壓機
a：新鮮空氣的進(jìn)排路線；b：廢氣的進(jìn)排路線；c：潤滑油；
工商網(wǎng)監(jiān)
評論