配气机构的作用:定时开启和关闭各气缸的进、排气门,使新鲜的可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸,废气得以及时从气缸排出 。在压缩与作功行程中,关闭气门保证燃烧室的密封。
配气机构由凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂、摇臂轴、气门弹簧及气门导管等一些相关部件组成。 凸轮轴在发动机上的布置有下置,侧置和顶置。现代发动机上常采用顶置式,它位于气缸盖上。凸轮轴直接通过挺柱驱动气门,省去了一大套如挺杆、推杆等往复运动的部件,很适用于高转速发动机,但也带来传动轴的困难,由于凸轮轴在气缸盖上,气缸盖拆装较为麻烦,并且喷油器的布置也较困难。各式配气机构都可分为气门组和气门传动组两大部分。气门组包括气门及与之相关联的零件,其组成与配气机构的形式基本无关。气门传动组是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件,其组成视配气机构的形式而有所不同,它的功用是定时驱动气门使其开闭。
配气机构的性能
1.在各种工况下工作时获得最佳的进气量,以保证发动机在各种工况下工作时发出最好的性能。
2.发动机在全负荷下工作时,需获得最大功率和扭矩,这就要求在此工况下,配气机构应保证获得最大进气量。
配气机构的布置型式
1.气门顶置式
气门顶置式是目前应用最广泛的一种配气机构型式 。进气门和排气门都倒挂在气缸盖上。气门组包括气门、气门导管、气门座、弹簧座、气门弹簧、锁片等零件;气门传动组一般由摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮组成。当气缸的工作循环需要将气门打开进行换气时,曲轴通过传动机构(如正时齿轮)驱动凸轮轴旋转,使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺柱、推杆、调整螺钉推动摇臂摆转,摇臂的另一端便向下推开气门,同时使弹簧进一步压缩。当凸轮的凸起部分的顶点转过挺柱以后,便逐渐减小了对挺柱的推力,气门在弹簧张力的作用下开度逐渐减小,直至最后关闭。压缩和做功行程中,气门在弹簧张力的作用下严密关闭。
2.凸轮轴布置型式
①凸轮轴下置式配气机构:凸轮轴装在曲轴箱内,直接由凸轮轴正时齿轮与曲轴正时齿轮相啮合,由曲轴带动。气门传动组包括上述全部零件,其应用最为广泛。
②凸轮轴中置式配气机构:凸轮轴位于气缸体的上部。为了减小气门传动机构的往复运动的质量,对于高转速的发动机,可将凸轮轴的位置移到气缸体的上部,由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂而省去推杆。该形式的配气机构因曲轴与凸轮轴的中心线距离较远,一般要在中间加入一个中间齿轮(惰轮)。
③凸轮轴上置式配气机构:凸轮轴布置在气缸盖上。凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门,没有挺柱和推杆,使往复运动的质量大为减小,对凸轮轴和气门弹簧的要求也最低,因此它适用于高速强化发动机。
3.凸轮轴传动方式
凸轮轴由曲轴带动旋转,它们可以通过正时齿轮、正时链条或正时皮带来传动。四行程发动机每完成一个工作循环,曲轴旋转两圈,各缸的进、排气门各开启一次,即凸轮轴只转一圈,所以曲轴与凸轮轴的传动比为2:1。
4.气门侧置式
进气门和排气、门都装置在气缸体的一侧。