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發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣過(guò)程和排氣過(guò)程的控制機(jī)構(gòu)。其作用是按照配氣
正時(shí)的要求，在規(guī)定的時(shí)刻開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門(mén)，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(jī)構(gòu)的要求與組成
對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的要求是保證進(jìn)氣充分、排氣干凈，進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)與閉的時(shí)刻準(zhǔn)確，關(guān)閉
時(shí)嚴(yán)密可靠。
配氣機(jī)構(gòu)的布置有頂置氣門(mén)式和側(cè)置氣門(mén)式兩種。對(duì)于柴油機(jī)廣泛采用頂置氣門(mén)式，
它由氣門(mén)組件和氣門(mén)傳動(dòng)組件兩部分組成。
2 氣門(mén)組件
氣門(mén)組件包括氣門(mén)、氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)彈簧等部件。
2.1 氣門(mén)
氣門(mén)的作用是控制進(jìn)、排氣的開(kāi)啟和關(guān)閉。分為進(jìn)氣門(mén)和排氣兩種。
氣門(mén)的布置：頂置式配氣機(jī)構(gòu)有每缸二氣門(mén)和四氣門(mén)之分，通常缸徑D≥140mm 強(qiáng)
化程度較高的中、大型發(fā)動(dòng)機(jī)多采用每缸四個(gè)氣門(mén)。我們電站所采用的20V 956 TB33 柴
油機(jī)采用的就是頂置四氣門(mén)式，具體布置可參見(jiàn)圖一。
圖一中標(biāo)號(hào)為13 的就是進(jìn)氣門(mén)，另一個(gè)進(jìn)氣門(mén)分布在被切掉的一部分上；標(biāo)號(hào)為16
的是排氣門(mén)，最遠(yuǎn)端的是另一個(gè)排氣門(mén)。
圖一中標(biāo)號(hào)為13 的就是進(jìn)氣門(mén)，另一個(gè)進(jìn)氣門(mén)分布在被切掉的一部分上；標(biāo)號(hào)為16
的是排氣門(mén)，最遠(yuǎn)端的是另一個(gè)排氣門(mén)。
2.2 氣門(mén)導(dǎo)管
氣門(mén)導(dǎo)管的作用是保證氣門(mén)與氣門(mén)座在同一中心線上正常工作，并起散熱作用。
氣門(mén)桿與導(dǎo)管之間留有很小的的間隙，使氣門(mén)桿能在導(dǎo)管中自由移動(dòng)。
圖一中標(biāo)號(hào)為14 的就是氣門(mén)導(dǎo)管。
2.3 氣門(mén)彈簧及鎖緊裝置
氣門(mén)彈簧是用來(lái)關(guān)閉氣門(mén)，并使氣門(mén)與氣門(mén)座保持緊密貼合密封。要求它應(yīng)具有很強(qiáng)
的彈力，以保證氣門(mén)關(guān)閉時(shí)所需要的運(yùn)動(dòng)速度。
氣門(mén)彈簧裝在氣門(mén)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(hào)為1，2 的就是氣門(mén)彈簧。
作用在氣門(mén)彈簧上的力是周期性的，其作用力的頻率與氣門(mén)彈簧的固有頻率相同或是
成整倍數(shù)時(shí)，彈簧就會(huì)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(gè)氣門(mén)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(shí)，另一根彈簧還可維持工作。
3 氣門(mén)傳動(dòng)組件
氣門(mén)傳動(dòng)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(yùn)動(dòng)傳遞到氣門(mén)組件上，以控制氣門(mén)的開(kāi)閉。
3.1 凸輪軸
凸輪軸是配氣機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部件，其作用是通過(guò)傳動(dòng)零件按發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)準(zhǔn)確地
開(kāi)啟和關(guān)閉每個(gè)氣缸上的進(jìn)、排氣門(mén)。在柴油機(jī)上，它還要帶動(dòng)噴油泵、輸輪泵等。為了
保證柴油機(jī)噴油和汽油機(jī)點(diǎn)火的準(zhǔn)時(shí)可靠，凸輪軸和曲軸必須保持一定的正時(shí)關(guān)系，使發(fā)
動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
1> 凸輪軸的構(gòu)造 凸輪軸由若干個(gè)進(jìn)、排凸輪和支承軸頸所構(gòu)成，由端部的正時(shí)
齒輪驅(qū)動(dòng)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型不同，所以凸輪軸的構(gòu)造也不完全一樣。對(duì)于四沖程柴油機(jī)
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(jiàn)圖二
圖二 凸輪軸的結(jié)構(gòu)
氣門(mén)開(kāi)啟的距離決定于凸輪的頂高；氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)間的長(zhǎng)短決定于凸輪頭部的角度，此
角度稱(chēng)為夾角，對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，理論上此夾角為90°，但由于氣門(mén)需要早開(kāi)晚關(guān)，
故夾角應(yīng)超過(guò)90°。
2> 凸輪軸的驅(qū)動(dòng) 凸輪軸的驅(qū)動(dòng)通常采用齒輪傳動(dòng)，很少采用鏈條傳動(dòng)。采用齒
輪傳動(dòng)時(shí)，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(chēng)為正時(shí)齒輪。
對(duì)于四沖程柴油機(jī)，每完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸要旋轉(zhuǎn)兩周，各缸進(jìn)、排氣門(mén)各開(kāi)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(dòng)機(jī)構(gòu)
配氣機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳動(dòng)凸輪軸到氣門(mén)之間的運(yùn)動(dòng)。頂置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)，包
括氣門(mén)挺柱、推桿和搖臂組等。
1> 氣門(mén)挺柱 氣門(mén)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(shí)
所產(chǎn)生的側(cè)向力。
當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為避免凸輪尖頂動(dòng)氣門(mén)時(shí)的橫向力直接作用在氣門(mén)腳上，造成氣門(mén)
桿單向磨損，在氣門(mén)與凸輪軸之間裝有挺柱來(lái)傳遞凸輪的推力。應(yīng)急柴油機(jī)使用的是滾子
式的挺柱，挺柱的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖三。圖中1 為挺柱本體。
2>推桿 在頂置式氣門(mén)機(jī)構(gòu)中，由于凸輪軸和氣門(mén)是分開(kāi)設(shè)置的，兩者距離較遠(yuǎn)，
因此，采用推桿來(lái)傳遞凸輪上頂?shù)耐屏?。推桿的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖四中的1，2。
3> 搖臂組 搖臂組是將推桿的運(yùn)動(dòng)改變方向傳給氣門(mén)，以控制氣門(mén)開(kāi)閉的傳動(dòng)
件。它由搖臂、搖臂軸、軸承和軸承座等機(jī)件組成，搖臂是一個(gè)中間具有圓孔的不等長(zhǎng)雙
臂杠桿，短臂通過(guò)調(diào)整螺釘與推桿接觸，長(zhǎng)臂與氣門(mén)接觸，這樣便可使推桿以較小的移動(dòng)
量得到較大的氣門(mén)開(kāi)度，由于推桿上下移動(dòng)量小，可減小傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣性力。搖臂內(nèi)有油
道，其間流經(jīng)潤(rùn)滑油，以減少摩擦。搖臂的結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖四中的3（控制兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)的搖
臂）和4（控制兩個(gè)排氣門(mén)的搖臂）。放大的搖臂零件見(jiàn)圖五。
時(shí)刻，通常用相對(duì)于上、下止點(diǎn)時(shí)曲柄位置的曲軸轉(zhuǎn)角來(lái)表示，稱(chēng)為配氣相位或配氣定時(shí)，
用環(huán)形圖來(lái)表示。見(jiàn)圖六。
5 柴油機(jī)的進(jìn)、排氣系統(tǒng)
柴油機(jī)的進(jìn)、排氣系統(tǒng)包括進(jìn)、排氣管、空氣過(guò)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(jī)運(yùn)行時(shí)，外界的新鮮空氣經(jīng)過(guò)SAD18，28，38，48 系統(tǒng)進(jìn)入各自的柴油電
機(jī)大廳，然后經(jīng)過(guò)空氣過(guò)濾器進(jìn)入進(jìn)氣管道，然后進(jìn)入氣缸燃燒。在柴油機(jī)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(zhǎng)管）和到各個(gè)氣缸去的分配管（長(zhǎng)管
上向上伸出的10 根管子，另一側(cè)對(duì)稱(chēng)布置10 根）。
柴油機(jī)的廢氣從氣缸中經(jīng)排氣門(mén)排出后，經(jīng)過(guò)消音器后直接排到大氣中。
6 柴油機(jī)的增壓系統(tǒng)
柴油機(jī)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(jī)的輸出功率，最經(jīng)濟(jì)有效的辦法是增加進(jìn)入氣缸的空氣量，在柴油
機(jī)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(jī)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(jī)中采用增壓器來(lái)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(jī)）將柴油機(jī)的進(jìn)氣缸外壓縮后再送入氣缸，以增加柴
油機(jī)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(jī)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(jī)排出的廢氣能量來(lái)驅(qū)動(dòng)增壓器，將空氣壓縮后再送入氣缸
的一種增壓方法。柴油機(jī)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(shí)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(jī)的扭矩，提高載荷能力以及減少排氣對(duì)大氣的污染等優(yōu)點(diǎn)。
渦輪增壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理圖見(jiàn)圖八。
圖八 廢氣渦輪增壓機(jī)
a：新鮮空氣的進(jìn)排路線；b：廢氣的進(jìn)排路線；c：潤(rùn)滑油；
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論