第四章 配气机构

三、进、排气系统
作用：是按照发动机工况需要，定时定量向气缸 供给清洁的空气，将燃烧后的废气排入大气。 组成：包括空气滤清器、涡轮增压器、中冷器、 进排气歧管、消声器等装置。 进、排气途经：空气→空气滤清器 → 增压器压 气机→中冷器→进气歧管→气缸→排气歧管→增压器 废气涡轮→排气管→消声器→废气排入大气。 类型：非增压式（自然吸气）、增压无中冷式、增 压中冷式。
丁字压板用来使用一个摇臂操纵两个气门。
丁字压板间隙的检查部位
二、配气相位
从气门开始开 启到关闭终了时的 曲轴转角称为配气 相位。
常用气门开启 与关闭时相对于上 下止点曲拐位置的 曲轴转角的环形图 来表示，此图称为 配气相位图。
㈠进气门的配气相位
1.进气门提前开启角
从进气门开始开启到活塞顶到达上止点对应 的曲轴转角。用α表示， α一般为10°～30°。 进气门早开，是为了进气行程开始时进气门 有一定的开度，减小进气阻力，使气流能顺利进 入气缸。
3、增压器的特点 （1）滞后现象 （2）压气机喘振现象 （3）涡轮的阻塞现象 （4）超速现象
4、柴油机增压后性能发生的变化
（1）柴油机的功率大大提高，可提高20％40％。 （2）发动机的机械效率提高，提高8％。 （3）燃油消耗率降低。 （4）发动机单位功率质量大大下降。
5、发动机增压后出现的新问题 （1）使发动机的机械负荷增加。 （2）发动机的热负荷增加。 从使用保养方面讲，必须加强发动机的 强制保养。
排气装置及消声器
复 习 题 1.配气机构的作用是什么？顶置式配气机构 的两大组各包括哪些主要零件？各主要零件的作 用是什么？ 2.什么是配气相位？进、排气门为什么要早 开迟闭？ 3.什么是气门间隙？气门间隙过大或过小各 有什么危害？ 4.进排气系统的作用是什么？包括哪些部件？ 5.WD615.67型柴油机采用什么进气预热装置？ 6.废气涡轮增压器的作用是什么？由几部分 组成？
第四章 作用:按 照内燃机各 气缸的工作 过程，适时 开启和关闭 进、排气门， 完成换气过 程。
配气机构
F6L912型柴油机的配气机构
NT855型柴油机的配气机构
第一节 组成与结构
一、配气机构的主要零件
由气门组和气门传动组组成。 （一）气门组 由气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气 门弹簧座和锁片等组成。
㈡排气门的配气相位 1.排气门提前开启角 从排气门开始开启到活塞到达作功行程下止 点对应的曲轴转角，称排气门提前开启角，用γ 表示。γ一般为40°～80°。 2.排气门延迟关闭角 从活塞位于排气上止点起，到排气门完全关 闭时对应的曲 轴转角，称排气门迟闭角，用δ 表示。δ一般约10°～30°。 由于存在排气门提前开启角γ和迟闭 角δ，排气门实际开启时间对应的曲轴转 角为γ+l80°+δ，约为230°～290°。
2.进气门延迟关闭角
活塞位于下止点起、到进气门关闭时对应 的曲轴转角。用β表示。β一般为40°～80°。 活塞在进气行程下止点时，气缸内压力低 于大气压力适当晚关进气门可用压力差和气流 惯性继续进气。 由于存在进气门提前开启角α和迟闭角 β，进气门实际开启时间对应的曲轴转角为 α+180°+β，约为230° ～ 290°。
1.气门 气门分为进气门和排气门，用来开启和关 闭进、排气道。由气门头和气门杆两部分组成。
2.气门座 气门座与气门配合，保证对气体的密封。 一般柴油机进、排气门座均有座圈，镶在气缸 盖上。
NT855型柴油机气门座
3.气门导管 作用：保证气门沿导管轴线稳定地上下运 动，使气门与座正确配合，并将气门杆的热量 传递散发出去。 4.气门弹簧 作用：使气门自动回位，保证气门与气门 座的密封，并尽量减少气门落座时的冲击力。
三、气门间隙
内燃机在冷态装配时，在气门杆与摇臂或丁字压 板与摇臂之间留有适当的间隙，称为气门间隙。 气门间隙过大 将使气门开度不足，形成迟开早闭， 缩短进排气时间，内燃机功率下降；气门杆与摇臂发生 撞击；同时，由于进气不足，压缩不良，燃烧缓慢，使 内燃机过热。 气门间隙过小 气门因受热膨胀后关闭不严而漏气； 气缸内的气体得不到正常的压力和温度，燃烧不良，使 内燃机过热和功率下降；同时，由于气门关闭不严，高 温气体经常留过气门头和气门座之入气缸的空气中所含的尘土和沙粒， 以减少气缸、活塞和活塞环等零件的磨损。
康明斯柴油机采用的空气滤清器有干式空气滤清 器、重型干式空气滤清器（单芯和双芯）、筒式空气 滤清器及复合干式空气滤清器空气滤清器等。
空气滤清器
WD615.67型 柴油机采用纸质 毛毡双级滤清器。 毛毡滤芯也称安 全滤芯，带有导 流罩和集尘皮囊， 其上还有空气滤 清器指示灯开关。
6、增压发动机的结构特点 （1）压缩比小。 （2）供油量增加。 （3）供油提前角减小 。 （4）喷油压力增大，喷孔直径也有变化。 （5）气门重叠角度比较大，气门间隙大。 （6）进排气流通面积增大。 另外增压柴油机也相应地强化了润滑和冷却 系统。
（3）由于经常处于高温下运转，到增压器润滑油 管线由于受高温，内部机油容易产生部分结焦，这样 会造成增压器轴承的润滑不良而损坏。因此，润滑油 管线在运行5万Km应清洗一次。 （4）检修发动机时千万不要让杂物进入增压器， 以防损坏转子。 （5）在每次二级保养时，注意检查增压器的运转 情况，发动机停车后用听针听，转子靠惯性应运转一 分钟一上。拆卸增压器修理时应注意不要碰撞损坏叶 轮。如需要更换叶轮，应作动平衡实验。 （6）长期停机的柴油机，在重新起动之前，一定 要拆下增压器进油管，从进油口倒入适量的干净润滑 油，对其进行预润滑，否则，因缺油会使增压器早期 损坏。
1.凸轮轴和正时齿轮
凸轮轴轴向限位装置
将厚壁衬套装到图示位置
正时齿轮系的传动及正时记号
3.推杆和摇臂
NT855型柴油机推杆是一个中空的钢杆，使往复 惯性力减小，其上端有凹窝，顶在摇臂后端调整螺 丝的圆头上，推杆的下端是圆头，坐落在随动臂上 的凹坑里。 摇臂、摇臂轴及摇臂室
4.丁字压板（又称十字头或气门桥）
㈢气门叠开与气门重叠角
由于进气门在上止点前即开启，而排气门在上止 点后才关闭，在这一时间内进、排气门同时开启，这 种现象称为气门叠开。进、排气门同时开启过程对应 的曲轴转角称为气门重叠角，其大小为α+δ。
由于新鲜气流和废气流都有各自的流动惯性，在 短时间内不会改变流向，不会出现废气倒流入进气道 和新鲜气体随废气一起排出的现象。相反，进入气缸 内部的新鲜气体可增加气缸内的气体压力，有利于废 气的排出。但气门重叠角必须选择适当，否则会出现 气体倒流现象。
7、增压器的正确使用和保养：
进入涡轮机端的温度在600℃左右， 增压器 转子以80000r/min高速旋转，为了保证增压器的 正常工作。使用中应注意： （1）发动机起动以后，特别是在冬季，应怠 速运转几分钟，千万不能猛轰油门，以防损坏 增压器油封。 （2）熄火前，发动机也应怠速运转几分钟， 让发动机、增压器转子的转速降下来以后再熄 火。突然熄火，机油泵不泵油，增压器转子在 惯性作用下仍在高速运转，造成干磨擦损坏轴 承。
为避免共振，NT855型、F6L912型柴油机 采用钢丝直径较粗的弹簧，使弹簧的固有频率 提高，避开气门弹簧的强迫振动频率； WD615.67型柴油机采用两个刚度不同的弹 簧一起工作，互相干扰达到避免共振的目的， 同时为避免折断弹簧卡入完好的弹簧，两根弹 簧的螺旋方向相反。
㈡气门传动组
NTA855型柴油机气门传动组由凸轮轴及 其驱动装置。包括随动臂、推杆、摇臂和摇 臂轴及丁字压板等组成。 F6L912型 和WD615型柴油机气门传动组 无随动臂和丁字压板，有挺杆。
密封装置：由油封总成、气封环等组成。压气 机端的密封装置主要是密封压气机内高压空气和防 止油腔的机油进入压气机。涡轮端密封装置是防止 高温废气进入油腔，确保机油质量。
润滑系统与冷却系统：康明斯柴油机的增压器 用机油冷却和润滑，机油通过轴承壳进行循环。
采用浮动轴承的原因是：当增压器转速超过 4000r/min时，如采用非浮动轴承，则轴表面与轴承 内表面间的滑动速度是相当高的，轴承很容易磨损， 采用浮动轴承时，用铅锡合金制作的轴承装在轴 承壳内，而转动的轴支撑在轴 浮动轴承示意图 承内作高速旋转。轴承与轴之 间、轴承与轴承壳之间均有间 隙，具有压力的润滑油从轴承 壳的上部的管接头进入轴承内、 外间隙。在柴油机运转过程中， 在轴承的内、外间隙中均形成 油膜，起着支撑的作用。
㈣ 空气中间冷却器
空气中间冷却器，是将增压后的空气在进 入气缸前进行中间冷却的装置，简称中冷器。
中冷器的冷却介质有：水、机油和空气。与 此相应的有水对空、油对空、空对空中冷系统三 种类型。
NTA855型柴油机中冷器采用的是水对空中冷类型。
中冷器分解图
具有横向螺钉的中冷器
㈤ 消声器
作用：降低从排气管排出废气的温度和压力，以 减小噪声并消除废气中的火焰和火星。 工作原理：消耗废气流的能量，消除气流的压力 波动。
㈡进气预热装置
WD615.67型柴油机采用火焰式起动预热装置。
㈢废气涡轮增压器
在康明斯柴油机型号中，凡有“T”字的都表示该 型号柴油机配装了废气涡轮增压器。
1.增压器的工作原理
增压器由涡轮机和压气机两部分组成。涡轮机 的进口与柴油机的排气管相连接，压气机的出口与 柴油机的进气管相连。由于柴油机排除的废气仍有 一定能量，便驱动废气涡轮旋转，涡轮机又带动压 气机旋转，压气机对吸进的空气进行压缩，使密度 提高，提高了进气压力，增加了充气量，以提高柴 油机功率。
涡轮增压器系统示意图
2.康明斯柴油机废气涡轮增压器的构造 废气涡轮 增压器除了涡 轮机和压气机 外，还有支撑 装置、密封装 置、润滑系统 和冷却系统。
T—18A型废气涡轮增压器构造
涡轮机部分：由涡轮叶轮及轴、涡轮壳等组成。 压气机部分：由压气机叶轮、压气机壳等零件 所组成。 支撑装置：由装在中间壳中的分别靠近空气压 缩机端和涡轮端的轴承、护板、止推盘等组成。