第3章 配氣系統零部件的熱處理

3.1概述

汽車配氣系統的作用是按發動機每一氣缸內所進行的工作循環和點火次序要求，定時開啟和關閉進、排氣門，使新鮮的充氣（汽油機為可燃燒混合氣，柴油機為空氣)得以及時進入氣缸，并迅速將廢氣及時排出氣缸。它是決定發動機性能的重要機構，氣門式配氣系統是由氣門組和氣門傳動組等零件組成的。該系統的主要部件有凸輪軸、氣門以及相關零件等，圖3-1所示為一般發動機的氣門驅動系統，從圖中可以看出由活塞驅動的曲軸帶動傳動帶、凸輪軸運轉，然后頂壓氣門（或氣閥)，來完成開閉的全過程。

圖3-1 一般發動機的氣門驅動系統

1—正時皮帶 2—液壓式氣門間隙自動調節裝置 3—凸輪軸 4—氣門 5—活塞 6—曲軸 7—曲軸皮帶輪 8—張緊輪 9—凸輪軸皮帶輪

3.1.1氣門組的構成與作用

氣門及其相關零件通稱為氣門組，安裝在氣缸蓋上的進、排氣門能夠平穩工作，完全是組成氣門組的多個零件共同作用的結果。

1.氣門

發動機是汽車、拖拉機、內燃機車、船舶與艦艇、工程機械、坦克、活動電站等的動力源，而氣門是發動機的關鍵部件，氣門用材包括合金結構鋼、耐熱鋼、高溫合金等，通常進氣門工作溫度在400℃以下，而排氣門則在500～850℃的高溫燃氣腐蝕介質中，要求有足夠的高溫強度、塑性、硬度和良好的耐蝕性。

氣門由頭部和桿部組成，氣門頭部有30°或45°的錐面，通常進氣門的錐面為30°，而排氣門為45°。要求氣門桿與圓弧的過渡部分圓滑，以提高強度，改善頭部的散熱性，從而減小氣流的阻力。氣門桿部為圓柱形，是氣門運動的導向部分，磨光的表面與氣門導管保持一定的間隙，以減少磨損和有利于較好的散熱。氣門尾端由于氣門彈簧座的固定方式不同，有不同的結構，一種在氣門桿部的尾端制有環槽，另一種在其尾端制有鎖孔，根據發動機的要求不同可進行選擇。

圖3-2 氣門導管及其安裝

1—氣門導管 2—卡環 3—氣缸蓋 4—氣門座

2.氣門導管

氣門導管為一個空心的圓柱體，使氣門桿部從其中穿過，為氣門的支撐導向零件。氣門導管能夠保證氣門沿自身的軸線上下運動，使氣門與氣門座能正確地貼合和對中，同時使氣門頭部熱量的一部分通過氣門桿向氣缸蓋散發。氣門導管是嵌壓在缸蓋的孔中的，其工作溫度在200℃左右。氣門桿部在其中運動時，僅靠配氣系統飛濺的機油潤滑，因此導管磨損嚴重，大多采用灰鑄鐵、球墨鑄鐵或鐵基粉末冶金材料制造。為保證正常的工作，氣門桿與氣門導管的間隙為0.05～0.12mm，以確保氣門桿部的上下運動。氣門導管及其安裝如圖3-2所示。

3.氣門油封

它是一橡膠密封圈，主要起密封氣門導管、防止機油泄漏到氣缸內的作用。

4.氣門彈簧座

氣門彈簧座為氣門的彈簧基座，它由上、下兩個金屬環狀的氣門彈簧座組成。

5.氣門彈簧

氣門彈簧是由彈簧鋼絲卷制成的圓柱形螺旋彈簧，是提供關閉氣門作用力的零件，氣門是由凸輪軸頂壓打開的，氣門的關閉則是靠彈簧的反彈力將氣門壓向凸輪來實現的。安裝時將氣門桿部插入導管中，在導管與氣門外套裝彈簧，再裝上彈簧座，然后將鎖片嵌入氣門桿部的切槽中。

6.氣門鎖片

通過氣門導管、氣門彈簧等來固定氣門的鎖止零件。

7.氣門座

安裝在氣門的進、排氣孔上，氣門關閉時確保氣門的工作面與氣門座的工作面緊密貼合，來防止混合氣體的泄漏。氣門組的構成如圖3-3所示。

氣門組（氣門及相關零件):配置一根氣門彈簧的標準型的進、排氣門機構的組成零件。氣閥組件的結構示意圖如圖3-4所示。

圖3-3 氣門組的構成

1—氣門鎖片 2—氣門彈簧上座 3—氣門彈簧 4—氣門油封 5—氣門彈簧下座 6—氣門導管 7—氣門

圖3-4 氣門組件的結構示意圖

3.1.2氣門傳動組的構成與作用

發動機的配氣系統除了氣門組以外，與之密切相關的是氣門傳動組，它是由凸輪軸、正時齒輪、挺桿以及推桿、搖臂和搖臂軸等組成的，其作用為使進、排氣門能按配氣系統的要求定時開啟和關閉氣門，并保證氣門有足夠的開度，確保發動機的正常工作。

1)凸輪軸。凸輪軸用于控制氣門開閉，并驅動燃油泵、機油泵和分電器等工作。凸輪軸上有進氣凸輪、排氣凸輪、軸頸、驅動機油泵及分電器的齒輪、推動燃油泵搖臂的偏心輪等，進氣和排氣凸輪是凸輪軸的重要組成部分，它們在凸輪軸上的排列順序由進、排氣道的布置來決定。

2)正時齒輪及正時鏈條或正時帶輪。曲軸與凸輪軸的傳動通常是由正時齒輪、正時鏈條或正時傳動帶來完成的，四沖程發動機曲軸旋轉兩周，凸輪軸旋轉一周，使進、排氣門各開、閉一次，并且氣門開閉時機須與各缸工作循環的需要相適應。

3)氣門挺桿。挺桿的作用是將凸輪的推力傳給推桿或氣門。挺桿的類型有菌式、筒形非液壓式、筒形液壓式、滾輪式等，筒形液壓式挺桿無氣門間隙，可以減少發動機的噪聲，但精度要求嚴、成本高，多應用于高級轎車發動機。

4)氣門推桿。其作用是將挺桿的推力傳給搖臂，驅動氣門開啟。推桿的上、下端頭經熱處理并拋光或磨削，以提高耐磨性，桿身有實心和空心兩種。

5)搖臂及搖臂軸總成。其作用是改變推桿（下置凸輪軸式)、挺桿（中置凸輪軸式)或凸輪（上置凸輪軸式)的推力方向，使氣門開啟。搖臂軸總成固定在氣缸蓋上部，主要由搖臂、搖臂軸、汽車發動機軸支座等組成，搖臂制成兩臂不等長的形式，這樣使挺桿、推桿以較小的升程就能獲得氣門較大的開度。搖臂長臂一端與氣門桿相對應，短臂一端裝有調整螺釘及螺母，用來調整氣門腳間隙。搖臂軸為空心軸，與搖臂軸支座、搖臂有貫通的潤滑油道，以潤滑配氣機構部分的摩擦表面。

3.1.3柴油機針閥體的作用

噴油器為由針閥體與針閥組成的一對最重要的精密偶件，針閥體是柴油機上噴油系統的重要部件。在工作過程中，針閥相對于針閥體作高速滑動摩擦，柴油機的閉式噴油器內的針閥是保證按時開啟與關閉高壓燃油的關鍵部件。油自斜油道進入針閥體與針閥的環形油腔中，使針閥上端承壓錐面受到向上的油壓，超過調壓彈簧預緊力后，針閥上移，高壓噴油經針閥體頭部的噴孔噴入燃燒室內。燃油得到霧化，在氣缸內灼熱空氣和加熱與燃燒室內較強的空氣渦流的作用下，蒸發、擴散、與空氣混合，形成濃度極不均勻的可燃混合氣，達到一定的自燃溫度和混合氣濃度后，最后自行發火燃燒做功。