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③推杆。推杆的功用是将凸轮轴经过挺柱传来的推力传给摇臂。它是气门机构中最易弯曲的零件,要求有很高的刚度,推杆可以是实心的,也可以是空心的。
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④摇臂。摇臂实际上是一个双臂杠杆,用来将推杆传来的力改变方向,作用到气门杆端以推开气门。
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为了增大气门升程,通常将摇臂的两个力臂作成不等长度,长臂一端是推动气门的,端头的工作表面为圆柱形。短臂一端安装带有球头的调整螺钉,用以调节气门间隙。
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⑤摇臂轴。摇臂轴是一空心管状轴,用支座安装在气缸盖上。摇臂就套装在摇臂轴上,能在轴上作圆弧摆动。轴的内腔与支座油道相通,机油流向摇臂两端进行润滑。
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⑥正时齿轮。凸轮轴通常由曲轴通过一对正时齿轮驱动(俗称时规齿轮)。小齿轮安装在曲轴前端,称为曲轴正时齿轮。大齿轮安装在凸轮轴的前端,称为凸轮轴正时齿轮;小齿轮的是大齿轮的1/2,使曲轴旋转两周,凸轮轴旋转一周,如图3-15所示。
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为保证正确的配气相位和着火时刻,在大、小齿轮上均刻有正时记号。在装配曲轴和凸轮轴时,必须按正时记号对准。
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(3)配气相位及气门间隙
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配气相位就是进、排气门的实际开闭时刻,通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角来表示。
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由于发动机的曲轴转速很高,活塞每一行程历时短达千分之几秒。为了使气缸中充气较足,废气排除较净,要求尽量延长进、排气时间。所以,四冲程发动机气门开启和关闭终了时刻,并不正好在活塞的上、下止点,而是提前和延迟一些,以改善进、排气状况,从而提高发动机的动力性,如图3-16所示。
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图3-15 正时齿轮组
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图3-16 配气定时
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如图3-17所示,在排气行程接近终了,活塞到达上止点之前,即曲轴转到离曲拐的上止点位置还差一个角度α时,进气门便开始开启,直到活塞过了下止点上行,即曲轴转到超过曲拐的下止点位置以后一个角度β时,进气门才关闭。这样,整个进气行程持续时间相当于曲轴转角180°+α+β。α一般为10°~30°,β一般为40°~80°。
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图3-17 配气相位图
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进气门提前开启的目的,是为了保证进气行程开始时进气门已开大,新鲜空气能顺利地充入气缸。当活塞到达下止点时,气缸内压力仍低于大气压力,在压缩行程开始阶段,活塞上移速度较慢的情况下,仍可利用气流惯性和压力差继续进气,因此,进气门晚关一点是有利于充气的。
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同样,在做功行程接近终了,活塞到达下止点前,排气门便开始开启,提前开启的角度γ一般为40°~80°。经过整个排气行程,在活塞越过上止点后,排气门才开始关闭,排气门关闭的延迟角δ一般为10°~30°。整个排气过程的持续时间相当于曲轴转角180° +γ+δ。
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排气门提前开启的原因是:当做功行程活塞接近下止点时,气缸内的气体虽有0. 3~0. 4MPa的压力,但就对活塞做功而言,作用不大,这时若稍开启排气门,大部分废气在此压力作用下可迅速从气缸内排出;当活塞到下止点时,气缸内压力已大大下降(约为0. 115MPa),这时排气门的开度进一步增加,从而减少了活塞上行时的排气阻力。高温废气的迅速排出,还可以防止发动机过热。当活塞到达上止点时,燃烧室内的废气压力仍高于大气压力,加之排气时气流有一定的惯性,所以排气门迟一点关,可以使废气排放得较干净。
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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,这就出现了在一段时间内排气门和进气门同时开启的现象,这种现象称为气门重叠,重叠的曲轴转角称为气门重叠角。由于新鲜气流和废气流的流动惯性都比较大,在短时间内是不会改变流向的,因此,只要气门重叠角选择适当,就不会有废气倒流入进气管和新鲜气体随同废气排出的可能性,这对于换气是有利的。但应注意,如气门重叠角过大,当汽油机小负荷运转,进气管内压力很低时,就可能出现废气倒流,使进气量减少。
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对于不同发动机,由于结构形式、转速各不相同,因而配气相位也不相同。合理的配气相位应根据发动机性能要求,通过反复试验确定。
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发动机工作时,气门将因温度升高而膨胀。如果气门及其传动件之间,在冷态时间隙过小或没有间隙,则在热态下气门及其传动件的膨胀势必引起气门关闭不严,造成发动机在压缩和做功行程中的漏气,使功率下降,严重时不易启动,为了消除这一现象,通常在发动机冷态装配时,在气门及其传动件中留有适当的间隙,以补偿气门受热后的膨胀量,这一间隙通常称为气门间隙。
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气门间隙的大小一般由发动机制造厂根据试验确定。一般在冷态时,进气门的间隙为0. 25~0. 3mm,排气门间隙为0. 3~0. 35mm。
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