内燃机配气系统的设计资料

nicholaslee6

课题三  配气系统
目的要求：
        1．熟悉配气系统的功用和组成。
    2．掌握二冲程柴油机的基本换气型式──直流、弯流（横流、回流）、半回流。
        3．掌握四、二冲程配气机构的组成和结构，并进行比较。
    4．掌握气阀间隙的检查与调整。
    5．了解配气系统常见故障与维护管理。
重点难点：
        1．二冲程柴油机的直流换气型式。
        2．二冲程配气机构的组成、结构和特点。
        3．气阀间隙的检查与调整。
教学时数：4学时
教学方法：多媒体讲授
课外思考题：
柴油机有几种换气过程？
二冲程柴油机有几种基本换气型式？各有何优缺点？
阀与阀座的有几种配合方式，各有何特点？
气阀内外弹簧有什么优点？
简述液压式气阀传动机构的工作原理。
        六缸四冲程柴油机发火顺序为1－6－2－4－3－5，当第2缸处于气阀重叠上死点时，哪些缸的气阀间隙可以进行调整？若二冲程机呢？
常见故障有哪些？在管理中主要注意哪些？












课题三  配气系统
第一节  配气系统的功用、组成和要求
一、配气系统的功用和组成
    功用：在规定的时间内，向气缸内供给足够和清洁的空气，并将作功后的废气尽可能干净地排出气缸。
    非增压四冲程柴油机的进气系统由空气过滤器、进气总管和支管、气缸盖内的进气道以及控制进气过程的气阀式配气机构组成；排气系统由控制排气过程的气阀式配气机构、气缸盖内的排气道、排气支管和总管以及消音器等所组成。
    非增压二冲程柴油机的配气系统由设在气缸套中下部的扫（排）气口取代了进（排）气阀，扫（排）气口的启阀由柴油机的活塞控制。为提高扫气压力，设有扫气泵和使扫气压力稳定的大容量的扫气箱；对采用排气阀排气的排气系统，其组成与上述四冲程柴油机则同。
        废气涡轮增压柴油机配气系统是在非增压柴油机基础上增设废气涡轮增压器，有的还设有空气冷却器。
一、两种配气机构和机构
        1．四冲程柴油机的配气机构（图3-1）
        四冲程柴油机的进、排气均采用气阀式配气机构。气阀式配气机构由气阀机构、气阀传动机构、凸轮和凸轮轴以及凸轮轴的传动机构所组成。
        气阀式配气机构的基本工作原理是：曲轴转动时带动凸轮轴传动机构使凸轮轴转动，凸轮轴上的凸轮按一定时刻推动气阀传动机构，使气阀有规律的启闭。
二．二冲程柴油机的基本换气型式
    在二冲程柴油机中，借助于扫、排气口（阀）之间的压力差，用新鲜空气将废气驱赶出气缸的过程称为扫气过程。按扫气过程中新鲜空气流动路线特点，二冲程柴油机的换气型式分为直流换气和弯流换气两大类，。直流式分为气口一气阀式和气口一气口式，目前多用前者；弯流式分为横流和回流两种。
气口一气阀直流换气（图3-2）
    在气缸盖上装有排气阀（一阀或多阀），由气阀机构控制其动作。在气缸套下部均匀布置着一圈扫气口，扫气口的启闭由气缸内的活塞控制。
    在活塞下行打开扫气口之前，通过排气阀传动机构先打开排气阀，气缸中的废气利用与大气的压差经排气阀排出，使气缸内的压力迅速降低到可以进行扫气的数值。随后扫气口开启，新鲜空气从扫气口周围的扫气箱中经扫气口进入气缸下部进行扫气，并强迫废气由下向上经排气阀排出气缸。气体在气缸内是自下而上的直线流动。扫气口在水平面和垂直面内一般制有一定的倾角，使空气回旋地进入气缸，形成气垫并向上运动，驱赶废气，减少新鲜空气和废气的掺混。
    直流扫气的主要优点是：排气干净，换气质量好；缸套下部受热均匀不易变形；可通过调整排气阀定时使排气阀及时关闭，避免扫气口关闭后的过后排气损失时，相反可以实现排气阀关闭后的少量充气（称为“过后充气”）。这种换气型式的主要缺点是排气阀机构比较复杂，管理维修麻烦，但该种型式应用较多。
    2）横流换气（图3-2a））
    进、排气都是经过气缸下部的扫、排气口进行的。扫、排气口相对地布置在气缸下部圆周的两侧，排气口高于扫气口。当活塞下行时，首先打开排气口，使废气以高速冲出气缸，气缸内压力迅速降低。当缸内压力降低到接近扫气压力时，活塞将扫气口打开，开始扫气。扫气口在沿水平和垂直方向均有倾斜角，以控制气体流动方向，减小死角，减少新鲜空气与废气的掺混，达到提高换气质量的目的。新鲜空气从气缸扫气口一侧沿倾斜的扫气口进入气缸并向上流动把废气推向上行，然后在气缸上部转向下行，经气缸另一侧的排气口排出。这种换气型式因气体在缸套内横向流动而被称为横流换气。当活塞越过下止点上行时，首先关闭扫气口，扫气过程结束；之后直到关闭排气口为止为过后排气过程，部分新鲜空气被排出。
    特点：结构简单，管理方便。但因气体在气缸内流动路线长且需要转向，所以换气质量较差；气缸下部扫排口侧受热不均匀，容易变形；气口的相对且高低的布置，造成换气时损失部分新鲜空气，并对采用废气涡轮增压时使增压系统布置困难。
    3）回流换气（图3-2b））
    进气和排气也是经过气缸下部的扫、排气口进行的。扫气口和排气口均处于气缸下部的同一侧、排气口在扫气口的上方。扫、排气口在水平和垂直方向均有倾斜角，以控制气体的流动方向。为适应扫气空气的流动，活塞顶部被制成凹形。换气时，新鲜空气从向下倾斜的扫气口进入气缸，流经活塞顶部驱赶废气上行，在气缸顶部转向下行，最后由向上倾斜的排气口排出。气体的流动路线呈回流状，因而称为回流换气。排、扫气口的这种高低布置使它无法避免部分新气损失。MAN型柴油机采用这种换气型式。
        特点：回流换气式结构简单、管理方便，增压系统容易布置，但换气质量差，气缸受热不均匀，过后排气严重。
    4）半回流换气
    扫气口分布在排气口的下方和两侧三分之二的圆周上，可以把扫气箱和排气管置于气缸同一侧，解决了增压时在进、排气系统布置上的困难。同时，在排气口加装了回转排气气阀机构。借助该阀的回转控制排气道的启闭。在活塞下行、排气口打开之前，回转阀已处于开启位置，不影响排气；在活塞上行关闭扫气口之前，排气口虽未关闭，但回转阀已将排气管道关闭，停止排气，避免了过后排气损失，实现了过后充气。此外，回转阀还可以防止采用短裙活塞的柴油机，当活塞位于上止点时新鲜空气从开启着的扫、排气口逃逸到排气管中。
        这种换气型式既具有横、回流换气的基本优点，又解决了二者的缺陷，是目前弯流换气中较好的一种换气型式，Sulzer RD型柴油机采用这种换气型式。但它结构复杂，增加了维护费用，并且在高增压情况下，回转阀片的工作条件更加恶劣，故障率高。近年来已取消排气回转阀机构，而采用长活塞结构，使活塞位于上止点时其裙部可以遮住气口，防止新气损失。Sulzer RND型柴油机采用这种结构。
        归纳总结：弯流换气的优点是结构简单，管理方便。缺点是扫气空气流动路线长而弯曲，流阻损失大，新气与废气容易掺混，缸内存在扫气死角，残留废气较多，换气质量较差。近年来多被气口一气阀式直流换气所取代。
第二节  气阀装置
    复习图3-1：四冲程柴油机常见的气阀式配气机构组成
        气阀机构按其结构可分为不带阀壳式和带阀壳式两大类。
一、工作条件及一般要求
    1．工作条件
        1）高温气流的冲刷：高温气体在气阀底面温度可达 1400℃～1800℃，气阀中心温度高达750℃～850℃，进气阀工作温度也在400℃～500℃。过高的温度会使金属材料的机械性能降低，材料发生热变形。当阀面密封不严时，高温燃气的冲刷会将阀面烧损。
    2）气阀在关闭时与阀座发生撞击和磨损。在撞击中，由于阀与阀座的弹性变形、气阀弹簧的振动及其弹簧螺旋线的扭转作用，在阀面和阀座面之间产生滑移，发生干摩擦。
        3）阀杆与导管间隙过大时，阀的横向振动也大，使阀与阀座的滑移量增大，造成磨损增大。
    4）燃烧产物对气阀和阀座有腐蚀作用。在燃油燃烧后会产生硫、钒和钠的氧化物以及生成的盐和聚合物，在气阀和阀座上引起的低温酸腐蚀，产生的高温腐蚀造成高温腐蚀凹坑，致使密封面漏气，甚至烧损。
    2．对气阀一般要求
    1)采用较好的材料。
        2)应保证气阀良好的散热和均匀的冷却。
          3)结构上应满足强度、刚度要求，同时重量尽可能地轻，气流流阻小。
    总之，对气阀的主要要求是在任何情况下都应保持良好的气密性。若失去气密，必将导致气阀头部过热、烧损，使柴油机无法正常工作。
二、气阀装置的结构
    1．气阀（图3-5）
    一般在阀盘和阀杆之间用较大的圆弧连接起来，以增大气阀的刚性，使气流流动平顺，减小流动阻力。阀盘都制成菌状，具有一定的阀面角，以利于气阀关闭时的定中和与阀座贴合紧密，也利于磨损后的修研。
         
        气阀锥面与底面之间的夹角α称为阀面锥角（图3-6）。它影响到气阀的对中性、阀面压力、阀口流道截面积和阀口流道的流动阻力等。α锥角增大，气阀对中性好，阀面压力大，密封性好，但气阀与阀座磨损较大。锥角α减小，在气阀升程H一定时，气阀可获得较大的流道截面积，但阀盘强度降低。阀面锥角常为45°或30°。一般柴油机进气阀采用30°，排气阀采用45°。
    阀座锥角通常略大于阀面锥角（图3-7），在阀盘与阀座之间得到一圈接触线，其宽度称为阀线宽度。阀线宽度对气阀的密封性、耐磨性及散热都有影响。阀座锥角与阀面锥角之差一般为0.5～1°。
    气阀上部是圆柱形的阀杆。其外圆以气阀导管为导程，使阀盘沿阀座锥孔的中心线运动，同时将气阀的部分热量传递给导管、缸盖。阀杆上部用连接卡块（锁夹）与弹簧承盘联接。顶端承受摇臂冲击性的顶动。为保证气阀与阀座很好定中，阀杆与阀盘必须同心而且垂直。阀杆与阀盘一体制造，并在阀杆顶端进行硬化淬火处理或堆焊硬质合金，也有的加装硬质盖帽。
        2．阀座（图3-8）
        为了提高阀座的使用寿命，避免损伤气缸盖或阀壳以及阀座损坏，普遍在气缸盖或阀壳上按装或焊接专门用耐热、耐磨材料制造的阀座。

       
3．气阀导管（图3-9）
    气阀导管用来引导气阀做往复直线运动，承受摇臂压阀时产生的侧推力，并承担气阀的散热作用。气阀经导管散发的热量约占总散热量的25％。由于工作温度高（250℃～300℃），阀杆与导管之间的润滑条件差，以及气阀启闭时所受的侧推力作用，所以导管的磨损比较严重。导管材料一般采用HT200～HT400灰铸铁、合金铸铁和铁基粉末冶金等材料制造。在大型柴油机上，为了提高气阀导管的耐磨性，有时在导管内部还镶有青铜衬套。
        气阀导管与阀杆之间的配合间隙要按照柴油机说明书规定的安装间隙和磨损极限进行装配和更换。为减少润滑油与燃油受热分解后在阀杆上形成胶状沉积物而阻滞阀杆运动，可用某些结构上的措施来消除。如图3-10a）所示是阀杆上带有锐边的刮口，当气阀全开时，则伸出导管口某一高度面，以保证把导管口附近的沉积物刮净。图b）所示是利用导管口锐边沉割的办法，当气阀落座时刮除气阀杆上的沉积物。
        4．气阀弹簧
    气阀弹簧的作用是：当摇臂抬起时，使气阀关闭并保持阀盘与阀座紧密贴合不漏气。气阀弹簧承受频繁的交变负荷作用，还受配气机构系统弹性振动的影响。因此，气阀弹簧采用弹性极限高、抗疲劳性能好的材料，如 65Mn、50CrVA等冷拔弹簧钢丝绕制成，并经淬火和回火处理。弹簧表面还经镀铜、镀锌、发兰、发黑等处理，防止使用过程中因锈蚀引发疲劳破坏。
        大多数柴油机采用双弹簧。其目的是在不降低应有弹力的条件下，可采用较细软的弹簧钢丝，使其工作时动作柔和，抗疲劳强度高，弹簧长度降低，稳定性提高，可避免发生共振；同时当一根弹簧折断时，气阀不致落入气缸内，增加了工作的可靠性。两弹簧旋向相反，以防弹簧移动或折断时互相夹插。
        气阀杆大都是通过剖分式的锁夹（卡块）与气阀弹簧上承盘连接的，锁夹的内圆孔紧抱住阀杆端部的卡块槽部分。阀杆与弹簧承盘的连接方式有两种，如图3-11所示。
        5．阀壳式气阀装置
        大中型柴油机气阀装置常采用阀壳式结构，即将气阀、阀座、导管、气阀弹簧及其连接件组装在一个独立的阀壳中，再把阀壳用螺栓安装在气缸盖上的阀孔中。这样，不拆卸气缸盖就可取出气阀组，使检修气阀较为方便，并使气缸盖结构简化，便于制造，还便于对阀座进行水冷。
        图3-13所示为低速二冲程直流扫气式柴油机的阀壳式排气阀装置。它把气阀等零件组装在一个独立的阀壳中，再把阀壳用螺栓固定在气缸盖上。阀壳19用铸铁制造。阀座1用销钉21固定在阀壳上，损坏后可以单独更换。阀壳上装有导管12和17。为了耐磨，在导管内装有青铜衬套2和11，气阀16的阀杆与之滑动配合。气阀阀盘的锥面上焊有一层钴钨铝合金，以提高阀盘的耐磨性。阀杆由锥形卡块6连接在弹簧盘7上。阀杆下部装有保护罩20，以防止阀杆导向部分受高温燃气的冲刷及被烟灰污染。气阀弹簧上下、内外共有四个。中间弹簧盘及其导架 10分别与摇臂座、摇臂连接（图中未标出）。阀壳采用水冷，冷却水由进口 A、C引入，由出口 B流出。拆下盖板 18可方便地清洗和检查冷却水腔。经加油塞14为阀杆加入润滑油。
        6．气阀旋转机构（图3-14）
        气阀旋转机构能使气阀在工作中均匀而缓慢地转动，以使气阀温度均匀，阀盘的热应力状
       
态有所改善；有利于消除阀杆与导管间的积炭，防止卡住；有利于减少阀面和阀座上的积炭，使之磨损减小且均匀，贴合严密，提高了气阀的使用寿命。
第三节  气阀传动机构
一、机械式气阀传动机构
        1．顶头（图3-15）
        顶头是位于顶杆下端被凸轮直接驱动的传动件。它的功用是将凸轮的回转运动变为往复运动，把凸轮的推动传给顶杆，并承受凸轮的侧推力。顶头的柱面和底面要求耐磨。
    左图为滑动式顶头。滑动式顶头常制成杯形，其内端为球形凹槽，以与顶杆下端相嵌合；外圆柱面与机身导承孔之间有很小的配合间隙，相对滑动，传递侧推力；底面常制成平面或半径较大的球面，以与凸轮良好的接触。这种顶头结构简单，制作方便，成本较低，但摩擦阻力较大，一般多用于小型柴油机。
        右图为船用柴油机多用滚动式项头。这种顶头与滑动式大体相同，仅在底部装有滚轮以减小摩擦及侧推力，工作时不允许顶头绕自身轴线转动。为此，要设止转装置：有的在导程套下方铣有直槽，其宽度与滚轮宽度相同，配合后可达到止转的目的；还有的在顶头下方外圆铣出一轴向直槽，在导承内壁上固定有直键（或导向销钉），键与直槽构成止转装置
        2．顶杆  
        顶杆是直接顶动摇臂的杆件。为减小运动惯性力，提高抗弯能力，要求顶杆轻、刚性好，故顶杆常用无缝钢管制成，两端铆接或焊接经硬化处理的钢制端塞。端塞的顶面常制成凸、凹球面形，以与顶头及摇臂形成关节连接。一般下端凸球面曲率小于顶头凹球面，以利形成油楔。上端凹球面与调节螺钉的凸球面形成球绞式滑配，使顶杆在倾斜状态下也能正常工作。
    3．摇臂装置  
        摇臂的作用是将顶杆的往复运动改变方向传给气阀。摇臂轴安装在摇臂座内，摇壁座固定在气缸盖上。
        ①摇臂有单臂型、叉型等型式。为减轻重量并保持足够的刚度，其截面常制成“工”字形、“T”字形或长方形等。②为减小传动时与气阀之间的摩擦力和侧推力，摇臂与阀杆的接触端（前臂端）常制成圆弧形接触面或装置滚轮、活络头等；摇臂与顶杆接触的一端（后臂端）则装有调节螺钉和锁紧螺母，用来调节摇臂与阀杆顶端之间的间隙──气阀间隙。③为实现用较小的凸轮升程使气阀获得足够开度，摇臂的前臂较后臂长。摇臂与摇臂轴上钻有油孔，来自机身的压力润滑油由油管通入摇臂轴，润滑摇壁轴承后流向摇臂两端润滑。④气阀关闭时，阀杆顶端位置应比摇臂轴线高出气阀升程的1/3—1/2。
        3．液压式气阀间隙补偿装置（液压调隙器）
        在柴油机冷态下，气阀机构与气阀传动机构之间要留有间隙，称为气阀间隙。气阀间隙使气阀在工作中受热后有膨胀的余地，保证气阀的关闭。气阀间隙的正确与否会严重影响柴油机能否正常工作。
        液压调隙器的作用是在柴油机工作时，通过液压活塞在液压缸中位置的自动调整来消除气阀间隙，减轻气阀机构的撞击、磨损和噪音。

二、液压式气阀传动机构
        液压式气阀传动机构是利用液压传动方式使气阀定时启闭的机构。此种气阀传动机构是在顶头和气阀的上端各设一个液压油缸，并以高压油管连通。开阀靠液压油缸产生的油压，关阀靠“空气弹簧”的气压（或借助气阀弹簧的张力）来实现的。
        图3-17为一超长行程低速柴油机的液压式气阀传动机构和气阀机构简图。这种机构工作时噪音小，能使气阀垂直运动没有侧推力，磨损较小，改善了气阀的工作条件，延长使用寿命；维修量较小；油缸和油管在布置上较为自由，能较合理地利用空间。但它的密封性要求高，对零件加工精度要求高；另一方面，由于工作油具有压缩性以及高压油管的弹性等影响，配气定时的调整比较复杂。
三、变排气阀关正时及升程（VEC）系统
        我们知道，柴油机在不同工况下，进排气有不同的最佳正时。主机通常是根据标定工况来确定配气正时的。部分负荷运行时，配气正时就很不理想。近来，大功率中速机发展到用两根凸轮轴分别调节喷油正时和进排气正时。MAN-B&W和Sulzer在其低速机上则均已开发了变排气阀关正时及升程（VEC）系统，以优化部分负荷性能，减少排气污染。其VEC机构设在驱动油泵处。图3-18为用于RTA84T柴油机的VEC系统，它是用改变液压驱动系统中的滑油量，来改变排气阀关正时及升程的。在负荷降低时，泄放其中部分滑油。这样可以提早关闭排气阀，减少过后排气，使缸内空气量增多，有效压缩比提高，压缩终点压力提高，最高爆发压力提高，热效率提高；新鲜空气流失减少，也使燃烧完善，热效率提高；过量空气系数增大，同时也减少了排气污染。
第四节  凸轮轴及其传动机构
一、凸轮轴
    作用：其作用是准确地控制气阀和喷油泵等的定时，保证柴油机的正常工作。
        它由轴和凸轮等组成。在四冲程柴油机中，凸轮轴上安装有各缸的进、排气凸轮和喷油凸轮，有的还装有空气分配器凸轮。在二冲程柴油机中，除直流扫气式柴油机凸轮轴上装有排气凸轮外，一般只装有喷油泵凸轮和示功器凸轮，有的也装有空气分配器凸轮和带动调速器等各附件的传动轮。这些凸轮按照一定的顺序和角度排列，
    要求：凸轮的工作表面必须具有较高的耐磨性和抗疲劳强度；凸轮轴要求具有足够的韧性和刚度，以便能承受冲击负荷，受力后变形较小。
    凸轮轴的结构分为整体式和组合式两大类。整体式凸轮轴是将凸轮与轴本体锻成或铸成一体，多用于小型柴油机；组合式凸轮轴是将凸轮与轴分开制造，然后根据正时要求将凸轮紧固于轴上，而较长的凸轮轴本体也常分为多段制造，然后用螺栓连接起来。这种结构的优点是制造方便，凸轮损坏时可单独更换。
    凸轮可以制成整体的，也可以做成组合式的。凸轮在轴上的安装方法分无键连接和有键连接两种，如图3-19所示。
二、凸轮轴传动机构
    凸轮轴传动机构是位于曲轴与凸轮轴之间，用以使曲轴按一定速比和定时关系驱动凸轮轴回转的机构。在柴油机工作过程中，进、排气阀、喷油泵等每一工作循环动作一次。因此，四冲程柴油机的曲轴与凸轮轴的传动比为2:1；二冲程柴油机的为1:1。
    凸轮轴传动机构的结构型式与凸轮轴的安装位置及所驱动的附件等因素有关。常见的有齿轮式、链式和混合式三种形式。
        图3-20a）所示为齿轮式凸轮轴传动机构。它常由安装在曲轴上的主动齿轮、凸轮轴上的定时齿轮以及介于两者之间的一个或几个中间齿轮所组成。这些齿轮一般制成正齿轮或斜齿轮。为保证柴油机各定时正确，在互相啮合的齿轮上做有标记，安装时必须保证对正记号，否则会使定时改变，影响柴油机的正常运行。为减小磨损，在柴油机润滑系统中常分出一些支路通到各传动齿轮轴承处及其啮合位置进行润滑。
    齿轮式传动机构工作可靠，在中小型柴油机上得到广泛采用；但噪音较大，齿轮间隙的积累误差会使定时受到影响。为此有些机型的中间齿轮设有调整轴心位置的装置，可根据需要调整中间齿轮轴心位置，便能获得适当的齿间间隙。
    图3-20b）所示为链式凸轮轴传动机构。它是由安装在曲轴上的主动链轮、凸轮轴上的定时链轮以及介于两者之间的惰轮、张紧轮、橡胶减振器、链条和专设的润滑装置等组成。常见的型式为单列链传动和双列链传动。
    链式传动机构在曲轴与凸轮轮中心距较大的柴油机上应用较多。其结构较简单而紧凑，布置方便，工作时噪音较小。且当链轮轴线稍有偏斜或中心距稍有变动时，对传动的影响也不大。但链条在工作中磨损较快，容易伸长，会影响柴油机的定时；此外，工作时链条容易产生晃动，润滑也不方便。
    图3-21为一大型二冲程柴油机的凸轮轴链传动机构。主动链轮l为安装方便由两个半块组成，用螺栓紧固在曲轴上。从动链轮4为整体式，用键连接在凸轮轴上，传动比为1:1。链条采用两根配对的单排套筒滚子链。在链条紧边一侧装有链条张紧机构5和张紧轮6，可将链条2张紧，运行中此机构还可起缓冲作用。在链条松边装有惰轮3，使链条与链轮间有足够大的包角，并缩短链条的跨度，减小其振幅。在链条垂直部分设有橡胶导轨7，用以减小链条2工作时由于磨损松驰而产生的晃动和敲击，保证链条平稳运行。橡胶导轨由导轨板和橡胶块组成。橡胶块是安装在导轨板上的几块钢板，与链条接触的工作表面上均粘贴着耐磨、耐油、耐高温的特种橡胶。
    在管理中，要定期检查链条的张紧程度；检查润滑油路是否畅通，喷油管位置是否正确；定期盘车检查链条的磨损情况以及有无裂纹。安装时链应按啮合记号装在链轮上，保证定时正确。安装后应盘车使链条转一圈仔细检查，不得有任何咬阻和碰撞。链板与链轮端面之间应保持一定的间隙。
        混合式凸轮轴传动机构是将齿轮式和链式综合采用的凸轮轴传动机构。在曲轴传动部分常采用齿轮式。这种凸轮轴传动机构兼有齿轮式与链式传动机构的特点，在大型低速柴油机上时有应用。
第五节  气阀间隙的检查与调整
    柴油机的气阀间隙对气阀的开闭时刻、密封性能以及摇臂压头与气阀阀杆顶端的接触面磨损都有着重要的影响。如果气阀间隙太小，阀杆等受热伸长会使气阀关闭不严，造成燃气外窜或倒灌，烧损密封面，柴油机压力不足，功率不足，功率下降，起动困难等故障；如果气阀间隙太大，使气阀迟开早关，进、排气过程缩短，以及因气阀开度不足而造成的换气质量差，还会使摇臂与阀杆撞击加重、磨损加快、噪音增大。因此，必须保证适当的气阀间隙。在柴油机使用说明书中对气阀间隙值都有规定，以此作为检查、调整的依据。
    在柴油机的安装使用中，应对气阀间隙进行及时的检查与调整。在柴油机拆装修理后或长期使用磨损后都应重新测量与调整气阀间隙。
    对于多缸柴油机可根据各缸的发火顺序、曲柄排列以及配气定时，分析出各缸在某一时刻的热力过程和气阀状态，同时对几个气缸中处于关闭状态的气阀进行气阀间隙的检查与调整，做到盘车两次即能把全部气阀间隙检查调整完毕，实规“快速调整”。
        例如 6135G型四冲程柴油机，发火顺序为 1－5－3－6－2－4，配气定时如下：进气阀在上止点前20º开，下止点后48º关；排气阀在下止点前48º开，上止点后20º关。据此，我们可以通过曲柄端视图清楚地得知各缸所处的工作状态和气阀的启闭状态，即能找出可调整的气阀。当盘车使第一缸处于作功上止点时，各缸所处工作状态及可以检查调整的气阀情况见表1所示。然后再盘车一周，使第六缸位于作功上止点，此时各缸的工作状态及可调气阀见表2：
表1  第一缸在上止点时各缸状态及右调整气阀
缸  号        气缸工作状态        可检查调整气阀        缸  号        气缸工作状态        可检查调整气阀       
1        作功冲程上止点                进  排        4        作功冲程末期        进  排       
2        排气冲程                进  ／        5        压缩冲程初期        进  排       
3        进气冲程            ／  排        6        进气冲程上止点             ／  ／       
表2  第一缸在上止点时各缸状态及右调整气阀
缸  号        气缸工作状态        可检查调整气阀        缸  号        气缸工作状态        可检查调整气阀       
1        进气冲程上止点                ／  ／        4        进气冲程                ／  排       
2        压缩冲程初期                ／  排        5        排气冲程                进  ／       
3        作功冲程末期            进  ／        6        做功冲程上止点            进  排       
        结合曲柄端视图和柴油机的发火顺序，概括上表，分析两次盘车各缸可调气阀情况，可将多缸柴油机的气阀间隙调整归纳为“先进后排”四个字。即除了活塞在作功上止点的气缸进、排气阀间隙均可调整外，按照发火顺序，发火顺序先于该缸的气缸，其进气阀间隙可以调整；发火顺序后于该缸的气缸，其排气阀间隙可以调整。在调整一般多缸（偶数缸）四冲程机气阀间隙时，记住柴油机的发火顺序和“先进后排”这四个字，即可迅速而准确地完成调整操作。
        如某六缸四冲程机发火顺序为1－4－2－6－3－5，当第二缸活塞正好处开作功上止点时，快速检查调整其气阀间隙的操作可根据“先进后排”和发火顺序，一、四缸先于二缸发火，六、三缸后于二缸发火，五缸处于进气上止点，故第一次可调气阀有一、四、二缸的进气阀和二、六、三缸的排气阀。上述气阀调整完后盘车一周，第五缸位于作功上止点，同理可调的气阀有六、三、五缸的进气阀和五、一、四缸的排气阀。至此六个缸的气阀全部检查调整完毕。

第六节  故障与维护管理
一、气阀装置常见故障及维护管理要点
    1）阀盘与阀座的磨损：即在阀盘和阀座的密封面上有伤痕和麻点。伤痕主要是由于燃气中的碳粒或其它杂质冲刷和落到密封面上时，阀与阀座撞击造成的；麻点则是由于燃油中的硫和钒腐蚀所造成。这种磨损使气阀的密封性变坏，引起气缸漏气，使柴油机功率下降，甚至不发火，起动困难。在日常管理中，可通过压缩压力、排气温度以及其它参数的变化来判断气阀的密封情况。发现漏气时应及时研磨
    2）气阀断裂：气阀断裂通常发生在阀盘与阀杆的过渡圆弧区或阀杆端部的卡块槽处。断裂的气阀会坠入气缸，使活塞发生顶缸等重大事故。断裂的原因是由于气阀上温度分布不均匀导致热应力过大，或阀盘（阀座）翘曲，使其承受了较大的弯曲应力所致。因此，在使用维护中应严格保证阀杆与导管之间的配合间隙，保证气阀落座准确，使其具有正常的散热条件。拆装时，注意仔细检查气阀有无翘曲变形和裂纹。
    3）阀杆卡死，阀杆与导管的磨损：阀杆卡死主要是由于阀杆与导管的配合间隙不当所致。当发现气阀动作迟缓时，都要及时检修，否则一旦咬死撞坏活塞顶，会造成大事故。
    阀杆与导管的磨损，直接影响其配合间隙，故应对其磨损情况进行检查。装配时，阀杆在导管中若能在自身重力作用下徐徐下降为好。长期工作磨损后，用手从侧面推动阀杆，若有摇晃、松动感觉，即可判断已超出磨损极限，应予以更换。
    4）阀面和阀座面烧损：阀座扭曲、偏移、倾斜和失圆都会造成大面积烧损；阀盘翘曲时关闭不严处会被严重烧伤：气阀与导管之间间隙不当引起的阀杆卡阻和阀杆弯曲会使阀盘不能落座，密封面发生均匀烧损。此外，阀面和阀座也会因麻点、伤痕处漏气而发展到烧损。在维护管理中，要保证有正确的间隙以及阀盘与阀座间良好的密封。
    5）气阀和阀座的腐蚀：气阀阀杆会因温度过低发生低温硫酸腐蚀；阀盘和阀座会因温度过高而发生严重的钒、钠生成物的高温腐蚀，致使阀盘和阀座上产生麻点。在管理上，要严格控制冷却水的温度。
    6）气阀弹簧断裂：气阀弹簧断裂多是由于振动造成的，也可能是因为材质、热处理不符合要求或锈蚀而产生。弹簧断裂要及时更换。检修时应注意对表面裂纹、锈蚀、自由高度、弹簧歪斜等情况的检查。有裂纹的应报废，锈蚀斑点应用砂布修磨光洁，以免应力集中。
    7）阀壳裂纹：阀壳裂纹通常是由于安装时将固定螺栓拧得太紧，使阀壳在工作时没有膨胀的余地所造成。因此，对阀壳式气阀装置固定螺栓不宜拧得太紧。虽然运转初期可能有少许漏气，但工作一段时间后，漏气会逐渐消失。
二、气阀传动机构的维修
        1）挺柱容易出现的缺陷是工作面的损伤。
        2）挺杆常见缺陷是纵向弯曲而不平直以及球面摩擦伤痕。一般在检修中应用油石修磨光整。
        3）气阀摇臂可能出现的缺陷是断裂，往往是由于不正确安装或不正常运转造成的。
三、凸轮轴及其传动机构使用管理及维修
    1）重装凸轮轴的传动机构必须注意对准其啮合记号。
    2）凸轮及其传动机构必须经常检查其润滑的情况。
        4）检查和调整气阀正时，必须在检查和调整好气阀间隙后再进行。
        5）凸轮轴的检修
四、配气系统的管理维护要点
    1）安装时应细心谨慎，保险卡簧、夹块等细小零件不要遗忘漏装；进、排气阀直径、锥角一样时不应混淆；更不能在检修中将一些工具、零件遗留在气道中，否则将酿成撞坏活塞等事故；
        2）气阀安装中，应使气阀底面离开气缸盖底面的距离在规定范围，以免产生气阀、活塞相碰或压缩比改变较大等缺陷；
        3）气阀阀壳安装时，应控制其紧固螺栓的预紧力大小以及均匀性，避免因安装不当而破裂；
        4）气阀机构在起动前应人工加润滑油（可掺加些煤油以稀释）。但也不能加油太多。否则润滑油被从导管中吸人缸内，不完全燃烧结炭、或产生胶状沉积物；
        5）在运转中，应注意倾听摇臂撞击气阀顶杆的声音，如声音很大，说明气阀间隙已变大了，应设法停车调整；
        6）在运转中还应注意排气的烟色。如排烟较黑，除检查燃油系统外，也应检查配气系统工作情况。

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关于内燃机配气系统的设计资料，以下为简要概述：

内燃机配气系统乃引擎核心组成部分，其设计关乎引擎性能与效率。该系统主要包括气门、气门驱动机构及控制系统。设计时需充分考虑气流动力学，以确保进气充足、排气顺畅。材料选择上，应注重耐热、耐磨性能。结构设计需紧凑、合理，以减少气流失效和能量损失。此外，配合燃烧系统优化，提高燃烧效率，最终实现引擎性能的提升。

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