配氣相位
原理上內燃機的進氣、壓縮、做功和排氣等過程都是在活塞到達上止點和到達下止點時開始或完成。但是為了進氣更充分,排氣更干凈,進、排氣門要提早打開、-關閉。內燃機的進、排氣門開始開啟和關閉終了的時刻以及開啟的延續時間,通常用相對于上、下止點時的曲軸轉角來表示,稱為配氣相位或配氣定時。表示每缸進、排氣配氣相位正時關系的環形圖,稱配氣相位正時圖。
在上止點附近,進、排氣門同時開啟的角度稱為氣門重疊角以℃a表示。由于新鮮氣體或可燃混合氣和廢氣流動慣性都很大,雖然進、排氣門同時開啟,但氣流并不互相錯位與混合。只要氣門重疊角取得合適,可以使進氣更充分、排氣更干凈。
氣門重疊角必須根據內燃機具體狀況通過試驗來確定。重疊角過小,達不到預期-換氣的目的,過大則可能產生廢氣倒流現象,降低內燃機的工作性能。
配氣相位要根據內燃機的使用工況和常用轉-確定。不同的內燃機,其配氣相位是不同的。配氣相位的數值要通過試驗確定。
為-配氣相位的準確,在曲軸與凸輪軸驅動機構之間通常設有專門的記號,在裝配過程中必須按照相關說明書的要求將記號對準,不得隨意改動。
氣門組
氣門組包括氣門、氣門座、氣門導管、氣門彈簧、彈簧座及鎖緊裝置等零件。
在壓縮和燃燒過程中,氣門必須-嚴密的密封,不能出現漏氣現象。否則內燃機的功率會下降,-時內燃機由于壓縮終了溫度和壓力太低,一直不能著火點火啟動。氣門在漏氣情況下工作,高溫燃氣長時間沖刷進氣門,使氣門過熱、燒損。
氣門是在高溫、高機械負荷及冷卻潤滑困難的條件下工作的。氣門頭部還承受氣體壓力的作用。排氣門還要受到高溫廢氣的沖刷,經受廢氣中-物的腐蝕。因此,要求氣門具有足夠的強度、耐高溫、耐腐蝕和耐磨損的能力。
氣門分為進氣門和排氣門兩種。頂置式氣門配氣機構有每缸二氣門一個進氣門、一個三氣門兩個進氣門、一個排氣門、四氣門兩個進氣門、兩個排氣門和五氣門三個進氣門、兩個排氣門之分。二氣門多用于中小功率的內燃機;后三者用于強化程度較高的中、大型內燃機,并以四氣門結構的居多。
進氣門山于工作溫度稍低,一般采用普通合金鋼;排氣門普遍采用耐熱合金鋼。為了節約成本,有時桿部選用一般合金鋼,而頭部采用耐熱合金鋼,然后將兩者焊接在一起。
氣門錐而是氣門與氣門座之間的配合面,氣門的密封性就是依靠兩個表面嚴密貼合來-的。此外,氣門接受燃氣的加熱量的75%要通過錐面傳出。從有利于傳熱的觀點出發,氣門錐面與氣門座接觸的寬度應愈寬愈好,但是接觸面愈寬,密封的-性就愈低,因為工作面上的比壓減小,雜物和硬粒不易被碾碎和排走。所以通常要求氣門錐面密封環帶的寬度在之間即可。
氣門頂面上有時還銑出一條較窄的凹槽,主要用于研磨氣門時能將工具插入槽中旋轉氣門。氣門和氣門座配對進行研磨,研磨后氣門即不能互換。
氣門錐面的錐角一般為30°或45°。也有少數內燃發動機做成60°或15°錐角的。錐角愈小,單位面積上的壓力也愈小,氣門與氣門座之間的相對滑動位移也較小,從而使氣門的磨損減輕。因此,有的內燃機進氣門錐面的錐角為30°。
排氣門由于高溫廢氣不斷流過錐面,廢氣中的碳煙微粒容易沉積附著在錐面上,影響密封性。因此,排氣門要求錐面上的比壓要高些,以利于積炭的排除。排氣門大多采用45°的錐角。為了制造和維修方便,不少內燃機進、排氣門錐角均采用45°。
氣門座的錐角有時比氣門錐角大0.5°~1°,使兩者接觸面積更小,可以提高工作面的比壓,從而提高其密封的-性。
氣門頭部的直徑對氣流的阻力影響較大。頭部直徑愈大,其流通截面也愈大,因而阻力減小。但直徑的大小受汽缸頂面的-。考慮到進氣阻力對內燃機性能的影響比排氣阻力,所以一般都使進氣門的直徑比排氣門稍大。有些內燃機的進、排氣門直徑相同,以便于制造和維修。但如果兩者材料不同,則必須打上標記,以免裝錯。
氣門頭部邊緣應保持一定的厚度,一般為1、3mm,以防止工作時,由于氣門與氣門座
之間的沖擊而損壞或被高溫氣體燒蝕。為了-氣門頭部的耐磨性和耐腐蝕性,以增強密封性能,有些內燃機在排氣門的密封錐面上,堆焊一層特種合金。
氣門間隙
發動機工作時,720kw柴油發電機參數,氣門、推桿、挺柱等零件因溫度升高而伸長。如果在室溫下裝配時,氣門和各傳動零件搖臂、推桿、挺柱及凸輪軸之間緊-觸,則在熱態下,氣門勢必關閉不嚴,造成汽缸漏氣。為-氣門的密封性,必須在氣門與傳動件之間留適當的間隙,習慣稱之為“氣門間隙”,并有“冷間隙與“熱間隙”之分。
氣門傳動組氣門與挺柱或氣門與搖臂之間在常溫下裝配時必須留有適當的間隙,以補償氣門及各傳動零件的熱膨脹,此間隙稱為氣門的冷間隙;在發動機正常運轉時熱狀態下,也需要一定的氣門間隙,-凸輪不作用于氣門時,氣門能完全密閉。發動機在熱態下的氣門間隙稱為氣門的熱間隙。
在內燃機使用過程中,由于零件的磨損與變形,氣門間隙會逐漸增大,促使進、排氣門遲開、早關,導致進、排氣的時間變短,進氣不足,排氣不凈,致使內燃機的動力性與經濟性下降,同時使各零件之間的撞擊與磨損加劇,噪聲增大;若氣門間隙過小,則會引起氣門密封不嚴而漏氣,導致內燃機功率下降,油耗增加,甚至燒壞氣門零件。
因此,在使用過程中,應定期檢查和調整氣門間隙。內燃機的氣門間隙一般由制造廠給出,各機型都有具體規定。在常溫下冷間隙,一般進氣門間隙在0.20~0.35mm之間,排氣門間隙在0.30~0.40mm范圍內。有的發動機只規定了冷間隙,此時的冷間隙數值能-發動機在熱機狀態下仍有一定的氣門間隙。有的發動機則分別規定了冷間隙和熱間隙。裝配時應將氣門間隙調整到規定數值。
調整發動機氣門間隙在冷機狀態下,氣門完全關閉時進行。因為在熱機狀態下,由于內燃機工作時間的長短不同,其機溫也有所差別,氣門間隙的大小不好把握。調整時,首先轉動曲軸使要調整缸的活塞恰好處于壓縮沖程上止點位置,此時,進、排氣門處于完全關閉狀態,然后用螺釘旋具和厚薄規調整該缸的進、排氣門間隙,調整完畢后按同樣方法依次調整其他缸。調整氣門間隙的方法是:先松開調整螺釘的鎖緊螺母,再旋轉調整螺釘,用規定數值的厚薄規插入氣門桿與搖臂之間進行測量,使氣門間隙符合規定,調整好后再將鎖緊螺母擰緊,復查一次,直至氣門間隙在規定的范圍內。