新聞主題	柴油發(fā)電機配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及工作過程

 

摘要：柴油發(fā)電機配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式較多，按照氣門相對于汽缸的位置不同可分為兩種形式：氣門布置在汽缸側(cè)面的稱為側(cè)置式氣門配氣機構(gòu)；氣門布置在汽缸頂部的稱為頂置式氣門配氣機構(gòu)。采用側(cè)置式氣門配氣機構(gòu)布置的燃燒室橫向面積大，結(jié)構(gòu)不緊湊，而高度又受氣流和氣門運動的限制不能太小，所以當壓縮比大于7.5時，燃燒室就很難布置。對于柴油機，由于壓縮比不能太低，所以廣泛采用頂置式氣門配氣機構(gòu)。

 

一、配氣機構(gòu)的類別

 

      氣門式配氣機構(gòu)由氣門組（氣門、氣門導管、氣門座及氣門彈簧等）和氣門傳動組（推桿、搖臂、凸輪軸和正時齒輪等）組成，其結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

1、頂置式氣門

      頂置式氣門配氣機構(gòu)由凸輪軸、挺柱、推桿、氣門搖臂和氣門等零件組成。進、排氣門都布置在汽缸蓋上，氣門頭部朝下，尾部朝上。如凸輪軸為了傳動方便而靠近曲軸，則凸輪與氣門之間的距離就較長。中間必須通過挺柱、推桿、搖臂等一系列零件才能驅(qū)動氣門，使機構(gòu)較為復雜，整個系統(tǒng)的剛性較差。

      頂置式氣門配氣機構(gòu)工作過程如圖2所示。

（1）凸輪軸由曲軸通過齒輪驅(qū)動。當柴油發(fā)電機工作時，凸輪軸即隨曲軸轉(zhuǎn)動，對于四沖程柴油發(fā)電機而言，凸輪軸的轉(zhuǎn)速為曲軸轉(zhuǎn)速的1/2，即曲軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)完成一個工作循環(huán)，而凸輪軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，使進、排氣門各開啟一次。

（2）當凸輪軸轉(zhuǎn)到凸起部分與挺柱相接觸時，挺柱開始升起。通過推桿和調(diào)整螺釘使搖臂繞搖臂軸轉(zhuǎn)動，搖臂的另一端即壓下氣門，使氣門開啟。在壓下氣門的同時，內(nèi)、外兩個氣門彈簧也受到壓縮。

（3）當凸輪軸凸起部分的最高點轉(zhuǎn)過挺柱平面以后，挺柱及推桿隨凸輪的轉(zhuǎn)動而下落，被壓緊的氣們彈簧通過氣門彈簧座和氣門鎖片，將氣門向上抬起，最后壓緊在氣門座上，使氣門關(guān)閉。氣門彈簧在安裝時就有一定的預緊力，以保證氣門與氣門座貼合緊密而不致漏氣。

2、側(cè)置式氣門

      側(cè)置式氣門配氣機構(gòu)的進、排氣門都布置在氣缸的一側(cè)，這種配氣機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)目少等優(yōu)點。但由于燃燒室結(jié)構(gòu)不緊湊，熱量損失較大，氣道比較曲折，氣門升程受到一定限制而影響充氣和排氣，從而使發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性的提高受到限制。目前這種型式的配氣機構(gòu)已趨于淘汰。

 

圖1  氣門布置圖

圖2  頂置式配氣機構(gòu)原理圖

 

 

二、氣門基本零件及作用

 

      氣門組由氣門、氣門導管、氣門座、氣門彈簧、氣門彈簧座及氣門鎖片（或鎖銷）等零件組成。氣門組主要用來開啟與關(guān)閉進氣門與排氣門，保證汽缸的可靠密封。因此，工作中要求：氣門頭部與氣門座貼合緊密；氣門導管有良好的導向性；氣門彈簧上下端面與氣門桿中心線垂直，以保證氣門頭部在落座時不偏斜；氣門貼合的彈力足夠使氣門迅速閉合，并能夠保證關(guān)閉時緊壓在氣門座上。

      氣門主要由氣門桿部和頭部兩部分組成。氣門的工作條件比較惡劣，進氣門承受570～670kPa的壓強，排氣門承受1050～1200 kPa的壓強；氣門頭部承受氣體壓力、氣門彈簧力等；冷卻和潤滑條件差；汽缸中燃燒生成物中的物質(zhì)對氣門也有一定的腐蝕作用。因此，要求氣門具備強度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨等性能。

（1）氣門頭部

      氣門頭部的結(jié)構(gòu)形式主要有平頂、凸頂、凹頂三種形式。為了減少進氣阻力，提高汽缸的充氣效率，多數(shù)發(fā)動機進氣門頭部直徑比排氣門大。當兩氣門一樣大時，氣門一般有標記。

      氣門頭部與氣門座圈的接觸面是一個圓錐斜面，這個斜面與氣門頂部平面之間的夾角稱為氣門錐角。氣門錐角一般為45°，也有30°。

      氣門錐角作用是獲得較大的氣門座合壓力，提高密封性和導熱性；氣門落座時有較好的對中、定位作用；避免氣流拐彎過大而降低流速。氣門錐角越小，氣門口通道截面越大，通過能力越強，落座壓力越大，密封和導熱性也越好。另外，錐角大時，氣門頭部邊緣的厚度大，不易變形。

      進氣門錐角主要是為了獲得大的通道截面，其本身熱負荷較小，往往采用較小的錐角，多用30°，有利于提高充氣效率。排氣門則因熱負荷較大而用較大的錐角，通常為45°，以加強散熱（大約75%的氣門熱量從氣門座處散失）和避免受熱變形。也有的發(fā)動機為了制造和維修方便，二者都用45°。

      如果進氣門的氣門錐角為45°，而排氣門的氣門錐角為30°，會產(chǎn)生什么樣的后果?

       氣門頭部直徑越大，氣門口通道截面就越大，進、排氣阻力就越小。由于最大尺寸受燃燒室結(jié)構(gòu)的限制，考慮進氣阻力比排氣阻力對發(fā)動機性能的影響大得多，為盡量減小進氣阻力，進氣門直徑大于排氣門。另外，排氣門稍小些，還不易變形。氣門頭部邊緣應保持一定厚度，一般為1～3mm，以防工作中沖擊損壞和被高溫燒蝕。為保證具備良好的密封性，裝配前應將氣門頭與氣門座密封錐面互相配對研磨。氣門頭部的熱量是通過氣門座和氣門桿經(jīng)氣門導管傳給汽缸蓋的。氣門頭部向氣門桿過渡部分的幾何形狀應盡量做到圓滑，以防應力集中增加強度，還可減少氣流阻力。

（2）氣門桿部

      氣門桿部與氣門頭部制成一體，呈圓柱形，裝在氣門導管內(nèi)起導向和散熱的作用，其表面應具有較高的加工精度，并經(jīng)熱處理以保證同氣門導管的配合精度和耐磨性。氣門桿尾端的形狀決定氣門彈簧座的固定方式，常用的結(jié)構(gòu)是鎖片式和鎖銷式兩種。采用剖分或兩半的錐形鎖片來固定彈簧座時，氣門桿的端部切出環(huán)槽，利用剖分成兩半且外表面為錐面的氣門鎖片與彈簧座的錐形內(nèi)表面來固定彈簧座，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、拆裝方便，因此得到廣泛的應用。采用鎖銷式結(jié)構(gòu)時，在氣門桿尾端鉆一徑向通孔，鎖銷插在通孔內(nèi)來支承氣門彈簧座，而氣門彈簧座的邊緣又可阻止鎖銷的松脫。

（3）氣門油封

      發(fā)動機高速化后，進氣管中的真空密度顯著增高，氣門室中的機油會通過氣門桿與導管之間的間隙被吸入進氣管和汽缸內(nèi)，除增加機油的消耗外，還會在氣門和燃燒室產(chǎn)生積碳。為此，發(fā)動機的氣門桿上部都設(shè)有機油防漏裝置。

 

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