江蘇 錢(qián)曉琳 徐有軍

1 調(diào)整氣門(mén)間隙的問(wèn)題提出

配氣機(jī)構(gòu)是柴油機(jī)的重要組成部分，其工作性能直接關(guān)系到柴油機(jī)的動(dòng)力性能、排放性能及可靠性。柳工ZL50裝載機(jī)的大功率六缸高速柴油機(jī)采用氣門(mén)頂置式配氣機(jī)構(gòu)。該配氣機(jī)構(gòu)包括氣門(mén)組和氣門(mén)傳動(dòng)組兩部分：氣門(mén)組由氣門(mén)座、氣門(mén)、氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)彈簧、彈簧座、鎖片等組成；氣門(mén)傳動(dòng)組由搖臂、搖臂軸、推桿、挺柱、凸輪軸和齒輪等組成，如圖1所示。該配氣機(jī)構(gòu)的工作原理為：柴油機(jī)的進(jìn)氣和排氣行程中，曲軸通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)，使凸輪的凸起部分通過(guò)挺柱、推桿推動(dòng)搖臂的一端繞搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)，搖臂的另一端便向下推開(kāi)氣門(mén)進(jìn)行換氣，同時(shí)也使得彈簧進(jìn)一步壓縮；當(dāng)凸輪的凸起部分頂點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)挺柱后，其對(duì)挺柱的推力便逐漸減小，氣門(mén)在彈簧彈力作用下向上升起，氣門(mén)開(kāi)度逐漸減小，直至最后關(guān)閉。柴油機(jī)的壓縮和做功行程中，氣門(mén)在彈簧彈力作用下緊閉，保證燃燒室的密封。

氣門(mén)頂置式配氣機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都倒掛在氣缸蓋上，處于燃燒室溫度最高的頂端。采用不同材料制成的氣門(mén)和氣門(mén)座受熱膨脹程度的差異會(huì)導(dǎo)致氣門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)，因而必須在搖臂與氣門(mén)彈簧座接觸處留有間隙——?dú)忾T(mén)間隙。氣門(mén)間隙過(guò)小或無(wú)間隙時(shí)，雖然柴油機(jī)的功率和扭矩較小，怠速CO、HC排放量較大，噪音較?。坏诓裼蜋C(jī)工作一段時(shí)間后，零件受熱膨脹，從而將氣門(mén)推開(kāi)，造成氣門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)而漏氣，柴油機(jī)功率下降，氣門(mén)的密封表面在長(zhǎng)時(shí)間工作后會(huì)嚴(yán)重積碳或燒壞，甚至產(chǎn)生氣門(mén)撞擊活塞的故障。氣門(mén)間隙過(guò)大時(shí)，柴油機(jī)的功率和扭矩較大，怠速CO、HC排放量較小，噪音明顯增加，零部件的磨損也增加了，而且過(guò)大的氣門(mén)間隙降低了氣門(mén)的開(kāi)啟高度，改變了正常的配氣相位，縮短了進(jìn)排氣時(shí)間，使柴油機(jī)因進(jìn)氣不足，排氣不凈而功率下降，油耗變大。根據(jù)性能試驗(yàn)及噪聲評(píng)定，柳工ZL50裝載機(jī)所配置的柴油機(jī)氣門(mén)間隙設(shè)定值為：0.35±0.02mm（冷態(tài)/進(jìn)氣）；0.50±0.02mm（熱態(tài)/排氣）。生產(chǎn)實(shí)踐中，由于氣門(mén)長(zhǎng)期慣性運(yùn)動(dòng)和自然磨損，氣門(mén)間隙逐漸增大，因此，在柴油機(jī)保養(yǎng)和維修時(shí)應(yīng)用塞尺檢查氣門(mén)間隙是否處于正常值范圍內(nèi)，如有超差應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

2 調(diào)整氣門(mén)間隙的方法

調(diào)整氣門(mén)間隙時(shí)，首先擰松搖臂上的固定螺釘，按標(biāo)準(zhǔn)間隙選厚薄規(guī)，將厚薄規(guī)在氣門(mén)間隙之間來(lái)回拉動(dòng)，一手拉動(dòng)塞規(guī)，一手轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺釘，當(dāng)拉動(dòng)塞規(guī)感到有輕微阻力為宜。然后，將塞規(guī)放在氣門(mén)間隙中央，調(diào)整螺釘不動(dòng)，擰緊固定螺母鎖緊調(diào)整螺釘，最后取出塞規(guī)。如果在擰緊固定螺母時(shí)無(wú)意轉(zhuǎn)動(dòng)了調(diào)整螺釘，應(yīng)松開(kāi)固定螺釘重新調(diào)整。

對(duì)于多缸柴油機(jī)，常用的氣門(mén)間隙調(diào)整法有三種：

一是逐缸調(diào)整法，即根據(jù)汽缸點(diǎn)火次序，確定某缸活塞在壓縮上止點(diǎn)位置后，對(duì)此缸進(jìn)、排氣門(mén)間隙進(jìn)行調(diào)整；此缸氣門(mén)間隙調(diào)整好后，搖轉(zhuǎn)曲軸，按此步驟逐步調(diào)整其它各缸氣門(mén)間隙。逐缸調(diào)整法需要多次搖轉(zhuǎn)曲軸，檢查和調(diào)整所花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)。但是，對(duì)于磨損較嚴(yán)重的柴油機(jī)，用逐缸調(diào)整法比較精確。

二是雙排不進(jìn)法，又稱(chēng)兩次調(diào)整法，即搖轉(zhuǎn)曲軸使第一缸活塞處于壓縮上止點(diǎn)，飛輪記號(hào)與檢查孔刻線(xiàn)對(duì)正，先調(diào)整1、2、4、5、8、9氣門(mén)的間隙；然后搖轉(zhuǎn)曲軸一周，使六缸活塞處于壓縮行程上止點(diǎn)，再調(diào)整3、6、7、10、11、12氣門(mén)的間隙。采用雙排不進(jìn)法時(shí)，對(duì)于不同型號(hào)的柴油機(jī)需要維修技術(shù)人員記憶不同的可調(diào)氣門(mén)順序號(hào)。以柳工ZL50裝載機(jī)的六缸柴油機(jī)為例，其點(diǎn)火順序?yàn)?-5-3-6-2-4，調(diào)整氣門(mén)間隙之前要觀察各缸處于壓縮上止點(diǎn)的位置，具體步驟為：調(diào)1缸時(shí)，觀察6缸，當(dāng)排氣門(mén)下行又上行，接著進(jìn)氣門(mén)開(kāi)始下行時(shí)才可以調(diào)1缸；然后，調(diào)6缸，觀察1缸；調(diào)3缸，觀察4缸；調(diào)4缸，觀察3缸；調(diào)2缸，觀察5缸；調(diào)5缸，觀察2缸。可見(jiàn)，雙排不進(jìn)法對(duì)維修技術(shù)人員記憶要求較高，有一定難度。

三是快速調(diào)整法，首先搖轉(zhuǎn)曲軸使第一缸活塞處于壓縮上止點(diǎn)位置，對(duì)正此位置標(biāo)志。接著，將曲軸順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90o，注意觀察第一缸的進(jìn)、排氣門(mén)是否發(fā)生變化。再持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸270o，確認(rèn)壓縮上止點(diǎn)標(biāo)志對(duì)正。如無(wú)開(kāi)啟現(xiàn)象，回轉(zhuǎn)曲軸至原標(biāo)志處。開(kāi)始調(diào)整氣門(mén)間隙，首先選擇前五缸的十個(gè)氣門(mén)（即1-2-3-4-5-6-7-8-9-10）調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)間隙。調(diào)整完畢后，將曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)360o，調(diào)整11-12這兩個(gè)氣門(mén)的間隙，同時(shí)在已經(jīng)調(diào)整好的前五缸十個(gè)氣門(mén)中找出氣門(mén)間隙明顯增大的兩個(gè)氣門(mén)。為什么這兩個(gè)氣門(mén)間隙會(huì)增大？原因是在凸輪的升程作用下，這兩個(gè)氣門(mén)原本處于打開(kāi)狀態(tài)，不應(yīng)該調(diào)整這兩個(gè)氣門(mén)間隙時(shí)而又調(diào)整到了標(biāo)準(zhǔn)間隙，當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)180o后，凸輪的升程自然消失了，這兩個(gè)氣門(mén)間隙就變得特別大了。找出這兩個(gè)氣門(mén)，將它們的氣門(mén)間隙調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)后，整個(gè)柴油機(jī)的氣門(mén)間隙全部調(diào)整完畢。

以上三種氣門(mén)間隙調(diào)整法的初步比較見(jiàn)表1。

三種氣門(mén)間隙調(diào)整法的初步比較表1

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3 三種氣門(mén)間隙調(diào)整方法的模糊評(píng)價(jià)

以柳工ZL50裝載機(jī)的柴油機(jī)氣門(mén)間隙調(diào)整方法為優(yōu)化對(duì)象，對(duì)甲、乙、丙三種調(diào)整方法進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)。根據(jù)維修技術(shù)人員的培訓(xùn)學(xué)習(xí)情況及柴油機(jī)工作特點(diǎn)，建立速度、記憶、質(zhì)量、效果等評(píng)價(jià)目標(biāo)，如圖2所示。

圖2 氣門(mén)間隙調(diào)整方法的評(píng)價(jià)目標(biāo)樹(shù)

3.1 確定自動(dòng)避障系統(tǒng)評(píng)價(jià)目標(biāo)集

U=（速度,記憶,質(zhì)量,效果）

3.2 給出評(píng)價(jià)集

V={優(yōu)秀,良好,一般}

3.3 確定權(quán)重集

A=（0.3,0.3,0.2,0.2）

3.4 專(zhuān)家評(píng)價(jià)

請(qǐng)行業(yè)專(zhuān)家對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)集中每一個(gè)目標(biāo)bi（i=1，2……n）按照評(píng)價(jià)集中的評(píng)價(jià)打鉤（“√”）。這項(xiàng)工作針對(duì)每一個(gè)方案進(jìn)行，對(duì)于某一評(píng)價(jià)目標(biāo)bi，有z個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果

其中某一元素Υmz表示在第z方案中，對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)bi，持Pm評(píng)價(jià)的專(zhuān)家占總數(shù)的百分比。評(píng)價(jià)目標(biāo)數(shù)n=4，評(píng)價(jià)數(shù)m=3，方案數(shù)z=3。

3.5 建立評(píng)價(jià)矩陣

3.6 綜合評(píng)價(jià)

同理，計(jì)算出Z乙=[0.3,0.3,0.2]，B丙=[0.3,0.2,0.2]。

3.7 歸一化處理

同理，計(jì)算出Z乙=(0.375,0.375,0.25)，Z丙=(0.43,0.285,0.285)。

結(jié)果表明，對(duì)于三種氣門(mén)間隙的調(diào)整方法，評(píng)價(jià)為“優(yōu)秀”的隸屬度分別為28.5%，37.5%，43%，故快速調(diào)整法為三種氣門(mén)間隙調(diào)整法中的最佳方法。

4 結(jié)論

運(yùn)用現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理念和方法，采用模糊評(píng)價(jià)方法對(duì)常用的氣門(mén)間隙調(diào)整方法——“逐缸調(diào)整法”、“雙排不進(jìn)法”和“快速調(diào)整法”進(jìn)行評(píng)價(jià)，與長(zhǎng)期的柴油機(jī)使用、維護(hù)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)一致，“快速調(diào)整法”具有如下優(yōu)點(diǎn)：無(wú)須記憶柴油機(jī)的做功順序；無(wú)須觀察進(jìn)、排氣門(mén)的排列位置；廣泛適用于不同型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)，尤為適合多缸發(fā)動(dòng)機(jī)；簡(jiǎn)單方便、快速準(zhǔn)確，對(duì)于初學(xué)柴油機(jī)氣門(mén)間隙調(diào)整的維修技術(shù)人員可優(yōu)先采用此法。

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