柴油機(jī)氣門間隙調(diào)整的學(xué)習(xí)與研究

周晨陽 邢軍

【摘要】氣門間隙是為了補(bǔ)償氣門工作狀態(tài)時(shí)的受熱膨脹量，通過科學(xué)合理的方法調(diào)整氣門間隙可以避免損傷機(jī)件、發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降等。

【關(guān)鍵字】氣門間隙；雙排不進(jìn)；曲軸轉(zhuǎn)角；配氣相位

中圖分類號(hào)：TK42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

氣門屬于配氣機(jī)構(gòu)的一個(gè)機(jī)件，氣門的開閉控制著發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣。進(jìn)、排氣門頭部直接位于燃燒室內(nèi)，而排氣門整個(gè)頭部又位于排氣通道內(nèi)，因此受到的溫度很高。在如此高溫下，氣門會(huì)因受熱膨脹而伸長。由于氣門傳動(dòng)組零件都是剛性體，假如在冷態(tài)時(shí)各零件之間不留有氣門間隙，受熱膨脹的氣門就會(huì)使氣門關(guān)閉不嚴(yán)而漏氣，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降、燃油消耗增加、發(fā)動(dòng)機(jī)過熱甚至不能起動(dòng)。因此發(fā)動(dòng)機(jī)在冷態(tài)裝配時(shí)，在氣門組和氣門傳動(dòng)組之間一定要留有一定的間隙一補(bǔ)償氣門受熱后的膨脹量，這一間隙通常被稱為氣門間隙。

下面我分幾部分對(duì)氣門間隙的調(diào)整進(jìn)行分析

一、氣門間隙調(diào)整的必要性

在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，氣門間隙的大小會(huì)發(fā)生變化，絕大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)在使用、維護(hù)過程中都需要調(diào)整氣門間隙。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)氣門等金屬零件因溫度升高而膨脹。如果氣門及其傳動(dòng)件之間在冷態(tài)時(shí)無間隙或間隙過小，則在熱態(tài)下氣門及其傳動(dòng)件的受熱膨脹勢必引起氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮和做功行程漏氣，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，嚴(yán)重時(shí)甚至不易啟動(dòng)或損傷機(jī)件;如果氣門間隙過大，則會(huì)引起傳動(dòng)零件之間以及氣門與氣門座之間產(chǎn)生撞擊響聲，并加速磨損，同時(shí)也會(huì)使氣門開啟的持續(xù)時(shí)間減少，氣缸的充氣以及排氣情況變壞，造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。所以，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門間隙的準(zhǔn)確調(diào)整是非常必要的。因此在氣門機(jī)構(gòu)中設(shè)有氣門間隙調(diào)整裝置，以便對(duì)氣門間隙進(jìn)行調(diào)整。

氣門間隙調(diào)整的原則

由于氣門開啟和關(guān)閉時(shí)，挺柱是在凸輪的緩沖段內(nèi)某點(diǎn)上，而且配氣相位往往產(chǎn)生一定的偏差，所以不僅氣門開啟過程不能調(diào)，而且將要開啟和剛關(guān)閉不久的一段時(shí)間內(nèi)不能調(diào)整。即正在進(jìn)氣、將要進(jìn)氣和進(jìn)氣剛完的進(jìn)氣門不能調(diào)；正在排氣、將要排氣、排氣剛完的排氣門不可調(diào)。挺柱必須落在凸輪的基圓上，即氣門處于完全關(guān)閉時(shí)才可以調(diào)整。

三、氣門間隙的調(diào)整原理

發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門和排氣門的開啟開始與關(guān)閉終止的時(shí)刻，通常以曲軸轉(zhuǎn)角來表示，稱為配氣相位。對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周，各缸分別工作一次。在配氣相位圖上，反映了單缸工作的流程。因此可以在相位圖相應(yīng)的位置上，反映各缸任意時(shí)刻各缸的工作狀態(tài)或位置（如圖１所示）。由于發(fā)動(dòng)機(jī)各缸工作是等時(shí)的，所以在相位圖上各缸的位置是均勻分布的，即可知道各缸的工作狀態(tài)或位置。依次來判斷各缸進(jìn)、排氣門是否應(yīng)在氣門間隙最大狀態(tài)，然后調(diào)整相應(yīng)的氣門間隙。

圖１發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位圖

四、氣門間隙的調(diào)整方法

氣門間隙的調(diào)整方法有多種，主要有：“逐缸調(diào)整法”和“兩次調(diào)整法”。

１）逐缸調(diào)整法

逐缸調(diào)整就是一個(gè)缸一個(gè)缸的調(diào)整，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火順序，逐缸地在壓縮行程終了，活塞到達(dá)壓縮上止點(diǎn)時(shí)調(diào)整這一氣缸的進(jìn)、排氣門。怎么判斷一缸位于壓縮上止點(diǎn)呢？轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，觀察六缸的進(jìn)、排氣門的運(yùn)動(dòng)情況，當(dāng)六缸排氣門向上移動(dòng)到上止點(diǎn)，而進(jìn)氣門剛剛開始要向下移動(dòng)時(shí)，一缸處于壓縮上止點(diǎn)。

２）兩次調(diào)整法

兩次調(diào)整法是指只要把發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸搖轉(zhuǎn)兩次，就能把多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的所有氣門全部檢查調(diào)整好。此法又稱作：“雙排不進(jìn)法”。雙排不進(jìn)法的“雙”指處于上止點(diǎn)的缸的兩個(gè)氣門間隙均可調(diào)整，“排”指該缸的排氣門間隙可調(diào)整，“不”指該缸的兩個(gè)氣門間隙均不可調(diào)整，“進(jìn)”指該缸的進(jìn)氣門間隙可調(diào)整。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)順序，首先搖轉(zhuǎn)曲軸，找出第一缸壓縮行程上止點(diǎn)；其次根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序，按“雙、排、不、進(jìn)”原則確定能調(diào)整的氣門，然后檢查、調(diào)整氣門間隙；再次將曲軸轉(zhuǎn)一圈（即360°），用同樣的方法檢查、調(diào)整其余氣門間隙，至此所有的氣門檢查、調(diào)整完畢。

下面著重對(duì)“雙排不進(jìn)法”的調(diào)整原理進(jìn)行分析：

確定每次可調(diào)的氣門是雙排不進(jìn)法的關(guān)鍵。對(duì)于直列四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其工作順序?yàn)椋保担常叮玻?，連桿軸均勻的布置在互成120°的三個(gè)平面內(nèi)，相鄰工作兩缸的連桿軸夾角為720°/6＝120°。即從一缸剛開始做功計(jì)算，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)120°時(shí)五缸也開始做功，轉(zhuǎn)動(dòng)240°時(shí)三缸開始做功。其他缸可以依次類推。而四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)沖程對(duì)應(yīng)到曲軸的轉(zhuǎn)角為720°/4＝180°。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以列出其工作循環(huán)表如下：

表１直列四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)表

由表１可看出，相鄰工作兩缸的重疊角為180°－120°＝60°。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序，當(dāng)一缸位于壓縮上止點(diǎn)位置時(shí)，第一缸雙氣門關(guān)閉，進(jìn)、排氣都可調(diào)；第五缸此時(shí)處于壓縮沖程進(jìn)行到三分之一的位置，即五缸壓縮沖程對(duì)應(yīng)到曲軸上180°轉(zhuǎn)角中轉(zhuǎn)過了60°，而進(jìn)氣滯后角β一般為40°～80°，包含60°在內(nèi)，不能保證所有發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門完全關(guān)閉，但可以確定排氣門處于關(guān)閉狀態(tài)，所以五缸排氣門可調(diào)；第三缸處于進(jìn)氣沖程進(jìn)行到三分之二的位置，即此沖程中對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)過了120°，而排氣滯后角δ一般為10°～30°，很明顯可以確定進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉，所以三缸排氣門可調(diào)；第六缸排氣沖程剛結(jié)束，由于排氣滯后和進(jìn)氣提前，所以此時(shí)排氣門和進(jìn)氣門都開啟，即六缸進(jìn)、排氣門都不可調(diào)；第二缸排氣沖程進(jìn)行到三分之一的位置，即此沖程對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)過60°，而進(jìn)氣提前角α一般為10°～30°<60°,所以此時(shí)排氣門開啟，進(jìn)氣門關(guān)閉，即二缸進(jìn)氣門可調(diào)；第四缸做功沖程進(jìn)行到三分之二的位置，相對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角為120°，再轉(zhuǎn)過60°即進(jìn)入排氣沖程，而排氣提前角γ一般為40°～80°，不能保證所有發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門完全關(guān)閉，但此時(shí)進(jìn)氣門完全關(guān)閉，所以四缸進(jìn)氣門可調(diào)。

同理，將曲軸旋轉(zhuǎn)一周（即360°），可分析出剩余的氣門是可調(diào)的，如圖２和圖３

圖２一缸上止點(diǎn)時(shí)可調(diào)氣門圖３六缸上止點(diǎn)時(shí)可調(diào)氣門

五、調(diào)整氣門間隙應(yīng)注意的問題

１）不同結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其進(jìn)、排氣門的排列不一定相同，調(diào)氣門前應(yīng)辨認(rèn)清楚。２）一缸在壓縮上止點(diǎn)還是在排氣上止點(diǎn)不能搞錯(cuò)。

３）相同缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)，若工作順序不同，則氣門調(diào)整的順序也不一樣。

４）不同型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門間隙不一樣；同一型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)在冷態(tài)和熱態(tài)時(shí)的氣門間隙不一樣；同一型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門和排氣門間隙也不一樣。調(diào)整時(shí)一定要根據(jù)維修手冊(cè)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。

５）把所有的氣門調(diào)整以后，必須全部檢查一遍，確保每個(gè)氣門間隙完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求

6 ）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作一段時(shí)間后，由于氣門傳動(dòng)件的磨損，可能會(huì)使氣門間隙沒有在發(fā)動(dòng)機(jī)要求的范圍內(nèi)，所以，要在一定工時(shí)后，對(duì)氣門間隙進(jìn)行調(diào)整，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)。