柴油发电机气门和传动组件的构成与功用

摘要：配气装置是柴油发电机进气和排烟的控制装置，它按照柴油发电机各气缸工作次序，通过控制进气门和排烟门的开启和关闭来保证在规定的时间内有足够的新鲜空气进入气缸，并把燃烧后的废气从气缸内尽可能彻底的排出。本文主要引荐柴油发电机配气系统的类别、气门组件和传动组件的组成与作用。

      配气机构通常有气门式和气孔式两种型式。气门式配气装置由凸轮驱动气门以控制进排烟流程，是四冲程柴油发电机主用的一种型式，如图1所示；而气孔式配气系统是在汽缸中间开有进排气孔并通过活塞的控制进排烟流程，这种机构在二冲程柴油发电机上运用较多。

      目前，四冲程发电机较常载的是气门式配气系统。气门式配气系统又分为侧置式和顶置式两类。

      侧置式气门装置的进排烟门都布置在气缸体的一侧，它是通过凸轮轴推动挺柱和推杆来控制气门开启和关闭。侧置式气门机构通常实用于单缸柴油发电机。

      顶置式气门装置是柴油发电机操作较广泛的，它主要由气门组件、气门传动机件、进排烟机构和柴油发电机增压机构构造。

      气门组件具体是用来密封柴油发电机的进气道和排气道，并保证柴油发电机正常换气。其具体构造部件是气门、气门弹簧、气门导管、气门座圈及锁紧机构等。气门组件在整个柴油发电机中的润滑和冷却条件极差，且受到交变载荷的冲击和高温、腐蚀等的危害，因此这部分零件极易损生损坏。气门组件故障后，柴油发电机会出现很多散障现象，例如油耗增加、容量降低、着火困难和排气异常等。

（3）气门详细由头部和杆部两部分构造。气门头部的形状有平顶、凸顶和凹顶，目前使用较多的是平顶，这具体是由于平顶气门的头部形状简易、制造方便，受热面积小等特点。

      柴油发电机为了提升燃烧室内的进气量，进气门的头部通常做的比排烟门大，因为增大进气门可以减少进气阻力，增大进气量，这比增大排气们减轻排气阻力更为有效。气门密封锥面的斜角也不一样，进气门通常采用30℃的斜角，排烟门一般采用45℃的斜角。进气门的锥面采用30℃的斜角，主要是由于较小的锥面斜角可使气流通过断面的流量增大。现代发电机普遍采用多气门结构（3～5气门，如图3~5所示），且多将同名气门排成一列，分别用进气凸轮轴和排气凸轮轴驱动 。

      气门导管给往复运动的气门起着导向的功用，并保证气门头部正确地落在气门座上，同时还能够把气门的部分热量传出去。气门导管通常采用铸铢铸成，因为它在高温和润谴因素较差的环境下作业，故而该部件较易产生磨损情形。气门导管与气门杆部在长久的相对运动的磨耗中，易使两者之间的配合间隙增大。正常情况下，进气门与导管的间隙为0.09左右，排气门与导管的间隙约为0.12mm，当间隙增大到极限值0.26mm时，气门导管与气门应成对换新。若安装时间隙过小，则易发生气门卡死情形。

      气门座圈是为往复运动的气门而规划的，它与气门一起用来密封燃烧室。气门座圈通常采用耐热铸铁制造，并压人汽缸盖中心气门座圈长久受到气门的连续冲击和发烫、高压气体的腐蚀，在操作过程中特刑容易见生损坏。在长期的作业中气门座圈的锥面容易发生麻点、凹坑、座圈缩短和损伤变宽等现状。

      气门弹簧的作用是克服在气门关闭程序中气门及传动件的惯性力，防范各传动件之间的惯性的功用发生间隙。保证气门及时坐落并紧密接触，避免气门在发电机振动时发生跳动，破坏其密封性。气门弹簧多为圆柱型螺旋弹簧，其材料为高碳锰钢冷拔钢丝，加工后热解决，钢丝表面要磨光、抛光或用喷丸解决。为了防范生锈，表面镀锌。气门弹簧的一端支承在汽缸盖或汽缸体上，而另一端则压靠在气门杆端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的末端。

气门传动组详细包括凸轮轴、正时齿轮、挺柱及其导杆，推杆、摇臂臂和摇臂轴等，其用途是使进排气门按配气相位规定的时刻进行开闭，并保证有足够的开度。

（1）凸轮轴是配气装置的关建部件，由它控制气门的配气相位，有些发电机还用来驱动机油泵、柴油泵和分电器。凸轮轴具体由进排烟凸轮、支撑轴、正时齿轮轴、柴油泵偏心凸轮、机油泵及分电器驱动齿轮等组成的。

（2）为了保证配气机构正常作业，凸轮在凸轮轴上的相对角位置有严格的要求。同一缸的各排气凸轮的相对角位置，保证一个作业循环中的配气相位；各缸进气（或排烟）凸轮的相对角位置、则应与发电机的点火次序相一致。因此，只要知道了凸轮轴的旋转方向，以及各进气凸轮（或排烟凸轮）的作业次序，就不难判断发电机的点火次序。对四缸四行程发电机的凸轮轴，其同名凸轮间的夹角为业四行程六缸发电机同名凸轮间的夹角为360W=60/6=60。

（3）凸轮轴通常由曲轴通过一对正时齿轮驱动，在装配曲轴和凸轮轴时，必须将正时记号对准，以保证准确的配气相位和发火时刻。为了预防凸轮轴的轴向移动，凸轮轴必须有轴向定位系统。现代发电机的凸轮多采用止推凸缘定位系统，即将止推凸缘装在凸轮轴第一道轴颈前的凸台上，凸台比止推凸缘厚，以保证止推凸缘与正时齿轮之间的轴向间隙符合规定（通常为0.05~0.10S）。

（4）凸轮轴的材料一般用优质钢模锻而成，也可以采用合金铸铁或球墨铸铁铸造，凸轮和轴径的作业表面通常经偏热解决后精磨，以改良耐磨性。

（5）根据顶置凸轮轴的个数，分为单顶置凸轮轴（SOHC）和双顶置凸轮轴（DOHC）两种，分别如图6、图7所示。

      挺柱的用途是将凸轮的推力传给推杆（或气门杆），并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。对于气门侧置式配气机构，其挺柱通常做成菌式，在挺柱的顶部装有调节螺钉，用来调整气门间隙。气门顶置式配气系统的挺柱通常制成筒式，以降低净重。所示为滚轮式挺住，其好处是可以降低摩擦所造成的对挺柱的侧向力。这种挺柱组成复杂，重量较大。一般多用于大缸径柴油发电机上。挺柱常载镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁制造。其摩擦表面应经热排除后精磨。有的发电机的挺柱直接装在气缸体上相应处钻出的导向孔中，也有的发电机的挺柱装在可拆式的挺柱导向体中。

      推杆的用途是将从凸轮轴经过挺柱传来的推力传给摇臂、它是气门装置中较易弯曲的零件。要求有很高的刚度，在动载荷大的发电机中，推杆应尽量地做得短些。对于机体与缸盖部是铝合金制造的发电机，其推杆较好用硬铝制造。推杆可以是实心，或空心的．钢制实心推杆，通常是同球形支座锻成一个整体，然后进行热排除。

      实际上是一个双臂杠杆，用来将推杆传来的力改变方向，用途到气门杆端以推开气门。摇臂7的两边臂长的比值（称为摇臂比）约为1.2～1.8，其中长臂一端是推动气门的。端头的作业表面通常制成圆柱形，当摇臂摆动时可沿气门杆端面滚滑。这样可以使二者之间的力尽可能沿气门轴线功用。摇臂内还钻有润滑油道和油孔。在摇臂的短臂端螺纹孔中旋入用以调节气门间隙的调节螺钉，螺钉的球头与推杆顶端的凹球座相接触。

      摇臂通过衬套空套在摇臂轴上，而后者又支承在支座上，摇臂上还钻有油孔。摇臂轴为空心管状构造，机油从支座的油道经摇臂轴内腔和摇臂中的油道流向摇臂两端进行润滑。为了预防摇臂的窜动，在摇臂轴上每两摇臂之间都装有定位弹簧。