二、配氣相位原理與調整

      原理上柴油機的進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣等過(guò)程，都是在活塞到達上止點(diǎn)和到達下止點(diǎn)時(shí)開(kāi)始或完成。但是為了進(jìn)氣更充分、排氣更干凈，進(jìn)、排氣門(mén)要提早打開(kāi)、延遲關(guān)閉。柴油機的進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)始開(kāi)啟和關(guān)閉終了的時(shí)刻以及開(kāi)啟的延續時(shí)間，通常用相對于上、下止點(diǎn)時(shí)的曲軸轉角來(lái)表示，稱(chēng)為配氣相位或配氣定時(shí)。表示每缸進(jìn)、排氣配氣相位（正時(shí)）關(guān)系的環(huán)形圖，稱(chēng)配氣相位（正時(shí)）圖，如圖7所示。

       在四沖程發(fā)動(dòng)機的簡(jiǎn)單工作循環(huán)中，為了方便，曾把進(jìn)、排氣過(guò)程都看作是在活塞的一個(gè)行程內即曲軸轉180°完成的，即氣門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)刻是在活塞的上、下止點(diǎn)處。但實(shí)際情況并非如此。由于發(fā)動(dòng)機轉速很高，一個(gè)行程的時(shí)間極短，這樣短的時(shí)間難以做到進(jìn)氣充分，排氣干凈。為了改善換氣過(guò)程，提高發(fā)動(dòng)機性能，實(shí)際發(fā)動(dòng)機的氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉并不恰好在活塞的上、下止點(diǎn)，而是適當地提前和滯后，以延長(cháng)進(jìn)、排氣的時(shí)間。也就是說(shuō)，氣門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中曲軸轉角都大于180°。

1、進(jìn)氣門(mén)的配氣相位

（1）進(jìn)氣提前角

      在排氣行程接近終了，活塞到達上止點(diǎn)之前，進(jìn)氣門(mén)便開(kāi)始開(kāi)啟。從進(jìn)氣門(mén)開(kāi)始開(kāi)啟到上止點(diǎn)所對應的曲軸轉角稱(chēng)為進(jìn)氣提前角（或早開(kāi)角），用α表示，一般為10°～30°。進(jìn)氣門(mén)提前開(kāi)啟的目的，是為了保證進(jìn)氣行程開(kāi)始時(shí)進(jìn)氣門(mén)已開(kāi)大，新鮮氣體能順利地充入汽缸。

（2）進(jìn)氣滯后角

      在進(jìn)氣行程下止點(diǎn)過(guò)后，活塞重又上行一段，進(jìn)氣門(mén)才關(guān)閉。從下止點(diǎn)到進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉所對應的曲軸轉角稱(chēng)為進(jìn)氣滯后角（或晚關(guān)角），用β表示，β一般為4°～8°。進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)，是因為活塞到達下止點(diǎn)時(shí)，由于進(jìn)氣阻力的影響，汽缸內的壓力仍低于大氣壓，且氣流還有相當大的慣性，仍能繼續進(jìn)氣。下止點(diǎn)過(guò)后，隨著(zhù)活塞的上行，汽缸內壓力逐漸增大，進(jìn)氣氣流速度也逐漸減小，至流速等于0時(shí)，進(jìn)氣門(mén)便關(guān)閉的β角最適宜。β過(guò)大便會(huì )將進(jìn)入汽缸的氣體重新又壓回進(jìn)氣管。

      由上可見(jiàn)，進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟持續時(shí)間內的曲軸轉角，即進(jìn)氣持續角為α+180°+β，其配氣相位如圖8（a）所示。

2、排氣門(mén)的配氣相位

（1）排氣提前角

      在做功行程的后期，活塞到達下止點(diǎn)前，排氣門(mén)便開(kāi)始開(kāi)啟。從排氣門(mén)開(kāi)始開(kāi)啟到下止點(diǎn)所對應的曲軸轉角稱(chēng)為排氣提前角（或早開(kāi)角），用y表示，γ一般為40°～80°。排氣門(mén)恰當地早開(kāi)，汽缸內還有0.3～0.5MPa的壓力，做功作用已經(jīng)不大，但利用此壓力可使汽缸內的廢氣迅速地自由排出，待活塞到達下止點(diǎn)時(shí)，汽缸內只剩0.11～0.12MPa的壓力，使排氣行程所消耗的功率大為減小。此外，高溫廢氣的早排，還可防止發(fā)動(dòng)機過(guò)熱。但y角若過(guò)大，則將得不償失。

（2）排氣滯后角

       在活塞越過(guò)上止點(diǎn)后，排氣門(mén)才關(guān)閉。從上止點(diǎn)到排氣門(mén)關(guān)閉所對應的曲軸轉角稱(chēng)為排氣滯后角（或晚關(guān)角），用δ表示，δ一般為10°～30°。由于活塞到達上止點(diǎn)時(shí)，汽缸內的壓力仍高于大氣壓，且廢氣氣流有一定的慣性，所以排氣門(mén)適當晚關(guān)可使廢氣排得較干凈。

       由上可見(jiàn)，排氣門(mén)開(kāi)啟持續時(shí)間內的曲軸轉角，即排氣持續角為y+180°+δ，其配氣相位如圖8（b）所示。

3、氣門(mén)的疊開(kāi)

      由于進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)和排氣門(mén)晚關(guān)，就出現了一段進(jìn)、排氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟的現象，稱(chēng)為氣門(mén)疊開(kāi)。同時(shí)開(kāi)啟的角度，即進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)角與排氣門(mén)晚關(guān)角的和α+δ，稱(chēng)為氣門(mén)疊開(kāi)角。

      由于進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)，活塞距下止點(diǎn)已較遠，其速度已相當大。因而晚關(guān)角的變化對汽缸內的容積及充量的影響較大。在配氣相位的4個(gè)角中，進(jìn)氣滯后角的大小，對發(fā)動(dòng)機性能的影響最大。因此，一般發(fā)動(dòng)機當配氣相位變滯后，影響發(fā)動(dòng)機性能最大的進(jìn)氣滯后角變大，而這正是高速時(shí)所要求的，所以對高速稍有利但低速性能變壞；反之，配氣相位變早時(shí)，進(jìn)氣滯后角變小，對低速稍有利而高速性能變壞。

      對于不同發(fā)動(dòng)機，由于結構形式、轉速各不相同，因而配氣相位也不相同。合理的配氣相位應根據發(fā)動(dòng)機性能要求，通過(guò)反復試驗確定。

4、配氣相位的調整

      配氣相位要根據柴油機的使用工況和常用轉速來(lái)確定。不同的柴油機，其配氣相位是不同的。配氣相位的數值要通過(guò)試驗確定。為保證配氣相位的準確，在曲軸與凸輪軸驅動(dòng)機構之間通常設有專(zhuān)門(mén)的記號，在裝配過(guò)程中必須按照相關(guān)說(shuō)明書(shū)的要求將記號對準，不得隨意改動(dòng)。

（1）將凸輪皮帶輪上的標記對準齒形皮帶防護罩上的標記；

（2）將齒輪皮帶套在齒形皮帶輪上和張緊輪上；

（3）按照順時(shí)針?lè )较蜣D動(dòng)張緊輪齒形皮帶輪；

（4）轉動(dòng)曲軸檢查調整記號是否正確；

（5）緊固張緊輪螺栓；

（6）轉動(dòng)兩圈檢查調整正時(shí)記號。

注意事項：進(jìn)行皮帶拆卸修理工作后，必須對皮帶和配氣相位進(jìn)行調整，同時(shí)保證皮帶張緊度符合要求。

5、可變配氣相位

      盡管不同發(fā)動(dòng)機配氣相位是根據試驗而取得的最佳配氣相位，從而成為設計凸輪型線(xiàn)及確定各汽缸進(jìn)、排氣凸輪在凸輪軸上相對位置的依據。但實(shí)際上當配氣凸輪軸設計已定，則發(fā)動(dòng)機的配氣相位也就確定下來(lái)了，在發(fā)動(dòng)機運轉過(guò)程中是不能改變的。然而，發(fā)動(dòng)機轉速的高低對進(jìn)、排氣流動(dòng)以及汽缸內的燃燒過(guò)程是有影響的。轉速高時(shí)，進(jìn)氣氣流流速高，慣性能量大，所以希望進(jìn)氣門(mén)早些打開(kāi)，晚些關(guān)閉，盡量多進(jìn)一些混合氣或空氣；反之，在發(fā)動(dòng)機轉速低時(shí)，進(jìn)氣流速低，流動(dòng)慣性能量小，如果進(jìn)氣門(mén)過(guò)早開(kāi)啟，由于此時(shí)活塞正在上行排氣，很容易把新鮮氣體擠出汽缸，使進(jìn)氣反而少了，發(fā)動(dòng)機工作更趨不穩定。因此，在低轉速時(shí)，希望發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣門(mén)稍晚些開(kāi)啟。另外，在發(fā)動(dòng)機轉速不同時(shí)，對配氣相位的要求是不同的。如果凸輪型線(xiàn)所規定的配氣相位適用于高速，那么在低轉速時(shí)，性能就不會(huì )太好；反之亦然。為了取得平衡，一般凸輪型線(xiàn)設計時(shí)，配氣相位既要照顧到高速，又要兼顧低速，所以是一個(gè)折中的配氣方案，很難達到真正的最佳配氣相位。

三、氣門(mén)間隙位置與調整

      發(fā)動(dòng)機工作時(shí)，氣門(mén)、推桿、挺柱等零件因溫度升高而伸長(cháng)。如果在室溫下裝配時(shí)，氣門(mén)和各傳動(dòng)零件（搖臂、推桿、挺柱）及凸輪軸之間緊密接觸，則在熱態(tài)下，氣門(mén)勢必關(guān)閉不嚴，造成氣缸漏氣。為保證氣門(mén)的密封性，必須在氣門(mén)與傳動(dòng)件之間留出適當的間隙，我們習慣稱(chēng)之為“氣門(mén)間隙”，并有“冷間隙”與“熱間隙”之分。

      氣門(mén)傳動(dòng)組（氣門(mén)與挺柱或氣門(mén)與搖臂之間）在常溫下裝配時(shí)必須留有適當的間隙，以補償氣門(mén)及各傳動(dòng)零件的熱膨脹，此間隙稱(chēng)為氣門(mén)的冷間隙；在發(fā)動(dòng)機正常運轉時(shí)（熱狀態(tài)下），也需要一定的氣門(mén)間隙，保證凸輪不作用于氣門(mén)時(shí)，氣門(mén)能完全密閉。發(fā)動(dòng)機在熱態(tài)下的氣門(mén)間隙稱(chēng)為氣門(mén)的熱間隙。

      在柴油機使用過(guò)程中，由于零件的磨損與變形，氣門(mén)間隙會(huì )逐漸增大，促使進(jìn)、排氣門(mén)遲開(kāi)、早關(guān)，導致進(jìn)、排氣的時(shí)間變短，進(jìn)氣不足，排氣不凈，致使柴油機的動(dòng)力性與經(jīng)濟性下降，同時(shí)使各零件之間的撞擊與磨損加劇，噪聲增大；若氣門(mén)間隙過(guò)小，則會(huì )引起氣門(mén)密封不嚴而漏氣，導致柴油機功率下降，油耗增加，甚至燒壞氣門(mén)零件。

      因此，在使用過(guò)程中，應定期檢查和調整氣門(mén)間隙。柴油機的氣門(mén)間隙一般由制造廠(chǎng)給出，各機型都有具體規定，氣門(mén)間隙調整裝置所在位置如圖9所示。在常溫下（冷間隙），一般進(jìn)氣門(mén)間隙在0.20～0.35mm之間，排氣門(mén)間隙在0.30～0.40mm范圍內。有的發(fā)動(dòng)機只規定了冷間隙，此時(shí)的冷間隙數值能保證發(fā)動(dòng)機在熱機狀態(tài)下仍有一定的氣門(mén)間隙。有的發(fā)動(dòng)機則分別規定了冷間隙和熱間隙。裝配時(shí)應將氣門(mén)間隙調整到規定數值。

      調整發(fā)動(dòng)機氣門(mén)間隙最好在冷機狀態(tài)下，氣門(mén)完全關(guān)閉時(shí)進(jìn)行。因為在熱機狀態(tài)下，由于柴油機工作時(shí)間的長(cháng)短不同，其機溫也有所差別，氣門(mén)間隙的大小不好把握。調整時(shí)，首先轉動(dòng)曲軸使要調整缸的活塞恰好處于壓縮沖程上止點(diǎn)位置，此時(shí)，進(jìn)、排氣門(mén)處于完全關(guān)閉狀態(tài)，然后用旋具和厚薄規調整該缸的進(jìn)、排氣門(mén)間隙，調整完畢后按同樣方法依次調整其他缸。

     調整氣門(mén)間隙的方法如圖10所示，先松開(kāi)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(mén)桿與搖臂之間進(jìn)行測量，使氣門(mén)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(mén)間隙在規定的范圍內。

總結：