氣門(mén)組的所有組成零部件圖解
發(fā)布時(shí)間：2024-04-21 點(diǎn)擊：168
設(shè)備裝配與結(jié)構(gòu)組成
柴油發(fā)電機(jī)的氣門(mén)組件結(jié)構(gòu)及功用
柴油發(fā)電機(jī)的氣門(mén)組件主要是用來(lái)密封柴油機(jī)的進(jìn)氣道和排氣道，并保證柴油機(jī)正常換氣。其主要組成部件是氣門(mén)、氣門(mén)彈簧、氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)座圈及鎖緊裝置等。氣門(mén)組件在整個(gè)柴油機(jī)中的潤(rùn)滑和冷卻條件極差，且受到交變載荷的沖擊和高溫、腐蝕等的影響，因此這部分零件極易發(fā)生故障。氣門(mén)組件損壞后，柴油機(jī)會(huì)出現(xiàn)很多故障現(xiàn)象，例如油耗增加、功率降低、起動(dòng)困難和排煙異常等。
一、氣門(mén)組結(jié)構(gòu)與功用
1、進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)
氣門(mén)的功用是密封燃燒室，并使柴油機(jī)的各氣缸得到正常換氣（工作原理及位置如圖1所示）。氣門(mén)主要由頭部和桿部?jī)刹糠謽?gòu)成（如圖2所示）。氣門(mén)頭部的形狀有平頂、凸頂和凹頂，目前使用較多的是平頂，這主要是因?yàn)槠巾敋忾T(mén)的頭部形狀簡(jiǎn)單、制造方便，受熱面積小等特點(diǎn)。柴油機(jī)為了提高燃燒室內(nèi)的進(jìn)氣量，進(jìn)氣門(mén)的頭部一般做的比排氣門(mén)大，因?yàn)樵龃筮M(jìn)氣門(mén)可以減小進(jìn)氣阻力，增大進(jìn)氣量，這比增大排氣們減小排氣阻力更為有效。
圖1 進(jìn)排氣門(mén)工作原理及位置圖
圖2 氣門(mén)結(jié)構(gòu)圖
（1）氣門(mén)材料
進(jìn)氣門(mén)一般用中碳合金鋼制造，如鉻鋼、鉻鉬鋼和鎳鉻鋼等。排氣門(mén)則采用耐熱合金鋼制造，如硅鉻鋼、硅鉻鉬鋼、硅鉻錳鋼等。
（2）氣門(mén)的工作條件
氣門(mén)的工作條件非常惡劣。首先，氣門(mén)直接與高溫燃?xì)饨佑|，受熱嚴(yán)重，而散熱困難，因此氣門(mén)溫度很高。其次，氣門(mén)承受氣體力和氣門(mén)彈簧力的作用，以及由于配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)件的慣性力使氣門(mén)落座時(shí)受到?jīng)_擊。第三，氣門(mén)在潤(rùn)滑條件很差的情況下以極高的速度啟閉并在氣門(mén)導(dǎo)管內(nèi)作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此外，氣門(mén)由于與高溫燃?xì)庵杏懈g性的氣體接觸而受到腐蝕。
（3）氣門(mén)數(shù)量
一般發(fā)動(dòng)機(jī)采用較多的是每缸兩個(gè)氣門(mén)，即一個(gè)進(jìn)氣門(mén)和一個(gè)排氣門(mén)。這種結(jié)構(gòu)在可能的條件下應(yīng)盡量加大氣門(mén)的直徑，特別是進(jìn)氣門(mén)的直徑，以改善汽缸的換氣性能。但是，由于受到燃燒室尺寸的限制，從理論上講，最大氣門(mén)直徑一般不超過(guò)汽缸直徑的一半。
當(dāng)汽缸直徑較大、活塞平均速度較高時(shí)，每缸一進(jìn)一排的氣門(mén)結(jié)構(gòu)就不能滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)換氣的要求。這就要采用每缸三氣門(mén)、四氣門(mén)（如圖3所示）甚至五氣門(mén)的結(jié)構(gòu)。
（4）氣門(mén)錐面
進(jìn)排氣門(mén)密封錐面的斜角也有不同，進(jìn)氣門(mén)一般采用30℃的斜角，排氣門(mén)一般采用45℃的斜角（如圖4所示）。進(jìn)氣門(mén)的錐面采用30℃的斜角，主要是因?yàn)檩^小的錐面斜角可使氣流通過(guò)斷面的流量增大，進(jìn)氣阻力較小，可以增加進(jìn)氣量，但氣門(mén)頭部邊緣較薄，剛度較差，致使密封性變差。較大氣門(mén)錐角可提高氣門(mén)頭部邊緣的剛度，氣門(mén)落座時(shí)有較好的自動(dòng)對(duì)中作用及較大的接觸壓力，有利于密封與傳熱及擠掉密封錐面上的積炭。
圖3 四氣門(mén)工作示意圖
圖4 氣門(mén)錐面和頂面夾角示意圖
2、氣門(mén)導(dǎo)管
氣門(mén)導(dǎo)管給往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣門(mén)起著導(dǎo)向的作用，并保證氣門(mén)頭部準(zhǔn)確地落在氣門(mén)座上，同時(shí)還夠把氣門(mén)的部分熱量傳出去。氣門(mén)導(dǎo)管一般采用鑄鐵鑄成，由于它在高溫和溫潤(rùn)條件較差的環(huán)境下工作，所以該部件較易出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。氣門(mén)導(dǎo)管與氣門(mén)桿部在長(zhǎng)期的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的磨損中，易使兩者之間的配合間隙增大。正常情況下，進(jìn)氣門(mén)與導(dǎo)管的間隙為0.09mm左右，排氣門(mén)與導(dǎo)管的間隙約為0.12mm，當(dāng)間隙增大到極限值0.26mm時(shí)，氣門(mén)導(dǎo)管與氣門(mén)應(yīng)成對(duì)換新。若裝配時(shí)間間隙過(guò)小，則易出現(xiàn)氣門(mén)卡死現(xiàn)象。
氣門(mén)導(dǎo)管的上端裝有骨架式橡膠氣門(mén)油封。為了防止導(dǎo)管在使用過(guò)程中松動(dòng)脫落，有的發(fā)動(dòng)機(jī)在氣門(mén)導(dǎo)管的中部加裝定位卡環(huán)。
3、氣門(mén)座與門(mén)座圈
氣門(mén)座圈是為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣門(mén)而設(shè)計(jì)的，它與氣門(mén)一起用來(lái)密封燃燒室。氣門(mén)座圈一般采用耐熱鐵制造，并壓入氣缸蓋中，氣門(mén)座圈長(zhǎng)期受到氣門(mén)的連續(xù)沖擊和高溫、高壓氣體的腐蝕，在使用過(guò)程中特別容易發(fā)生故障。在長(zhǎng)期的工作中氣門(mén)座圈的錐面容易產(chǎn)生麻點(diǎn)、凹坑、座圈縮短和磨損變寬等現(xiàn)象。
氣門(mén)座通常有兩種：一種是在氣缸蓋上直接鏜削加工而成；另一種是用合金鑄鐵或奧氏體鋼單獨(dú)制作成氣門(mén)座圈，用冷縮法鑲?cè)霘飧咨w中，如圖5所示。鑲?cè)胧綒忾T(mén)座的導(dǎo)熱性差，加工精度要求高，如果鑲?cè)霑r(shí)公差配合選擇不當(dāng)，高溫下工作時(shí)易脫落，容易導(dǎo)致重大機(jī)械事故。
4、氣門(mén)彈簧
氣門(mén)彈簧的作用是保證氣門(mén)快速地落在氣門(mén)座圈上緊密地閉合，并防止氣門(mén)在開(kāi)閉過(guò)程中因慣性力的作用而與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)脫開(kāi)。氣門(mén)彈簧應(yīng)具有足夠大的彈力，若彈力不足或斷裂會(huì)直接影響到燃燒室的工作狀況。為此，維修人員在裝配氣門(mén)彈簧時(shí)，應(yīng)對(duì)其彈力進(jìn)行檢查。當(dāng)舊彈簧的自由長(zhǎng)度小于同一型號(hào)新彈簧約4mm時(shí)，應(yīng)更換新彈簧。氣門(mén)上含有內(nèi)外彈簧時(shí)，在裝配過(guò)程中應(yīng)使內(nèi)外彈簧的螺旋方向相反，防止單個(gè)彈簧斷裂后而影響到另一個(gè)彈簧。
氣門(mén)彈簧一般采用圓柱形螺旋彈簧，具體形狀分類(lèi)如圖6所示。為了防止彈簧發(fā)生共振，可采用變螺距圓柱彈簧。現(xiàn)代高速發(fā)動(dòng)機(jī)多采用同心安裝的內(nèi)、外氣門(mén)彈簧，這樣既提高了氣門(mén)彈簧工作的可靠性，又能有效地防止共振的發(fā)生。安裝時(shí)，內(nèi)、外彈簧的螺旋方向相反，以防止共振使氣門(mén)脫落。
圖5 氣門(mén)座圈示意圖
圖6 氣門(mén)彈簧分類(lèi)
二、配氣相位
配氣相位是用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)刻和開(kāi)啟延續(xù)時(shí)間，通常用環(huán)形圖表示，即配氣相位圖，如圖7所示。為了使進(jìn)氣充足，排氣干凈，除了從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)外(如增大進(jìn)、排氣管道)，還可以從配氣相位上采取措施，如氣門(mén)能否早開(kāi)晚閉，延長(zhǎng)進(jìn)、排氣時(shí)間。
1、 配氣相位機(jī)構(gòu)
由于柴油機(jī)工作時(shí)需要新鮮空氣和燃料混合燃燒才能做功，而配氣相位機(jī)構(gòu)正是向氣缸提供新鮮空氣的機(jī)構(gòu)，其同時(shí)還負(fù)責(zé)將將燃燒做功之后的廢氣排出柴油機(jī)，主要功能就是按一定的時(shí)間周期開(kāi)、關(guān)各氣缸的進(jìn)、排氣氣門(mén)，工作原理如圖8所示。
空氣在被吸入柴油機(jī)時(shí)是具有慣性的，所以在進(jìn)氣過(guò)程結(jié)束后，進(jìn)氣系統(tǒng)中的空氣依然保持著進(jìn)入氣缸的趨勢(shì)，這時(shí)如果延遲進(jìn)氣門(mén)的關(guān)閉時(shí)間就可以讓氣缸吸入更多空氣，提高容積效率。相對(duì)來(lái)說(shuō)，延遲氣門(mén)的關(guān)閉時(shí)間可以提升高轉(zhuǎn)速下的性能表現(xiàn)，反過(guò)來(lái)縮短氣門(mén)關(guān)閉時(shí)間，則可以讓低轉(zhuǎn)速扭矩得到提升。
圖7 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位圖
圖8 柴油機(jī)配氣相位機(jī)構(gòu)示意圖
2、氣門(mén)早開(kāi)晚閉
活塞到達(dá)進(jìn)氣下止點(diǎn)時(shí)，由于進(jìn)氣吸力的存在，汽缸內(nèi)氣體壓力仍然低于大氣壓，在大氣壓的作用下仍能進(jìn)氣；另外，此時(shí)進(jìn)氣流還有較大的慣性。由此可見(jiàn)，進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)可以增加進(jìn)氣量。進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)，可使進(jìn)氣一開(kāi)始就有一個(gè)較大的通道面積，可增加進(jìn)氣量。
在做功行程快要結(jié)束時(shí)，排氣門(mén)打開(kāi)，可以利用做功的余壓使廢氣高速?zèng)_出汽缸，排氣量約占50%。排氣門(mén)早開(kāi)，勢(shì)必造成功率損失，但因氣壓低，損失并不大，而早開(kāi)可以減少排氣所消耗的功，又有利于廢氣的排出，所以總功率仍是提高的。由此可見(jiàn)，氣門(mén)具有早開(kāi)晚閉的可能，它對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作的好處如下：
① 進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)：
增大了進(jìn)氣行程開(kāi)始時(shí)氣門(mén)的開(kāi)啟高度，可減小進(jìn)氣阻力，增加進(jìn)氣量。
② 進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)：
延長(zhǎng)了進(jìn)氣時(shí)間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下增加進(jìn)氣量。
③ 排氣門(mén)早開(kāi)：
借助汽缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。
④ 排氣門(mén)晚關(guān)：
延長(zhǎng)了排氣時(shí)間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下使排氣干凈。
3、氣門(mén)重疊
由于進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)，排氣門(mén)晚關(guān)，勢(shì)必造成在同一時(shí)間內(nèi)兩個(gè)氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟。兩個(gè)氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟時(shí)間相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角，叫做氣門(mén)重疊角。在這段時(shí)間內(nèi)，可燃混合氣和廢氣不會(huì)亂串。這是因?yàn)椋哼M(jìn)、排氣流各自有自己的流動(dòng)方向和流動(dòng)慣性，而重疊時(shí)間又很短，不至于混亂，即吸入的可燃混合氣不會(huì)隨同廢氣排出，廢氣也不會(huì)經(jīng)進(jìn)氣門(mén)倒流入進(jìn)氣管，而只能從排氣門(mén)排出；進(jìn)氣門(mén)附近有降壓作用，有利于進(jìn)氣。
4、進(jìn)、排氣門(mén)的實(shí)際開(kāi)閉時(shí)刻和延續(xù)時(shí)間
（1）實(shí)際進(jìn)氣時(shí)刻和延續(xù)時(shí)間：
在排氣行程接近終了時(shí)，活塞到達(dá)上止點(diǎn)前，即曲軸轉(zhuǎn)到離上止點(diǎn)還差一個(gè)角度(進(jìn)氣提前角)α，進(jìn)氣門(mén)便開(kāi)始開(kāi)啟，進(jìn)氣行程直到活塞越過(guò)下止點(diǎn)β(進(jìn)氣延尺角)時(shí)，進(jìn)氣門(mén)才關(guān)閉。整個(gè)進(jìn)氣過(guò)程延續(xù)時(shí)間相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角180°+α+β。
一般情況下，α=10°～30°，β=40°～80°，故進(jìn)氣過(guò)程曲軸轉(zhuǎn)角為230°～290°。
（2）實(shí)際排氣時(shí)刻和延續(xù)時(shí)間：
做功行程接近終了時(shí)，活塞在下止點(diǎn)前排氣門(mén)便開(kāi)始開(kāi)啟，提前開(kāi)啟的角度γ一般為40°～80°，活塞越過(guò)下止點(diǎn)后δ角排氣門(mén)關(guān)閉，δ一般為10°～30°，整個(gè)排氣過(guò)程相當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角180°+y+δ，為230°～290°；氣門(mén)重疊角α+δ=20°～60°。
從上面的分析可以看出，實(shí)際配氣相位和理論上的配氣相位相差很大，氣門(mén)要早開(kāi)晚關(guān)，主要是為了滿(mǎn)足進(jìn)氣充足、排氣干凈的要求。但實(shí)際中，要根據(jù)各種機(jī)型，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法確定氣門(mén)開(kāi)關(guān)的最適宜時(shí)機(jī)，由凸輪軸的形狀、位置及配氣機(jī)構(gòu)來(lái)保證。
柴油發(fā)電機(jī)缸體和缸蓋出現(xiàn)裂紋的3個(gè)原因是什么？怎樣去檢驗(yàn)它？
硅整流發(fā)電機(jī)作用和原理結(jié)構(gòu)圖解
你知道柴油發(fā)電機(jī)組底部油箱有哪些優(yōu)缺點(diǎn)嗎？
康明斯機(jī)油泵檢查及增大間隙的修理方法
柴油發(fā)電機(jī)型號(hào)命名原則
發(fā)電機(jī)組選擇康明斯的優(yōu)勢(shì)
為什么風(fēng)力發(fā)電機(jī)電輪機(jī)只有3個(gè)葉片？
康明斯發(fā)電機(jī)組噴油器柱塞落座壓力的調(diào)整步驟
柴油發(fā)電機(jī)的氣門(mén)組件結(jié)構(gòu)及功用
柴油發(fā)電機(jī)的氣門(mén)組件主要是用來(lái)密封柴油機(jī)的進(jìn)氣道和排氣道，并保證柴油機(jī)正常換氣。其主要組成部件是氣門(mén)、氣門(mén)彈簧、氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)座圈及鎖緊裝置等。氣門(mén)組件在整個(gè)柴油機(jī)中的潤(rùn)滑和冷卻條件極差，且受到交變載荷的沖擊和高溫、腐蝕等的影響，因此這部分零件極易發(fā)生故障。氣門(mén)組件損壞后，柴油機(jī)會(huì)出現(xiàn)很多故障現(xiàn)象，例如油耗增加、功率降低、起動(dòng)困難和排煙異常等。
一、氣門(mén)組結(jié)構(gòu)與功用
1、進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)
氣門(mén)的功用是密封燃燒室，并使柴油機(jī)的各氣缸得到正常換氣（工作原理及位置如圖1所示）。氣門(mén)主要由頭部和桿部?jī)刹糠謽?gòu)成（如圖2所示）。氣門(mén)頭部的形狀有平頂、凸頂和凹頂，目前使用較多的是平頂，這主要是因?yàn)槠巾敋忾T(mén)的頭部形狀簡(jiǎn)單、制造方便，受熱面積小等特點(diǎn)。柴油機(jī)為了提高燃燒室內(nèi)的進(jìn)氣量，進(jìn)氣門(mén)的頭部一般做的比排氣門(mén)大，因?yàn)樵龃筮M(jìn)氣門(mén)可以減小進(jìn)氣阻力，增大進(jìn)氣量，這比增大排氣們減小排氣阻力更為有效。
圖1 進(jìn)排氣門(mén)工作原理及位置圖
圖2 氣門(mén)結(jié)構(gòu)圖
（1）氣門(mén)材料
進(jìn)氣門(mén)一般用中碳合金鋼制造，如鉻鋼、鉻鉬鋼和鎳鉻鋼等。排氣門(mén)則采用耐熱合金鋼制造，如硅鉻鋼、硅鉻鉬鋼、硅鉻錳鋼等。
（2）氣門(mén)的工作條件
氣門(mén)的工作條件非常惡劣。首先，氣門(mén)直接與高溫燃?xì)饨佑|，受熱嚴(yán)重，而散熱困難，因此氣門(mén)溫度很高。其次，氣門(mén)承受氣體力和氣門(mén)彈簧力的作用，以及由于配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)件的慣性力使氣門(mén)落座時(shí)受到?jīng)_擊。第三，氣門(mén)在潤(rùn)滑條件很差的情況下以極高的速度啟閉并在氣門(mén)導(dǎo)管內(nèi)作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此外，氣門(mén)由于與高溫燃?xì)庵杏懈g性的氣體接觸而受到腐蝕。
（3）氣門(mén)數(shù)量
一般發(fā)動(dòng)機(jī)采用較多的是每缸兩個(gè)氣門(mén)，即一個(gè)進(jìn)氣門(mén)和一個(gè)排氣門(mén)。這種結(jié)構(gòu)在可能的條件下應(yīng)盡量加大氣門(mén)的直徑，特別是進(jìn)氣門(mén)的直徑，以改善汽缸的換氣性能。但是，由于受到燃燒室尺寸的限制，從理論上講，最大氣門(mén)直徑一般不超過(guò)汽缸直徑的一半。
當(dāng)汽缸直徑較大、活塞平均速度較高時(shí)，每缸一進(jìn)一排的氣門(mén)結(jié)構(gòu)就不能滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)換氣的要求。這就要采用每缸三氣門(mén)、四氣門(mén)（如圖3所示）甚至五氣門(mén)的結(jié)構(gòu)。
（4）氣門(mén)錐面
進(jìn)排氣門(mén)密封錐面的斜角也有不同，進(jìn)氣門(mén)一般采用30℃的斜角，排氣門(mén)一般采用45℃的斜角（如圖4所示）。進(jìn)氣門(mén)的錐面采用30℃的斜角，主要是因?yàn)檩^小的錐面斜角可使氣流通過(guò)斷面的流量增大，進(jìn)氣阻力較小，可以增加進(jìn)氣量，但氣門(mén)頭部邊緣較薄，剛度較差，致使密封性變差。較大氣門(mén)錐角可提高氣門(mén)頭部邊緣的剛度，氣門(mén)落座時(shí)有較好的自動(dòng)對(duì)中作用及較大的接觸壓力，有利于密封與傳熱及擠掉密封錐面上的積炭。
圖3 四氣門(mén)工作示意圖
圖4 氣門(mén)錐面和頂面夾角示意圖
2、氣門(mén)導(dǎo)管
氣門(mén)導(dǎo)管給往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣門(mén)起著導(dǎo)向的作用，并保證氣門(mén)頭部準(zhǔn)確地落在氣門(mén)座上，同時(shí)還夠把氣門(mén)的部分熱量傳出去。氣門(mén)導(dǎo)管一般采用鑄鐵鑄成，由于它在高溫和溫潤(rùn)條件較差的環(huán)境下工作，所以該部件較易出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。氣門(mén)導(dǎo)管與氣門(mén)桿部在長(zhǎng)期的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的磨損中，易使兩者之間的配合間隙增大。正常情況下，進(jìn)氣門(mén)與導(dǎo)管的間隙為0.09mm左右，排氣門(mén)與導(dǎo)管的間隙約為0.12mm，當(dāng)間隙增大到極限值0.26mm時(shí)，氣門(mén)導(dǎo)管與氣門(mén)應(yīng)成對(duì)換新。若裝配時(shí)間間隙過(guò)小，則易出現(xiàn)氣門(mén)卡死現(xiàn)象。
氣門(mén)導(dǎo)管的上端裝有骨架式橡膠氣門(mén)油封。為了防止導(dǎo)管在使用過(guò)程中松動(dòng)脫落，有的發(fā)動(dòng)機(jī)在氣門(mén)導(dǎo)管的中部加裝定位卡環(huán)。
3、氣門(mén)座與門(mén)座圈
氣門(mén)座圈是為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣門(mén)而設(shè)計(jì)的，它與氣門(mén)一起用來(lái)密封燃燒室。氣門(mén)座圈一般采用耐熱鐵制造，并壓入氣缸蓋中，氣門(mén)座圈長(zhǎng)期受到氣門(mén)的連續(xù)沖擊和高溫、高壓氣體的腐蝕，在使用過(guò)程中特別容易發(fā)生故障。在長(zhǎng)期的工作中氣門(mén)座圈的錐面容易產(chǎn)生麻點(diǎn)、凹坑、座圈縮短和磨損變寬等現(xiàn)象。
氣門(mén)座通常有兩種：一種是在氣缸蓋上直接鏜削加工而成；另一種是用合金鑄鐵或奧氏體鋼單獨(dú)制作成氣門(mén)座圈，用冷縮法鑲?cè)霘飧咨w中，如圖5所示。鑲?cè)胧綒忾T(mén)座的導(dǎo)熱性差，加工精度要求高，如果鑲?cè)霑r(shí)公差配合選擇不當(dāng)，高溫下工作時(shí)易脫落，容易導(dǎo)致重大機(jī)械事故。
4、氣門(mén)彈簧
氣門(mén)彈簧的作用是保證氣門(mén)快速地落在氣門(mén)座圈上緊密地閉合，并防止氣門(mén)在開(kāi)閉過(guò)程中因慣性力的作用而與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)脫開(kāi)。氣門(mén)彈簧應(yīng)具有足夠大的彈力，若彈力不足或斷裂會(huì)直接影響到燃燒室的工作狀況。為此，維修人員在裝配氣門(mén)彈簧時(shí)，應(yīng)對(duì)其彈力進(jìn)行檢查。當(dāng)舊彈簧的自由長(zhǎng)度小于同一型號(hào)新彈簧約4mm時(shí)，應(yīng)更換新彈簧。氣門(mén)上含有內(nèi)外彈簧時(shí)，在裝配過(guò)程中應(yīng)使內(nèi)外彈簧的螺旋方向相反，防止單個(gè)彈簧斷裂后而影響到另一個(gè)彈簧。
氣門(mén)彈簧一般采用圓柱形螺旋彈簧，具體形狀分類(lèi)如圖6所示。為了防止彈簧發(fā)生共振，可采用變螺距圓柱彈簧。現(xiàn)代高速發(fā)動(dòng)機(jī)多采用同心安裝的內(nèi)、外氣門(mén)彈簧，這樣既提高了氣門(mén)彈簧工作的可靠性，又能有效地防止共振的發(fā)生。安裝時(shí)，內(nèi)、外彈簧的螺旋方向相反，以防止共振使氣門(mén)脫落。
圖5 氣門(mén)座圈示意圖
圖6 氣門(mén)彈簧分類(lèi)
二、配氣相位
配氣相位是用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)刻和開(kāi)啟延續(xù)時(shí)間，通常用環(huán)形圖表示，即配氣相位圖，如圖7所示。為了使進(jìn)氣充足，排氣干凈，除了從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)外(如增大進(jìn)、排氣管道)，還可以從配氣相位上采取措施，如氣門(mén)能否早開(kāi)晚閉，延長(zhǎng)進(jìn)、排氣時(shí)間。
1、 配氣相位機(jī)構(gòu)
由于柴油機(jī)工作時(shí)需要新鮮空氣和燃料混合燃燒才能做功，而配氣相位機(jī)構(gòu)正是向氣缸提供新鮮空氣的機(jī)構(gòu)，其同時(shí)還負(fù)責(zé)將將燃燒做功之后的廢氣排出柴油機(jī)，主要功能就是按一定的時(shí)間周期開(kāi)、關(guān)各氣缸的進(jìn)、排氣氣門(mén)，工作原理如圖8所示。
空氣在被吸入柴油機(jī)時(shí)是具有慣性的，所以在進(jìn)氣過(guò)程結(jié)束后，進(jìn)氣系統(tǒng)中的空氣依然保持著進(jìn)入氣缸的趨勢(shì)，這時(shí)如果延遲進(jìn)氣門(mén)的關(guān)閉時(shí)間就可以讓氣缸吸入更多空氣，提高容積效率。相對(duì)來(lái)說(shuō)，延遲氣門(mén)的關(guān)閉時(shí)間可以提升高轉(zhuǎn)速下的性能表現(xiàn)，反過(guò)來(lái)縮短氣門(mén)關(guān)閉時(shí)間，則可以讓低轉(zhuǎn)速扭矩得到提升。
圖7 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位圖
圖8 柴油機(jī)配氣相位機(jī)構(gòu)示意圖
2、氣門(mén)早開(kāi)晚閉
活塞到達(dá)進(jìn)氣下止點(diǎn)時(shí)，由于進(jìn)氣吸力的存在，汽缸內(nèi)氣體壓力仍然低于大氣壓，在大氣壓的作用下仍能進(jìn)氣；另外，此時(shí)進(jìn)氣流還有較大的慣性。由此可見(jiàn)，進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)可以增加進(jìn)氣量。進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)，可使進(jìn)氣一開(kāi)始就有一個(gè)較大的通道面積，可增加進(jìn)氣量。
在做功行程快要結(jié)束時(shí)，排氣門(mén)打開(kāi)，可以利用做功的余壓使廢氣高速?zèng)_出汽缸，排氣量約占50%。排氣門(mén)早開(kāi)，勢(shì)必造成功率損失，但因氣壓低，損失并不大，而早開(kāi)可以減少排氣所消耗的功，又有利于廢氣的排出，所以總功率仍是提高的。由此可見(jiàn)，氣門(mén)具有早開(kāi)晚閉的可能，它對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作的好處如下：
① 進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)：
增大了進(jìn)氣行程開(kāi)始時(shí)氣門(mén)的開(kāi)啟高度，可減小進(jìn)氣阻力，增加進(jìn)氣量。
② 進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)：
延長(zhǎng)了進(jìn)氣時(shí)間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下增加進(jìn)氣量。
③ 排氣門(mén)早開(kāi)：
借助汽缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。
④ 排氣門(mén)晚關(guān)：
延長(zhǎng)了排氣時(shí)間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下使排氣干凈。
3、氣門(mén)重疊
由于進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)，排氣門(mén)晚關(guān)，勢(shì)必造成在同一時(shí)間內(nèi)兩個(gè)氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟。兩個(gè)氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟時(shí)間相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角，叫做氣門(mén)重疊角。在這段時(shí)間內(nèi)，可燃混合氣和廢氣不會(huì)亂串。這是因?yàn)椋哼M(jìn)、排氣流各自有自己的流動(dòng)方向和流動(dòng)慣性，而重疊時(shí)間又很短，不至于混亂，即吸入的可燃混合氣不會(huì)隨同廢氣排出，廢氣也不會(huì)經(jīng)進(jìn)氣門(mén)倒流入進(jìn)氣管，而只能從排氣門(mén)排出；進(jìn)氣門(mén)附近有降壓作用，有利于進(jìn)氣。
4、進(jìn)、排氣門(mén)的實(shí)際開(kāi)閉時(shí)刻和延續(xù)時(shí)間
（1）實(shí)際進(jìn)氣時(shí)刻和延續(xù)時(shí)間：
在排氣行程接近終了時(shí)，活塞到達(dá)上止點(diǎn)前，即曲軸轉(zhuǎn)到離上止點(diǎn)還差一個(gè)角度(進(jìn)氣提前角)α，進(jìn)氣門(mén)便開(kāi)始開(kāi)啟，進(jìn)氣行程直到活塞越過(guò)下止點(diǎn)β(進(jìn)氣延尺角)時(shí)，進(jìn)氣門(mén)才關(guān)閉。整個(gè)進(jìn)氣過(guò)程延續(xù)時(shí)間相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角180°+α+β。
一般情況下，α=10°～30°，β=40°～80°，故進(jìn)氣過(guò)程曲軸轉(zhuǎn)角為230°～290°。
（2）實(shí)際排氣時(shí)刻和延續(xù)時(shí)間：
做功行程接近終了時(shí)，活塞在下止點(diǎn)前排氣門(mén)便開(kāi)始開(kāi)啟，提前開(kāi)啟的角度γ一般為40°～80°，活塞越過(guò)下止點(diǎn)后δ角排氣門(mén)關(guān)閉，δ一般為10°～30°，整個(gè)排氣過(guò)程相當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角180°+y+δ，為230°～290°；氣門(mén)重疊角α+δ=20°～60°。
從上面的分析可以看出，實(shí)際配氣相位和理論上的配氣相位相差很大，氣門(mén)要早開(kāi)晚關(guān)，主要是為了滿(mǎn)足進(jìn)氣充足、排氣干凈的要求。但實(shí)際中，要根據(jù)各種機(jī)型，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法確定氣門(mén)開(kāi)關(guān)的最適宜時(shí)機(jī)，由凸輪軸的形狀、位置及配氣機(jī)構(gòu)來(lái)保證。
柴油發(fā)電機(jī)缸體和缸蓋出現(xiàn)裂紋的3個(gè)原因是什么？怎樣去檢驗(yàn)它？
硅整流發(fā)電機(jī)作用和原理結(jié)構(gòu)圖解
你知道柴油發(fā)電機(jī)組底部油箱有哪些優(yōu)缺點(diǎn)嗎？
康明斯機(jī)油泵檢查及增大間隙的修理方法
柴油發(fā)電機(jī)型號(hào)命名原則
發(fā)電機(jī)組選擇康明斯的優(yōu)勢(shì)
為什么風(fēng)力發(fā)電機(jī)電輪機(jī)只有3個(gè)葉片？
康明斯發(fā)電機(jī)組噴油器柱塞落座壓力的調(diào)整步驟