柴油发电机的配气机构

           柴油发电机的配气结构是按各缸的工作次序和配气相位完成排气过程和排气过程的控制机构。它要在规定的时刻开启和关闭进、排气门，以保证汽缸排出废气，吸进新鲜空气，使工作循环持续地进行。

   配气机构的布置形式有顶置气门式和侧置气门式两种。现代柴油发电机普遍采用顶置气门式，它由气门组件和气门传动组件两部分组成。

（1）气门组件  气门组件包括气门、气门导管、气门弹簧和弹簧座及其锁紧装置等零件。

①气门气门的作用是控制进、排气道的开启和关团，分为进气门和排气门两种。

a.气门的布置  顶置式配气机构有每缸二气门和四气门之分，通常缸径的D≤120mm的中、小功率柴油发电机采用每缸二气门布置；缸径D≥140mm的强化程度较高的中、大型发动机多采用每缸四个气门，即两个进气门、两个排气门。有的柴油发电机进气门比排气门大，目的是增大进气门流通面积，减小进气阻力，增大充气系数。

b.气门的结构及材料  气门由气门头部和气门杆部两部分组成。气门头部的锥面用于与气门座的内锥而配合，以保证密封，气门导管同气门杆配合，为气门运动导向，用以保持头部锥面准确地与气门座面紧密贴合。由于气门头部尤其是排气门与燃烧室高温燃气直接接触，每一循环都受到燃气的冲刷，受热严重。排气门头部度高达600～900℃，进气门头部温度也可达300～400℃。由于高温的影响、气门杆又是在润滑困难的条件下作高速往复运动，因此．要求气门必须有足够的强度、耐高温、耐腐蚀和抗氧化。

气门都用合金钢制造。由于进、排气门工作条件不同，故采用不同材料制成。过气门通常采用普通合金钢（如铬钢或镍铬钢等）；排气门则采用耐热合金钢（如硅锰钢或硅铬钢等）制造，经热处理后，以提高工作表面的硬度。气门头部形状有平顶、凸顶（即球面顶）和凹顶（即喇叭顶）。

目前平顶气门用得最多，它具有結构简单、制造方便、受热面积小、重量较小等优点，因而，进、排气均可采用。凸气门头部刚度大，排气阻力小，受热面积大，重量和惯性力大，加工较复杂，只适宜作排气门。凹顶气门的头部和杆部之间的过渡圆弧，有利于减小气流的阻力，但其顶部受热面积大，易发生受热变形，只适宜作进气门。

气门与气门座或气门座圈靠锥面密封，气门锥面与气门顶之间的夹角称为气门锥角，进、排气门锥角一般多制成45°，少数为30°。通常用耐热钢或合金铸铁制成的座圈，紧压在汽缸盖的座孔中，磨损后可以更换。为便于修磨，气门头边缘应保持一定的厚度，一般为1～3mm，以防止工作时，由于气门与气门座之间的冲击而损坏或被高温气体烧蚀。

②气门导管气门导管的作用是保证气门与气门座在同一中心线上正常工作，并起散热作用。气门导管常用铸铁制成，压在缸盖或缸体中。
气门杆与导管之间留有0．05～0.12m的间隙，使气门杆能在导管中自由移动。间隙过大，使气门运动时产生摆动冲击，造成气门座磨损不均，引起漏气，漏油甚至使气门烧损；间隙过小，气门杆部受热膨胀，易产生气门卡死故障。

③气门弹簧及锁紧装置气门弹簧用来关闭气门，使气门与气门座保持紧密贴合密封，并克服气门在开启时配气机构产生的惯性力。要求它应具有很强的弹力，以保证气门关闭时所需要的运动速度。气门弹簧通常都是圆柱形螺旋弹簧。其材料采用高碳锰钢、铬钡钢等冷拔钢丝，加工后进行热处理，钢丝表面再进行抛光或喷丸处理，以提高疲劳强度。此外，为防止弹簧锈蚀，表面还进行镀锌、镀铜或发蓝处理。作用在气门弹簧的力是周期性的，其作用力的频率与气门弹簧的固有频率相同或成整倍数时，弹簧就会发生共振，造成弹簧断裂，为防止弹簧发生共振而损坏，常采取下述措施。

a.采用变螺距弹簧由于这种弹簧螺距不等，故每一圈固有的频率不一样，因而消除了整个弹簧发生共振的可能性。这种弹簧在安装时需将螺距较小的一端朝向汽缸体（或气缸盖）。若朝向相反，则弹簧受力很大，容易折断。

b.采用双弹簧每个气门用两根直径及螺距不同，螺旋方向相反的内、外弹簧。这种弹簧不但可以防止发生共振，而且当一根弹簧折断时，另一根弹簧还可维持工作。

c.高弹簧的固有频率即采用刚度较高的钢丝，可提高弹簧的固有频率，避免发生共振。

气门弹簧装在气门杆部外边，其一端支承在汽缸盖（或汽缸体）上，而另一端固定在弹簧座上。弹簧座与气门杆之间有锁紧装置。

（3）气门传动组件  气门传动组件由凸轮轴、挺柱、推杆和摇臂等零部件组成。它们的作用是把凸轮的运动传递到气门组件上、以控制气门的开闭。

①凸轮轴凸轮轴是配气机构中的关键部件，其作用是通过传动零件按柴油机【重庆康明斯】的工作循环准确地开启和关闭每个汽缸上的进、排气门。此外，在柴油发电机上，它还要带动喷油泵、输油泵等。为了保证柴油发电机喷油和汽油机点火的准时可靠，凸轮轴和曲轮必须保持一定的正时关系，使柴油机【重庆康明斯】正常运转。

a.凸轮轴的构造大多数凸轮轴都是制成整体式的，它由若干个进、排气凸轮和支承轴颈所构成，由端部的正时齿轮驱动。由于柴油机【重庆康明斯】的类型不同，所以凸轮轴的构造也不完全一样。对于四冲程柴油发电机的凸轮轴，除进气凸轮和排气凸轮外，还有喷油泵凸轮，如4105型和4110柴油发电机的凸轮属这种结构。若采用组合式喷油泵的柴油发电机，其喷油泵是由单独的一根传动轴来驱动，如4135型和6135型柴油发电机属这种结构。
凸轮轴上最为重要的部分是凸轮，其轮廓形状直接影响配气机构的工作质量。凸轮的轮廓形状种类较多，可分为圆弧凸轮和函数凸轮两大类。圆弧凸轮的特点是能获得较大的时面值（即气门的流通截面积与对应的开启时间之乘积），但加速度不连续，冲击振动较大；函数凸轮的特点是加速度按单一函数连续变化，无加速度突变现象，使配气机构免受冲击，改善了动力性能。

b.凸轮轴的驱动凸轮轴的驱动通常采用齿轮传动，很少采用链条传动。

采用齿轮传动时，齿轮是装在凸轮轴的前端，与曲轴上的齿轮直接或间接啮合，称为正时齿轮。对于四冲程柴油机【重庆康明斯】，每完成一个工作循环，曲轴旋转两周，各缸进、排气门各开启一次，凸轮轴只旋转一周，因而曲轴与凸轮轴的转速比为2：1。曲轴上的正时齿轮为主动齿轮，对于柴油机，主动齿轮经过一个或两个中间齿轮，再传到凸轮轴上的正时齿轮。

为了使齿轮传动时啮合平稳、减小声及减少曲轴上正时齿轮的磨损，通常用不同材料制造，正时齿轮常采用斜齿轮，其倾斜度约10°，曲轴上的正时齿轮多用合金钢制造，而凸轮轴上的正时齿轮用铸铁或夹布胶木制造。齿轮间的间隙应保持在较小范内，以减小响声。若间隙过大，不但工作时与齿之间有撞击、噪声大，影响配气，而且使齿轮易损坏。

为了保证曲轴位置与气门开闭时间有一定的配合关系，装配时必须注意机件上的正时标记，严格按规定装配。曲轴主动齿轮、左右凸轮轴传动齿轮、喷油泵传动齿轮、水泵传动齿轮及中间齿轮等都刻有装配啮合标记。

②传动机构配气机构的传动机构是用来传动凸轮轴到气门之间的运动。顶置气门式配气机构包括气门挺柱，推杆和摇臂组等。

a.气门铤柱（杆）气门挺柱的作用是将凸轮的推力传递给推杆，并承受凸轮轴旋转时所产生的侧向力。

当凸轮轴转动时，为免凸轮尖顶动气门时的横向力直接作用在气门脚上，造成气门杆单向磨损致使气门上升时发生偏移，影响气门与座的正确配合，在气门与凸轮轴之间装有挺柱来传递凸轮的推力。挺柱有滑动式、滚动式及滚动臂式三种结构形式。

滑动式挺柱：它有菌形和圆柱形之分．一般用在汽油机上。

滚轮式挺柱：在挺柱下面装有一个滚轮，使挺柱与凸轮接触面由滑动摩擦变为滚动摩擦，以减少凸轮的磨损，并且当滚轮、轴承等零件磨损后也易于更换，其缺点是零件多，制造成本较高。滚轮式挺柱适用于缸径大的柴油发电机。

滚轮臂式挺柱：为了减少挺柱的侧压力，在凸轮和推杆之间用带滚轮的摇臂代替挺柱。滚轮臂套在一根与凸轮轴相平行的轴上，此轴称为滚轮轴。

臂与轴之间有铜套，以减少磨损，用平键与滚轮轴相连接。顶喷油泵滚轮臂的铜套是偏心的，以便调整喷油时间。

推杆在顶置式气门机构中，由于凸轮轴和气门是分开设置的，两者距离较远，因此，采用推杆来传递凸轮上的顶推力。推杆是中空细长杆，推杆通常用冷拔钢管制成，其下端头压入球头与挺柱相连；上端头压入球形座与摇臂相连，两端球面处均要进行表面热处理，以提高其硬度。

        b.摇臂组摇臂组是将推杆的运动改变方向传给气门，以控制气门开闭的传动件：它由摇臂、摇臂轴、轴承和轴承座等机件组成，所有各缸的臂都装在一根轴上，每缸的进排气门摇臂都装置有轴承座，并用螺钉紧固在汽缸盖上。摇臂是一个中间具有圆孔的不等长双臂杠杆，短臂通过调整螺钉与推杆接触，长臂与气门接触，这样便可使推杆以较小的移动量得到较大的气门开度，山于推杆上下移动量小，可减小传动机构的惯性力。摇臂内有油道，润滑油经摇臂架与摇臂轴供给，当摇臂工作时，便间歇交替地润滑两端摩擦表面，润滑后的油流回油底壳。