二、配氣相位原理與調(diào)整

      原理上柴油機的進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣等過程，都是在活塞到達(dá)上止點和到達(dá)下止點時開始或完成。但是為了進(jìn)氣更充分、排氣更干凈，進(jìn)、排氣門要提早打開、延遲關(guān)閉。柴油機的進(jìn)、排氣門開始開啟和關(guān)閉終了的時刻以及開啟的延續(xù)時間，通常用相對于上、下止點時的曲軸轉(zhuǎn)角來表示，稱為配氣相位或配氣定時。表示每缸進(jìn)、排氣配氣相位（正時）關(guān)系的環(huán)形圖，稱配氣相位（正時）圖，如圖7所示。

       在四沖程發(fā)動機的簡單工作循環(huán)中，為了方便，曾把進(jìn)、排氣過程都看作是在活塞的一個行程內(nèi)即曲軸轉(zhuǎn)180°完成的，即氣門開關(guān)時刻是在活塞的上、下止點處。但實際情況并非如此。由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速很高，一個行程的時間極短，這樣短的時間難以做到進(jìn)氣充分，排氣干凈。為了改善換氣過程，提高發(fā)動機性能，實際發(fā)動機的氣門開啟和關(guān)閉并不恰好在活塞的上、下止點，而是適當(dāng)?shù)靥崆昂蜏螅匝娱L進(jìn)、排氣的時間。也就是說，氣門開啟過程中曲軸轉(zhuǎn)角都大于180°。

1、進(jìn)氣門的配氣相位

（1）進(jìn)氣提前角

      在排氣行程接近終了，活塞到達(dá)上止點之前，進(jìn)氣門便開始開啟。從進(jìn)氣門開始開啟到上止點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣提前角（或早開角），用α表示，一般為10°～30°。進(jìn)氣門提前開啟的目的，是為了保證進(jìn)氣行程開始時進(jìn)氣門已開大，新鮮氣體能順利地充入汽缸。

（2）進(jìn)氣滯后角

      在進(jìn)氣行程下止點過后，活塞重又上行一段，進(jìn)氣門才關(guān)閉。從下止點到進(jìn)氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣滯后角（或晚關(guān)角），用β表示，β一般為4°～8°。進(jìn)氣門晚關(guān)，是因為活塞到達(dá)下止點時，由于進(jìn)氣阻力的影響，汽缸內(nèi)的壓力仍低于大氣壓，且氣流還有相當(dāng)大的慣性，仍能繼續(xù)進(jìn)氣。下止點過后，隨著活塞的上行，汽缸內(nèi)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，進(jìn)氣門便關(guān)閉的β角最適宜。β過大便會將進(jìn)入汽缸的氣體重新又壓回進(jìn)氣管。

      由上可見，進(jìn)氣門開啟持續(xù)時間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即進(jìn)氣持續(xù)角為α+180°+β，其配氣相位如圖8（a）所示。

2、排氣門的配氣相位

（1）排氣提前角

      在做功行程的后期，活塞到達(dá)下止點前，排氣門便開始開啟。從排氣門開始開啟到下止點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣提前角（或早開角），用y表示，γ一般為40°～80°。排氣門恰當(dāng)?shù)卦玳_，汽缸內(nèi)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(nèi)的廢氣迅速地自由排出，待活塞到達(dá)下止點時，汽缸內(nèi)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)動機過熱。但y角若過大，則將得不償失。

（2）排氣滯后角

       在活塞越過上止點后，排氣門才關(guān)閉。從上止點到排氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣滯后角（或晚關(guān)角），用δ表示，δ一般為10°～30°。由于活塞到達(dá)上止點時，汽缸內(nèi)的壓力仍高于大氣壓，且廢氣氣流有一定的慣性，所以排氣門適當(dāng)晚關(guān)可使廢氣排得較干凈。

       由上可見，排氣門開啟持續(xù)時間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即排氣持續(xù)角為y+180°+δ，其配氣相位如圖8（b）所示。

3、氣門的疊開

      由于進(jìn)氣門早開和排氣門晚關(guān)，就出現(xiàn)了一段進(jìn)、排氣門同時開啟的現(xiàn)象，稱為氣門疊開。同時開啟的角度，即進(jìn)氣門早開角與排氣門晚關(guān)角的和α+δ，稱為氣門疊開角。

      由于進(jìn)氣門關(guān)閉時，活塞距下止點已較遠(yuǎn)，其速度已相當(dāng)大。因而晚關(guān)角的變化對汽缸內(nèi)的容積及充量的影響較大。在配氣相位的4個角中，進(jìn)氣滯后角的大小，對發(fā)動機性能的影響最大。因此，一般發(fā)動機當(dāng)配氣相位變滯后，影響發(fā)動機性能最大的進(jìn)氣滯后角變大，而這正是高速時所要求的，所以對高速稍有利但低速性能變壞；反之，配氣相位變早時，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)動機，由于結(jié)構(gòu)形式、轉(zhuǎn)速各不相同，因而配氣相位也不相同。合理的配氣相位應(yīng)根據(jù)發(fā)動機性能要求，通過反復(fù)試驗確定。

4、配氣相位的調(diào)整

      配氣相位要根據(jù)柴油機的使用工況和常用轉(zhuǎn)速來確定。不同的柴油機，其配氣相位是不同的。配氣相位的數(shù)值要通過試驗確定。為保證配氣相位的準(zhǔn)確，在曲軸與凸輪軸驅(qū)動機構(gòu)之間通常設(shè)有專門的記號，在裝配過程中必須按照相關(guān)說明書的要求將記號對準(zhǔn)，不得隨意改動。

（1）將凸輪皮帶輪上的標(biāo)記對準(zhǔn)齒形皮帶防護罩上的標(biāo)記；

（2）將齒輪皮帶套在齒形皮帶輪上和張緊輪上；

（3）按照順時針方向轉(zhuǎn)動張緊輪齒形皮帶輪；

（4）轉(zhuǎn)動曲軸檢查調(diào)整記號是否正確；

（5）緊固張緊輪螺栓；

（6）轉(zhuǎn)動兩圈檢查調(diào)整正時記號。

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(diào)整，同時保證皮帶張緊度符合要求。

5、可變配氣相位

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

三、氣門間隙位置與調(diào)整

      發(fā)動機工作時，氣門、推桿、挺柱等零件因溫度升高而伸長。如果在室溫下裝配時，氣門和各傳動零件（搖臂、推桿、挺柱）及凸輪軸之間緊密接觸，則在熱態(tài)下，氣門勢必關(guān)閉不嚴(yán)，造成氣缸漏氣。為保證氣門的密封性，必須在氣門與傳動件之間留出適當(dāng)?shù)拈g隙，我們習(xí)慣稱之為“氣門間隙”，并有“冷間隙”與“熱間隙”之分。

      氣門傳動組（氣門與挺柱或氣門與搖臂之間）在常溫下裝配時必須留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以補償氣門及各傳動零件的熱膨脹，此間隙稱為氣門的冷間隙；在發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時（熱狀態(tài)下），也需要一定的氣門間隙，保證凸輪不作用于氣門時，氣門能完全密閉。發(fā)動機在熱態(tài)下的氣門間隙稱為氣門的熱間隙。

      在柴油機使用過程中，由于零件的磨損與變形，氣門間隙會逐漸增大，促使進(jìn)、排氣門遲開、早關(guān)，導(dǎo)致進(jìn)、排氣的時間變短，進(jìn)氣不足，排氣不凈，致使柴油機的動力性與經(jīng)濟性下降，同時使各零件之間的撞擊與磨損加劇，噪聲增大；若氣門間隙過小，則會引起氣門密封不嚴(yán)而漏氣，導(dǎo)致柴油機功率下降，油耗增加，甚至燒壞氣門零件。

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

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

     調(diào)整氣門間隙的方法如圖10所示，先松開調(diào)整螺釘?shù)逆i緊螺母，再旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘，用規(guī)定數(shù)值的厚薄規(guī)插入氣門桿與搖臂之間進(jìn)行測量，使氣門間隙符合規(guī)定，調(diào)整好后再將鎖緊螺母擰緊，復(fù)查一次，直至氣門間隙在規(guī)定的范圍內(nèi)。

總結(jié)：