柴油机气门讲座(共16页)

1、PAGE PAGE 23柴油机气门zs 一、油机工作(gngzu)原理名词(mng c)述语：上止点、下止点、活塞行程、压缩比、气缸工作容积、供油提前(tqin)角、配气定时（相位）理论四冲程冲程名称活塞运动气缸容积气缸压力、温度进气门排气门备注吸气冲程上下增大下降、增大开关压缩冲程下 上缩小增大关关膨账做功冲程上 下增大增大、下降关关排气冲程下 上缩小下降关开实际四冲程供油提前角、进气提前角、进气落后角、排气提前角、排气落后角、增压二、柴油机结构 部分组成,作用备注固定伴机体、缸盖、罩壳、盖板、支架、油底支承、密封、燃烧室运动件(曲柄连杆机构)活塞、连杆、曲种、飞轮及联接器、减振器作功转换及

2、输出燃烧室燃油供给系统柴油滤、输油泵、喷油泵、高压油管、喷油器、调速器定时定量定规律供给务化良好之燃油配气系统齿轮系、凸轮轴、驱动机构、气门组定时定量定规律供给新气和排出废气增压系统增压器、进气管、排气管增加空气密度, 提高功率, 降低油耗、排放冷却系统水泵、水箱(散热器) 、风扇、中冷器、油冷器降温散热，提高空气密度润滑系统机油滤、离心滤、机油泵、调压阀润滑、冷却、冲刷、密封、防锈起动系统电马达、蓄电池、发电充电机、（气马达、气瓶、空压机）起动操纵与监控系统仪表盘及仪表、全报警及停车装置、操纵装置控制、监视、安全三、柴油机的指标(zhbio)和特性指标动力性指标 转速 功率 扭矩 扭矩储备及

3、相应转速 均效压力经济性指标 燃油耗率 机油耗率 价格可靠性指标 首次故障平均时间MTTFF 故障平均间隔期MTBF 平均修复时间MTTR B50大修期排放性指标 噪声 烟度 振动 废气HC,CO,NOX PM起动加速调速性指标 起动时间 起动成功次数 加速时间 加速烟度 稳定调速率 稳定时间 瞬时调速率 转速波动率 怠速外观指标 外观布置 密封 油漆维修指标 可接近性 可拆卸性特性负荷特性 速度特性 推进特性 万有特性 调速特性 加速特性 振动特性 噪声特性 烟度特性 漏气特性 背压特性四、配气系统(xtng)1、作用(zuyng)：定时定量定规律向气缸供给新气和排出废气；定时定量定规律将气

4、缸燃烧后的废气排出缸外。完成换气。2、组成：齿轮传动系：各种齿轮及轴、套等。定时传动配气凸轮轴和其它部件。凸轮轴组：定时定规律开关气门。气门组：气门及座、气门导管、弹簧及座等。开关进排气道。驱动机构：挺杆挺柱（滚轮摇壁）摇臂、摇臂座、轴。传动作用3、工作条件和要求：工作条件：受交变热负荷（气门及座）。受交变冲击力和弯曲力（气门及座、弹簧、凸轮、挺杆）。受磨（气门及座、导管、凸轮、轴颈）。受蚀（气门及座）。要求： ：良好的动力性能，以控制柴油机的振动、噪声，使其工作平稳、工作可靠、零件耐磨。 系统(xtng)有足够大的强度和刚度，以保证配气定时准确及零件可靠性、耐磨性。 足够大的时间截面积，以保

5、证高的充气(chn q)效率。 合理的进排气规律(gul)及小的泵气损失，以保证柴油机性能良好。五、气门 1、作用： 开启和关闭进排气通道，实现换气。2、工作条件：受交变热负荷。排气温度达900-1000,排气门温度可达600-800, 进气门温度200-450, 对排气5有二个热点.。见图受交变冲击力和弯曲力，冲击力达30000N，11、6kg/mm2 受力点：气门杆端部、气门盘锥面、气门杆锁夹部。受蚀。持别是排气门，受燃烧废气的冲蚀。受磨。气门杆外园、端面及气门盘锥面。受高温气流冲刷。达800m/s3、对气门的要求： 总的要求是动力性能好，工作可靠，耐磨，耐蚀。材料和热处理：足够的热强度、

6、硬度和耐磨性、耐蚀性。气门与气门座硬度匹配合理。结构上：气门头形状、尺寸合理，保证流通阻力小，换气效率高，而且工作可靠、耐磨性高。加工工艺上：避免清根、刀痕，造成应力集中，影响疲劳强度。4、气门的结构尺寸及要求 如图所示 盘锥面 盘锥面 锥面硬度(yngd) 气门(qmn)盘 锥面宽气门(qmn)头 盘外园 直径 盘端面 厚度 气门 气门颈 颈部R 锁夹部 根部R 气门杆 杆端面硬度 杆端部 档圈槽根部R杆颈直径 平底 简单，工艺性好，受热面小，多用。 气门头形状 凸底 刚性好，变形小，排出气流流动性好，但重量大，受热面大，适于充钠气门，作排气门宜。 凹底 有利加大过半径，适应变形，作进气门宜

7、，但受热面大。 锥面 影响气流流动和通过面积及阀头刚度。 30进气阻力小，流通面积大，而且磨损小，适于作进气门；45排气阻力小，密封性好，积炭少，适于作排气门。 阀盘厚度 影响气门头部刚度。厚，刚度好，变形小，耐磨性好，但不能太厚，重量大,冲击力大。 颈部R 影响气门头强度和流通面积。R大，强度好，但流通面积减小，应综合考虑。 阀背锥角 影响气门头强度和流通面积。 气门杆直径、长度 杆直径大，传热能力大2530，热量由此传给导管，再通过冷却水传走。但太粗重量大，长度影响缸盖厚度 气门杆端面(dunmin)硬度 硬度(yngd)大,耐磨性好。 其它(qt)尺寸 气门杆档圈槽直径及高度。所以一般气

8、门头P8表气门锥面进气门30排气门45 气门头阀盘厚 t 008012d盘（盘径）颈部 R 025035 d盘阀背锥角 B025阀杆直径d杆0203 d盘阀杆长 L杆 2545 d盘杆端面硬度 HRC50杆槽直径 d槽065075 d杆杆锁夹槽高 h槽 = d槽气门座 高度23倍厚度厚度8%15%座内径锥角，同阀锥角或大0510,作为干扰角，以提高密封性。5、 材料及热处理锥面耐磨、耐蚀，膨胀系数小。特别是高温机械强度、硬度高。 高温耐蚀、耐磨、耐氧化材料 4Cr9Si2 4Cr9Si2Mo 650 4Cr14N14W2Mo 850但由于导热性差，膨胀系数大所以堆焊上焊69，硬度达HRC485

9、3阀杆 镀洛、氮化、渗铝6、气门试验研究测气门升程 速度 加速度测气门热间管测气门机构噪声 测气门温度高速(o s)摄影测弹簧和气门运动7、新结构(jigu) 充钠气门,旋转气门8、气门(qmn)的故障失效方式 气门颈断 气门断裂 锁夹槽断 气门杆断 气门杆端面磨 气门异常磨损 气门杆磨 气门锥面磨 气门盘锥面烧蚀、麻坑开裂 气门颈部断裂现象，从颈部R断裂原因分析： 使用原因：该缸超负荷或者该缸后燃严重，排温过高，使第一热点温度过高，材料承受不了热负荷和铅腐蚀，造成由弯曲变形而断裂。气门碰活塞： 气门碰活塞后，气门颈部受一弯曲力矩而弯，曲变形直到断裂。飞车，惯性力大而弯曲断裂。 装配原因：气门

10、导管和气门不同心，导管孔和气门锥面不垂直，工作中气门颈部受弯曲力矩，弯曲变形直到断裂。 加工原因：颈部R太小，高速气流冲刷时作为第一热点处产生刚度不足，弯曲变形而断裂。加工时刀痕深而疲劳断裂 毛坯原因：电墩时电流不稳，温度过高、过热、过烧引起晶粒粗大，调质后又未细化，降低了强度而弯曲变形乃之断裂。 其它原因：如系气体发动机，有的易产生排气管放炮时，颈部处于大的气体压力和温度(wnd)下工作而导致弯曲变形和断裂。 材料(cilio)缺陷金相、机械性能、化学成分不符合要求。气门锁夹槽部断裂(dun li)这里是发生问题一般是质量问题引起： 加工刀痕深，有尖角引起应力集中。 杆部高频淬火时淬的太深，

11、使槽部发脆，强度不足。 装配锁片装偏，在槽内啃出刀痕，应力集中。 材料和加工尺寸超差。 气门杆部断裂：杆部异常磨损，刚度不足，弯曲变形。杆部炭，磨料磨损严重，配合间隔过大，强度不足，弯曲变形气门导管润滑不良，气门卡滞，将杆部拉断。气座和气门杆不同心，不垂直，造成气门杆受弯曲力而弯曲变形、断裂。气门碰活塞。材质不合要求，机械性能、化学成分不合要求。柴油机飞车惯性力过大，造成断裂。气门盘开裂 气门密封不严，结炭严重，磨损使锥面变宽，单位面积压力小，密封效果差，到一定程度而漏气，气流冲刷吹蚀而出现豁口，甚至掉块。气门盘堆焊工艺质差不稳，电流电压波动，使堆焊层融合不良，工作中开裂脱落。传热效果不好，气

12、门温度太高，热应力过大，中间高四周低，中心受压应力，边缘受拉应力，造成开裂。气门头锥面异常磨损、吹蚀对进气门，由于进气无润滑，特别易造成磨损。 气门传热分析：是否缸盖水道不畅，气门传热不良；气门与缸盖贴合不良，使气门传热不良。 气门密封不严，漏气，高温气冲刷，造成磨损加大，腐蚀严重 材料是否符合要求。 阀盘厚度是否太薄，刚度不足，造成滑移而磨损。 硬度配合不合理、气门及气门座异常磨损、损坏故障现象和后果危害柴油机进排气门及气门座异常磨损、损坏，有以下几种现象。 气门及座磨损大，阀线宽度由原来的0.51.0mm变为1.53mm以上。配合面成环沟状，有的有明显的磨痕。 气门(qmn)及座的配合面有

13、明显的麻坑状，或腐蚀状。 气门(qmn)及座的配合面有金属脱落或烧蚀状。柴油机盘车时，有明显漏气(lu q)现象，压缩压力低。柴油机进排气门磨损是衡量柴油机寿命指标的主要标志之一。因为，当出现气门和气门座异常磨损或损坏时，将导致进、排气门关闭不严，压缩压力降低，功率下降，油耗升高和起动困难；还可能因气门间隙异常，而导致柴油机振动、噪声增大。原因分析柴油机气门和气门座，特别是进气门和气门座，工作条件很恶劣：润滑条件差，基本在无润滑条件下工作，且有尘埃颗粒；冲击负荷大，气门和气门座属冲击磨损；高温有腐蚀，特别是排气门，其温度可高达500以上。而且燃气内有腐蚀性气体对其化学腐蚀，所以它们又是属高温腐

14、蚀条件下的磨损。因此分析原因时，针对工作条件去找原因。可用图表示：进气不洁、燃烧不良、结炭严重。气门及气门座的材质及垫处理不符合要求。气门及气门座异常磨损损 坏 气门漏气。气门弹簧弹力太大。配气凸轮异常磨损，气门运动规律变坏。燃油中含硫等，燃烧后产生腐蚀气体。缸盖水道不畅，气门座处温度太高。气门盘刚度不足，工作中变形。气门及气门座不同心，或气门导管和气座不垂直。图 气门及气门座异常磨损、损坏原因 这是因为： 气门和气门座由于工作条件的恶劣，所以材质和工艺要求严格。它们既要合理的硬度匹配，又要本身具有足够的强度、硬度和耐磨性。所以当发生异常磨损和损坏时，首先看材质、机械性能是否符合要求。不符合要

15、求，则可引起异常磨损和损坏。 气门密封不严、漏气，特别是排气门，在高温燃气1500以上。从密封处冲刷出去，将气门表面烧损。 气门和气门座的耐磨性和缸盖的冷却有直接关系。如水道不畅或冷却能力不够，将使气门座温度增高。热量传不出去，降低了气门和气门座的耐磨性，从而产生异常磨损。 气门和气门座之间在大的冲击负荷下工作，如由于加工原因或多次研磨使气门盘刚度不足，冲击时产生变形大，则增加了相对摩擦速度，易引起异常磨损或损坏；同理，气门弹簧刚度太大，或凸轮设计不合理，或异常磨损，将导致凸轮运动规律即气门运动规律变坏。从而引起冲击负荷增加，使气门及座发生异常磨损或损坏。 气门和气门座的几何精度也是影响气门及

16、气门座异常磨损的因素。这是因为，如果气门和气门座不同心，或气门导管和气门座不垂直，将导致气门和气门座局部接触，从而工作中发生(fshng)偏磨。燃烧不良、结炭严重，这种结炭夹在密封面上，并有可能在以后被高温燃气点燃，将阀和座配合锥面上烧出麻点。 燃油品质不符合要求，燃烧(rnsho)后产生含硫等的腐蚀性气体。将对气门和座产生腐蚀性磨损，而在座面上产生麻坑等缺陷。3、 诊断(zhndun)方法和排除措施诊断是否发生气门和气门座异常磨损、损坏，除从柴油机排温、排烟予以粗略判断外，可以从以下两个方面予以判断。 气门间隙是否异常。因为当气门及气门座异常磨损后，气门间隙一般变小。 拆下气门用肉眼观察是否

17、发生气门及气门座异常磨损。对气门和气门座异常磨损、损坏原因的判断，按图示程序进行。 气门及气门座异常磨损、损坏是 检查气门及座的材质工艺材质是否不合要求成份不对 否 是硬度是否不够 否检查制造质量气门和气门座是否不同心是是 否气门导管和气门座是否不垂直 是否检查气缸盖水道和气门座与缸盖接触水道是否不通畅是 是否气门座与缸盖接触是否不良不良 是 否检查气门密封 气门和座是否不密封是 否气门和座密封线是否太宽 是否否否凸轮是否异常磨 损检查凸轮和气门弹簧是 否弹簧是否刚度太大或予紧力太大 是 结 束 否 图4-63 气门和气门座异常磨损、损坏(snhui) 诊断流程 针对诊断出的原因(yunyn)

18、进行排除 更换异常(ychng)磨损之气门和气门座。 如系缸盖水道不畅引起，应更换缸盖。 如系弹簧不合格引起，应更换弹簧。、气门断裂故障现象和后果危害气门断裂大部分发生在两个部位：气门头杆部的交界处和气门杆扣瓦槽处。见图4-67。当发生气门断裂时，伴随着气门碰活塞的噪声和柴油机冒黑烟现象。气门断裂是柴油机的主要可靠性事故。它不仅是气门本身，而且还导致活塞、缸盖、缸套、连杆，甚至机体等主要件的损坏。原因分析分析气门断裂的原因，一般从三个方面入手。如图所示 气门本身的质量 气门材质 气门机械性能 气门加工质量 气门断裂装配因素 气门导管(dogun)和气门座不同心 气门(qmn)导管和气门座面不垂

19、直 气门(qmn)碰活塞（第四章第三节六） 操作因素气门间隙过大 柴油机飞车柴油机经常超速、超负荷 图 气门断裂原因 这是因为： 气门工作中受到冲击力和惯性力的作用，气门本身强度不足，或材质不合要求，或锻造有缺陷，都会引起气门因强度不够而断裂。 机械加工中，对气门扣瓦槽处如为清根，则易产生应力集中，而造成此处断裂；气门杆和气门头过渡处，如有应力集中，也是断裂的开始部位。 气门导管和气门座不同心，或气门导管和气门座不垂直，都会造成气门在落座时有侧向的附加弯曲应力，从而引起气门的疲劳断裂。 气门碰活塞（原因分析见第四章第三节六）时，气门盘在活塞顶部避阀坑处受到不对称的冲击力，导致气门弯曲变形，直至

20、断裂。诊断方法和排除措施当发生气门断裂时，应针对发生的断裂原因去有的放矢的进行排除。按图示程序进行。 诊断措施气门断裂气门是否碰活塞更换全部损坏件，装配时压铅丝，使气门不碰活塞是否柴油机是否飞过车，或经常超速超负荷运转更换损坏件按操作规程操作是否气门材质、机械性能是否不符合要求更换符合要求的气门是 否气门导管、气门座等几何精度是否不符合要求更换符合技术要求的零件 是否结 束图 气门断裂的诊断(zhndun)和排除流程、气门(qmn)漏气故障现象和后果(hugu)危害气门漏气是柴油机常见故障，研磨气门也是柴油机维修保养中的主要内容。因为它直接影响柴油机性能指标。发生气门漏气有以下现象： 柴油机起

21、动困难，工作无力。 严重时手动盘车时，在进排气口处能听到唏、唏气声。明显感到压缩无力，且各缸压缩压力不一致。气门漏气有以下危害： 柴油机压缩压力不足，起动困难、功率下降、冒黑烟，排温升高。 气门漏气时，将导致柴油机燃烧过程中高温燃气从气门密封面处窜出。引起气门和阀座的烧损。原因分析造成气门漏气的原因如下： 气门和气门座配合面严重积炭引起气门漏气气门间隙过小气门漏气 维修装配失误引起气门漏气气门 组机件故障引起漏气气门弹簧弹力不足 气门在气门导管内运动不畅 气门导管和气门座不同心和不垂直 保养调整不当引起气门漏气气门和气门座配合面异常磨损、烧蚀、麻坑 这是由于： 严重积炭引起气门漏气 由于喷油泵

22、、喷油器的故障及供油时间调整不当等引起喷油雾化不良或喷油时间过晚，致使燃料燃烧不完全；还有机油窜烧，都易使气门严重积炭、烧蚀，造成气门密封不良而漏气,缸内高温燃气就会从这些小缝隙中窜出； 长时间超负荷作业，使柴油机供油量过多，排气温度上升；低温工作时间较长，使发动机燃烧不良；这些原因都使气门(qmn)容易积炭。烧蚀气门,产生凹穴或麻点，影响(yngxing)了密封性而漏气, 缸内高温(gown)燃气就会从这些小缝隙中窜出； 气门杆根部或气门导管积炭过多，往复运动不灵活，发生阻滞，影响气门及时复位或复位不完全而影响气门密封，造成气门漏气, 缸内高温燃气就会从这些小缝隙中窜出；气门组机件故障引起漏

23、气 柴油机工作时，气门与气门座承受着冲击，拍打和高温高压气流的作用，气门密封锥面会严重磨损,形成凹陷或磨损偏斜，接触环带被破坏，使气门漏气； 气门导杆和气门导管之间严重磨损，配合间隙增大，超过使用极限；或者是在使用中气门导管折断，失去了导管对气门的导向作用，使气门在往复运动中发生摆动，气门锥面和气门座贴合不严而漏气； 气门弹簧长期使用后，弹力减弱或弹簧折断，气门弹簧的预紧力变弱，使气门不能严密贴合在气门座的接触环带上而漏气； 气门弹簧座及气门锁片内外锥面磨损过度而不及时更换，使气门弹簧安装的自由高度增大，从而使气门弹簧的预紧力变小，气门密封性下降导致漏气。维修装配失误引起气门漏气 安装气门导管

24、时压入气缸盖导管孔的深度超过规定值，当气门复位时，气门杆至气门头的过渡圆弧先接触到气门导管，致使气门密封锥面不能与气门座密封锥面贴合而漏气； 气门座未按技术要求压入气缸盖座孔内，气门座虽然经过铰削和研磨，但柴油机工作后，又改变了气门座安装铰削的几何位置，使气门头与座口配合位置改变，造成密封不良而漏气； 气门导管和气门座不垂直、不同心，势必使气门头锥面和气门座四周接触不均匀。有的地方接触不严，造成漏气。 铰削的气门接触环带过宽，当宽度超过3mm以上时，炭渣通过排气门峡口的时间延长并被夹入其间，炙热的炭渣在排气门接触环带上形成过热点熔蚀，形成蚀斑、麻点，使气门工作状态变坏，缩短气门的供养周期，容易

25、使气门漏气； 因气门组件装配不良、研磨不当（如用铁锤敲击气门头部研磨方法），引起气门杆弯曲、气门头翘曲，或装配的气门导杆与气门导管(dogun)间隙过小，使气门运动阻滞、卡死等，造成气门漏气； 光磨气门阀密封锥面时，磨削(m xio)量过多，使气门头的厚度得不到保证，致使气门头刚度降低，气门头在工作时受到气体压力的作用和冲击将发生弹性变形，密封锥面磨损增加容易形成凹陷而引起气门漏气； 维修时，气门与气门座有积炭等杂质不清理；研磨气门后气门砂位清除干净；新镶的气门座材料太软，气门与气门座接触环带过窄。上述(shngsh)三种原因，致使发动机工作时，气门与气门座配合面急剧磨损，或由于夹带的杂质被挤

26、掉，造成气门上移，气门间隙在短时间内变小，当机件受热膨胀后就顶开气门而漏气。保养调整不当引起气门漏气 在保养清除积炭时，不注意气门与气门座的配对或不打记号卸下后搞乱，安装时不能成套配对使气门漏气； 调整气门间隙值过小，不符合该机技术要求，而柴油机的气门间隙是为补偿柴油机气门、挺杆、摇臂等零件，受热后膨胀而设置的。如间隙太小，则在零件热膨胀后会自动顶开气门，使之不能完全关闭。 减压结构调整不当，使减压间隙过小；减压手柄弹簧弹力减弱、弹簧脱落或折断，从而使减压装置在工作中自行变位到减压位置，致使减压螺钉或减压凸轮顶开气门，造成气门漏气。诊断方法和排除措施诊断气门是否漏气可用以下方法： 柴油机工作过程中，进气门处如果有唏、唏漏气声和进气管发热，这往往是进气门漏气。 人工盘车时，感觉无力、压缩压力低。如果向缸内加入机油，盘车仍然无力，证明是气门漏气。用曲轴箱漏气仪测量曲轴箱漏气量，如果明显增大，有可能是气门漏气（当然也有可能活塞缸套漏气）。将气门组零件洗净后按原位装在气缸盖上，擦干气缸盖平面，用方木把气缸盖（平面朝下）垫平，从进、排气道中倒入煤油，经23min后，在气缸盖底平面方向检查气门与气门座密封带处有无油渗漏现象，如无油渗漏，说明气门密封良好。安装好气门，用方木把气缸盖（平面朝上）垫平。在气门头下沉处注入清水，观察水面有无变化，若10min内水面不下降