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柴油發電機氣門工作條件和原理 |
一、配氣結構工作過程
1、當氣缸的工作循環需要氣門打開進行換氣時，曲軸通過正時齒輪驅動凸輪軸旋轉，使凸輪軸上的凸輪通過挺柱、推桿、調整螺釘推動搖臂擺轉，搖臂的另一端便向下推動氣門桿，使氣門開啟，同時使氣門彈簧進一步壓縮。
2、隨著凸輪轉動，氣門升程逐漸加大，當凸輪升至桃尖時氣門全開，凸輪斷續轉動，此時凸輪的凸起部分的頂點轉過挺柱，對挺柱的推力逐漸減小，氣門在其彈簧張力的作用下，開度逐漸減小，直至完全關閉，即完成一次進氣或排氣過程，壓縮和作功行程中，氣門在彈簧張力的作用下，開度逐漸減小，直至完全關閉，即完成一次進氣或排氣過程。
3、柴油發電機壓縮和作功行程中，氣門在彈簧張力作用下嚴密關閉，使氣缸密閉。由于四行程發動機每完成一個工作循環，曲軸轉兩圈，而各缸只進、排氣一次，也即凸輪軸只需轉一圈，所以曲軸與凸輪軸的傳動比為2：1。
二、氣門的工作條件
氣門的工作條件非常惡劣。
1、氣門直接與高溫燃氣接觸，受熱嚴重，而散熱困難，因此氣門溫度很高。
2、氣門承受氣體力和氣門彈簧力的作用，以及由于配氣機構運動件的慣性力使氣門落座時受到沖擊。
3、氣門在潤滑條件很差的情況下以極高的速度啟閉并在柴油發電機氣門導管內作高速往復運動。
4、氣門由于與高溫燃氣中有腐蝕性的氣體接觸而受到腐蝕。
三、氣門材料和結構
1、氣門材質
進氣門一般用中碳合金鋼制造，如鉻鋼、鉻鉬鋼和鎳鉻鋼等。排氣門則采用耐熱合金鋼制造，如硅鉻鋼、硅鉻鉬鋼、硅鉻錳鋼等。
在某些高度強化的發動機上采用中空氣門桿的氣門，也叫充鈉氣門，旨在減輕氣門質量和減小氣門運動的慣性力。為了降低排氣門的溫度，增強排氣門的散熱能力，在許多柴油發電機上采用鈉冷卻氣門。這種氣門是在中空的氣門桿中填入一半金屬鈉。因為鈉的熔點的是97.8℃，沸點為880℃，所以在氣門工作時，鈉變成液體，在氣門桿內上下激烈地晃動，不斷地從氣門頭部吸收熱量并傳給氣門桿，再經氣門導管傳給氣缸蓋，使氣門頭部得到冷卻。
充鈉氣門桿
2、氣門結構
柴油發電機的進、排氣門均為菌形氣門，由氣門頭部和氣門桿兩部分構成。
（1）氣門頂面有平頂、球面頂和喇叭形頂等形狀。
平頂型結構簡單，制造方便，吸熱面積小，質量也較小，進、排氣門都可采用。
球面頂適用于排氣門，因為其強度高，排氣阻力小，廢氣的清除效果好，但球形的受熱面積大，質量和慣性力大加工較復雜。
喇叭形頂凹頂頭部與桿部的過渡部分具有一定的流線形，可以減少進氣阻力，但其頂部受熱面積大，故適用于進氣門，而不宜用于排氣門。
氣門頂面型式
（2）氣門與氣門座或氣門座圈之間靠錐面密封。
（3）氣門錐面與氣門頂面之間的夾角稱為氣門錐角。進、排氣門的氣門錐角一般均為45°，只有少數發動機的進氣門錐角為30°。其錐角作用∶
A、獲得較大的氣門座合壓力，提高密封性和導熱性。
B、氣門落座時有較好的對中、定位作用。
C、避免氣流拐彎過大而降低流速。
D、能擠掉接觸面的沉淀物，起自潔作用。
氣門錐角標注參數
（4）氣門頭部接受的熱量一部分經氣門座圈傳給氣缸蓋；另一部分則通過氣門桿和氣門導管也傳給氣缸蓋，最終都被氣缸蓋水套中的冷卻液帶走。為了增強傳熱，氣門與氣門座圈的密封錐面必須嚴密貼合。為此，二者要配對研磨，研磨之后不能互換。
（5）氣門桿有較高的加工精度和較低的粗糙度，與氣門導管保持較小的配合間隙，以減小磨損，并起到良好的導向和散熱作用。氣門尾端的形狀決定于上氣門彈簧座的固定方式。采用剖分成兩半且外表面為錐面的氣門鎖夾來固定上氣門彈簧座，結構簡單，工作可靠，拆裝方便，因此得到了廣泛的應用。氣門鎖夾內表面有多種形狀，相應地氣門尾端也有各種不同形狀的氣門鎖夾槽。
四、每缸氣門數
一般發動機每個氣缸有兩個氣門，即一個進氣門和一個排氣門。進氣門頭部直徑比排氣門大15％～30％，目的是增大進氣門通過斷面面積，減小進氣阻力，增加進氣量。凡是進氣門和排氣門數量相同時，進氣門頭部直徑總比排氣門大。每缸兩氣門的發動機又稱兩氣門發動機。現代高性能柴油發電機普遍采用每缸三、四、五個氣門，其中尤以四氣門發動機為數最多。
四氣門發動機每缸兩個進氣門，兩個排氣門。其突出的優點是氣門通過斷面積大，進、排氣充分，進氣量增加，發動機的轉矩和功率提高。其次是每缸四個氣門，每個氣門的頭部直徑較小，每個氣門的質量減輕，運動慣性力減小，有利于提高發動機轉速。最后，四氣門發動機多采用篷形燃燒室，火花塞布置在燃燒室中央，有利于燃燒。
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