






柴油发电机组气缸与气缸套
汽缸与汽缸套
汽缸是用来引导活塞作往复运动的圆筒形空间。汽缸内壁与活塞顶、汽缸盖底面共同构成燃烧室,其表面在工作时与高温、高压燃气及温度较低的新鲜空气交替接触。由于燃气压力和温度的影响,加之活塞相对于汽缸内壁的高速运动和侧压力的作用,使汽缸表面产生磨损。近年来,我国广泛应用铁基粉末冶金加工气门导管,它在润滑不良的条件下也能可靠工作,磨损很小。当汽缸壁磨损到一定程度后,活塞环与汽缸壁之间就会失去密封性,大量燃气漏入曲轴箱,使柴油机性能恶化,而且机油也较易变质。因此对汽缸的材料、加工精度和表面粗糙度都有较高要求。通常内燃机的大修期限是根据汽缸壁面的磨损情况来决定的。
为了提高汽缸的强度和耐磨性,便于维修和降低成本,通常采用较好的合金材料将汽缸制成单独的汽缸套镶入汽缸体中。一般汽缸套采用耐磨合金铸铁制造,如高磷铸铁、含硼铸铁、球墨铸铁或奥氏体铸铁等。废气涡轮增压是利用柴油机排出的废气能量来驱动增压器,将空气压缩后再送入汽缸的一种增压方法。为了使汽缸套的耐磨性更好,有的汽缸套还进行了表面淬火、多孔镀铬、喷钼或氮化处理等。
常用的汽缸套可分为干式和湿式两种:干式汽缸套是壁厚为1~3mm的薄壁圆筒,其特点是缸套的外表面不与冷却水直接接触。采用干式汽缸套的优点是机体刚度较好,不存在冷却水密封问题;缺点是缸套的散热条件不如湿式汽缸套好,加工面增加,成本高,拆卸困难。05mm的薄铜皮2~3片(注意不要将它垫在轴瓦两端的接合处),这样可以减少轴瓦的修刮量,缩短其修刮时间。
湿式汽缸套是壁厚为5~9mm的圆筒,其外壁直接与冷却水相接触。优点是装拆方便,冷却可靠,容易加工;缺点是机体的刚度较差,漏水的可能性比较大。柴油机大多采用湿式汽缸套。
湿式汽缸套因外壁直接与冷却水接触,所以在缸套的外表面制有两个凸出的圆环带,以保证汽缸套的径向***和密封。缸套的轴向***是利用上端的凸缘。凸缘下面装有密封铜垫片。来自燃油箱的燃油经进油口2进人油水分离器,并从出油口流出至输油泵。缸套外表面的下凸出圆环带上装有1~3个耐热耐油的橡胶密封水圈,有的发动机则把密封水圈安装在机体上。缸套装入机体后,其凸缘顶面应高于机体顶面0.06~0.15mm,以使汽缸盖能压紧在汽缸套上。有的发动机在汽缸套下端开有切口,以保证连杆在其大倾斜位置时不致与缸套相碰。
配气机构的结构形式及工作过程
气门式配气机构由气门组(气门、气门导管、气门座及气门弹簧等)和气门传动组(推杆、摇臂、凸轮轴和正时齿轮等)组成;进排气系统由空气滤清器、进气管、排气管和消声器等组成。
内燃机配气机构的结构形式较多,按照气门相对于汽缸的位置不同可分为两种形式:气门布置在汽缸侧面的称为侧置式气门配气机构;气门布置在汽缸顶部的称为顶置式气门配气机构。采用侧置式气门配气机构布置的燃烧室横向面积大,结构不紧凑,而高度又受气流和气门运动的限制不能太小,所以当压缩比大于7.5时,燃烧室就很难布置。对于柴油机,由于压缩比不能太低,所以广泛采用顶置式气门配气机构。配气机构与进排气系统的功用是按内燃机(柴油机或油机)的工作循环和着火(或点火)顺序,定时地开启和关闭各缸的进排气门,以保证新鲜空气(或可燃混合气)适时充入汽缸,并将燃烧后的废气即时排出。按凸轮轴的布置位置可分为上置凸轮轴式、中置凸轮轴式和下置凸轮轴式;按曲轴与凸轮轴之间的传动方式可分为齿轮传动式和链条传动式;按每缸的气门数目可分为二气门、三气门、四气门和五气门机构。
顶置式气门配气机构由凸轮轴、挺柱、推杆、气门摇臂和气门等零件组成。进、排气门都布置在汽缸盖上,气门头部朝下,尾部朝上。有的发动机只规定了冷间隙,此时的冷间隙数值能保证发动机在热机状态下仍有一定的气门间隙。如凸轮轴为了传动方便而靠近曲轴,则凸轮与气门之间的距离就较长。中间必须通过挺柱、推杆、摇臂等一系列零件才能驱动气门,使机构较为复杂,整个系统的刚性较差。
顶置式气门配气机构工作过程如下:凸轮轴由曲轴通过齿轮驱动。当内燃机工作时,凸轮轴即随曲轴转动,对于四冲程内燃机而言,凸轮轴的转速为曲轴转速的1/2,即曲轴转两转完成一个工作循环,而凸轮轴转一转,使进、排气门各开启一次。当凸轮轴转到凸起部分与挺柱相接触时,挺柱开始升起。因此,对喷油器的基本要求是:有一定的喷射压力、一定的射程、一定的喷雾锥角、喷雾良好,在喷油终了时能迅速停油、不发生滴油现象。通过推杆和调整螺钉使摇臂绕摇臂轴转动,摇臂的另一端即压下气门,使气门开启。在压下气门的同时,内、外两个气门弹簧也受到压缩。当凸轮轴凸起部分的高点转过挺柱平面以后,挺柱及推杆随凸轮的转动而下落,被压紧的气们弹簧通过气门弹簧座和气门锁片,将气门向上抬起,后压紧在气门座上,使气门关闭。气门弹簧在安装时就有一定的预紧力,以保证气门与气门座贴合紧密而不致漏气。

气门间隙
发动机工作时,气门、推杆、挺柱等零件因温度升高而伸长。如果在室温下装配时,气门和各传动零件(摇臂、推杆、挺柱)及凸轮轴之间紧密接触,则在热态下,气门势必关闭不严,造成汽缸漏气。联轴器主要有两个凸缘盘组成:装在驱动齿轮轴上的凸缘盘和装在喷油泵凸轮轴一端的从动凸缘盘,两凸缘盘间用螺钉连接。为保证气门的密封性,必须在气门与传动件之间留适当的间隙,习惯称之为“气门间隙”,并有“冷间隙"与“热间隙”之分。
气门传动组(气门与挺柱或气门与摇臂之间)在常温下装配时必须留有适当的间隙,以补偿气门及各传动零件的热膨胀,此间隙称为气门的冷间隙;在发动机正常运转时(热状态下),也需要一定的气门间隙,保证凸轮不作用于气门时,气门能完全密闭。发动机在热态下的气门间隙称为气门的热间隙。将装、刮配好轴瓦的连杆夹稳在虎钳上,且按规定力矩上好连杆螺栓,用量缸表配合外径千分尺测量出瓦孔直径。
在内燃机使用过程中,由于零件的磨损与变形,气门间隙会逐渐增大,促使进、排气门迟开、早关,导致进、排气的时间变短,进气不足,排气不净,致使内燃机的动力性与经济性下降,同时使各零件之间的撞击与磨损加剧,噪声增大;若气门间隙过小,则会引起气门密封不严而漏气,导致内燃机功率下降,油耗增加,甚至烧坏气门零件。铜皮法:用长约30mm,宽约10mm,厚度与标准间隙相同(取小值)的铜皮(四周角应做成圆口,使用时应涂上一薄层机油)放于轴承和轴颈间,按照规定扭力旋紧轴承盖螺栓用手扳动曲轴或飞轮,若扳不动,表示轴瓦与轴颈的径向间隙过小。
因此,在使用过程中,应定期检查和调整气门间隙。内燃机的气门间隙一般由制造厂给出,各机型都有具体规定。在常温下(冷间隙),一般进气门间隙在0.20~0.35mm之间,排气门间隙在0.30~0.40mm范围内。调整气门间隙的方法是:先松开调整螺钉的锁紧螺母,再旋转调整螺钉,用规定数值的厚薄规插入气门杆与摇臂之间进行测量,使气门间隙符合规定,调整好后再将锁紧螺母拧紧,复查一次,直至气门间隙在规定的范围内。有的发动机只规定了冷间隙,此时的冷间隙数值能保证发动机在热机状态下仍有一定的气门间隙。有的发动机则分别规定了冷间隙和热间隙。装配时应将气门间隙调整到规定数值。
调整发动机气门间隙在冷机状态下,气门完全关闭时进行。因为在热机状态下,由于内燃机工作时间的长短不同,其机温也有所差别,气门间隙的大小不好把握。公斤扳手法(比较可靠的方法):用扭力扳手在曲轴后端装飞轮的螺栓处转动,其转动力矩为:3道瓦:2~3kgf?m。调整时,首先转动曲轴使要调整缸的活塞恰好处于压缩冲程上止点位置,此时,进、排气门处于完全关闭状态,然后用螺钉旋具和厚薄规调整该缸的进、排气门间隙,调整完毕后按同样方法依次调整其他缸。调整气门间隙的方法是:先松开调整螺钉的锁紧螺母,再旋转调整螺钉,用规定数值的厚薄规插入气门杆与摇臂之间进行测量,使气门间隙符合规定,调整好后再将锁紧螺母拧紧,复查一次,直至气门间隙在规定的范围内。
调速器的功用
调速器的功用是在柴油机所要求的转速范围内,能随着柴油机外界负荷的变化而自动调节供油量,以保持柴油机转速基本稳定。
对于柴油机而言,改变供油量只需转动喷油泵的柱塞即可。随着供油量加大,柴油机的功率和转矩都相应增大,反之则减少。
柴油机驱动其他工作机械(如发电机、水泵等)时,如其输出转矩与工作机械克服工作阻力所需的转矩(阻力矩)相等,则工作处于稳定状态(转速基本稳定)。如阻力矩超过输出转矩,则柴油机转速将下降,如不能达到新的稳定工况,则柴油机将停止工作。当输出转矩大于阻力矩时,则转速将升高,如不能达到新的平衡,则转速将不断上升,会发生“飞车”事故。调速器的功用调速器的功用是在柴油机所要求的转速范围内,能随着柴油机外界负荷的变化而自动调节供油量,以保持柴油机转速基本稳定。由于工作机械的阻力矩会随着工作情况的变化而频繁变化,操作入员是不可能及时灵敏地调节供油量,使柴油机输出转矩与外界阻力相适应的,这样,柴油机的转速就会出现剧烈的波动,从而影响工作机械的正常工作。因此,工程机械(如发电)用柴油机必须设置调速器。此外,由于柴油机喷油泵本身的性能特点,在怠速工作时不容易保持稳定,而在高速时又容易运转甚至“飞车”,所以在柴油机上必须安装调速器,以保持其怠速稳定和防止高速时出现“飞车”现象。