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柴油发电机气门工作条件和原理 |
一、配气结构工作过程
1、当气缸的工作循环需要气门打开进行换气时，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上的凸轮通过挺柱、推杆、调整螺钉推动摇臂摆转，摇臂的另一端便向下推动气门杆，使气门开启，同时使气门弹簧进一步压缩。
2、随着凸轮转动，气门升程逐渐加大，当凸轮升至桃尖时气门全开，凸轮断续转动，此时凸轮的凸起部分的顶点转过挺柱，对挺柱的推力逐渐减小，气门在其弹簧张力的作用下，开度逐渐减小，直至完全关闭，即完成一次进气或排气过程，压缩和作功行程中，气门在弹簧张力的作用下，开度逐渐减小，直至完全关闭，即完成一次进气或排气过程。
3、柴油发电机压缩和作功行程中，气门在弹簧张力作用下严密关闭，使气缸密闭。由于四行程发动机每完成一个工作循环，曲轴转两圈，而各缸只进、排气一次，也即凸轮轴只需转一圈，所以曲轴与凸轮轴的传动比为2：1。
二、气门的工作条件
气门的工作条件非常恶劣。
1、气门直接与高温燃气接触，受热严重，而散热困难，因此气门温度很高。
2、气门承受气体力和气门弹簧力的作用，以及由于配气机构运动件的惯性力使气门落座时受到冲击。
3、气门在润滑条件很差的情况下以极高的速度启闭并在柴油发电机气门导管内作高速往复运动。
4、气门由于与高温燃气中有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。
三、气门材料和结构
1、气门材质
进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。排气门则采用耐热合金钢制造，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。
在某些高度强化的发动机上采用中空气门杆的气门，也叫充钠气门，旨在减轻气门质量和减小气门运动的惯性力。为了降低排气门的温度，增强排气门的散热能力，在许多柴油发电机上采用钠冷却气门。这种气门是在中空的气门杆中填入一半金属钠。因为钠的熔点的是97.8℃，沸点为880℃，所以在气门工作时，钠变成液体，在气门杆内上下激烈地晃动，不断地从气门头部吸收热量并传给气门杆，再经气门导管传给气缸盖，使气门头部得到冷却。
充钠气门杆
2、气门结构
柴油发电机的进、排气门均为菌形气门，由气门头部和气门杆两部分构成。
（1）气门顶面有平顶、球面顶和喇叭形顶等形状。
平顶型结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小，进、排气门都可采用。
球面顶适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但球形的受热面积大，质量和惯性力大加工较复杂。
喇叭形顶凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可以减少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于进气门，而不宜用于排气门。
气门顶面型式
（2）气门与气门座或气门座圈之间靠锥面密封。
（3）气门锥面与气门顶面之间的夹角称为气门锥角。进、排气门的气门锥角一般均为45°，只有少数发动机的进气门锥角为30°。其锥角作用∶
A、获得较大的气门座合压力，提高密封性和导热性。
B、气门落座时有较好的对中、定位作用。
C、避免气流拐弯过大而降低流速。
D、能挤掉接触面的沉淀物，起自洁作用。
气门锥角标注参数
（4）气门头部接受的热量一部分经气门座圈传给气缸盖；另一部分则通过气门杆和气门导管也传给气缸盖，最终都被气缸盖水套中的冷却液带走。为了增强传热，气门与气门座圈的密封锥面必须严密贴合。为此，二者要配对研磨，研磨之后不能互换。
（5）气门杆有较高的加工精度和较低的粗糙度，与气门导管保持较小的配合间隙，以减小磨损，并起到良好的导向和散热作用。气门尾端的形状决定于上气门弹簧座的固定方式。采用剖分成两半且外表面为锥面的气门锁夹来固定上气门弹簧座，结构简单，工作可靠，拆装方便，因此得到了广泛的应用。气门锁夹内表面有多种形状，相应地气门尾端也有各种不同形状的气门锁夹槽。
四、每缸气门数
一般发动机每个气缸有两个气门，即一个进气门和一个排气门。进气门头部直径比排气门大15％～30％，目的是增大进气门通过断面面积，减小进气阻力，增加进气量。凡是进气门和排气门数量相同时，进气门头部直径总比排气门大。每缸两气门的发动机又称两气门发动机。现代高性能柴油发电机普遍采用每缸三、四、五个气门，其中尤以四气门发动机为数最多。
四气门发动机每缸两个进气门，两个排气门。其突出的优点是气门通过断面积大，进、排气充分，进气量增加，发动机的转矩和功率提高。其次是每缸四个气门，每个气门的头部直径较小，每个气门的质量减轻，运动惯性力减小，有利于提高发动机转速。最后，四气门发动机多采用篷形燃烧室，火花塞布置在燃烧室中央，有利于燃烧。
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