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柴油发电机配气相位和进气管真空度的检测内容 |
摘要：配气机构早期损坏是由于在柴油发电机维修作业中气门与气门座工作面加工质量达不到要求，造成工作面烧蚀、凹陷而早期损坏；凸轮轴轴承在刮削中其配合间隙、接触面积、各轴承同心度达不到要求，加速磨损，出现异响造成早期损坏；气门导管在更换新件时，铰削质量达不到规定要求，直接影响气门及气门应使用寿命。因此，在维修工作进行之前应对柴油发电机的配气机构进行专业的检测和试验，本文简要讲解配气机构常见的检测内容和方法。
一、配气相位的故障影响
1、配气相位的概念
发动机进、排气门开启和关闭时相应的曲轴转角，称为配气相位（如图1、图2所示）。发动机的配气相位失准，将影响发动机的动力性能和经济性。
2、造成配气相位失准的主要因素
① 维修质量的影响：
由于制造和装配产生累计误差，制造和装配产生累计误差，配气相位偏离设计值；
② 动态变形的影响：
部件在工作中产生弹性变形，造成配气机构的部件在工作中产生弹性变形相位产生偏差；
③ 使用中的影响：
由于配气机构的磨损，造成配气相位产生偏差。
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图1 柴油机配气相位图 |
图2 柴油机配气相位早开晚关示意图. |
二、配气相位的检测方法
配气相位应在发动机动力明显下降，而气缸压力、燃料系统、点火系统及气门间隙均正常的情况下进行检测。
1、就机测量方法
以第一缸进气门为例，操作步骤如下：
① 按规定把气门间隙调到标准值。
② 在曲轴前端装上有360°刻线的分度盘，在发动机前盖板上安装一根可调节的指针，如图3所示。
③ 在第一缸火花塞孔内拧入上止点检测仪（见图4），旋转曲轴，利用上止点检测仪找出第一缸压缩上止点（百分表指针由顺转到不动的瞬间）。装上止点检测仪时可将飞轮上的上止点记号对准飞轮壳上的固定记号。
④ 调整发动机前盖板上的指针，使其对准分度盘上的“0”度线并将它固定。
⑤ 在气缸盖上安装一只百分表，使百分表的触头与第一缸进气门的弹簧上座垂直接触，并使百分表有一定的顶压缩量（如小指针指向4mm，大指针对0）。
⑥ 按曲轴的旋转方向摇转曲轴，当百分表指针开始摆动的瞬间，即表示进气门开始开启，这时分度盘上被指针所指的刻线到“0”度线的夹角即为进气提前角。
如果百分表的量程足够大，可继续摇转曲轴，当百分表指针摆动到某一最大值（即气门升程）后再回到原位时，表示气门关闭，这时分度盘上被指针所指的角度与180°的差值即为进气迟闭角。从气门开始开启到气门关闭，曲轴所转过的角度即为进气持续角。
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图3 柴油机配气相位的测量示意图 |
图4 柴油机配气相位检查仪器 |
2、气门叠开法
以第一缸进、排气门为例，操作步骤如下：
① 将第一缸进、排气门间隙调整为0。
② 顺时针转动曲轴，使第一缸活塞处于排气行程上止点附近、进气门未开启位置。
③ 把上止点检测仪拧入第一缸火花塞孔，在气缸盖上安装一只百分表，使百分表的触头与第一缸进气门的弹簧上座垂直接触，调整表盘，使表针指向“0”。
④ 按顺时针方向慢慢摇转曲轴，根据上止点检测仪，确定活塞到达排气行程上止点时百分表的读数：在活塞到达上止点前0.01mm及超过0.01mm时，分别读出进气门座上百分表指示值h₁和h2，然后取平均值hj=（h₁+h2）/2，把h作为排气上止点时进气门升程高度。
⑤ 根据进气门的平均升程高度hj，反过来找准活塞上止点。
⑥ 在找出的上止点位置，再将百分表移到排气门弹簧上座，使触头与弹簧座垂直接触，并预压缩2mm。
⑦ 按顺时针方向慢慢摇转曲轴，当排气门完全关闭时，从百分表上读出上止点时排气门关闭前的升程高度（即排气门升程高度hp）。
⑧ 根据进、排气门在排气行程上止点时的升程高度及其相对升程高度差值，对照相应机型的配气相位数据表来确定被测发动机配气相位快慢度q。
用气门叠开法（气门升程法）测量配气相位，误差较小，测量计算方便，不必使用分度盘，因此操作比较简单，但需要知道相应机型的配气相位数据表，而一般发动机的使用说明书不提供配气相位数据表，因此使用有一定的局限性。
3、 凸轮顶点法
以某型发动机进气门配气相位的检查为例。由图5可知，发动机的进气持续角为20°+180°+56°=256°。根据凸轮轮廓的对称性，在整个进气过程的中间位置，凸轮凸起的最高点正好与挺柱底面接触（进气门开度最大），即凸轮转到顶点位置。在这里，我们把进气过程的中间位置称为凸轮顶点位置。显然，凸轮顶点位置距离排气上止点应为256°/2-20°=108°曲轴转角。用凸轮顶点法测量配气相位的实质就是验证这一角度是否正确。
凸轮顶点法适用于下置或中置凸轮轴式发动机大修装配过程中未装气缸盖前对配气相位的检查，其操作步骤如下：
（1）摇转曲轴，使要测量气缸的活塞接近排气上止点位置，然后在气缸体上安装一只百分表，触头与活塞顶面接触。继续摇转曲轴，根据表针摆动（由被压缩顺转到停止摆动瞬间）找出排气上止点。
（2）在曲轴带轮位置装上分度盘，使指针对“0”。
（3）顺转曲轴90°，使进气凸轮接近顶点位置。
（4）将套有弹簧的测量杆插入要检查气缸的进气挺柱孔中（图6），并在气缸体的上平面上用固定板进行导向定位。在测量杆顶面安装百分表，使表指向“0”。
（5）缓慢顺转曲轴，当百分表指针转到某一最大值（凸轮到达顶点位置）后再回到“0”位时，停止转动曲轴，并记下分度盘读数。这一步骤实际上是测量进气凸轮接近和超过凸轮顶点位置同一角度时分度盘转过的度数（等于分度盘读数减去90°），目的是取其平均值以准确计算凸轮顶点位置。
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图5 柴油机配气相位数据案例 |
图6 柴油机配气相位专用检测仪 |
三、配气相位的调整
调整配气相位时，应根据不同的情况采取不同的措施。
1、调整凸轮轴
调整凸轮轴是最常用的调整配气相位的方法。具体步骤如下：
（1）拆下凸轮轴盖，找到凸轮轴。
（2）根据需要调整的气门，找到对应的凸轮。
（3）将凸轮轴转动至需要调整的气门的最高点。
（4）拆下凸轮轴上对应气门的卡子，将气门拆下。
（5）将凸轮轴上对应凸轮的位置调整至需要的位置。
（6）重新安装气门和卡子，拧紧螺栓。
（7）重复以上步骤，直至所有气门的配气相位调整完成。
2、调整气门
如个别气缸配气相位偏早或迟误差不大时，可通过调整该气门间隙的方法予以解决。具体步骤如下：
（1）拆下气门盖，找到需要调整的气门。
（2）用游标卡尺测量该气门的开启和关闭时间点。
（3）根据需要调整的时间点，调整气门的间隙。
（4）重新安装气门盖，拧紧螺栓。
（5）重复以上步骤，直至所有气门的配气相位调整完成。
二、配气机构密封性的检测
进气管真空度的大小，表明发动机配气机构的密封性的好坏。发动机进气管的真空度随活塞气缸的磨损而变化，并且与配气机构的技术状况和燃油供给系统的调整有关。因此，在确认进气管自身密封性良好的情况下，利用真空表检测进气管的真空度，或利用示波器观测真空度波形的变化，可用来分析、判断气缸密封性，并能诊断故障。
1、检测方法
采用发动机检测专用真空表。用橡胶管将真空表连接在进气管或歧管上，在发动机怠速或高速下测量。
① 发动机应预热到正常工作温度。
② 把真空表软管连接在节气门后方的进气管专用接头上。
③ 发动机怠速运转。
④ 读取真空表上的读数，如图7所示。
考虑到进气管真空度有随海拔高度增加而降低的现象（一般海拔每增加1000ｍ，真空度将减少10KPa左右），因此真空度检测中应根据所在地海拔高度修正真空度诊断参数标准。
2、故障判断
① 发动机工作温度正常时，怠速运转，真空度应稳定在57～70KPa，如图8所示；
② 当迅速开启并关闭节气门时，表针能随之摆动在7～84KPa之间，表明良好；
③ 气门座密封性变差时，真空度比正常值跌落3～23KPa；
④ 气门杆与气门导管发生卡滞后，其真空度有规律地快速跌落10～16KPa；
⑤ 气门导管及其气门杆磨损松旷时，其真空度较正常值低6～10KPa之间波动；
⑥ 气门弹簧折断或弹力不足时，真空表指针迅速在33～74KPa之间波动；
⑦ 气门机构失调，气门开启过迟时，其真空度稳定在27～47KPa之间；
⑧ 活塞环磨损，发动机转速在1500r/min时，突然关闭节气门，真空表读数迅速降至6～16KPa；
⑨ 进、排器歧管垫漏气，转速在1500r/min时，突然关闭节气门，真空表读数从8KPa跌落至6KPa以下，并迅速恢复正常；
注意∶进气管真空度随海拔高度而变化，海拔每升高500m，真空度将减少4～5KPa，因此测定真空度时，应根据所在地海拔高度进行折算。
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图7 进气管真空表指针示意图 |
图8 进气管真空度与故障对应关系 |
总结：
测量和调整配气相位是发动机调试和维护中的重要环节。通过合理的配气相位调整，可以提高发动机的性能和燃油经济性，延长发动机的使用寿命。若是进气门的微开量与排气门的微开量相比有大有小，且不符合规定值，通常是由于凸轮轴磨损造成的，应修磨或更换凸轮轴；若各缸进气门的微开量比排气门都大，表明进、排气门的配气相位均有所提前，常用的校正方法有∶偏移凸轮轴键法；凸轮轴正时齿轮轴向移动法。
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