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二、配气相位原理与调整

      原理上柴油机的进气、压缩、做功和排气等过程，都是在活塞到达上止点和到达下止点时开始或完成。但是为了进气更充分、排气更干净，进、排气门要提早打开、延迟关闭。柴油机的进、排气门开始开启和关闭终了的时刻以及开启的延续时间，通常用相对于上、下止点时的曲轴转角来表示，称为配气相位或配气定时。表示每缸进、排气配气相位（正时）关系的环形图，称配气相位（正时）图，如图7所示。

       在四冲程发动机的简单工作循环中，为了方便，曾把进、排气过程都看作是在活塞的一个行程内即曲轴转180°完成的，即气门开关时刻是在活塞的上、下止点处。但实际情况并非如此。由于发动机转速很高，一个行程的时间极短，这样短的时间难以做到进气充分，排气干净。为了改善换气过程，提高发动机性能，实际发动机的气门开启和关闭并不恰好在活塞的上、下止点，而是适当地提前和滞后，以延长进、排气的时间。也就是说，气门开启过程中曲轴转角都大于180°。

1、进气门的配气相位

（1）进气提前角

      在排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启。从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角（或早开角），用α表示，一般为10°～30°。进气门提前开启的目的，是为了保证进气行程开始时进气门已开大，新鲜气体能顺利地充入汽缸。

（2）进气滞后角

      在进气行程下止点过后，活塞重又上行一段，进气门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气滞后角（或晚关角），用β表示，β一般为4°～8°。进气门晚关，是因为活塞到达下止点时，由于进气阻力的影响，汽缸内的压力仍低于大气压，且气流还有相当大的惯性，仍能继续进气。下止点过后，随着活塞的上行，汽缸内压力逐渐增大，进气气流速度也逐渐减小，至流速等于0时，进气门便关闭的β角最适宜。β过大便会将进入汽缸的气体重新又压回进气管。

      由上可见，进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为α+180°+β，其配气相位如图8（a）所示。

2、排气门的配气相位

（1）排气提前角

      在做功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开始开启。从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角（或早开角），用y表示，γ一般为40°～80°。排气门恰当地早开，汽缸内还有0.3～0.5MPa的压力，做功作用已经不大，但利用此压力可使汽缸内的废气迅速地自由排出，待活塞到达下止点时，汽缸内只剩0.11～0.12MPa的压力，使排气行程所消耗的功率大为减小。此外，高温废气的早排，还可防止发动机过热。但y角若过大，则将得不偿失。

（2）排气滞后角

       在活塞越过上止点后，排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气滞后角（或晚关角），用δ表示，δ一般为10°～30°。由于活塞到达上止点时，汽缸内的压力仍高于大气压，且废气气流有一定的惯性，所以排气门适当晚关可使废气排得较干净。

       由上可见，排气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为y+180°+δ，其配气相位如图8（b）所示。

3、气门的叠开

      由于进气门早开和排气门晚关，就出现了一段进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。同时开启的角度，即进气门早开角与排气门晚关角的和α+δ，称为气门叠开角。

      由于进气门关闭时，活塞距下止点已较远，其速度已相当大。因而晚关角的变化对汽缸内的容积及充量的影响较大。在配气相位的4个角中，进气滞后角的大小，对发动机性能的影响最大。因此，一般发动机当配气相位变滞后，影响发动机性能最大的进气滞后角变大，而这正是高速时所要求的，所以对高速稍有利但低速性能变坏；反之，配气相位变早时，进气滞后角变小，对低速稍有利而高速性能变坏。

      对于不同发动机，由于结构形式、转速各不相同，因而配气相位也不相同。合理的配气相位应根据发动机性能要求，通过反复试验确定。

4、配气相位的调整

      配气相位要根据柴油机的使用工况和常用转速来确定。不同的柴油机，其配气相位是不同的。配气相位的数值要通过试验确定。为保证配气相位的准确，在曲轴与凸轮轴驱动机构之间通常设有专门的记号，在装配过程中必须按照相关说明书的要求将记号对准，不得随意改动。

（1）将凸轮皮带轮上的标记对准齿形皮带防护罩上的标记；

（2）将齿轮皮带套在齿形皮带轮上和张紧轮上；

（3）按照顺时针方向转动张紧轮齿形皮带轮；

（4）转动曲轴检查调整记号是否正确；

（5）紧固张紧轮螺栓；

（6）转动两圈检查调整正时记号。

注意事项：进行皮带拆卸修理工作后，必须对皮带和配气相位进行调整，同时保证皮带张紧度符合要求。

5、可变配气相位

      尽管不同发动机配气相位是根据试验而取得的最佳配气相位，从而成为设计凸轮型线及确定各汽缸进、排气凸轮在凸轮轴上相对位置的依据。但实际上当配气凸轮轴设计已定，则发动机的配气相位也就确定下来了，在发动机运转过程中是不能改变的。然而，发动机转速的高低对进、排气流动以及汽缸内的燃烧过程是有影响的。转速高时，进气气流流速高，惯性能量大，所以希望进气门早些打开，晚些关闭，尽量多进一些混合气或空气；反之，在发动机转速低时，进气流速低，流动惯性能量小，如果进气门过早开启，由于此时活塞正在上行排气，很容易把新鲜气体挤出汽缸，使进气反而少了，发动机工作更趋不稳定。因此，在低转速时，希望发动机进气门稍晚些开启。另外，在发动机转速不同时，对配气相位的要求是不同的。如果凸轮型线所规定的配气相位适用于高速，那么在低转速时，性能就不会太好；反之亦然。为了取得平衡，一般凸轮型线设计时，配气相位既要照顾到高速，又要兼顾低速，所以是一个折中的配气方案，很难达到真正的最佳配气相位。

三、气门间隙位置与调整

      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，造成气缸漏气。为保证气门的密封性，必须在气门与传动件之间留出适当的间隙，我们习惯称之为“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。

      在柴油机使用过程中，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，致使柴油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，导致柴油机功率下降，油耗增加，甚至烧坏气门零件。

      因此，在使用过程中，应定期检查和调整气门间隙。柴油机的气门间隙一般由制造厂给出，各机型都有具体规定，气门间隙调整装置所在位置如图9所示。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。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最好在冷机状态下，气门完全关闭时进行。因为在热机状态下，由于柴油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。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如图10所示，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。

总结：