常用柴油机的配气相位技术和调整方法

2012-08-15滕兆霞

江苏农机化 2012年1期

滕兆霞

1 发动机配气技术

现代发动机配气技术主要有以下三个方面：

1.1 顶置凸轮轴技术

气门—凸轮式配气机构具有保证气缸密封性的优点，尤其是进排气门能够持久地保证燃烧室的密封性，四冲程内燃机大多采用气门—凸轮式配气机构。顶置气门配气机构，充气系数较高，燃烧室比较紧凑，内燃机有较好的性能指标。顶置气门配气机构又可根据凸轮轴的放置位置分成凸轮轴下置型和顶置型。绝大部分柴油机采用凸轮轴下置型，但这种机构高速运转时产生较大的惯性力和振动及噪声，消耗较大的动力。目前的趋向是把凸轮轴放在气门上方，省去了推杆、挺柱，称顶置凸轮轴型（0HC）；还有些机构将顶置凸轮轴放在气门室罩里，凸轮直接作用于气门上，这种机构省去了摇臂，高速时气门工作良好，零件惯性力极小，工作平稳。

1.2 多气门技术

配气机构的最新发展是改善燃料经济性，其关键在于如何提供更多的新鲜空气，多气门内燃机很早就已经出现了，意大利布加奇公司首先创出具有四个排气门和一个进气门的内燃机。促进多气门内燃机产量迅速提高的原因在于自动控制技术的快速发展和生产的工艺水平越来越高，可以充分发挥多气门配气方案的优越性，保证内燃机在整个负荷和速度范围内形成最佳混合气，并适时适度送入气缸。多气门内燃机优点很明显，例如用2个进气门取代1个进气门，流通截面加大30%～35%以上，可大大改进充气系数。因此，多气门内燃机可以提高功率。

1.3 可变配气定时及气门升程技术

常规内燃机配气相位都是按内燃机性能要求，通过试验确定某一转速和负荷条件下较为适合的配气相位，然而为了在更大的曲轴转速范围内提高功率指标，降低燃料消耗，出现了多气门内燃机，气门开启相位可以改变，升程也可以改变，称作可变气门运动配气机构（VVT）。通过这套机构对配气过程的调节和控制，低、中转速时，活塞运动速度低，气流动力学特性差，因而要求“缩小”相位重叠角，以减少工作混合气倒流，保证低、中转速时扭矩曲线形状较好，可显著地降低燃油消耗率。在中、高转速时，活塞运动速度快，气流动力学特性好，因而要求“放大”相位重叠角，废气排放彻底，进气量充分，可相应增加内燃机扭矩。显然，采用这一机构，可提高内燃机性能，降低污染，改善怠速性能。

可变配气技术，从大类上分，包括可变气门正时和可变气门行程两大类，有些发动机只可变气门正时，如丰田的VVT-i发动机；有些发动机只可变气门行程，如本田的VTEC；有些发动机既可变气门正时又可变气门行程，如丰田的VVTL-i，本田的i-VTEC，通过这套系统的控制，发动机能够根据自身的运转状态进行适当的进气调整。实现可变气门技术有多种途径，按照有无凸轮轴可分为基于凸轮轴的可变气门机构和无凸轮轴的可变气门机构两类。传统气门控制技术都是由凸轮轴机械推动的，电磁气门控制技术采用由电磁驱动的组件推动气门，根据ECU需要进行动作，这也正是VTEC等气门控制技术追求的最高境界。

2 柴油机配气相位的调整方法

配气相位的调整方法很多，通常有以下四种：

2.1 偏移凸轮轴键位法

若是大多数进、排气门配气相位偏于一边且相差数值接近一致，一般可采用偏位键的方法调整。

偏移凸轮轴键法是通过改变正时齿轮与凸轮轴的连接键的断面形状以实现对配气相位的调整，键形状的改变使得正时齿轮与凸轮轴的配合位置变动一个与键的偏移量相应的角度，从而使配气相位有所变动。

采用偏位键法调整配气相位时一定要注意键的安装方向，不得装反。否则，将引起配气相位成倍改变。若要使配气相位延迟，应使键顺凸轮轴转向偏移；若要使配气相位提早，应使键逆凸轮轴转向偏移。

2.2 改变凸轮轴正时记号法

改变凸轮轴正时记号法调整配气相位，其操作简单、快捷。即通过改变固定正时齿轮与相配套的齿轮安装的相对位置的改变，实现对配气相位的调整。具体方法是将正时齿轮与凸轮轴齿轮的配合位置变动一个齿的偏移量相对应的角度，从而使配气相位作相应的变动。

采用正时齿轮调整配气相位的方法较为简便且有成效，但必须注意齿轮的旋转方向。延迟配气相位时，齿轮顺凸轮轴逆时针旋转一个齿，反之为提早。

2.3 凸轮轴正时齿轮轴向移动法

由于下置式凸轮轴的正时齿轮多为斜齿，如将凸轮轴正时齿轮作轴向位移时，就可以改变与曲轴正时齿轮的啮合位置，使凸轮轴偏转一定角度，从而改变配气相位（凸轮轴轴向间隙要求保持不变）。在实际修理中，一般是通过改变止推凸缘厚度或正时齿轮轮毂厚度的方法，使正时齿轮获得轴向位移量而进行调整。减薄二者的厚度，配气相位延迟，反之提早。

配气相位的准确性和可靠性对内燃机的寿命和工作的经济性及动力性能都有很大影响，内燃机经过长时间的使用后，主要由于凸轮轴上进、排气凸轮磨损和原有几何形状改变，使配气机构传动件的配合关系发生变化，引起内燃机动力下降、油耗增加、水温增高等故障，维修不规范也会引起配气相位的变化。因此，由于内燃机结构形式、用途和转速各不相同，配气相位也不一样，在内燃机修理过程中，需要根据内燃机的性能要求和使用工况，对配气相位通过测试、检验、调整达到正确或接近合理的状态。