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技术维修与康明斯知识 |
柴油发电机配气机构的调整、安装及密封性 |
摘要：对于柴油机配气机构的装配过程，其零件安装一定要按顺序进行，因为它本身就是一个程序的问题，如果没有注意这个问题的话，那么在实际的过程中，很可能就会出现一些不匹配的现象以及导致突发事件之类的，同时安装人员要注意其密封性、间隙的测量与检查。因此，定期进行配气机构调整和密封性检测是保障柴油发电机组可靠运行、高效输出、延长寿命的关键维护环节。尤其对于备用发电机组，需在长期静置后启动前检查，确保应急时能正常供电。
一、检测与调整的目的
1、配气机构调整的目的
（1）确保正确的气门正时：保证进气门和排气门在正确的曲轴转角位置开闭，使进气充分、排气彻底，提高燃烧效率。避免气门与活塞运动干涉（如发生“顶气门”事故），保护发动机核心部件。
（2）维持合理的气门间隙：
① 热胀冷缩补偿：柴油机工作时温度升高，气门杆等部件会膨胀。预留适当间隙可防止气门关闭不严。
② 减少冲击与噪音：间隙过大会导致气门传动件（摇臂、凸轮）冲击加剧，增加磨损和噪音；间隙过小则可能使气门常开，导致漏气、功率下降。
③ 保障气门开启量：确保气门升程符合设计，影响进气量和排气效率。
（3）优化发动机性能
① 通过精确调整，改善燃油雾化与燃烧质量，提升功率输出和燃油经济性。
② 减少废气排放（如降低碳烟、氮氧化物）。
（4）延长部件寿命：减少异常磨损（如凸轮、摇臂、气门座圈的磨损），预防气门烧蚀或断裂。
2、密封性检测的目的
（1）防止气缸压力泄漏：气门密封不严会导致压缩压力和燃烧压力下降，降低发动机功率和启动性能。通过检测（如渗液法、气压试验）确保气门与气门座圈贴合严密。
（2）避免燃气窜漏
① 排气门漏气可能烧毁气门或涡轮增压器（高温燃气冲刷）。
③ 进气门漏气可能引发进气管回火、燃烧异常。
（3）维持燃油经济性与排放达标：密封不良会造成燃油浪费和未燃碳氢化合物排放增加。
（4）预防故障扩展：早期发现气门杆弯曲、气门座圈裂纹、积碳等问题，避免进一步损坏活塞、气缸盖等部件。
二、配气机构的调整、检测及安装
1、气缸盖螺钉的拧紧顺序
随着排放的升级，对柴油机各项性能指标要求也不断提高。目前，为满足国三排放法规的柴油机设计最大爆压指标一般在20mpa以上，这导致了冲缸垫故障率的增高。因此，如何加强气缸盖和气缸体结合面的密封性成为了一个较为受关注的问题。缸盖螺栓的拧紧工艺对于气缸盖与气缸体的密封有着重要影响，若螺栓未拧到设计要求的拉伸区间、拧紧力偏低或不均匀，将会严重影响气缸盖与气缸体的密封，容易造成冲缸垫等不良后果。
柴油发电机采用专用的气缸盖螺钉。顺序如图1所示（以康明斯四缸机为例），拧紧气缸盖螺钉时，应遵循交叉对称，由里向外，分次拧紧的规则。第1次力矩拧紧到80 N·m.第2次拧紧到规定力矩181N·m。以免气缸盖翘曲变形或工作时冲缸垫等故障。拧紧具体步骤：
（1）如果用人工拧紧，一次拧紧的话，先拧紧的螺栓预紧力将会有较大的衰减，个别情况下甚至会松弛失效，影响气缸盖的密封；
（2）如果使用拧紧机拧紧，一次拧紧，螺栓很难同时到达，先到达的螺栓预紧力衰减也会较多。多次拧紧通常会首先拧紧到规定扭矩的50%，通常这个扭矩可以使气缸盖和机体接触面密贴，随后的拧紧螺栓之间的相互影响会大大减少；
（3）柴油发动机气缸盖螺栓数量多、直径大，通常每缸需4~8个螺栓。这样的多螺栓固定件一般应按照原厂规定的拧紧顺序和拧紧力矩要求拧紧；
（4）在不了解原厂规定的情况下，拧紧顺序可按均匀、对称交叉、由内及外、由中间向两端的方法拧紧，以保证气缸盖能平整压紧。拧螺栓时，可按下述程序拧紧，即首次拧紧到规定力矩值的1\/3，二次拧紧到2\/3，三次拧紧到规定值；
（5）然后再将螺栓松开至全放松状态，再次将螺栓拧紧至规定值的1\/2，最后拧紧到规定值，完成拧紧循环。值得注意的是：每次拧紧都要完成对所有螺栓的拧紧后才能进行下一步。
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图1 四缸机气缸盖螺钉的拧紧顺序 |
图2 气缸盖螺栓拧紧方法 |
2、气门间隙的调整
气门间隙是指发动机在冷态及气门关闭时，气门与传动机构之间的间隙，如图3所示。其作用是为气门及传动组件工作时留有受热膨胀的余地。将曲轴转到1缸供油上止点，可调整第1、2、3、6、7、10气门的间隙。完成后再转动曲轴一周，调整第4、5、8、9、11、12气门的间隙。注意经两次调整全部气门间隙后，应按上述顺序重新检查。具体步骤如图2所示，凸轮直接驱动气门，无气门间隙调整螺钉，气门间隙调整垫片在挺柱体顶上，用专用工具取出调整垫片，更换另一厚度的调整垫片（每个调整垫片均有厚度值，用厚薄规测出现在的气门间隙后，根据需要调整到的气门间隙值换算出所需更换的调整垫片厚度值）。调整具体步骤如下：
（1）将第一缸活塞转到压缩行程上止点。
（2）确定进、排气门。
① 根据气门与所对应的气道、气门大小确定。
② 转动曲轴观察确定。
（3）将发动机的气缸按作功顺序等分为两组。
（4）按照“双排不进”法确定气门间隙的可调性。
（5）分两次调整气门间隙
① 第一次调整：在第一缸活塞压缩行程上止点时，按照“双排不进”法检查调整其可调气门的间隙。
② 第二次调整：将曲轴转动一周，将第一缸活塞达到排气行程上止点，按照“不进双排”法调整余下气门的间隙。
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图3 柴油机气门间隙位置图 |
图4 气门间隙调整规范 |
3、气门及气门座圈的密封检测
装复气缸盖时，应检查进排气门及座圈的密封性，如漏气，则应用研磨气门皮碗及研磨膏进行研磨。如座圈严重烧损或过度失圆而无法修复时，则应进行更换。
（1）目视检查法
气门研磨后在其接触面上出现有光洁的线圈时，将气门与座口用汽油洗净晾干，装回去来轻拍数次，然后取出察看气门和气门座工作面，如有明亮而完整的光环而无斑点时，即可认为符合密封要求。
（2）铅笔划线检查法
在气门工作面上用软铅笔铅径向每隔4mm画一条线，将相配的气门与座接触，并转动气门1/8—1/4转后取出。如铅笔痕迹均全部中断且接触在居中偏下，则表示密封性好，如果有的线未断或接触位置不对，则说明密封不严，需重新研磨。
（3）涂色鉴别法
在气门工作面上薄薄涂抹一层红丹油，将气门压在座圈上旋转1/4圈后取出。如气门被刮去的红丹油布满阀座接触面，无间断现象，则密封了符合要求。
（4）仪器检查法
用带有气压表的专门检验气门蜜蜂的检验器检查时，先将空气容筒紧紧地压在缸体上的气门座上，（先装好气门弹簧）再捏橡皮球，使空气容筒内具有58.868.6kPa的压力。如果在0.5min内气压表的读数不下降，则表示气门与座的密封良好。
（5）渗油检查法
将研磨好的气门及座清洗干净后，将气缸盖倒置，燃烧室一面朝上，再将进、排气门都放人相配的气门座内，用手轻压气门头部，确认气门完全落座后，在燃烧室内倒人燃油，大约5min左右观察燃油是否减少，同时观察气门杆部有无燃油渗漏现象，若燃烧室内燃油减少明显，气门杆部有燃油出现，说明气门密封不严。
注意∶气门和气门座圈是配对研磨并配对装配，拆装时应一一对应。
4、正时齿轮的安装
柴油发电机进排气门的开闭时间以及喷油泵的供油时间，相对干曲轴的运动位置有着严格的要求。也就是说，凸轮轴齿轮、喷油泵齿轮和曲轴齿轮三者之间有着确定的转角位置关系，三者通过惰齿轮确定位置关系。在装配齿轮系时，一定要使惰齿轮上的记号分别与凸轮轴齿轮、喷油泵齿轮和曲轴齿轮上的记号对准。否则，会造成柴油发电机无法工作。其他齿轮则无此限制。
（1）正时齿轮的安装要点：凸轮轴正时齿轮上的正时记号必须与曲轴正时齿轮上的记号对准，如图5和图6所示。如果安装错位，将不能保证气门定时或喷油泵定时的准确位置，其结果是非常严重的，轻者导致柴油机不能正常工作，重者可能打坏柴油机的配气机构（如推杆弯曲、折断、摇臂损坏、气门碰撞活塞等）。因此，正时齿轮的安装必须严格按照要求进行。
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正时齿轮记号标记示意图 |
正时齿轮和前壳上的标记位置对准. |
（2）检查
① 正时链条的长度检查：测量全链长，如图7所示。测链长度时，对链条施以一定的拉力拉紧后测量其长度。测量时的拉力可定为50N，如长度超过此值时，应更换新链条。
② 正时链轮的直径检查：测量最小的链轮直径，如图8所示。将链条分别包住凸轮轴正时链轮和曲轴正时链轮，用游标卡尺测量其直径，其直径不得小于允许值。
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图7 正时链条的长度测量 |
图8 正时链轮的长度测量 |
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