气阀驱动机构

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1、2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,1,船舶柴油机 Marine diesel engine,主讲：余永华 Email:,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,2,Chapter 3 换气与增压,3.1 柴油机换气过程 3.2 换气机构 3.3 废气涡轮增压系统和涡轮增压器 3.4 增压系统的故障与维护管理,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,3,3.1 柴油机换气过程,四冲程柴油机 1自由排气阶段： 压力差作用 2强制排气阶段： 活塞上行强制作用 3进气过程： 进气门开到关(理论上) 4气阀叠开和燃烧室扫气： 双阀开，相通（叠开角度要合适）

2、,四冲程柴油机的换气角度为400500度,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,4,3.1 柴油机换气过程,二冲程柴油机 1自由排气阶段(B-R) 2强制排气和扫气阶段(R-C) 3过后排气阶段(C-E),二冲程柴油机的换气角度为120150度,扫气箱空气压力,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,5,3.1 柴油机换气过程,时面值、角面值 在一次换气过程中各个阶段气口或气阀的通流能力是以它们所拥有的时面值来衡量的。 角面值表示气口或气阀的通流能力，对于给定的柴油机它是一个定值与转速无关。,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,6,3.1 柴油机

3、换气过程,充气系数 实际吸入气缸的新鲜空气量与进气管状态下充满气缸工作容积V的空气量m之比值 影响因素 进气流动阻力的影响（进气阀排气阀,主要因素） 进气过程结束时气缸内气体温度的影响(n,p不同,是次要因素) 残余废气系数的影响(排气背压v，四冲程很小) 柴油机气阀正时的影响,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,7,流动阻力分析,要求尽可能增大进气通道截面积f。因此中大型机采用多个进气阀结构 柴油机往往尽可能增大进气阀直径，使进气阀直径大于排气阀直径 在中高速时,流动阻力损失占主要,所以要特别注意进气道的通畅,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,8,柴油机

4、气阀正时的影响分析,排气阀提前开（应最佳） 排气阀滞后关(惯性、有利于排气) 进气阀提前开(有利于进气，燃烧室扫气） 进气阀滞后关（n不同应该变化）,排气提前角的影响,a-最合适；b-过早；c-过晚,二冲程柴油机中，受排气阀扫气口正时、清洁程度影响,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,9,Chapter 3 换气与增压,3.1 柴油机换气过程 3.2 换气机构 3.3 废气涡轮增压系统和涡轮增压器 3.4 增压系统的故障与维护管理,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,10,3.2 换气机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,11,3.2

5、换气机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,12,3.2 换气机构,气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理,工作条件,材料与表面处理,结构形式,气阀与阀座的配合,气门弹簧,气阀导杆,气阀旋转机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,13,气阀机构,工作条件(高温、撞击、磨损和腐蚀) 气阀承受着很高的热负荷 劣质重油高温腐蚀 气体爆发压力及落座撞击力 阀盘反复滑移着楔入阀座，造成磨损,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,14,3.2 换气机构,气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理,工作条

6、件,材料与表面处理,结构形式,气阀与阀座的配合,气门弹簧,气阀导杆,气阀旋转机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,15,材料与表面处理,气阀与阀座 气阀材料耐热合金钢 阀座材料合金铸铁或耐热合金钢 阀座钻孔水冷（空气槽） 阀杆氮化、镀铬、滚压、抛光等工艺,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,16,钻孔水冷（空气槽）,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,17,3.2 换气机构,气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理,工作条件,材料与表面处理,结构形式,气阀与阀座的配合,气门弹簧,气阀导杆,气阀旋转机构,2019/

7、7/24,chapter3 配气系统与增压,18,气阀组件（带阀壳和不带阀壳 ）,气阀采用耐热耐磨合金钢制造。气阀座圈采用合金铸铁或耐磨合金钢,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,19,阀壳紧固螺栓,采用柔性螺栓 使阀壳、缸盖等受热零件因受热膨胀不一致而产生的附加应力较小，不易发生蠕变而松脱； 阀壳承受着脉动的气体压力，柔性螺栓所受的交变应力变化幅度较普通螺栓小，不易疲劳断裂； 柔性螺栓断面较细表面光滑，结构上力求避免应力集中，疲劳强度较高。,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,20,3.2 换气机构,气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故

8、障和管理,工作条件,材料与表面处理,结构形式,气阀与阀座的配合,气门弹簧,气阀导杆,气阀旋转机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,21,气阀与阀座的配合方式,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,22,气阀与阀座配合方式比较,全接触式(小高速机)。 优点：接触面大、耐磨、传热好 缺点：易结炭，敲击产生麻点 外接触式(0.51.0，强载中速机中) 优点：接触面小，密封性好，内侧不与燃气接触；阀盘拱腰变形增加接触面，减小接触应力增加散热。 内接触式(0.20.5 ，长行程低速柴油机) 优点：接触面小，密封性好。接触面温度低腐蚀小。阀盘周边翘曲增加接触面，减小接

9、触应力增加散热。,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,23,3.2 换气机构,气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理,工作条件,材料与表面处理,结构形式,气阀与阀座的配合,气门弹簧,气阀导杆,气阀旋转机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,24,气阀弹簧,内、外双弹簧结构 每根弹簧负荷尺寸,应力抗疲劳能力 自振频率不同，互相干扰减振 防止自动研磨 防止一根弹簧断裂后卡进另一根弹簧中,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,25,3.2 换气机构,气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理,工作条

10、件,材料与表面处理,结构形式,气阀与阀座的配合,气门弹簧,气阀导杆,气阀旋转机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,26,气阀导管,功用： 承受着摇臂所引起的侧推力 气阀散热 间隙要求： 过小气阀的动作迟滞甚至咬死 过大散热不良，横向振动和漏气加剧，甚至可能引起烟灰进入间隙使气阀卡住。,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,27,3.2 换气机构,气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理,工作条件,材料与表面处理,结构形式,气阀与阀座的配合,气门弹簧,气阀导杆,气阀旋转机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,28,

11、为什么要旋阀器：,、气阀在开关过程中慢慢转动，可以减少阀面与阀座上的积碳使磨损减小，贴合严密； 、可以使阀盘均匀地接受热量和散热，以改善阀盘的热应力状态； 、可以消除阀杆与导管之间的积碳。,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,29,气阀旋转机构,旋阀器本体4,钢珠2,碟形弹簧1,旋阀器外壳(又是气阀弹簧的上弹簧盘)3,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,30,推进器式气阀旋转机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,31,3.2 换气机构,气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理,2019/7/24,chapter3

12、 配气系统与增压,32,机械式气阀驱动机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,33,机械式气阀驱动机构凸轮的三种形式,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,34,具有空气弹簧的液压气阀驱动机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,35,液压式气阀驱动机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,36,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,37,气阀驱动机构的比较（1）,机械式气阀驱动机构 气阀间隙 作用：弥补气阀及气阀驱动机构受热膨胀 过小： 因关闭不严漏气气阀烧损 漏气新鲜空气，压缩压力，燃烧恶化，排气温度和

13、功率。 过大： 改变气阀正时； 且使气阀落座时撞击速度增大，气阀容易损坏。,如何调整呢?,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,38,气阀间隙的调整,滚轮落在凸轮的基圆上 保持摇臂、顶杆和顶头接触 调节摇臂螺钉，使间隙满足要求,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,39,气阀驱动机构的比较（2）,液压式气阀驱动机构 优点： 维护管理和检修拆装方便，不用调整气阀间隙； 阀落座速度得以控制，减少阀与阀座的撞击； 气阀的开启由推动活塞推动，阀杆无侧向推力，气阀导管的磨损也减少； 采用空气弹簧使气阀结构更为简单可靠。,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压

14、,40,气阀驱动机构的比较（3）,变排气阀关正时及升程（VEC）系统,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,41,3.2 换气机构,气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,42,凸轮轴及其传动机构,凸轮轴：整根或分段 凸轮：可调节/不可调节,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,43,凸轮轴传动机构,图4-13 凸轮轴链传动机构,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,44,3.2 换气机构,气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理,2019/7

15、/24,chapter3 配气系统与增压,45,气阀的常见故障及提高气阀工作能力的措施,（1）排气阀烧损(排气阀密封不严) 由于阀盘温度分布不均匀 阀盘及阀座密封锥面沉积玻璃状物质剥落 硬质颗粒在闭阀时的撞击密封面出现凹坑 阀座扭曲、偏移、倾斜和失圆,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,46,气阀的常见故障及提高气阀工作能力的措施,（2）排气阀的高温腐蚀（钒、钠和硫） 麻点燃油中的硫、钒和钠的腐蚀,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,47,气阀的常见故障及提高气阀工作能力的措施,（3）气阀密封锥面磨损过快 气阀间隙，阀杆与导管间隙过大 阀盘和阀座刚度不足 气

16、阀和阀座材料性能不合要求 重油含钒、钠硫多 超负荷运行或燃烧恶化 冷却不良 振动使气阀落座速度过大,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,48,气阀的常见故障及提高气阀工作能力的措施,（4）阀盘和阀杆断裂 阀杆与导管间隙过大； 阀盘或阀座变形； 气阀间隙过大； 气阀机构振动； 频繁撞击引起金属疲劳； 高温下金属的机械强度降低,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,49,气阀的常见故障及提高气阀工作能力的措施,（5）阀杆卡紧 导管间隙阀杆卡阻 导管间隙滑油结焦，沉积物卡住 中心线不正,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压,50,气阀的常见故障及提高气阀工作能力的措施,提高气阀工作能力的措施 （1）采用水冷式阀座 （最新型中速机不用带阀壳的气阀） （2）安装旋阀器 （3）采用新材料新工艺 （4）阀盘与阀座的密封锥面采用不等的锥角,2019/7/24,chapter3 配气系统与增压