柴油机的换气和增压.docx
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柴油机的换气和增压
柴油机的换气和增压
柴油机从开始排气、扫气到进气结束的整个气体更换过程称为换气过程。
换气过程进行的完善,压缩过程开始时残留的废气量就少,寸留在汽缸中的新鲜空气就多,就为燃油的完全、及时燃烧创造了良好的条件。
燃油完全、及时的燃烧,不但使柴油机发出更大的功率从而提高其动力性,使柴油机有较高的热效率,提高其经济性,而且完全的燃烧还意味着结碳减少,改善排气的污染,及时的燃烧还以为着较低的循环平均温度,从而提高柴油机的可靠性。
因此,换气质量的好坏是柴油机工作优劣的先决条件。
一.四冲程柴油机的换气过程
因为汽缸压力及排气管内压力随曲轴转角的变化而变化;进、排气阀的通流截面积也随曲轴转角的变化而变化,因此,根据气体流动的特点,将换气过程分为几个阶段:
***自由排气阶段:
当排气阀开启时,汽缸压力远远高于排气管压力,排气管压力与汽缸压力之比小于临界值,气体流动为超临界流动,汽缸内废气以音速流过排气阀最小截面处。
汽缸压力迅速下降,排气管压力升高。
当排气管压力与汽缸压力之比大于临界压比时,气体流动转入亚音速流动阶段。
到某一时刻,汽缸压力接近于排气管压力时,自由排气阶段即告结束。
***强制排气阶段:
活塞上行将汽缸内的废气强制推挤入排气管的阶段,即为强制排气阶段。
由于排气阀延迟关闭,此阶段的末尾可利用排气管中废气的流动惯性把汽缸内的废气继续吸出。
***进气过程:
进气阀提前开启,汽缸中的废气压力低于进气压力时开始进气。
进气流具有一定的惯性。
进气阀滞后关闭可使气体的动能转化为压力能,使进气终了时汽缸压力接近或略高于进气管压力。
***气阀叠开和燃烧室扫气过程:
在气阀叠开期间,进气管、燃烧室和排气管连通起来,当进气管中压力比排气管压力高时,新鲜空气进入汽缸并驱赶残留在燃烧室的废气一并进入排气管。
这样,既有利于清扫残余废气、增加新鲜空气量,又有利于降低燃烧室部件冷却液难以冷却到的高温壁面的温度。
但是,应该指出:
气阀叠开角并不是大的就好,因为进气阀开启过早会造成废气倒冲入进气管;排气阀关闭过迟,过量的扫气空气会降低涡轮前排气温度,减少增压器涡轮获得的可用能。
***在换气过程中,新鲜空气与废气是不相掺混的。
因此,四冲程柴油机的换气质量高。
而。
二冲程柴油机的换气过程
根据二冲程柴油机汽缸内气体变化的特点,可将换气过程分为三个主要阶段。
***第一阶段(自由排气阶段):
在膨胀冲程的末尾,下行的活塞把排气口打开,此时汽缸内的压力比排气管中的压力高得多,汽缸内压力与排气管压力之比值小于临界值,废气以临界速度流出排气口进入排气管。
超临界流动持续到该比值等于临界值。
此后废气以亚临界速度自由排出汽缸。
当汽缸内压力约等于扫气箱空气压力时,自由排气阶段结束。
注意:
扫气口刚打开时,汽缸压力仍略高于扫气压力,但因压差不大而时间又很短,因此,倒流可以忽略。
如果排气不畅、排气阀开启正时偏迟,废气倒冲就会很严重,甚至可能引起扫气箱着火。
***第二阶段(强制排气和扫气阶段):
该阶段开始时,由于扫气口开度小,排气口已开得很大,汽缸中的废气正以很高的速度进入排气管,汽缸内的压力继续迅速降低。
由于废气流的惯性作用,汽缸内压力进一步降低。
然后,随着扫气口开度的增加,新鲜空气大量进入,汽缸中压力逐渐升高。
在扫气口关闭而结束此阶段前,汽缸内压力趋于稳定。
在本阶段中,主要是利用扫气空气进入汽缸把汽缸内的废气排挤出去,因此称为强制排气及扫气阶段。
***第三阶段(过后排气阶段):
活塞上行先关闭扫气口。
此时,汽缸中的残余废气掺混部分新鲜空气经由仍然开启的排气口继续进入排气管,直到排气口(或阀)关闭,汽缸内开始进行压缩过程。
******二冲程柴油机换气的持续时间约为120~150度曲柄转角。
四冲程柴油机实现换气过程所占时间则相当于400~500度曲柄转角。
如果转速相同,则二冲程柴油机的换气时间只有四冲程柴油机换气时间的1/3。
因此,讹传齿唇音机进行比较完善的换气比较困难,高、中速柴油机尤其困难。
三。
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。
它不仅考虑了气口或气阀开启面积的大小,同时还考虑了开启时间的长短。
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,它的大小与柴油机的转速无关。
注:
关于时面值、角面值的详细资料及相关的计算公式、符号均在《船舶柴油机》教材P61。
四。
充七系数
在进气过程结束后,由于存在流动阻力,汽缸内压力低于进气管处压力,同时由于壁面对吸入空气的加热,进气与残留在汽缸中废气的混合以及进气动能部分转变为热能等原因,汽缸内进气温度比进气管处空气的温度高。
因此,如果把吸进汽缸内的新鲜空气体积换算成进气管状态的体积,该换算体积将小于汽缸工作容积。
***充气系数的定义为实际吸入汽缸的新鲜空气量与进气管状态下充满汽缸工作容积的空气量的比值。
根据进气过程的能量平衡关系,可以得到充气系数的由各种影响因素组成的表达式(见《船舶柴油机》教材第八章),并进而估算出各种影响因素对充气系数的影响程度。
***影响充气系数的有关因素:
:
1。
进气流动阻力的影响:
由于进气流道存在流动阻力、产生压降,所以要提高充气系数必须减小压降,要求尽可能增大进气通道截面积。
因此,中、大型四冲程柴油机普遍采用多个进气阀结构(2个甚至3个)。
而且由于降低进气流动阻力比降低排气流动阻力对提高充气系数更为有效,所以柴油机往往尽可能增大进气阀的直径,使进气阀的直径大于排气阀的直径以达到提高充气系数的目的。
***随着转速的提高,压降将增大、充气系数将下降。
因此,运行管理应注意经常保持进气系统的清洁以减少流动阻力。
(******在很低的转速下,由进气流动阻力在朝的充气系数下降占有很大的份额,是影响充气系数的主要因素)
2.进气过程结束时汽缸内气体温度的影响:
在进气过程中,由于壁面对空气的加热、与残留废气的混合以及进气动能部分转变为热能等原因,使吸入的新鲜空气温度升高,从而导致充气系数的下降。
当柴油机的负荷增大,喷油量增加,循环的平均温度升高,汽缸壁温升高,充气系数也有所下降。
当柴油机转速增加时,进气与壁面接触时间减少,壁面传给进气的热量减少。
因此,壁面传给进气的热量导致了充气系数的下降。
进气过程结束时汽缸内气体温度有所升高对充气系数的影响较小,是影响充气系数的次要因素。
3.残余废气系数的影响:
当换气终了时,汽缸内的残余废气系数(即换气结束时汽缸内残余废气量与新鲜空气量之比值)增加,则吸入汽缸内的新鲜空气减少,从而使充气系数下降。
如果排气背压增加,将使残余废气系数增加,导致充气系数下降。
但是,四冲程柴油机的残余废气系数很小而且变化范围也很小,因此,残余废气系数对四冲程柴油机的影响也相对就小。
4.柴油机气阀正时的影响:
(1)排气阀提前开启:
排气阀开启初期其通道截面积很小、流动阻力很大。
如果排气阀过于接近下止点时才开启,提前开启的角度太小,废气排出不畅,就会造成活塞上行推出废气消耗的功增大,残余废气量增加,充气系数就会降低。
但是,排气阀提前开启的角度也不能太大,否则会使气体膨胀损失过大;
(2)排气阀滞后关闭:
排气阀的滞后关闭一方面使活塞到达上止点时排气阀仍有足够的通道截面,有利于废气的排出;另一方面,由于利用了排气流的惯性,可使废气排的更干净。
(3)进气阀提前开启:
进气阀提前开启除了使进气冲程开始时有较大的通道截面以减少进气阻力、提高充气系数外,还可形成进、排气阀叠开,对燃烧室进行扫气,减少残余废气量,提高充气系数。
(4)进气阀滞后关闭:
进气阀延迟在下止点后关闭,一方面使活塞在下止点附近时进气阀仍有足够的开度,不致因开度不足而使压降增加。
另一方面还可充分利用进气流的惯性而吸入更多的空气。
在某一个转速范围内有一个选定的气阀正时,在这个转速范围内,受进气阀关闭正时的影响最小。
高于这个转速时,进气阀关闭过早,没能充分利用进气惯性;低于这个转速时,则进气阀关闭过迟,造成进气倒流。
不同的转速下,存在不同的最佳正时。
因此,,要使柴油机的性能达到最佳,运行于不同的转速时,其正时应该是不同的。
但是,常规的气阀启闭控制机构做不到这一点。
因此,变速使用的船舶主柴油机的说明书所规定的气阀正时,只是在常用的高转速下才能得到最佳的充气系数值。
***二冲程柴油机中,进气流动阻力在进气过程结束时汽缸内气体温度、残余废气系数等因素对充气系数的影响与四冲程柴油机相似。
柴油机排气阀、扫气口正时影响到排气阀、扫气口的通流能力和扫气气流在汽缸中的流向,对充气系数有很大的影响。
为了达到在耗费新鲜空气尽可能少的条件下把尽可能多的废气排出汽缸外,排气阀、扫气口正时应符合说明书的规定值,应定期清洁扫气口以保证扫气气流在汽缸中的流向并减少流动阻力。
换气机构
换气机构的功能是实现对柴油机换气过程的控制,即依照柴油机各汽缸的工作次序、定时地打开或关闭进、排气阀,以保证汽缸内废气的排除和新鲜空气的充入。
四冲程柴油机采用气阀式换气机构。
当前船用二冲程柴油机均采用气口——气阀式换气机构。
***气阀式换气机构主要包括气阀机构和气阀驱动机构两部分。
(本内容还将包括凸轮轴和凸轮轴传动机构的阐述)
一.气阀机构
1.气阀的工作条件:
气阀承受着很高的热负荷。
气阀头部直接与高温、高压的燃气接触,特别是排气阀还受到高温燃气的冲刷。
在高增压柴油机上,排气阀打开的瞬间的燃气温度可达到900~1000摄氏度,排气的气流速度可超过800m/s。
因此,在结构上如不采取有效措施,排气温度可达650~800摄氏度以上。
目前,船舶主、辅柴油机均燃用劣质重油。
这类重油常含有大量的钒、钠和硫等元素。
燃油的燃烧过程中这些元素形成的氧化物和盐有可能早产所谓的“高温腐蚀”。
气阀承受着很高的机械负荷、很高的气体爆发压力的作用及落座时的撞击使气阀工作过程中承受很大的冲击性交变载荷,造成气阀密封面弹性、塑性变形,阀盘反复滑移着楔入阀座,造成磨损。
因此,气阀、特别是排气阀的工作条件是极其严酷的。
其检修周期成了柴油机重要的技术指标之一。
2。
气阀组件:
在结构上气阀机构有带阀壳和不带阀壳之分。
小型柴油机使用不带阀壳的气阀机构。
大型低速柴油机使用带阀壳的气阀机构。
大功率的中速柴油机、尤其是排气阀,普遍广泛采用带阀壳的气阀机构。
带阀壳的气阀机构把气阀组件的所有零件装在一个单独的阀壳中,再用柔性螺栓把阀壳安装在汽缸盖上,这样在检修气阀时,只要卸掉紧固螺栓把阀壳取下,而不用卸下汽缸盖。
这给维护和检修带来很大的方便。
气阀采用耐热、耐磨合金钢制造。
气阀座圈则采用合金铸铁或耐磨合金钢。
气阀导管是气阀的导承。
它承受着摇臂推阀所带来的侧推力,还承担气阀的散热作用。
普通气阀经过导管的散热量约占总散热量的25%。
导管材料常用各种铁基粉末合金、灰铸铁和球墨铸铁。
粉末合金能在润滑条件较差的情况下工作而磨损较小。
阀壳紧固螺栓均采用柔性螺栓。
这是因为采用柔性螺栓使阀壳、汽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比普通螺栓小,不易疲劳断裂;柔性螺栓断面比较细、表面光滑,结构上力求避免应力集中,疲劳强度较高。
3.气阀的常见故障及提高气阀工作能力的措施:
由于柴油机的增压度越来越高,气阀的热负荷越来越大,特别是燃用劣质燃油,使气阀、尤其是排气阀的工作条件更为严酷。
因此,气阀、尤其是排气阀仍是故障率最高的部件之一。
为了延长排气阀的检修周期及寿命,新型柴油机普遍采取了几种提高气阀工作能力的措施。
(1)气阀的常见故障:
排气阀烧损:
这是气阀最常见的故障。
其主要原因是排气阀密封不严,造成高温燃气漏泄,使该处严重过热。
严重时可使该处熔穿一个大洞。
造成排气阀密封不良的原因有:
A.由于阀盘不同部位受热、散热条件不同,阀盘圆周上的温度分布不均匀,即靠汽缸中心的部位温度高,而靠汽缸盖外侧的温度低。
温差较大会造成阀盘变形而漏气。
B.排气阀阀盘及阀座密封锥面沉积一层混有炭粒的玻璃状物质。
这些物质主要由Na2SO4、CaSO4、Fe2O3、V2O5等组成。
它们的成分主要来自重油中的杂质。
玻璃状沉积物性脆,当沉积厚度较大时,在气阀关闭时的撞击下该沉积物会产生裂纹,反复撞击后进而发展到剥落,从而形成高温燃气喷口使气阀烧损。
C.普通气阀密封锥面在工作温度下并不很高,沉积的硬质燃烧产物颗粒在气阀关闭的撞击下,可使密封面出现哦凹坑,也可以造成漏气。
排气阀的高温腐蚀:
劣质燃油中含有钒、纳和硫等元素。
在燃烧后这些元素的生成物对金属有腐蚀作用。
在氧化环境中,钒盐作为氧的载体把氧带入金属并促使金属氧化。
钠系化合物对金属的腐蚀则是通过钠的硫酸盐使金属硫化进行的。
形成的金属硫化物不耐热、在高温下转变为金属氧化物。
在排气阀的温度较高的情况下,这些被氧化的生成物就容易黏附在排气阀上。
这是,即使是非常耐腐蚀的硬质合金或合金钢也会受到腐蚀。
腐蚀的结果是在密封锥面上形成麻点、凹坑。
凹坑相连就非常可能造成漏气。
所以,这也是造成气阀烧损的原因。
由于上述腐蚀都是在高温条件下产生的,所以称为高温腐蚀。
上述产生高温腐蚀的有害元素钒、钠和硫当中,钒的危害性最为严重。
气阀密封锥面磨损过快:
在爆发压力作用下的阀座及阀盘弹性变形,气阀的落座撞击也会造成阀座及阀盘弹性变形,使阀盘锥面反复楔入,密封锥面产生相对运动,造成密封锥面磨损。
气阀间隙过大,阀盘和阀座刚度(包括汽缸盖底板刚度)不足,气阀和阀座材料性能达不到要求或不匹配,重油含有较多的钒、钠和硫,高负荷运行或燃烧恶化、冷却不良、阀杆与导管间隙过大、气阀机构振动使气阀落座速度过大等,都会使磨损速率增大。
增压柴油机的进气阀容易发生快速磨损。
这是因为增压柴油机进气阀密封锥面不像排气阀会形成一层非金属层而不发生金属接触。
增压柴油机进气阀密封锥面的润滑条件恶劣,容易发生金属接触。
因此,有的增压柴油机向进气道喷滑油以防止进气阀发生快速磨损。
阀盘和阀杆断裂:
阀盘和阀杆的断裂主要发生在阀盘与阀杆过渡圆角处和阀杆装卡块的凹槽处。
阀盘与阀杆的过渡圆角处发生断裂的原因有:
阀杆与导管的间隙过大;阀盘或阀座变形使局部受力过大;气阀间隙过大;气阀机构振动。
***阀杆装卡块的凹槽处是气阀最薄弱的部位。
如该凹槽加工不良或气阀关闭时的冲击力较大,会产生疲劳断裂。
(2)提高气阀工作能力的措施:
采用水冷式阀座:
气阀头部从燃气中吸收的热量中约75%左右是经由阀座传导出来的。
如果进入气阀的热量不能迅速地传导出去,则气阀及阀座的温度将升高,这将导致燃烧产物沉积增加,高温腐蚀加剧,热变形增大和材料强度与硬度下降等。
降低气阀组温度最有效的措施是采用冷却式阀座。
燃用重油的新型柴油机均采用了强制水冷式阀座。
目前,燃用劣质燃油的中速柴油机排气阀密封锥面温度均已能控制在410~430摄氏度以下。
新型低速柴油机阀座采用钻孔冷却,其密封锥面的平均温度已降到350摄氏度。
***最新型的中速柴油机加大了汽缸盖高度,采用了厚燃烧壁钻孔冷却,气阀座圈直接安装在汽缸盖上并强制水冷。
尽管爆发压力大大提高,燃烧壁面的热应力和机械应力均可降低,将燃烧壁面的变形减至最小,这就意味着改善了气阀与阀座的接触状态,从而延长了气阀的维修周期。
新的设计还使拆装汽缸盖的工作量大大减少。
因此,最新型中速机已不用带阀壳的气阀。
安装旋阀器:
安装了旋阀器后由于每起=闭一次都能使气阀转过一个角度,这样就可以保证阀盘的温度分布均匀,大大减小了阀盘的温差变形,同时也减小了密封锥面的最高温度。
安装旋阀器可减少密封锥面上导热不良的沉积物,使之贴合严密,有利于散热,减少高温腐蚀和烧损磨损。
安装旋阀器还可改善阀杆与导管间的润滑条件,减少阀杆漏气和减少阀杆周围形成沉积物,防止卡住。
因此,气阀的使用期限可延长2倍以上。
***常见的旋阀器有两种:
一种是在气阀阀杆下端安装的由排气吹动的叶片式旋阀器;另一种是在气阀弹簧的上端或下端安装的旋阀器。
***目前,在燃用劣质重油的中速柴油机排气阀上安装了一种新型的旋阀器。
这种称为“TURNOMAL”的旋阀器也属于在气阀弹簧的上端或下端安装旋阀器,该旋阀器使排气阀在落座时仍有强制转动,以便擦掉密封锥面上的沉积物,该旋阀器可进一步延长排气阀的使用期限。
***阀盘温度的均匀程度与气阀转动的速度有关。
柴油机的运转在标定的转速时,旋阀器的转速应达到设计值。
如果旋阀器的钢球滚道脏污则气阀的转速将下降。
因此,当气阀旋转速度降至一定值(如:
1r/min)时,旋阀器必须清洗。
采用新材料、新工艺:
由于存在楔入磨损,所以对排气阀密封锥面有高温硬度要求。
燃用劣质重油既可能使排气阀的高温部位发生高温腐蚀,又可能使阀杆、导管等低温部位发生低温腐蚀。
因此,气阀的密封锥面普遍采用在基材上堆焊一曾钴基或镍基硬质合金,而在阀杆部位则采用氮化、镀铬等工艺,以提高其耐腐蚀、耐磨性能。
目前,燃用劣质重油的低、中速柴油机的排气阀、甚至整个气阀均用昂贵的超耐热Nimonic合金(高铬镍基合金)制造。
阀盘与阀座的密封锥面采用不同的锥角:
为了提高气阀的气密性,阀盘与阀座为线接触。
通常设计成接触线靠近密封锥面外边缘,即阀座锥面角比阀盘锥面角大0。
5~1。
0度。
这种配合形式可避免接触线内侧锥面与高温燃气接触,使得排气阀的检修周期得以延长。
新型低速柴油机的气阀改为接触线靠近内边缘,阀座锥面角阀盘锥面角小0。
2~0。
5度,则阀盘锥面和阀座锥面之间形成狭窄的楔形空间,接触线离燃烧的气体远了,接触线附近的温度降低了,不易产生高温腐蚀,使排气阀的检修周期延长。
有的新型低速柴油机的排气阀阀座密封锥面靠外边缘处还车有一道隔热空气槽,当扫气结束时,槽内充满了空气,燃烧时,燃烧的气体在此节流冷却后才到达接触线,这样更使接触线附近的温度降低,进一步延长了排气阀的检修周期。
4.气阀组件的管理、维修注意事项:
(1)尽管柴油机的气阀采取了各种措施以提高其工作能力,但在采购燃油时,仍应特别注意燃油的含钒量,否则,气阀的检修周期和使用寿命还是会明显缩短。
如果必须燃用高钒燃油,应降低负荷运行,这个方法对较老形式的柴油机尤其有效。
(2)必须及时对气阀进行检查。
在磨削时必须注意气阀阀盘和阀座锥面的锥角存在的角度差。
研磨后的实际接触密封带宽度应符合要求,过宽会降低阀面的密封锥面比压,气密性较差,不利于挤碎气阀锥面的沉积物,妨碍气阀的密封;过窄,密封面磨损快并且不利于热量的传出。
(3)气阀导管和阀杆的间隙必须合适。
磨损超差应及时更换导管。
因为过大的配合间隙会引起散热不良,早成阀杆处漏气。
排气阀的阀杆处漏气更易造成滑油结焦使气阀卡死;间隙过大还会使气阀的横向振动加剧,使阀盘与阀座密封面的滑移量增大、磨损增大;还可能造成气阀单边落座,这往往是造成阀盘与阀杆过渡圆角处断裂的原因。
阀杆和导管的间隙也不能过小,否则会导致气阀卡阻。
(4)实际气阀锥面磨损率除与气阀本身的材质和表面处理工艺有关外,还与其配对的阀座材质有关。
同一种气阀与不同材料的阀座配对工作,其磨损率可相差几倍。
因此,在检修时更换阀座不能轻易改变阀座的材料。
***阀座安装时的过盈度必须适度。
过盈量过小,座圈可能松动和脱落;过盈量过大,将出现塑性变形,座圈也容易脱落。
为此,更换座圈时应严格采用推荐的过盈量。
安装时应采用冷冻气阀座法装入,严禁采用敲击法安装阀座。
(5)带阀壳的气阀检修后装复时,阀壳的紧固螺栓不宜上的过紧,否则阀壳容易因受热膨胀应力过大而产生裂纹。
***虽然正确的上紧可能在初期会有少量的漏气,但运行一段时间后,漏气会逐渐减少。
二.气阀驱动机构
气阀驱动机构有机械式和液压式。
机械式是传统的气阀驱动机构,广泛应用于各型柴油机上;新型的柴油机均采用了液压式气阀驱动机构。
1.机械式气阀驱动机构:
机械式气阀驱动机构主要由带滚轮的顶头、推杆和摇臂等组成。
摇臂经轴销安装在摇臂座上,摇臂用螺栓固定在汽缸盖上。
柴油机冷态时,滚轮落在凸轮的基圆上,摇臂与气阀之间应留有间隙,此间隙即称为气阀间隙。
气阀间隙是为了保证柴油机在达到最高工作温度时,气阀及气阀驱动机构受热膨胀后仍能完全关闭。
过小的气阀间隙将使气阀在达到最高工作温度时因关闭不严而导致漏气,这样会使气阀烧损,汽缸还可能因漏气而导致压缩压力下降,燃烧恶化,排气温度升高和功率下降。
但是,过大的气阀间隙也是有害的,因为这不但将改变气阀正时,并且使气阀落座时撞击速度增大,造成气阀损坏。
为了调节此间隙,在摇臂的一端均装有调节螺钉。
排气阀的气阀间隙大于进气阀的气阀间隙,高增压柴油机的气阀间隙大于低增压柴油机的气阀间隙。
2.液压式气阀驱动机构:
***以MAN—B&W—MC型低速柴油机的液压驱动排气阀为例。
该型排气阀阀杆顶端有推动活塞,当进油时它在液压油缸中向下运动并迫使排气阀打开。
阀杆中部装有一个空气弹簧活塞,此活塞位于空气弹簧汽缸中,由启动空气瓶来的空气经减压后,经止回阀想空气弹簧汽缸补充压缩空气。
阀杆下部装有由排气吹动的叶片式旋阀器,在排气阀开启期间使气阀旋转。
当测试杆放下后,从测试杆升降的变化频率可判断排气阀的旋转是否正常。
空气密封装置中的密封空气阻止了来自排气道的废气和微粒的侵入,防止了阀杆的卡阻及阀杆和导管的磨损。
液压油缸顶上装有节流阀,以排除液压系统中的空气。
由节流阀逸出的油与液压活塞漏油一起竟回油管排出,再回到凸轮轴箱。
气阀落座的瞬间,液力缓冲器先进入液压油缸顶上的进油孔,由于活塞顶上的环形空间里油的阻尼作用,减小了气阀落座时的撞击。
气阀的整体用Nimonic合金制造,配以钻孔冷却座合面淬硬的合金钢阀座。
排气阀采用这种液压驱动机构的优点有:
维护管理和检修拆装方便,不用调整气阀间隙;气阀落座的速度可以控制,减少了气阀与阀座的撞击;气阀的开启由推动活塞来推动,阀杆做无侧推力的轴向运动,改善了气阀的受力情况;减少气阀的导管的磨损;采用空气弹簧使气阀结构更为简单可靠。
***这种液压驱动排气阀在其它公司的新型低速柴油机上均加以移植采用并取得良好的效果。
***液压驱动排气阀的驱动油泵顶上的弹簧使滚轮与凸轮保持接触,其供油时刻和供油规律由凸轮控制,输出的油来推动排气阀。
其油液由凸轮轴滑油系统来的油通过驱动油泵液压缸上部的止回阀供给。
油量由调节螺钉调整。
当液压系统中的油压过高时,油经安全阀泄掉。
有的新型排气阀在推动活塞处增设了液力缓冲器,即使液压系统中发生漏泄,也能减轻气阀与阀座之间的撞击,因此,就可以取消可调针阀。
3.变排气阀关正时及升程(VEC)系统:
柴油机在不同的工况下,进、排气有不同的最佳正时。
主机通常是根据标定工况来确定配气正时的。
在部分负荷运行时,配气正时就很不理想。
近来,大功率中速柴油机发展到用两根凸轮轴分别调节喷油正时和进、排气正时。
MAN—B&W和Sulzer在其低速柴油机上均已开发了变排气阀关正时及升程(VEC)系统,以优化部分负荷性能,减少排气污染。
其VEC机构设在驱动油泵处。
它是用改变液压驱动系统中的滑油量来改变排气阀关正时及升程的。
在负荷降低时,泄放部分滑油,这样可以提早关闭排气阀,减少过后排气,使汽缸内空气量增多,有效压缩比提高,压缩终点压力提高,最高爆发压力提高,热效率提高;新鲜空气流失减少,使燃烧完善,热效率提高;过量空气系数增大;同时也减少了排气污染。
三.凸轮轴及其传动机构
1.凸轮轴:
柴油机进、排气阀的启闭、喷油泵和启动空气分配器的驱动,目前一般都是通过其凸轮进行的。
为了使其结构尽可能地简单,通常都把这些凸轮安置在同一根凸轮轴上。
小型柴油机的凸轮与凸轮轴制成整体。
较大汽缸直径的柴油机的凸轮与凸轮轴则是分开制造,然后再把凸轮紧固在凸轮轴上。
这种凸轮轴当凸轮损坏时可单独更换凸轮。
大型柴油机为了制造方便,凸轮轴常常是每1~2缸一段,然后用刚性连轴节连接成整根凸轮轴。
***凸轮在凸轮轴上的安装方式分为不可调节式和可调节式。
***不可调节式是凸轮和凸
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