气门间隙

2024-06-02

气门间隙（精选7篇）

气门间隙篇1

故障现象

有1辆福田轻卡装配云内YN4100QB-2发动机, 由于冷却液泄漏造成水温过高, 致使发动机活塞粘缸, 该车来我厂修理。更换发动机四配套9天后该车返厂, 发动机燃烧异常, 行驶无力, 气门有异响, 维修技工调整气门间隙后故障消除。出厂几天后, 故障重现。

故障诊断

气门间隙变大, 一般是气门传动部件磨损、气门推杆弯曲等造成的。拆下气门推杆观察, 气门推杆无弯曲现象, 却发现气门推杆上端凹球面磨损比较严重 (见图1) , 而气门调整螺钉磨损较轻, 正怀疑是推杆质量不良, 却意外发现2缸排气门调整螺钉球头直径比其它大很多 (见图2) , 这才恍然大悟。由于气门调整螺钉下部球头直径大, 气门推杆上端头凹球径小, 二者不匹配, 在传递力的过程中, 接触面面积小, 受的压强大, 润滑条件差, 在短时间内产生非正常快速磨损, 造成气门间隙变大, 产生故障。

故障排除

更换第2缸排气门推杆和气门调整螺钉, 故障彻底排除。

故障小结

这是一起纯粹的人为故障。在上次维修中, 更换气门调整螺钉时, 修理人员粗心选错型号为故障埋下了隐患。在这次更换四配套过程中, 拆装气门推杆没有做记号并按记号安装, 造成返修。第1次出现气门间隙变大时, 只凭经验把气门间隙调整正常。没有分析气门间隙变大原因, 没有根治故障根源, 造成2次返修。在维修车辆时, 一定要按技术标准和要求维修, 全面细致认真检修, 才能找到故障的根源, 避免头痛医头, 脚痛医脚的错误。才能保证汽车维修质量, 提高企业竞争力。

发动机气门间隙的检查与调整篇2

关键词：发动机气门间隙,二次调整法,逐缸调整法,调整方法

一气门间隙过小、过大的危害

(一) 气门间隙的意义。

进气门、排气门头部直接位于燃烧室内, 特别是排气门整个头部又位于排气通道内, 因此受到的温度更高。在此高温下, 气门会因受热膨胀而伸长。由于气门传动组零件都是刚性体, 假如在冷态时各零件之间不留间隙, 受热膨胀的气门就会使气门关闭不严而漏气, 导致发动机功率下降, 燃油消耗增加, 发动机过热, 甚至不能起动。

(二) 气门间隙。

为了防止上述情况的发生, 补偿气门受热后的膨胀量, 在发动机冷态装配时, 常在气门组与气门传动组之间留有一定的间隙。这一间隙称为气门间隙。

气门间隙由于配气机构各零件磨损、机体受热、锁紧螺母松动及气缸垫更换等因素的影响会经常发生变化, 为保证发动机的正常工作, 所以要定期检查调整气门间隙。

(三) 气门间隙过小、过大的危害

(1) 气门间隙过小:

发动机在热态下, 气门及其传动件受热膨胀, 可能会发生气门关闭不严, 造成发动机在压缩、做功行程中产生漏气现象, 导致功率下降, 燃油消耗增加, 发动机过热, 气门接触面严重积炭, 甚至烧坏气门。

(2) 气门间隙过大:

传动件之间, 气门与气门座之间将产生撞击, 造成零件的过早磨损, 整个配气机构运转不平稳, 噪声增大, 且使气门开启持续时间减少, 造成进气不充分, 排气不彻底。

二发动机气门间隙的调整

(一) 调整气门间隙前应注意

1.气门间隙应符合原厂规定, 在二级维护时应对气门间隙进行检查与调整。

2.调整气门间隙一般根据发动机的温度分热调和冷调, 一般多为冷车调整。

3.调整气门一定要处在关闭位置。即气门挺杆底平面一定要与凸轮的基圆处于接触位置。

4.配气机构布置型式不同, 气门间隙所在部位也不同。

5.调整气门间隙之前首先要确认各缸的进、排气门, 找到第一缸压缩行程上止点位置, 然后再进行调整。

(二) 进、排气门的确认和一缸压缩上止点的确定

1.进气门和排气门的确认

(1) 根据气门与所对应的气道确定。

进气歧管所对的是气缸盖上的进气道和进气门;排气歧管所对的是排气道和排气门。

(2) 用转动曲轴法观察确定。

方法是:转动曲轴, 观察一个缸的两个气门, 先动为排气门, 随后动的为进气门, 并在气门上作记号。然后依次检查各缸, 做好记号。

2.一缸压缩上止点的确定

(1) 分火头判断法。

记下一缸分高压线的位置, 打开分电器盖, 转动曲轴, 当分火头与一缸分高压线位置相对时, 表示一缸在压缩上止点。

(2) 逆推法:

转动曲轴, 观察与一缸曲轴连杆轴颈同在一个方位的最后缸 (如直列六缸机的第六缸或四缸机的第四缸) 的排气门打开又逐渐关闭到进气门动作瞬间, 为六 (四) 缸在排气上止点, 即一缸在压缩上止点。

(3) 按发动机上的第一缸上止点记号确定一缸压缩上止点。

很多发动机在曲轴的后端或前端制有确定第一缸上止点的记号。例如东风EQ6100、解放CA6102发动机, 在飞轮的圆柱面上和飞轮壳上分别制有第一缸上止点记号。492Q发动机则在曲轴带轮和定时齿轮塞上分别制有第一缸上止点记号。当两记号对齐时, 第一缸活塞正好处于压缩上止点或排气上止点位置。

第一缸压缩冲程上止点的确定方法是:先找到压缩冲程, 然后再确定压缩上止点。找压缩冲程常用的两种方法:一种是把一缸火花塞 (或喷油器) 座孔用棉球堵住, 摇转曲轴, 当棉球被气缸内的压缩气体弹出时, 表明该缸已进入压缩冲程。另一种是摇转曲轴, 看一缸气门的动作, 当进气门关闭时, 表明该缸已进入压缩冲程。

按上述方法找到一缸压缩冲程后, 慢慢摇转曲轴, 使一缸上止点记号对齐, 此时一缸活塞所处的上止点位置便是压缩冲程上止点。

(三) 气门间隙的调整

1.气门间隙的调整分两种方法:

(1) 气门间隙的二次调整法—“双排不进法”。

“双排不进法”的“双”指该缸两个气门间隙均可调, “排”指该缸仅排气门间隙可调, “不”指两个气门间隙均不可调, “进”指该缸的进气门间隙可调。

①其操作程序为:

a.从飞轮壳上的检视孔中顺时针拨动飞轮齿环, 至飞轮上的“1—6缸”标记与固定在飞轮壳的指针对准, 说明1—6缸均处在上止点位置。

b.检查第一缸两气门摇臂能否绕轴颈微摆, 若第一缸进、排气门摇臂均能摆动, 则第一缸处于压缩行程上止点。

c.按“双、排、不、进”原则检查, 调整气门间隙。

d.用同样方法将曲轴再转一圈, 确认第六缸 (或四缸) 处于压缩行程上止点后, 以“不、进、双、排”原则检查、调整剩余的气门。

②几种工作顺序不同的发动机可调气门的排列

(2) 气门间隙的逐缸调整法:

①打开气门室盖, 检查哪一缸的进、排气门均处于关闭状态。如是凸轮轴上置式, 则看哪一缸进、排气门凸轮的基圆对准气门杆。

②可检查与调整该缸进、排气门的间隙。

③转动曲轴, 以同样方法检查其余的各缸气门间隙。

2.气门间隙的调整方法与步骤

(1) 调整气门间隙时, 一手用一字旋具固定住气门调整螺钉, 另一只手用梅花扳手拧松锁紧螺母, 将厚薄规插入气门杆与摇臂之间, 拧动调整螺钉, 使厚薄规被轻轻压住, 抽出时稍有压力即可。

(2) 调好后, 将调整螺钉保持不动, 拧紧锁紧螺母。

(3) 最后再用厚薄规复查一次气门间隙, 以防在拧紧锁紧螺母时, 间隙发生变化。

注意:在用垫块调整气门间隙的配气机构中, 如气门间隙变大, 应通过更换新垫块恢复气门间隙。

参考文献

[1]陈家瑞主编, 《汽车构造》, 人民交通出版社, 2006

[2]陈传强、管延华、王宗亮主编, 《农用运输车故障分析与排除》, 中国农业出版社, 2011年

[3]王胜旭、王文军主编, 《汽车发动机构造与维修》, 北京邮电大学出版社, 2007年

[4]陈作兴主编, 《汽车一、二级维护》, 机械工业出版社, 2008年

[5]徐西安、范志丹主编, 《柴油发动机构造与维修》, 北京理工大学出版社, 2011年

从配气相位看气门间隙调整方法篇3

关键词：配气相位,气门间隙,调整

一辆老款爱丽舍轿车, 车主反应动力不足, 开到4S店后, 经诊断为气门间隙过大, 维修技师将其气门间隙调整过后, 车辆工作恢复正常。

近几年新生产的轿车, 其发动机几乎全部采用了液力挺柱。采用液力挺柱的发动机, 由于挺柱长度可自动调整, 故不需留气门间隙, 也就不会有气门间隙过大的故障。而老款爱丽舍轿车, 其发动机采用的是普通挺柱的配气机构, 其气门间隙会随着行驶里程的增大而增大, 因此应按行驶里程进行气门间隙调整。

1 气门间隙的调整方法

以工作顺序为1342的四缸四冲程发动机为例, 气门间隙调整可以用三种方法。

1.1 逐缸调整法

(1) 转动曲轴, 使第一缸活塞处于压缩上止点 (正时标记对齐, 且第一缸的进、排气气门都关闭) ;

(2) 调整第一缸的进1、排气门8间隙至标准值 (如图1) ;

(3) 转动曲轴90°, 则第三缸处于压缩上止点, 调整第三缸的进、排气门 (3、6) ;

(4) 同理, 再转动曲轴90°, 调整第四缸 (4、5) ;最后转动曲轴90°, 调整第二缸的进、排气门 (2、7) 。

逐缸调整法的特点是:哪一缸的活塞处于压缩行程上止点, 就调整该缸的所有气门间隙, 因此, 对于直列发动机, 有几个缸, 就转动曲轴几次, 每次转动的角度为720°/i (i为气缸数) 。

1.2 两次调整法

(1) 第一次, 转动曲轴, 使第一缸活塞处于压缩上止点 (判断方法同上) ;用“双排不进”的方法按1342的顺序调整各气门间隙, 即第一缸对应“双” (第一缸的两个气门1和8都可调) , 第三缸对应“排” (第三缸可调排气门6) , 第四缸对应“不” (第四缸此时进、排气门都不调) , 第二缸对应“进” (第二缸可调进气门2) , 即第一次调整1862四个气门 (见图2) 。

(2) 第二次, 转动曲轴一圈, 调整其余气门 (4573气门) 。

两次调整法的特点是, 不管发动机有几个缸, 都只转动曲轴两次, 第一次使第一缸处于压缩上止点, 第二次, 使第一缸处于排气上止点, 对于做功顺序为1342的四缸发动机、153624的六缸发动机和18436572的八缸发动机, 两次调整的气门如图2所示。

1.3 排气门全开法

排气门全开法, 顾名思义就是找到排气门全开的那一缸, 然后按发动机的工作顺序可调整下一缸的进气门, 再下一缸的排气门。具体如下:

(1) 转动曲轴到某缸 (假设第一缸) 排气门全开, 则按1342的顺序, 可调整第三缸的进气门和第四缸的排气门 (即图一的气门3和5) ;

(2) 转动曲轴使下一缸 (第三缸) 的排气门全开, 则可调整第四缸的进气门和第二缸的排气门 (即气门4和7) ;

(3) 转动曲轴, 当第四缸排气门全开时, 调整气门2和8;当第二缸排气门全开时, 调整气门1和6 (如表1) 。

排气门全开法的特点是每次只调整两个气门 (一进一排) , 因此, 发动机有几缸就要转动几次曲轴, 曲轴每次转动的角度为720°/i, 目的是为了确保调整的气门可靠地关闭。该法有个显著的特点就是, 不需要寻找正时标记, 这就使得操作比较快捷。

2 配气相位分析

无论采用哪种方法, 都必须遵守同一个原则:即只有稳定关闭的气门, 才能对其调整。因此, 以上各种方法的关键在于判断哪些气门处于稳定关闭的状态。配气相位是指用曲轴来表示的进、排气门的打开和关闭时刻和持续开启的时间, 配气相位图可以直观地反映气门的开闭状态 (图2) 。

2.1 逐缸调整法的配气相位

逐缸调整法调整的气门, 如图3, 其活塞位于压缩 (或做功) 行程上止点 (O点) , 此时, 由于进气门在压缩行程的B点已经关门, 而要到排气行程的A点才打开, 因此, 无论哪个缸处于压缩 (或做功) 行程上止点, 其进、排气门都稳定关闭, 所以可以调整间隙。

2.2 两次调整法的配气相位

当第一缸的活塞处于压缩 (或做功) 行程上止点 (O点) 时, 如图3, 由上知, 其进、排气门都可调整 (即“双”) 。此时按1342的工作顺序, 第三缸按顺时针方向转过90°后到达第一缸当前的位置, 所以, 第三缸在压缩 (或进气) 行程下止点 (E点) , 同样道理, 第四缸应该在进气 (或排气) 行程上止点 (G或G’点) , 第二缸则在做功 (或排气) 行程上下止点 (F点) 。处在E点的第三缸, 其进气门要到B点才关闭, 所以还处于开启状态, 处于开启状态的气门没有间隙, 所以是不能调整的, 而其排气门由于在进气行程的D点已经关闭, 要到做功行程的C点才打开, 故其处于稳定关闭状态, 可调其间隙 (即“排”) 。此时处于进气行程上止点的第三缸, 由于进气门提前打开, 排气门延迟关闭, 所以进、排气门都处于开启状态 (气门叠开) , 都没有间隙, 所以都不能调整 (即“不”) 。处于做功行程下止点的第二缸, 因其排气门在做功行程的C点已经提前打开, 所以排气门无间隙, 不可调整, 但其进气门在B点已经关闭, 而要到A点才打开, 所以是稳定关闭的, 因此可以调整 (即“进”) 。

2.3 排气门全开法的配气相位

如图3, 当第一缸的揸气门全开时, 因普通发动机的配气凸轮的轮廓都是对称的, 所以其活塞应该处于排气行程的H点 (CHD弧的平分线) , 其余各缸则分别处于2、3、4点 (间隔180°) 。假设在调整时, 由于判断错误, 把排气门还没有完全打开时的H′点误认为是H点 (过早) , 或把排气门全开过后, 已经开始回升的H″点误码认为是H点 (过晚) , 则相应的其余各缸分别处于2′、3′、4′点或2″、3″、4″点。由图3可以看出, 第一缸H和H″点都在排气行程, 其下一缸第三缸则分别处于3、3′和3″, 此三点都位于做功行程, 其进气门在B点已经关闭, 要到A点才打开, 所以是可是调整的 (即下一缸的进气门可调) , 而第四缸分别处于4、4′、4″的位置, 此三点均在压缩行程, 其排气门在D点已经关闭, 而要到C点才打开, 所以是可以调整的 (即再下一缸的排气门) , 但此时的进气门, 在4′点时是打开的, 在4点时是不稳定关闭的, 都是不能调整的, 因此都不考虑此时 (即再下一缸) 的进气门。虽然第三缸的排气门也可以调整, 但是, 为了避免重复, 此时不调其进气门。

由图3可以看出, 无论我们判断的时刻过早或过晚, 只要排气门还在动, 都可以调其下一缸的进气门, 再下一缸的排气门, 是因为其下一缸都在做功行程, 其进、排气门都稳定关闭, 而再下一缸都在压缩行程, 其排气门稳定关闭。因此, 实际操作时并不需要准确找到排气门全开点, 早一点或晚一点都没影响。

3 总结

发动机气门间隙快速调整方法研究篇4

气门间隙是指发动机进排气门处于关闭状态时, 气门杆的端面与摇臂之间的间隙, 如果没有气门间隙, 当发动机在工作时, 由于零件受热膨胀, 将会使气门关闭不严, 就会在压缩、燃烧和膨胀过程中, 气缸内的气体通过气门漏失。因而气门关闭不严, 不仅使发动机的动力性、经济性下降, 还会烧蚀气门端面。在使用过程中气门间隙因气门长期惯性运动和自然磨损而逐渐增大, 应该及时进行调整, 气门间隙的调整方法有很多种, 通常采用逐缸调整法和两次调整法进行调整。本文是根据长期的实践教学, 总结出一种更为快速、简便、准确的气门间隙调整方法。本文以较复杂和具有典型代表的四冲程六缸机为例进行论述。

1各缸工作顺序

四冲程六缸发动机工作次序有2种, 分别为1-5-3-6-2-4和1-4-2-6-3-5。各缸工作过程, 如表1所示。

1.1根据六缸发动机各缸工作过程 (表1) 和第一缸处于压缩冲程上止点时各缸状态 (表2) 可知, 作功次序为1-5-3-6-2-4的六缸发动机, 在第1缸活塞处于压缩上止点即将作功时, 第一缸的进、排气门均处于关闭状态;第二缸在排气冲程, 那么进气门处于关闭状态, 排气门处于打开状态;第三缸在进气冲程, 那么进气门处于打开状态, 排气门处于关闭状态;第四缸在作功冲程, 那么进、排气门均处于关闭状态;第五缸在压缩冲程, 那么进、排气门也处于全部关闭状态;第六缸在排气冲程上止点即将进气, 进气门打开, 排气门关闭。

1.2根据六缸发动机各缸工作过程表1和第一缸在压缩上止点时各缸状态表表3可知, 作功次序为1-4-2-6-3-5的六缸发动机, 在第1缸活塞处于压缩上止点即将作功时, 第一缸的进、排气门均处于关闭状态;第二缸在进气冲程, 那么进气门处于打开状态, 排气门处于关闭状态;第三缸在排气冲程, 那么进气门处于关闭状态, 排气门处于打开状态;第四缸在压缩冲程, 那么进、排气门也处于全部关闭状态;第五缸在作功冲程, 那么进、排气门均处于关闭状态;第六缸在排气冲程上止点即将进气, 进气门打开, 排气门关闭。

2快速调整方法

首先要确定第一缸活塞压缩冲程上止点的位置, 转动曲轴或撬动飞轮将上止点标志对正, 这时, 第一缸活塞处于上止点, 怎样判断这时是压缩冲程的上止点还是排气冲程的上止点?有三种方法进行判断:最经典的方法就是用手转动进、排气门挺杆, 如都能灵活转动就说明这时是压缩冲程的上止点, 如不能转动就说明这时是排气冲程的上止点, 需要转动曲轴360度。第二种方法就是转动曲轴前, 拆开第一缸喷油泵高压油管接头, 转动时观察油管接头的油液面, 如果在转到上止点之前喷油说明这时是压缩冲程的上止点, 反之就为排气冲程的上止点, 需要转动曲轴360度。第三种方法就是上止点标志对正之后将曲轴顺时针或逆时针转动90°, 观察第一缸的进、排气门有无开启现象, 如果有就持续转动270°, 将标志对正, 如果没有就转回到原标志。确定第一缸活塞压缩冲程上止点的位置之后就开始调整10个气门即1、2、3、4、5、6、7、8、9、10, 并调整至标准要求的间隙, 再将曲轴转动360°调整气门11、12, 并从1、2、3、4、5、6、7、8、9、10中找出间隙明显增大的两个气门, 这两个气门间隙增大的原因如图1所示。在凸轮的升程作用下这两个原处于打开状态的气门不应该调整而调整到了标准间隙, 当凸轮轴转动了180°后 (曲轴转2圈凸轮轴转1圈) , 凸轮的升程消失, 所以这两只气门的间隙就会变得特别大。将这四只气门调整至标准要求的间隙后, 这样气门间隙调整完毕。

这种气门间隙调整方法其优点是:①可适用于多种型号的发动机;②不用观察进、排气门的排列位置;③不必记忆作功次序、缸号;④简单方便、快速、准确。

3结论

通过与传统的逐缸调整法和两次调整法进行对比如表4所示, 快速调整法简单易懂, 便于在发动机的使用、维护和工作实践中应用, 对于内调整气门间隙的初学者应优先采用这种方法。

摘要：介绍了发动机气门间隙的调整方法, 通过对常用的逐缸调整法和两次调整法进行比较和分析, 得出快速调整法是一种更为快速、简便、准确的调整方法。

关键词：发动机,气门间隙,调整,快速

参考文献

[1]姚本军.内燃机[M].青岛:青岛分院出版社, 2010.

[2]肖秀芝.气门间隙自行变动的原因与危害[J].河北农机, 2004 (02) .

气门间隙篇5

柴油机气门间隙作为柴油机设计和制造中一个非常重要的参数, 对柴油机的动力性能、经济性能、排放指标和人机工程学指标 (如噪声) 等有着很大的影响响 [[11]]。其大小都是经过严格的优化计算提出, 高性能的柴油机其制造误差一般都要求控制到微米数量级, 由此可见气门间隙调整在柴油机装配生产中是非常关键且不可或缺的一个工序。但是面对柴油机生产批量化、多样化及高端化之趋势, 常规的依靠人工塞尺、简单工具或专机设备进行气门间隙调整的方法已无法满足实际生产需要。前者不仅效率低下, 而且精度不高, 后者自动化程度虽高却无法适应柔性生产。基于以上状况, 一些柴油机OEM厂商提出要研制一种高度自动化和柔性化的气门间隙调整设备。我们有幸为国内某著名柴油机OEM厂商设计了一套既高度自动又满足生产柔性的气门间隙调整系统。该系统在PLC控制技术基础上, 以工业机器人作为系统各执行部件的运动载体, 以激光位移传感器作为机器人的“眼”自主实现柴油机的精确定位, 以光栅型长度计为工具通过间接测量凸轮相位角实现基圆的定位, 并采用“塞片法”实现柴油机气门间隙的精确调整。

1 系统硬件设计

1.1 总体结构设计

本系统总体结构见图1, 其主要由传送单元、曲轴回转单元、凸轮基圆探测单元、气门间隙调整单元和围栏单元五大部分构成。

其中传送单元主要包含动力滚道和托盘, 见图2。动力辊道负责实现托盘在各工位间的输送, 其承载能力可达10 t/m, 每4~5 m由一台SEW带制动功能的变频一体电机驱动, 运行速度为3~7m/min;同时在辊道的4个相应位置分别装有BALLUFF的接近开关, 用于控制托盘进站减速、停位以及在位检测和离位检测。托盘则由底板和发动机支撑架组成, 通过调整可调支撑架的位置便可满足3种机型的柴油机放置;托盘上安装有可非接触识别的射频标签 (RF Tag) 用来记录发动机的状态和必要的信息。

曲轴回转单元主要用于凸轮基圆探测时以及气门间隙调整过程中凸轮轴的转动, 由一台工业机器人、工装架、激光位移传感器和电动拧紧轴构成, 见图3。其中激光位移传感器作为机器人的“眼”负责指挥机器人将电动拧紧轴端的套筒对准并插入曲轴端部的适配器, 电动拧紧轴随后按设定的扭矩和速度转动曲轴。

凸轮基圆探测单元主要作用是找到柴油机第一缸对应进气或排气凸轮的“桃尖”点 (轮廓最高点) , 并触发输出信号给PLC。PLC此刻根据已知凸轮升程表, 指令曲轴回转单元将曲轴转过一个确定的角度, 便得到期望的凸轮基圆位置, 之后气门间隙调整单元便可进行气门间隙大小调整。该单元主要包括一套海德汉光栅型长度计ST3077和一套弹性测量工装, 整体安装在气门间隙调整单元的工装架上, 见图4。

气门间隙调整单元主要由一台工业机器人、激光位移传感器、两套电动拧紧轴 (双轴) 、塞片推拉机构和工装架等组成, 见图5。工业机器人用来移位整个调整单元, 激光位移传感器作为机器人的“眼”实现单元的准确停位, 电动拧紧轴负责调节螺钉或锁紧螺母的拧松或拧紧, 伺服推拉机构负责将与设计间隙同厚度的塞片插入或抽出调节螺钉与气门桥之间的间隙。

1.2 电控系统架构

系统采用先进的网络化架构, 便于对系统各单元进行数据处理以及监控、诊断和管理。整个系统采用一套Siemens的S7-300系列PLC进行控制, 其通过Profibus网络连接现场的I/O模块、气缸控制阀岛以及机器人控制器等, 并通过工业以太网与HMI (人机界面) 、拧紧轴控制器或区域PLC进行数据交换, 控制链路示意图见图6。

当托盘带着柴油机进入工位后, PLC通过托盘状态传感器信号, 获知托盘的位置和状态, 待柴油机到位后指令滚道驱动电机停止运转, 柴油机停止在正确的位置, 托盘固定单元将托盘固定。然后, 射频识别 (RFID) 系统将自动读取RF Tag中的信息后通过以太网传送到服务器, 服务器通过接收到的信息进行分析, 同时产生相应的指令传送到工位的PLC, 自动完成本气门间隙调整工位的操作。操作完成后, RFID会自动更新RF Tag的信息, 如果下一个工位是空, 辊道开始运行将发动机输送到下一个工位。如果不合格, 发动机将自动运行到返修工位, 等待下线返修。系统配备的HMI用来显示设备状态、装配数据、节拍时间、合格工件统计、系统功能、具体的报警文本和诊断信息等。

2 系统软件开发

2.1 人机交互界面设计

系统选用西门子的MP277触摸屏作为人机交互界面 (HMI) , 其形式见图7。其按位置分为页眉区, 主要显示当前的操作模式、设备状态、设备位置、站名、柴油机类型、当前被选择的子界面、系统时间和报警信息等。这些信息在所有子选项的页面上一直显示, 不因为被选择的子选项不同而改变。导航按钮区主要用来引导操作者通过这些按钮来访问相应的界面和信息, 消息文本区及时显示相应消息等。通过不同的导航按钮, 可进入设备总览界面、客户接口界面、手动运动界面、生产信息界面、报警信息界面和维护界面等进行不同的查看和设置, 从而实现人机交互功能。

2.2 PLC 程序设计

PLC作为下位机在整个气门间隙调整系统中不仅是传送单元和间隙调整单元的控制机构, 同时还是承担设备整体运行和数据处理的核心部件。其选用西门子具有高处理速度的CPU317-2PN/DP芯片, 集成有SM321数字量输入模块、SM322数字量输出模块和PROFIBUS-DP通讯接口 [2]。PLC主要用于系统各传感器信息的采集与保持, 数据处理, 执行元器件及报警装置的控制。程序的编写采用模块化思想, 将各功能独立化并设置应用接口便于统一调用, 有利于日后程序的扩展与维护。

2.3 机器人程序设计

系统采用两台ABB的IRB6640工业机器人, 一台用于曲轴回转机构的夹持和移位, 一台用于间隙调整机构的夹持和移位。系统使用ABB开发的专业软件Robot Studio对机器人单元和工作站进行创、离线编程和仿真。由于Robot Studio以ABBVirtual Controller为基础, 与机器人在实际生产中运行的软件完全一致 [3]。因此, 通过Robot Studio在离线状态下用RAPID语言创建的机器人程序无需任何转换便可直接下载到实际机器人系统运行, 大大缩短在线调试时间, 提高了效率。

3 系统工作原理

系统的工作原理见图8。柴油机进入本气门间隙调整系统工作站并停稳后, 机器人2首先夹持着凸轮基圆测量机构移位到柴油机第一缸进气门摇臂后上端位置, 并保证摇臂后端部摆动到最低位置 (凸轮基圆与挺杆接触状态) 。接着机器人1夹持着曲轴回转机构与曲轴对正接合并转动曲轴, 凸轮测量机构将测量到的凸轮升程反馈给PLC。PLC在监测到凸轮的凸轮“桃尖”也即凸轮最大升程时, 发出指令给凸轮基圆测量机构令其再转动曲轴一定的角度。这样柴油机第一缸进气门凸轮、排气门凸轮同时处于其基圆位置。然后机器人2将气门间隙调整单元的塞片伺服机构移位到柴油机第一缸进、排气门位置, 塞片伺服机构中的进、排气门塞片被驱动元件自动送入调节螺钉与气门桥之间的空隙。之后气门间隙调整机构中的电动拧紧系统便拧紧调节螺钉将塞片紧压在气门桥上。当拧紧系统达到设定的扭矩后, 电动拧紧系统开始缓慢地反向拧松调整螺钉。与此同时塞片伺服机构中的驱动元件抽拉塞片, 一旦塞片从调节螺钉与气门桥之间抽出, 电动拧紧系统便停止反转, 然后锁紧调节螺钉上的螺母, 这样便完成了一个缸的气门间隙调整。根据凸轮轴上各凸轮之间的相位关系, 只需曲轴回转机构将曲轴再转动一定角度, 便可达到其它缸的进、排气门凸轮基圆位置, 然后机器人2将气门间隙调整单元移位到对应缸的进、排气门位置并重复以上调整步骤, 便可完成剩余各缸的气门间隙调整。

4 系统调试

气门间隙调整系统的合格率及生产节拍是衡量气门间隙调整设备的两个重要指标。所谓生产节拍即指从内燃机进入工位到内燃机所有气缸的气门间隙调整完毕后流出工位的时间间隔, 它决定着整条生产线的产能。而此处的调试合格率指100台 (各个厂家要求不同) 内燃机样本中所有气缸的气门间隙都调整合格的台数比。

4.1气门间隙调整合格率测试

在产品大批量生产前, 本系统无法进行大样本试验来测试合格率, 故调试时采用了2台直列六缸样机进行合格率测试, 并通过用单个气门合格率来模拟整机的合格率, 以此定性说明系统的调整质量。为此, 根据12台次的柴油机气门间隙调整测试, 依照测试的先后顺序进行编号, 调整完毕后人工用定制的通止规对内燃机气门间隙进行复检, 见表1。

注:√ 表示合格, × 表示不合格。

据表1所测结果知, 进气门模拟合格率为100%, 排气门模拟合格率为98.6%。这从某种程度上定性反映出该气门间隙调整系统的调整质量是较高的。

4.2 生产节拍测试

在以上测试环节, 气门间隙调整系统对于直列六缸柴油机的生产节拍为550 s, 该生产节拍下气门间隙的调整质量得到了保证。由于满足了柴油机生产厂家的生产节拍要求, 系统测试时对各动作执行机构的动作速度未做进一步的提高验证。

5 结论

a. 我们设计了基于机器人的柴油机气门间隙调整系统, 该系统适用对3种不同机型的柴油机进行气门间隙调整。

b. 该气门间隙调整系统调整质量高, 模拟合格率可达98.6%, 但实际质量稳定性还需进一步地生产检验。

c. 该气门间隙调整系统对于直列六缸内燃机调整节拍为每台550 s, 调整效率高且能满足功能要求。

d. 该系统运行稳定可靠, 操作简单易懂, 人机交互性好, 对提高内燃机制造技术水平、自动化程度以及内燃机质量具有重要意义。

摘要：为在同一工位实现不同型号柴油机气门间隙自动调整, 设计了基于工业机器人、激光位移传感器、长度计及PLC与组态软件的柴油机气门间隙柔性自动调整系统。该系统采用一台工业机器人夹持着电动拧紧系统进行柴油机曲轴旋转, 一台工业机器人夹持着凸轮基圆探测单元和气门间隙调整单元进行凸轮基圆相位探测与气门间隙大小调整。工作时, 固接于机器人手臂末端的单个激光位移传感器实现机器人的精确智能定位, 光栅型长度计实现对凸轮相位角信息的采样, 并采用塞片法实现气门间隙大小控制。整个系统以PLC为控制核心实现信号处理、通讯及控制。该系统通过进行小样本样机试验测试, 结果表明其间隙调整精度可达±0.05 mm, 模拟生产合格率为98.6%, 生产节拍可达550 s, 极大地提高了柴油机气门间隙调整效率和质量。

关键词：气门间隙调整,塞片法,工业机器人,激光位移传感器,长度计,PLC

参考文献

[1]郭彦豆, 杨勇.气门间隙大小对发动机性能的影响[J].装备制造技术, 2010, (9) :137-139.

[2]Siemens.S7-300可编程序控制器, 产品目录, 2011.

气门间隙篇6

配气机构是内燃机换气控制机构, 运转状态正常与否对内燃机性能指标有很大影响。而内燃机配气机构特别是气门, 是经常处在高温和高速气流冲击下工作的机件, 气门机构是内燃机最容易发生故障的部件之一, 主要故障有气门间隙异常、气门漏气、弹簧折断和阀头翘曲变形等。其中, 最常见的故障便是气门间隙异常。气门间隙异常的后果会改变气门开关定时, 影响气缸内的换气质量, 严重时可导致燃烧恶化。所以, 监测诊断气门间隙异常是内燃机故障诊断的重要内容。但是, 通常检查气门间隙必须打开摇臂室盖, 用厚薄规塞入进、排气门杆末端与摇臂头之间检查。这种方法的缺点是不能进行在线检测, 即在工作状态下无法检查, 封装及有载荷时转动曲轴困难。利用气缸盖表面的振动信号来判断内燃机气门间隙状态的方法, 是直接利用传感器采集工作过程中气缸盖表面的振动信号, 再运用配气机构运动学方程及时域、频域分析法得出气门间隙异常状态的判断依据。本文所述是在S195型柴油机上进行的试验研究。

1 气缸盖的振动特性

内燃机气缸盖是一个复杂的机械系统, 且受到多个频率特性各不相同激励力的共同作用。但大量的文献研究表明, 尽管气缸盖结构很复杂, 仍可将它看成是一个频不变系统, 其内外表面具有非常接近的频率特征。因此, 缸盖外表面的振动信号能较完整地反映气缸内气体力和其他激振源状况特征。

虽然气缸盖受到的作用力是多个频率特性各不相同的冲击载荷, 气缸盖振动信号是由一系列频率、幅值差别较大的瞬态响应所组成, 情况比较复杂, 但有实际影响的只有燃烧气体力和气门落座冲击力, 且内燃机的部件工作是按一定的周期性顺序, 振动信号不是同时出现的, 先后有序。这从本试验测得的S195型柴油机气缸盖顶面中央处的振动波形 (图1) 中得到证实。根据S195型柴油机工作过程相位图以及配气机构配气定时规律, 并结合运行转速和采样频率, 可以很容易区分图1中的各激励力响应信号。A为气体燃烧压力激励响应;B为排气门开启;C为排气门落座冲击。而当内燃机出现某种故障时, 相应的激励力响应信号在作用时间和能量强度等方面将发生改变, 据此可以获取特征参数并进行故障诊断, 这是内燃机气缸盖振动信号的一个最基本特性。

2 信号采集

(1) 主要测试仪器。本文所使用的DASP2006数据采集分析系统由北京东方振动与噪声研究所 (COINV) 提供的1NV306智能信号采集处理分析仪, DLF多通道系列电荷电压四合一放大器, INV YJ9A压电式加速度传感器以及DASP2006 (Data acquisition&signal processing) 专业版数据采集分析软件组成。磁电传感器采用的是桑塔纳2000型车速传感器, 主要作用是用来测取上止点信号。测试分析系统见图2。

(2) 测点选择。加速度传感器的安装位置是获取准确信号的关键。气缸盖和机身对振动最敏感, 由于要获得的是气门产生的激励信号, 所以把测试点放在气缸盖上方。磁电式传感器安装在凸轮轴前端的正时齿轮盖上。振动信号的采样频率以25 kHz左右为宜。气缸盖振动信号的采集利用整循环近似同步采样法, 简单易行, 精度高、成本低。

(3) 试验过程。因气缸盖结构复杂, 振动从底面传到顶面的途径很多, 故先拆去活塞连杆, 用电动机倒转S195型柴油机, 测取气缸盖顶面和底面对气门冲击响应的振动信号。图3所示为测得的振动频谱。

由图3中a、b两图形非常接近, 说明由气门落座冲击产生的振动, 自底面传递到顶面时频率特性未发生变化。本实验中, 为了模拟内燃机气门间隙异常, 人为将排气门的冷态间隙调到0.20、0.35、0.45、0.55和0.60 mm共5种状态, 通过反复试验及结合维修专家的意见, 确定在试验转速为1 900 r/min, 负荷为4.41 kW时进行振动测试。由于本实验用的加速度传感器为接触式传感器, 检测对象的温度对传感器有较大干扰, 且气门响应与内燃机水温有密切关系, 为便于比较与控制, 试验时内燃机水温始终保持在80～90℃。

3 试验分析

(1) 时域分析。图4为S195型柴油机排气门间隙为0.20、0.35、0.45、0.55和0.60 mm共5种状态时所测信号的时域波形。

从图4可以看出, 气缸盖振动信号对排气门间隙的变化反映明显。 (1) 当气门间隙为0.20 mm时, 排气门开启和落座振动响应的幅值都很小, 即基本被气缸盖上其他响应信号淹没。 (2) 当气门间隙增大时, 排气门开启和落座振动响应的幅度也随着增大。 (3) 当气门间隙达到0.55 mm以上时, 振动响应发生突变, 排气门开启和落座响应的幅值很大, 超过了气体燃烧激励的响应, 且随着气门间隙的增大, 气门的开启角滞后, 气门的落座角提前。如此, 根据气门机构的配气定时规律, 在时域波形中可以识别振动信号是由哪一缸的哪个气门间隙异常造成的。振动信号幅值大小及在上止点前的角度是判断某缸某个气门有无间隙异常的特征参数。

(2) 频域分析。不同气门间隙振动信号的频谱如图5所示。

从图5可以看出, 随着气门间隙的增大, 频域总能量增加, 且高频分量在整个频率分量中所占比例增大, 可以利用频域的这种特性来诊断气门间隙上的故障。随着气门间隙的增大, 在2～4 kHz范围内积聚的能量越来越多, 峰值越来越大, 而8～9 kHz的高频成分的幅值也在增加。一般说来, 气门落座的速度较大, 落座冲击力为高频激振源, 且随间隙的增加, 落座速度变大, 气缸盖振动急剧增加, 故可认为2～4 k Hz的高频成分是由气门落座引起的气缸盖振动。这个反映气门间隙异常的频率段称之为气门响应的特征频带, 在该频率段的振动能量及频谱峰值成为判断气门间隙异常的特征参数。

4 结论

利用气缸盖表面的振动信号可分析时域波形中的振幅大小及在上止点前的角度, 根据频域中在2～4 kHz范围内的能量及幅值大小, 可准确诊断出内燃机哪一缸的气门间隙发生异常, 并可预见故障的程度。在柴油机全程工作速度范围内, 利用气缸盖的振动信号能对气门间隙的工作状态进行在线监测识别, 从而能实现对内燃机动力特性的监测。

参考文献

[1]吴炎庭, 袁卫平.内燃机噪声振动与控制[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[2]娄云, 艾卫东, 李永强.柴油机缸盖振动信号的检测方法[J].农机化研究, 2008 (3) :219-221.

[3]韩西, 廖东, 钟厉.整周期采样法在柴油机振动测试中的应用[J].机械工艺师, 1999 (4) :23-24.

[4]余成波等编著.内燃机振动控制及应用[M].北京:国防工业出版社, 1997.

[5]周轶尘, 彭勇.发动机缸盖系统振动特性研究[J].内燃机学报, 1988 (1) :40-56.

[6]廖明, 张文明, 石博强.柴油机故障诊断的现状与展望[J].冶金设备, 1998 (6) :16-18.

气门间隙篇7

目前, 兵团农牧团场使用东方红履带式、轮式拖拉机, 都配套使用此系列柴油机, 如东方红履带式CA702/802/902, 东方红轮式拖拉机LX1204/1304/1404/1504/704/804/ 904。

由于工作中的振动及配气机构零件的自然磨损, 都会使柴油机气门间隙发生变化。气门间隙的大小, 直接影响柴油机的功率。因此, 在柴油机每工作250 h, 必须对气门间隙进行检查调整。规定冷车进气门间隙为0.35 mm, 排气门间隙为0.40 mm。热车进气门间隙为0.40 mm, 排气门间隙为0.45 mm。

东方红—LRl00/105/108系列柴油发动机配气机构的组成为:配气传动齿轮、凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴、气门、气门弹簧、弹簧座等。

一、气门间隙的检查方法

气门处于完全关闭状态, 选取符合气门间隙技术要求的塞尺, 对摇臂与气门杆顶帽端所出现的间隙进行检查, 拖动时稍微有阻力即为符合技术要求, 热车比冷车时气门间隙要小0.05 mm。

二、气门间隙的调整方法

用同规格的梅花扳手松开气门间隙调整螺钉的锁紧螺母, 用改锥顺时针转动气门间隙调整螺栓, 气门间隙值变小;反之变大, 气门间隙调整好后, 锁紧气门间隙调整螺栓的锁紧螺母。

三、气门间隙调整注意事项

(1) 必须在气门完全关闭时进行;

(2) 每年发动机工作一定时间后, 必须进行2～3次热车对缸盖紧固螺母按规定的扭矩拧紧, 必须按照“交叉对称, 由里向外, 多次拧紧”的原则进行紧固。其拧紧力矩为176～186 N·m (18～19 kg·m) , 增压型为210～220 N·m。气门间隙调整前必须把摇臂座上紧。

四、气门间隙调整方法分为2种

(1) 逐缸气门间隙调整方法和步骤

①拖拉机工作后停车, 退回停止供油手柄, 把油门放在最大位置。

②拆下发动机气门室罩盖, 按规定扭矩拧紧摇臂座紧固螺母。