柳工ZL50装载机气门间隙调整方法的模糊评价

江苏 钱晓琳 徐有军

1 调整气门间隙的问题提出

配气机构是柴油机的重要组成部分，其工作性能直接关系到柴油机的动力性能、排放性能及可靠性。柳工ZL50装载机的大功率六缸高速柴油机采用气门顶置式配气机构。该配气机构包括气门组和气门传动组两部分：气门组由气门座、气门、气门导管、气门弹簧、弹簧座、锁片等组成；气门传动组由摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和齿轮等组成，如图1所示。该配气机构的工作原理为：柴油机的进气和排气行程中，曲轴通过齿轮传动机构驱动凸轮轴旋转，使凸轮的凸起部分通过挺柱、推杆推动摇臂的一端绕摇臂轴转动，摇臂的另一端便向下推开气门进行换气，同时也使得弹簧进一步压缩；当凸轮的凸起部分顶点转过挺柱后，其对挺柱的推力便逐渐减小，气门在弹簧弹力作用下向上升起，气门开度逐渐减小，直至最后关闭。柴油机的压缩和做功行程中，气门在弹簧弹力作用下紧闭，保证燃烧室的密封。

气门顶置式配气机构的进气门和排气门都倒挂在气缸盖上，处于燃烧室温度最高的顶端。采用不同材料制成的气门和气门座受热膨胀程度的差异会导致气门关闭不严，因而必须在摇臂与气门弹簧座接触处留有间隙——气门间隙。气门间隙过小或无间隙时，虽然柴油机的功率和扭矩较小，怠速CO、HC排放量较大，噪音较小；但在柴油机工作一段时间后，零件受热膨胀，从而将气门推开，造成气门关闭不严而漏气，柴油机功率下降，气门的密封表面在长时间工作后会严重积碳或烧坏，甚至产生气门撞击活塞的故障。气门间隙过大时，柴油机的功率和扭矩较大，怠速CO、HC排放量较小，噪音明显增加，零部件的磨损也增加了，而且过大的气门间隙降低了气门的开启高度，改变了正常的配气相位，缩短了进排气时间，使柴油机因进气不足，排气不净而功率下降，油耗变大。根据性能试验及噪声评定，柳工ZL50装载机所配置的柴油机气门间隙设定值为：0.35±0.02mm（冷态/进气）；0.50±0.02mm（热态/排气）。生产实践中，由于气门长期惯性运动和自然磨损，气门间隙逐渐增大，因此，在柴油机保养和维修时应用塞尺检查气门间隙是否处于正常值范围内，如有超差应及时调整。

2 调整气门间隙的方法

调整气门间隙时，首先拧松摇臂上的固定螺钉，按标准间隙选厚薄规，将厚薄规在气门间隙之间来回拉动，一手拉动塞规，一手转动调整螺钉，当拉动塞规感到有轻微阻力为宜。然后，将塞规放在气门间隙中央，调整螺钉不动，拧紧固定螺母锁紧调整螺钉，最后取出塞规。如果在拧紧固定螺母时无意转动了调整螺钉，应松开固定螺钉重新调整。

对于多缸柴油机，常用的气门间隙调整法有三种：

一是逐缸调整法，即根据汽缸点火次序，确定某缸活塞在压缩上止点位置后，对此缸进、排气门间隙进行调整；此缸气门间隙调整好后，摇转曲轴，按此步骤逐步调整其它各缸气门间隙。逐缸调整法需要多次摇转曲轴，检查和调整所花费的时间长。但是，对于磨损较严重的柴油机，用逐缸调整法比较精确。

二是双排不进法，又称两次调整法，即摇转曲轴使第一缸活塞处于压缩上止点，飞轮记号与检查孔刻线对正，先调整1、2、4、5、8、9气门的间隙；然后摇转曲轴一周，使六缸活塞处于压缩行程上止点，再调整3、6、7、10、11、12气门的间隙。采用双排不进法时，对于不同型号的柴油机需要维修技术人员记忆不同的可调气门顺序号。以柳工ZL50装载机的六缸柴油机为例，其点火顺序为1-5-3-6-2-4，调整气门间隙之前要观察各缸处于压缩上止点的位置，具体步骤为：调1缸时，观察6缸，当排气门下行又上行，接着进气门开始下行时才可以调1缸；然后，调6缸，观察1缸；调3缸，观察4缸；调4缸，观察3缸；调2缸，观察5缸；调5缸，观察2缸。可见，双排不进法对维修技术人员记忆要求较高，有一定难度。

三是快速调整法，首先摇转曲轴使第一缸活塞处于压缩上止点位置，对正此位置标志。接着，将曲轴顺时针或逆时针转动90o，注意观察第一缸的进、排气门是否发生变化。再持续转动曲轴270o，确认压缩上止点标志对正。如无开启现象，回转曲轴至原标志处。开始调整气门间隙，首先选择前五缸的十个气门（即1-2-3-4-5-6-7-8-9-10）调整为标准间隙。调整完毕后，将曲轴转动360o，调整11-12这两个气门的间隙，同时在已经调整好的前五缸十个气门中找出气门间隙明显增大的两个气门。为什么这两个气门间隙会增大？原因是在凸轮的升程作用下，这两个气门原本处于打开状态，不应该调整这两个气门间隙时而又调整到了标准间隙，当凸轮轴转动180o后，凸轮的升程自然消失了，这两个气门间隙就变得特别大了。找出这两个气门，将它们的气门间隙调整至标准后，整个柴油机的气门间隙全部调整完毕。

以上三种气门间隙调整法的初步比较见表1。

三种气门间隙调整法的初步比较表1

?

3 三种气门间隙调整方法的模糊评价

以柳工ZL50装载机的柴油机气门间隙调整方法为优化对象，对甲、乙、丙三种调整方法进行模糊评价。根据维修技术人员的培训学习情况及柴油机工作特点，建立速度、记忆、质量、效果等评价目标，如图2所示。

图2 气门间隙调整方法的评价目标树

3.1 确定自动避障系统评价目标集

U=（速度,记忆,质量,效果）

3.2 给出评价集

V={优秀,良好,一般}

3.3 确定权重集

A=（0.3,0.3,0.2,0.2）

3.4 专家评价

请行业专家对评价目标集中每一个目标bi（i=1，2……n）按照评价集中的评价打钩（“√”）。这项工作针对每一个方案进行，对于某一评价目标bi，有z个评价结果

其中某一元素Υmz表示在第z方案中，对评价目标bi，持Pm评价的专家占总数的百分比。评价目标数n=4，评价数m=3，方案数z=3。

3.5 建立评价矩阵

3.6 综合评价

同理，计算出Z乙=[0.3,0.3,0.2]，B丙=[0.3,0.2,0.2]。

3.7 归一化处理

同理，计算出Z乙=(0.375,0.375,0.25)，Z丙=(0.43,0.285,0.285)。

结果表明，对于三种气门间隙的调整方法，评价为“优秀”的隶属度分别为28.5%，37.5%，43%，故快速调整法为三种气门间隙调整法中的最佳方法。

4 结论

运用现代机械设计的理念和方法，采用模糊评价方法对常用的气门间隙调整方法——“逐缸调整法”、“双排不进法”和“快速调整法”进行评价，与长期的柴油机使用、维护和生产实践经验一致，“快速调整法”具有如下优点：无须记忆柴油机的做功顺序；无须观察进、排气门的排列位置；广泛适用于不同型号的发动机，尤为适合多缸发动机；简单方便、快速准确，对于初学柴油机气门间隙调整的维修技术人员可优先采用此法。

[1]刘新平.四冲程内燃机气门间隙调整方法的探讨[J].河北农机,2006(02):23-24.

[2]徐有军.内燃机气门间隙快速调整法的探究[J].机械研究与应用,2011(06):144-145.

[3]田光辉.多缸发动机气门间隙调整方法[J].四川农机,2001(06):22.

[4]粟士敏.调整四冲程多缸内燃机气门间隙的图解方法[J].内燃机车,1986(02):6-9+14.

[5]芦改正,周书和,李富和.内燃机可调气门判断分析[J].装备制造技术,2008(06):4-6.