[发明专利]四冲程大功率内燃机气门间隙热态设定法

说明书

技术领域

本发明涉及四冲程大功率内燃机领域，具体涉及四冲程大功率内燃机气门间隙的设定方法。

背景技术

随着内燃机性能不断提高、低价重油及各种可燃气体的开发应用，气门质量和气门间隙的设定要求也随之提高。气门间隙设定不合理会直接影响内燃机各项性能和气门的使用寿命。本发明人多年来对大功率内燃机气门设计制造以及使用保养等方面做了大量的研究创新，并获得多项发明专利技术，气门制造技术及产品性能大幅度提高，目前气门整体质量已处于全球领先水平。但在长期气门使用质量跟踪中，发现气门间隙过大对于气门使用寿命影响很大，同时也影响内燃机各项性能和正常运行。

进、排气门是内燃机咽喉，多年来，本发明人致力于寻找内燃机气门间隙设定的科学方法或者计算理论依据，多次请教内燃机行业内各位专家，都未得到满意回答。目前，绝大部分内燃机制造企业对气门间隙都是采取经验方式设定，没有参照内燃机燃烧排气温度以及气门材料膨胀特性用科学方法进行有效的间隙计算，所以就不知道气门在高温下运行时的实际间隙。

气门间隙主要是考虑内燃机高温运行中气门材料膨胀、伸缩和磨损，造成关闭不到位漏气损坏。气门间隙过大或过小都会影响内燃机正常运行。如果气门间隙过小，气门在高温燃烧下工作，由于材料高温膨胀，阀杆伸长，气门不能完全关闭到位，造成漏气，使内燃机功率下降，不能正常工作。如果气门间隙过大。进、排气门打开升程减小，换气效率降低，使燃料燃烧不充分，功率下降。气门开闭过程粗暴，造成气门过早损坏。粗暴的落座动作最终可能使气门断裂、气门座开裂，同时还会是气门转动机构损坏和气门弹簧座圈磨损的主要原因。这种情况非常普遍，使内燃机多项运行指标不正常。

众所周知，气门在高温环境下工作，会产生膨胀，使气门阀杆伸长。到底伸长多少，与气门选用的材料和内燃机运行时的相关性能指标有密切关系。即使知道材料的高温膨胀系数，也很难用理论准确计算出合理的气门间隙。主要原因有以下几点：(1)气门工作时燃烧温度作用在气门盘部，而杆部小端温度只有几十度，气门整体呈不均匀的梯度温度，加上燃烧积碳，使气门温度的梯度分布更为复杂。因此很难通过理论计算正确设定气门间隙。(2)汽缸盖在高温燃烧下，虽然有额定温度冷却水，但缸盖本体会有一定范围膨胀升高，造成摇臂座整体上升，这个因素设计人员很少考虑。(3)目前全球公认的生产气门的材料有20多种，热膨胀系数差距很大，最大与最小相差40％左右，但没有人在设计时由于气门材料改变而改变气门间隙。以上原因是很多内燃机气门热态和冷态没有变化甚至大于冷态的主要原因。目前绝大部分内燃机气门间隙都是设计人员参照母型机或类似机型的数据进行经验设定，为了确保气门关闭严密，大部分机型的气门间隙设定偏大，各项指标运行不正常，是造成气门过早损坏，内燃机燃烧不正常的重要因素。

发明内容

针对以上长期存在问题，结合本发明人多年来对于内燃机进排气机构的研究，提供一种简单、可靠的四冲程大功率内燃机气门间隙热态设定法，包括：在所述内燃机处于冷态时调整其气门间隙至第一冷态规定值，并测量冷态气门高度和冷态汽缸盖高度；将所述内燃机启动并在75％以上的负荷运行规定时间，停止运行后马上测量热态气门间隙，并测量此时热态气门高度和热态汽缸盖高度；以及根据热态气门间隙与热态规定值之间的差值Δx、冷态气门高度和热态气门高度的高度差Δy，以及冷态汽缸盖高度和热态汽缸盖高度的高度差Δz，将所述内燃机的气门间隙从第一冷态规定值修正至第二冷态规定值。以公式Δx＝-Δy+Δz验证检测的准确性。并以公式X＝-Δx+R来确定调整后的理想冷态间隙。其中X为调整后理想冷态间隙，R为期望热态间隙。

本发明通过测定热态气门间隙值，以及热态气门和汽缸的膨胀量，通过将热态气门间隙值调整至规定值，例如0.1～0.3mm，可反馈调整冷态气门间隙值，从而可准确地设定气门间隙。气门间隙的合理设定对气阀的使用寿命尤其重要，根据本发明人的实际测试，相对于不理想的气门间隙设定，合理的气门间隙设定能延长气门使用寿命至少一倍以上。

本发明中第一冷态规定值参考母机型或类似机型的参考值设定。

较佳地，所述规定时间为30～120分钟。

较佳地，所述热态规定值为0.1～0.3mm。

具体实施方式

以下结合下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。