摘要：柴油发电机气门组是发动机的“呼吸系统”，其核心作用在于精确控制进、排气过程，是保证发动机高效、稳定、可靠运行的关键组件。其安装对技术细节要求极高。任何一个步骤的疏忽，都可能导致从性能下降到整机报废的严重后果。

 

一、气门组结构与作用

 

  柴油发电机气门是在高温、高机械负荷及冷却润滑困难的条件下工作的。气门头部还承受气体压力的作用。排气门还要受到高温废气的冲刷，经受废气中硫化物的腐蚀。因此，要求气门具有足够的强度、耐高温、耐腐蚀和耐磨损的能力。气门组件包括气门、气门导管、气门弹簧和弹簧座及其锁紧装置等零件，如图1所示。

图1 气门组件

1、气门

  柴油发电机气门的作用是控制进、排气道的开启和关闭。分为进气门和排气门两种。

（1）气门的布置

  顶置式配气机构有每缸二气门和四气门之分，通常缸径D≤120mm的中、小功率柴油机采用每缸二气门布置；缸径D≥140mm的强化程度较高的中、大型发动机多采用每缸四个气门，即两个进气门，两个排气门。有的柴油机进气门比排气门大，目的是增大进气门流通面积，减小进气阻力，增大充气系数。

（2）气门的结构及材料

  气门由气门头部和气门杆部两部分组成。气门头部的锥面用于与气门座的内锥面配合，以保证密封，气门导管同气门杆配合，为气门运动导向，用以保持头部锥面准确地与气门座面紧密贴合。由于气门头部尤其是排气门与燃烧室高温燃气直接接触，每一循环都受到燃气的冲刷，受热严重。排气门头部温度高达600～900℃，进气门头部温度也可达300～400℃。由于高温的影响，气门杆又是在润滑困难的条件下作高速往复运动，因此，要求气门必须有足够的强度、耐高温、耐腐蚀和抗氧化。

  气门都用合金钢制造。由于进、排气门工作条件不同故采用不同材料制成。进气门通常采用普通合金钢（如铬钢或镍铬钢等）；排气门则采用耐热合金钢（如硅锰钢或硅铬钢等）制造，经热处理后，以提高工作表面的硬度。气门头部形状有平顶、凸顶（即球面顶）和凹顶（即喇叭顶），如图2所示。

图2  柴油机气门顶部形式

  目前平顶气门用得最多，它具有结构简单、制造方便、受热面积小、重量较小等优点，因而，进、排气均可采用。凸顶气门头部刚度大，排气阻力小，受热面积大，重量和惯性力大，加工较复杂，只适宜作排气门。凹顶气门的头部和杆部之间的过渡圆弧，有利于减小气流的阻力，但其顶部受热面积大，易发生受热变形，故只适宜作进气门。

  气门与气门座或气门座圈是靠锥面密封，气门锥面与气门顶之间的夹角称为气门锥角，进、排气门锥角一般多制成45°，少数为30°，如图3所示。通常用耐热钢或合金铸铁制成的座圈，紧压在气缸盖的座孔中，磨损后可以更换。为便于修磨，气门头边缘应保持一定的厚度，一般为1～3mm，以防止工作时，由于气门与气门座之间的冲击而损坏或被高温气体烧蚀。

图3 柴油机气门锥角示意图

2、气门导管

（1）气门导管的作用：是保证气门与气门座在同一中心线上正常工作，并起散热作用。气门导管常用铸铁制成，压在缸盖或缸体中。

（2）间隙：气门杆与导管之间留有0.05～0.12mm的间隙，使气门杆能在导管中自由移动。间隙过大使气门运动时产生摆动冲击，造成气门座磨损不均，引起漏气、漏油甚至使气门烧损；间隙过小，气门杆部受热膨胀易产生气门卡死故障。

3、气门弹簧及锁紧装置

（1）作用：气门弹簧是用来关闭气门，并使气门与气门座保持紧密贴合密封，并克服气门在开启时配气机构产生的惯性力。要求它应具有很强的弹力，以保证气门关闭时所需要的运动速度。

（2）结构：气门弹簧通常都是圆柱形螺旋弹簧。其材料采用高碳锰钢、铬钡钢等冷拔钢丝，加工后进行热处理，钢丝表面再进行抛光或用喷丸处理，以提高疲劳强度。此外，为防止弹簧锈蚀，表面还进行镀锌、镀铜或发蓝处理。

（3）作用力：

  作用在气门弹簧上的力是周期性的，其作用力的频率与气门弹簧的固有频率相同或成整倍数时，弹簧就会发生共振，造成弹簧断裂。为防止弹簧发生共振而损坏，常采取下述措施。

① 采用变螺距弹簧 由于这种弹簧螺距不等，故每一圈固有的频率不一样，因而消除了整个弹簧发生共振的可能性。这种弹簧在安装时需将螺距较小的一端朝向气缸体（或气缸盖）。若朝向相反，则弹簧受力很大，容易折断。

② 采用双弹簧 每个气门用两根直径及螺距不同、螺旋方向相反的内、外弹簧，如图4所示。这种弹簧不但可以防止发生共振，而且当一根弹簧折断时，另一根弹簧还可维持工作。

③ 提高弹簧的固有频率 即采用刚度较高的钢丝，可提高弹簧的固有频率，避免发生共振的机会。

  气门弹簧装在气门杆部外边，其一端支承在气缸盖（或气缸体）上，而另一端固定在弹簧座上。弹簧座与气门杆之间有锁紧装置。

图4 柴油机双弹簧气门装置

二、错误安装的影响与原因

 

  柴油发电机的气门组件安装不当，会严重影响其动力输出、稳定运行甚至导致灾难性机械故障。

1、影响

（1）性能与排放

① 功率下降、启动困难：气门关闭不严、气门间隙不正确导致压缩压力不足。

② 严重冒黑烟：气门密封不严、间隙不当，导致燃烧不完全。

③ 油耗增加、经济性差：因漏气和燃烧不良导致。

（2）机械状态

① 异响与敲击声：气门间隙过大，传动件撞击加剧。

② 零件异常磨损或损坏：气门导管安装过高、气门推杆弯曲、气门弹簧损坏等。

（3）致命性故障

① 气门与活塞碰撞：气门导管过高或配气相位错乱导致。

② 气门烧蚀或断裂：气门间隙过小导致关闭不严，高温燃气泄漏。

2、主要故障原因分析

  安装不当通常由以下几个具体操作失误引起：

（1）气门间隙调整错误：这是最常见的问题。间隙过小，热机时气门关闭不严，易烧蚀；间隙过大，则气门开度不足，导致进排气不畅、功率下降，并产生严重敲击异响。

（2）气门导管安装尺寸错误：更换气门导管时，如果其凸出气缸盖平面的高度超过规定值，会导致气门弹簧上座与导管碰撞，或直接使气门与活塞相顶，这是造成推杆弯曲、活塞顶部被撞的直接原因。

（3）配气相位（正时）错误：安装正时齿轮时对错标记，会导致所有气门的开闭时间全部紊乱，极易引发气门与活塞的严重碰撞，造成毁灭性损坏。

（4）气门密封面研磨不当或清洁不净：气门与气门座密封不严，会导致气缸漏气，这是造成启动困难、功率不足和冒黑烟的关键因素之一。

3、预防与正确安装要点

  为了避免上述问题，在安装和检修时必须注意：

（1）严格遵循技术规范：务必查阅该型号柴油发电机的原厂维修手册，按规定数值调整气门间隙（注意区分冷热机状态），并确保气门导管安装高度等尺寸精确无误。

（2）确保密封与清洁：研磨气门后必须彻底清洁气门座和气道，防止碎屑落入气缸。安装前应进行气门密封性检查（如煤油渗漏法）。

（3）双重检查正时标记：装配正时齿轮和皮带/链条时，必须反复确认所有正时标记完全对准，这是防止气门与活塞碰撞的根本。

（4）使用合格零件并规范操作：使用符合标准的正品配件。安装气门锁夹、弹簧等部件时，应使用专用工具，确保安装到位、可靠。

 

总结：

柴油发电机的气门组件任何一部分作用失常，就会直接导致之前提到的各类故障，例如：弹簧失效/安装不当→气门回位不及时→与活塞相撞，造成灾难性损坏。理解每个零件的作用，就能更深刻地明白为何其安装、调整和维护如此关键。它是柴油发电机动力、经济性和可靠性的基石。

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