图2-61不带阀光的气阀1-阀杆，2-阀头，3-气缸盖：4-导管，5、6-弹簧，7-弹簧盘，8-卡块，9-撞击块；10-卡环图4-5不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组装在一个单独的阀壳中。再用柔性螺栓把阀壳安装在气缸盖上，这样在检修气阀时，只要卸去紧固螺栓把阀壳取下，而不用卸下缸盖。这给维护和检修带来方便
图 4-5 不带阀壳的气阀机构 带阀壳的 气阀机构 把 气阀组件 的所有零件组装在一个单独的阀壳中。再用 柔性螺 栓 把阀壳安装在气缸盖上， 这样在检修气阀时，只要卸去紧固螺栓把阀壳取下，而不用卸 下缸盖。这给维护和检修带来方便
PC2-6图4-6带阀壳的气阀机构气阀采用耐热耐磨合金钢制造。限康圈则采用合金铸铁或耐磨合金钢，气阀导管是气阀的导承。它承受摇臂带来的侧推力，还承担气阀的散热作用。普通气阀（气阀座圈非水冷】经过导管的散占总散热量的25%。导管材料常用各种铁基粉末合金、灰铸铁和球墨铸铁。粉末合金闰滑条件较差的情况下工作，磨损小。阀壳紧固螺栓均采用柔性螺栓。这是因为：1)采用柔性螺栓使阀壳、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：2)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较普通螺栓小，不易疲劳断裂；3)柔性螺栓断面较细表面光滑，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。为了延长排气阀检修期及寿命，新型柴油机普遍采取了几种提高气阀工作能力的措施
图 4-6 带阀壳的气阀机构 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【气阀座圈非水冷】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，磨损小。 阀壳紧固螺栓均采用 柔性螺栓。这是因为：1)采用柔性螺栓使阀壳、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；2)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 较普通螺栓小，不易疲劳断裂；3)柔性螺栓断 面较细表面光滑，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 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。为了延长排气阀检修期及寿命，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（1）排气阀烧损这是最常见故障。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：①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。即靠气缸中心的部位温度高，而靠缸盖外侧的温度低。温差大会造成阀盘变形【翘曲】而漏气。②排气阀阀盘及阀座密封锥面沉积一层混有碳粒的玻璃状物质。这些物质主要由NazSO4、CaSO4、Fe2O3、V2Os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，在闭阀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。③普通气阀密封锥面在工作温度下硬度并不很高，沉积的硬质燃烧产物颗粒在闭阀的撞击下，可使密封面出现凹坑，也可能造成漏气。（2）排气阀的高温腐蚀劣质燃油中含有钒、钠和硫等元素。在燃油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，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。上述化学反应中的化合物，具有不同的熔点。V205熔点为670℃，NazSO4熔点为850℃，而它们组成的二元系，如V20O5.Na2O系、V2O5.NaVO3系，在530℃左右即以熔融的化合物形态存在。如排气阀的温度过高，呈熔融状态的这些生成物就容易粘附到排气阀上，这时即使是非常耐腐蚀的硬质合金或合金钢，也会受到腐蚀。腐蚀结果在密封锥面上形成麻点凹坑。凹坑相连就可能造成漏气。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，钒的危害性最大。（3）气阀密封锥面磨损过快由上述已知，在爆发压力作用下阀座及阀盘弹性变形，气阀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。①气阀间隙过大，②阀盘和阀座刚度（包括气缸盖底板刚度）不足，③气阀和阀座材料性能达不到要求或不匹配，④重油含有较多的钒、钠和硫，③超负荷运行或燃烧恶化，③冷却不良，③阀杆与导管间隙过大，③气阀机构振动使气阀落座速度过大等，都会使磨损速率变大。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象排气阀会形成一层非金属层而不发生金属接触。增压柴油机也不象非增压柴油机气阀导管下端气压为负，导管内的滑油往里吸，进气阀密封锥面可得到润滑。1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。（4）阀盘和阀杆断裂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。阀盘与阀杆过渡圆角处断裂的原因有：①阀杆与导管的间隙过大：②阀盘或阀座变形使局部受力过大：③气阀
1)气阀的常见故障 （1）排气阀烧损 这是最常见故障。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： ①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。即靠气缸中 心的部位温度高，而靠缸盖外侧的温度低。温差大会造成阀盘变形【翘曲】而漏气。 ②排气阀阀盘及阀座密封锥面沉积一层混有碳粒的 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，在闭阀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。 ③普通气阀密封锥面在工作温度下 硬度 并不很高，沉积的硬质燃烧产物颗粒在闭阀的 撞击下，可使密封面出现 凹坑，也可能造成漏气。 （2）排气阀的高温腐蚀 劣质燃油中含有钒、钠和硫等元素。在燃油燃烧后这些元素的 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，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。上述化学反应中的 化合物，具有不同的熔点。V2O5 熔点为 670℃， Na2SO4 熔点为 850℃，而它们组成的二元系，如 V2O5.Na2O 系、V2O5.NaVO3 系，在 530℃ 左右即以熔融的化合物形态存在。如排气阀的 温度过高，呈熔融状态的这些生成物就容易 粘附 到排气阀上，这时即使是非常耐腐蚀的硬质合金或合金钢，也会受到腐蚀。腐蚀结果 在密封锥面上形成 麻点凹坑。凹坑相连就可能造成漏气。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，钒的危害性最大。 （3）气阀密封锥面磨损过快 由上述已知，在爆发压力作用下 阀座及阀盘 弹性变形，气阀 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。 ①气阀间隙 过大，②阀盘和阀座 刚度（包括气缸盖底板刚度）不足，③气阀和阀座 材料 性能 达不到要求 或 不匹配，④重油含有较多的 钒、钠和硫，⑤超负荷运行 或 燃烧恶化， ⑥冷却不良，⑦阀杆与导管 间隙过大，⑧气阀机构 振动 使气阀落座速度过大等，都会使 磨损速率变大。 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象 排气阀 会形成一层 非金属层 而不发生金属接触。【增压柴油机也不象非增压柴油机气阀导 管下端气压为负，导管内的滑油往里吸，进气阀密封锥面可得到润滑。】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。 （4）阀盘和阀杆断裂 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。阀盘与阀杆过渡圆 角处断裂的原因有：①阀杆与导管的间隙过大；②阀盘或阀座变形使局部受力过大；③气阀
间隙过大：④气阀机构振动。阀杆装卡块的凹槽处是气阀最薄弱部位。如该凹槽加工不良或闭阀冲击力较重，会产生疲劳断裂。2提高气阀工作能力的措施（1）采用水冷式阀座气阀头部从燃气中吸收的热量中约有75%左右是经由阀座传导出去的。如果进入气阀的热量不能迅速传导出去，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。烧重油的新型柴油机均采用了强制水冷式阀座。当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℃以下。新型低速机阀座采用钻孔冷却，密封锥面平均温度已达350℃。最新型中速机①加大了气缸盖高度，②采用了厚燃烧壁钻孔冷却，③气阀座圈直接安装在气缸盖上并强制水冷。尽管【增压度尤其是】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气阀座的接触状态，从而延长了气阀的维修间隔。新设计还使拆装气缸盖工作量大大减少。因此最新型中速机已不用带阀壳的气阀。（2）安装旋阀器安装旋阀器由于每启闭一次均能使气阀转过一个角度，这样就可：①【使阀盘均匀受热、散热】保证阀盘的温度分布均匀。【改善阀盘的热应力状态，】大大减小阀盘温差变形，使其热变形均匀，防止漏气。也减小了密封锥面的最高温度。②可减少密封锥面上导热不良的沉积物，使之贴合严密，利于散热，减少高温腐蚀，减少烧损磨损。③可改善阀杆与导管间的润滑条件，减少阀杆漏气，减少阀杆周围形成【〖沉积物】【积炭】，防止卡【住】【阻】。因而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（见图4-9），另一种是在气阀弹簧的上端或下端装设的旋阀器
间隙过大；④气阀机构振动。阀杆装卡块的凹槽处是气阀 最薄弱部位。如该凹槽 加工不良 或 闭阀冲击力较重，会产生疲劳断裂。 2)提高气阀工作能力的措施 （1）采用水冷式阀座 气阀头部从燃气中吸收的热量中约有 75％左右是经由阀座传导出去的。如果进入气阀 的热量不能迅速传导出去，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。烧重油的新型柴油机均采用了 强制水冷式阀座。当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℃以下。新型低速机阀座采用 钻孔冷 却，密封锥面平均温度已达 350℃。 最新型 中速机①加大了 气缸盖高度，②采用了 厚燃烧壁 钻孔冷却，③气阀座圈 直 接安装 在气缸盖上并 强制水冷。尽管【增压度尤其是】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 改善了气阀与气 阀座的 接触状态，从而延长了气阀的维修间隔。新设计还使拆装气缸盖工作量大大减少。 因此最新型中速机已不用带阀壳的气阀。 （2）安装旋阀器 安装旋阀器由于每启闭一次均能使气阀转过一个角度，这样就可：①【使阀盘均匀受热、 散热】保证阀盘的 温度分布均匀。【改善阀盘的 热应力状态，】大大减小阀盘 温差变形， 【使其热变形均匀，防止漏气。】也减小了密封锥面的 最高温度。②可减少密封锥面上 导 热不良的沉积物，使之贴合严密，利于散热，减少高温腐蚀，减少烧损磨损。③可改善阀杆 与导管间的 润滑条件，减少阀杆 漏气，减少阀杆周围形成〖沉积物〗【积炭】，防止卡〖住〗 【阻】。因而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（见图 4-9），另一种是在气阀弹簧的上端或下端装设 的旋阀器
2)6)图4-7所示为后一种旋阀器。它由旋阀器本体4、钢珠2、碟形弹簧1、旋阀器外壳（又是气阀弹簧的上弹簧盘）3组成。当气阀闭合时，气阀弹簧弹力较小，碟形弹簧呈碟形。气阀弹簧弹力通过旋阀器外壳传递至碟形弹簧，由碟形弹簧内边缘再传至旋阀器本体，旋阀器本体将力传给卡块，最终传给气阀使气阀保持闭合【，钢珠不受力】。本体下面开有六个腰形槽，槽中装有钢珠2和复位弹簧5。从图α)可见，腰形槽底面带有斜度。当气阀闭合时，钢珠不受力。这时钢珠被复位弹簧推至腰形槽的顶端。当打开气阀时，碟形弹簧因受力增大而变平，气阀弹簧力逐渐转移到钢珠上。使钢珠受压并滚至槽底最低点，复位弹簧被压缩，如图b)所示。在钢珠滚向槽底最低点时，由于碟形弹簧、旋阀器外壳与气阀弹簧压紧不能转动，本体就带动卡块、气阀，一起向前转一个角度。当气阀关闭时，由于气阀弹簧弹力逐渐减小，碟形弹簧逐渐恢复原先形状，钢珠的压力逐渐消失。当它被释放时，复位弹簧又把它推回槽的顶端。气阀只在开启过程中转过一个角度，离座、落座时无转动
图 4-7 所示为后一种旋阀器。它由旋阀器 本体 4、钢珠 2、碟形弹簧 1、旋阀器外壳（又 是气阀弹簧的上弹簧盘）3 组成。当气阀闭合时，气阀弹簧弹力较小，碟形弹簧 呈碟形。 气阀弹簧 弹力 通过旋阀器 外壳 传递至 碟形弹簧，由碟形弹簧 内边缘 再传至旋阀器 本 体，旋阀器本体将力传给 卡块，最终传给气阀使气阀保持 闭合【，钢珠不受力】。本体下 面开有六个腰形槽，槽中装有钢珠 2 和 复位弹簧 5。从图 a)可见，腰形槽底面带有 斜度。 当气阀 闭合时，钢珠不受力。这时钢珠被复位弹簧推至腰形槽的 顶端。当打开气阀时，碟 形弹簧因受力增大而 变平，气阀弹簧力 逐渐转移 到钢珠上。使钢珠受压 并 滚至槽底最 低点，复位弹簧被压缩，如图 b)所示。在钢珠滚向槽底最低点时，由于碟形弹簧、旋阀器 外壳与气阀弹簧压紧不能转动，本体 就带动卡块、气阀，一起向前转一个角度。当气阀关 闭时，由于气阀弹簧 弹力逐渐减小，碟形弹簧逐渐恢复原先形状，钢珠的压力 逐渐消失。 当它被 释放时，复位弹簧又把它 推回槽的顶端。气阀只在开启过程中转过一个角度，离座、 落座时无转动