氣門間隙大小對發動機性能的影響

郭彥豆，楊 勇

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西 柳州 545005）

發動機缸蓋、氣門、凸輪軸、搖臂等零部件安裝在燃燒室的頂端，也就是溫度最高之處，由于零件的熱脹冷縮，一般要為氣門等零件留有膨脹的空間，即為氣門間隙。氣門間隙的大小對發動機的性能有著很大的影響，本文針對LJ465Q-2AE6汽油機不同氣門間隙下發動機性能進行分析，以圖找出不同氣門間隙時對發動機動力性、經濟性、排放指標等指標的影響。找出最佳氣門間隙，LJ465Q-2AE6汽油機為4缸電噴汽油機，頂置氣門，每缸為一進氣門一排氣門，結構如下圖1所示。缸蓋為鋁合金材料、搖臂為壓鑄鋁材料。

圖1 LJ465Q-2AE6汽油機氣門布置圖

1 發動機基本參數

發動機基本參數見表1。

表1 發動機的基本參數表

2 氣門間隙設計高度

（1）進、排氣門在開啟和關閉時均采用等速緩沖設計，對應氣門高度為0.33mm（如圖2）。

圖2 不同凸輪轉角下進排氣門運動速度

（2）確定緩沖段高度和長度：氣門間隙一般以關閉段為基準。

關閉高度（h）：氣門間隙（hO）、彈簧預緊力下變形（FO/CVT）、傾斜造成的間隙（hR）

理論最小氣門間隙（hO）=緩沖段高度（h）-氣門預緊變形高度（FO/CVT）-氣門傾斜高度（hR）=0.33-0.06-0.08=0.19（mm）；

而氣門間隙的設定，需根據噪聲評定在緩沖段范圍內，根據氣門機構的試驗選取合適的設定值。

3 氣門間隙對性能影響理論計算（OWEGT-PR）

（1）氣門間隙對性能影響理論計算（GT-POWER）。

氣門間隙對性能影響理論計算見表2所列。

由表2可以看出，理論上氣門間隙冷態為0.25mm時，該發動機的動力性能最理想。但是當氣門間隙冷態大于0.15mm時，發動機噪聲較大，發動機缸頭會出現異響。

對100臺新裝發動機進行統計測量，判定為異響的共24臺，判定率為24%；測量氣門間隙結果表明：合格發動機的氣門間隙冷態時設定為0.13～0.14mm，熱態時為0.23～0.28 mm（詳細見下表 3）。

（3）把氣門間隙冷態由0.13mm調整為0.11mm后發動機性能的比較（見表4）。

表2 氣門間隙對性能影響的理論計算表

表3

由表4看出，氣門間隙冷態由0.13mm調整為0.11mm后，發動機動力性、經濟型下降。氣門間隙小于0.11mm，人工調整氣門間隙比較困難。

4 氣門間隙對異響判斷、性能影響的試驗結果

（1）通過間隙調整，了解氣門間隙對異響、性能及怠速影響結果如表5。

表5 氣門間隙對異響、怠速及性能的影響表

進排氣門熱態間隙為0.20mm(對應冷態間隙為0.13 mm)，在此狀態下LJ465Q-2AE6發動機噪音處于最佳狀態。

（2）進、排氣門間隙0.28mm時（熱機狀態），發動機怠速轉速、空氣流量、點火提前角數據流波形圖。

表4 氣門間隙調整后的發動機性能比較表

圖3 發動機怠速轉速數據流波形圖

圖4 發動機怠速空氣流量數據流波形圖

（3）進、排氣門間隙0.2mm時，發動機怠速轉速、空氣流量、點火提前角數據流波形圖。

圖6 發動機怠速轉速數據流波形圖

圖7 發動機怠速空氣流量數據流波形圖

圖8 發動機怠速點火提前角數據流波形圖

發動機在氣門間隙熱態為0.2mm時比氣門間隙熱態為0.28mm時發動機怠速工作穩定。

（4）氣門間隙為0.2mm與0.28mm發動機性能對比如圖9。

圖9 不同氣門間隙性能對比

可以看出熱態氣門間隙為0.28mm（對應冷態間隙為0.18mm）時發動機動力性較好，但是發動機噪音比較大。

5 結束語

隨著氣門間隙的增大，發動機功率、扭矩會增加，怠速CO、HC排放減小，發動機噪音明顯增加，對零部件的磨損會增加；但是氣門間隙過大，進、排氣門開啟遲后，縮短了進排氣時間，降低了氣門的開啟高度，改變了正常的配氣相位，使發動機因進氣不足，排氣不凈而功率下降，油耗變大。

隨著氣門間隙的增變小，發動機功率、扭矩會減小，怠速CO、HC排放增大，噪音減小；但是氣門間隙過小，發動機工作后，零件受熱膨脹，將氣門推開，使氣門關閉不嚴，造成漏氣，功率下降，并使氣門的密封表面嚴重積碳或燒壞，甚至氣門撞擊活塞。目前根據性能試驗及噪聲評定LJ465Q-2AE6發動機氣門間隙設定的值取（0.13±0.02）mm（冷態），（0.23±0.02）mm（熱態）較為合理。

[1]GB18297-2001，汽車發動機性能試驗方法[S].

[2]GB19055，汽車發動機可靠性試驗方法[S].