凸轮轴轴向限位装置的设计与应用

为了防止凸轮轴产生轴向窜动，应对凸轮轴进行轴向定位。轴向间隙过小会造成机件损坏；轴向间隙过大会影响配气定时并增加噪声。常见柴油机凸轮轴轴向间隙见表1-5。

常见凸轮轴轴向限位装置有止推凸肩定位、止推板定位、止推螺钉定位、泵油扳手座定位四种。

1）止推凸肩定位。在凸轮轴前轴颈设置一个凸肩（或称台阶），靠凸肩来对凸轮轴进行轴向定位，如图1-48c所示。

图1-48 凸轮轴轴向限位装置

1—凸轮轴齿轮 2—凸轮轴前轴承 3—机体 4—凸轮轴 5—定位销 6—止推螺钉 7—锁紧螺母 8—正时齿轮室盖 9—止推片 10—平键

2）止推板定位。凸轮轴用前端设置的止推板轴向定位，改变止推板的厚度，可调整凸轮轴的轴向间隙，如图1-48b所示。

3）止推螺钉定位。有的柴油机，在齿轮室盖上设置一个止推螺钉，靠止推螺钉顶住凸轮轴前端来定位，如图1-48a所示。

4）泵油扳手座定位。大多数单缸柴油机，如在195家族柴油机上，是利用装在齿轮室盖上的泵油扳手座（泵油扳手轴）端面对凸轮轴的泵油凸轮端面实行轴向定位的。

表1-5 常见柴油机凸轮轴轴向间隙

小知识

1）何谓气门间隙，为什么要留有气门间隙？

当气门处于完全关闭状态时，气门杆尾端与摇臂撞头之间的间隙，称为气门间隙。为了使气门能够和气门座紧密贴合，防止气门等配气机构的零件受热膨胀后将气门顶开漏气，所以在冷状态装配时，气门杆尾端和摇臂撞头之间要留有一定的间隙，如图1-49所示。

2）何谓配气相位，为什么要设置配气相位？

从理论上讲，单缸四冲程柴油机一个行程气门的开启至关闭时间，用曲轴转角来表示只有180°。在这里，我们引入一个关键词“配气相位”。(www.xing528.com)

配气相位是指进、排气门实际开始开启和关闭的时刻，通常用曲轴转角表示，如图1-50和图1-51所示。进、排气门从开始开启至最后关闭的时间一般都要大于180°。即进气门在活塞到达上止点前开启并在下止点后关闭；排气门则在活塞到达下止点前开启，而在上止点后关闭。

图1-49 气门间隙

图1-50 柴油机配气相位图

α—进气门提前开启角 β—进气门延迟关闭角 γ—排气门提前开启角 δ—排气门延迟关闭角 α+δ—气门重叠角

进气门在上止点前开启，可使进气过程一开始就有较大的“时间-断面”；进气门在下止点后关闭，是为了利用进气气流的惯性，增加新鲜充量的进入。排气门在活塞到达下止点前开启，可以减小排气行程所消耗的功；排气门延迟到活塞上止点后关闭，则可利用气流的惯性更好地清除气缸里的废气。

3）进、排气门为什么要重叠开启？

从配气相位图中可知，在一段时间内有两个气门同时打开，即进气门在上止点前开启，排气门在上止点后关闭。这种现象称为气门重叠期。由于气流有惯性，而且重叠时间短，所以废气不会倒流入进气管，新鲜空气也不会随废气一起排出。S195型和195S型柴油机配气相位图如图1-52所示。

4）配气相位与气门间隙的关系是什么？

每一型号的柴油机都规定有最佳的气门重叠角和合适的气门间隙，使新鲜空气和废气都有自己的流动方向和流动惯性，不会相混，而且还可更好地发挥气门早开迟闭的作用。最佳的配气相位除了要正确安装正时齿轮外，还要靠及时地调整气门间隙和可靠的工作条件来保证。如S195型柴油机，气门间隙每变动0.1mm，气门提前开启角和迟后关闭角各增大10°。所以气门间隙过大或过小会造成气门提前开启角和迟后关闭角不一致，从而导致在气门重叠角内进、排气流的紊乱，使残余废气增多，充气系数下降。

图1-51 CZ2110A型柴油机配气相位图

图1-52 S195型和195S型柴油机配气相位图