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氣門組

2010-12-24 13:23:07    

 

一、氣門

1.氣門的工作條件
    氣門的工作條件非常惡劣。首先,氣門直接與高溫燃氣接觸,受熱嚴重,而散熱困難,因此氣門溫度很高。其次,氣門承受氣體力和氣門彈簧力的作用,以及由于配氣機構運動件的慣性力使氣門落座時受到沖擊。第三,氣門在潤滑條件很差的情況下以極高的速度啟閉并在氣門導管內作高速往復運動。此外,氣門由于與高溫燃氣中有腐蝕性的氣體接觸而受到腐蝕。

 

 

2.氣門材料
    進氣門一般用中碳合金鋼制造,如鉻鋼、鉻鉬鋼和鎳鉻鋼等。排氣門則采用耐熱合金鋼制造,如硅鉻鋼、硅鉻鉬鋼、硅鉻錳鋼等。

 

3.氣門構造
    汽車發動機的進、排氣門均為菌形氣門,由氣門頭部和氣門桿兩部分構成。氣門頂面有平頂、凹頂和凸頂等形狀。目前應用最多的是平頂氣門,其結構簡單,制造方便,受熱面積小,進、排氣門都可采用。

 

 

氣門與氣門座或氣門座圈之間靠錐面密封。氣門錐面與氣門頂面之間的夾角稱為氣門錐角。進、排氣門的氣門錐角一般均為45°,只有少數發動機的進氣門錐角為30°  

 

 

氣門頭部接受的熱量一部分經氣門座圈傳給氣缸蓋;另一部分則通過氣門桿和氣門導管也傳給氣缸蓋,最終都被氣缸蓋水套中的冷卻液帶走。為了增強傳熱,氣門與氣門座圈的密封錐面必須嚴密貼合。為此,二者要配對研磨,研磨之后不能互換。  氣門桿有較高的加工精度和較低的粗糙度,與氣門導管保持較小的配合間隙,以減小磨損,并起到良好的導向和散熱作用。氣門尾端的形狀決定于上氣門彈簧座的固定方式。采用剖分成兩半且外表面為錐面的氣門鎖夾來固定上氣門彈簧座,結構簡單,工作可靠,拆裝方便,因此得到了廣泛的應用。氣門鎖夾內表面有多種形狀,相應地氣門尾端也有各種不同形狀的氣門鎖夾槽。 在某些高度強化的發動機上采用中空氣門桿的氣門,旨在減輕氣門質量和減小氣門運動的慣性力。為了降低排氣門的溫度,增強排氣門的散熱能力,在許多汽車發動機上采用鈉冷卻氣門。這種氣門是在中空的氣門桿中填入一半金屬鈉。因為鈉的熔點的是97.8℃,沸點為880℃,所以在氣門工作時,鈉變成液體,在氣門桿內上下激烈地晃動,不斷地從氣門頭部吸收熱量并傳給氣門桿,再經氣門導管傳給氣缸蓋,使氣門頭部得到冷卻。


    4.每缸氣門數
    一般發動機每個氣缸有兩個氣門,即一個進氣門和一個排氣門。進氣門頭部直徑比排氣門大15%~30%,目的是增大進氣門通過斷面面積,減小進氣阻力,增加進氣量。凡是進氣門和排氣門數量相同時,進氣門頭部直徑總比排氣門大。每缸兩氣門的發動機又稱兩氣門發動機。現代高性能汽車發動機普遍采用每缸三、四、五個氣門,其中尤以四氣門發動機為數最多。

 

 

四氣門發動機每缸兩個進氣門,兩個排氣門。其突出的優點是氣門通過斷面積大,進、排氣充分,進氣量增加,發動機的轉矩和功率提高。其次是每缸四個氣門,每個氣門的頭部直徑較小,每個氣門的質量減輕,運動慣性力減小,有利于提高發動機轉速。最后,四氣門發動機多采用篷形燃燒室,火花塞布置在燃燒室中央,有利于燃燒。 

 

 

二、氣門座與氣門座圈
    氣缸蓋上與氣門錐面相貼合的部位稱氣門座。氣門座的溫度很高,又承受頻率極高的沖擊載荷,容易磨損。因此,鋁氣缸蓋和大多數鑄鐵氣缸蓋均鑲嵌由合金鑄鐵或粉末冶金或奧氏體鋼制成的氣門座圈。在氣缸蓋上鑲嵌氣門座圈可以延長氣缸蓋的使用壽命。也有一些鑄鐵氣缸蓋不鑲氣門座圈,直接在氣缸蓋上加工出氣門座。

 

 

三、氣門導管
    氣門導管的功用是對氣門的運動導向,保證氣門作直線往復運動,使氣門與氣門座或氣門座圈能正確貼合。此外,還將氣門桿接受的熱量部分地傳給氣缸蓋。氣門導管的工作溫度較高,而且潤滑條件較差,靠配氣機構工作時飛濺起來的機油來潤滑氣門桿和氣門導管孔。氣門導管由灰鑄鐵、球墨鑄鐵或鐵基粉末冶金制造。在以一定的過盈將氣門導管壓入氣缸蓋上的氣門導管座孔之后,再精鉸氣門導管孔,以保證氣門導管與氣門桿的正確配合間隙。

 

 

四、氣門彈簧
    氣門彈簧的功用是保證氣門關閉時能緊密地與氣門座或氣門座圈貼合,并克服在氣門開啟時配氣機構產生的慣性力,使傳動件始終受凸輪控制而不相互脫離。

 

 

氣門彈簧一般為等螺距圓柱形螺旋彈簧。當氣門彈簧的工作頻率與其固有的振動頻率相等或為整數倍時,氣門彈簧就會發生共振。共振時將使配氣定時遭到破壞,使氣門發生反跳和沖擊,甚至使彈簧折斷。為防止共振的發生,可采取下列結構措施:

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1) 采用雙氣門彈簧 在柴油機和高性能汽油機上廣泛采用每個氣門安裝兩個直徑不同,旋向相反的內、外彈簧。由于兩個彈簧的固有頻率不同,當一個彈簧發生共振時,另一個彈簧能起到阻尼減振作用。采用雙氣門彈簧可以減小氣門彈簧的高度,而且當一個彈簧折斷時,另一個彈簧仍可維持氣門工作。彈簧旋向相反,可以防止折斷的彈簧圈卡入另一個彈簧圈內使其不能工作或損壞。

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2) 采用變螺距氣門彈簧 某些高性能汽油機采用變螺距單氣門彈簧。變螺距彈簧的固有頻率不是定值,從而可以避開共振。


3) 采用錐形氣門彈簧 錐形氣門彈簧的剛度和固有振動頻率沿彈簧軸線方向是變化的,因此可以消除發生共振的可能性。 五、氣門旋轉機構 當氣門工作時,如能產生緩慢的旋轉運動,可使氣門頭部周向溫度分布比較均勻,從而減小氣門頭部的熱變形。同時,氣門旋轉時,在密封錐面上產生輕微的摩擦力,能夠清除錐面上的沉積物。

 

 

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