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气门组

2010-12-24 13:23:07    

 

一、气门

1.气门的工作条件
    气门的工作条件非常恶劣。首先,气门直接与高温燃气接触,受热严重,而散热困难,因此气门温度很高。其次,气门承受气体力和气门弹簧力的作用,以及由于配气机构运动件的惯性力使气门落座时受到冲击。第三,气门在润滑条件很差的情况下以极高的速度启闭并在气门导管内作高速往复运动。此外,气门由于与高温燃气中有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。

 

 

2.气门材料
    进气门一般用中碳合金钢制造,如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。排气门则采用耐热合金钢制造,如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。

 

3.气门构造
    汽车发动机的进、排气门均为菌形气门,由气门头部和气门杆两部分构成。气门顶面有平顶、凹顶和凸顶等形状。目前应用最多的是平顶气门,其结构简单,制造方便,受热面积小,进、排气门都可采用。

 

 

气门与气门座或气门座圈之间靠锥面密封。气门锥面与气门顶面之间的夹角称为气门锥角。进、排气门的气门锥角一般均为45°,只有少数发动机的进气门锥角为30°  

 

 

气门头部接受的热量一部分经气门座圈传给气缸盖;另一部分则通过气门杆和气门导管也传给气缸盖,最终都被气缸盖水套中的冷却液带走。为了增强传热,气门与气门座圈的密封锥面必须严密贴合。为此,二者要配对研磨,研磨之后不能互换。  气门杆有较高的加工精度和较低的粗糙度,与气门导管保持较小的配合间隙,以减小磨损,并起到良好的导向和散热作用。气门尾端的形状决定于上气门弹簧座的固定方式。采用剖分成两半且外表面为锥面的气门锁夹来固定上气门弹簧座,结构简单,工作可靠,拆装方便,因此得到了广泛的应用。气门锁夹内表面有多种形状,相应地气门尾端也有各种不同形状的气门锁夹槽。 在某些高度强化的发动机上采用中空气门杆的气门,旨在减轻气门质量和减小气门运动的惯性力。为了降低排气门的温度,增强排气门的散热能力,在许多汽车发动机上采用钠冷却气门。这种气门是在中空的气门杆中填入一半金属钠。因为钠的熔点的是97.8℃,沸点为880℃,所以在气门工作时,钠变成液体,在气门杆内上下激烈地晃动,不断地从气门头部吸收热量并传给气门杆,再经气门导管传给气缸盖,使气门头部得到冷却。


    4.每缸气门数
    一般发动机每个气缸有两个气门,即一个进气门和一个排气门。进气门头部直径比排气门大15%~30%,目的是增大进气门通过断面面积,减小进气阻力,增加进气量。凡是进气门和排气门数量相同时,进气门头部直径总比排气门大。每缸两气门的发动机又称两气门发动机。现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门,其中尤以四气门发动机为数最多。

 

 

四气门发动机每缸两个进气门,两个排气门。其突出的优点是气门通过断面积大,进、排气充分,进气量增加,发动机的转矩和功率提高。其次是每缸四个气门,每个气门的头部直径较小,每个气门的质量减轻,运动惯性力减小,有利于提高发动机转速。最后,四气门发动机多采用篷形燃烧室,火花塞布置在燃烧室中央,有利于燃烧。 

 

 

二、气门座与气门座圈
    气缸盖上与气门锥面相贴合的部位称气门座。气门座的温度很高,又承受频率极高的冲击载荷,容易磨损。因此,铝气缸盖和大多数铸铁气缸盖均镶嵌由合金铸铁或粉末冶金或奥氏体钢制成的气门座圈。在气缸盖上镶嵌气门座圈可以延长气缸盖的使用寿命。也有一些铸铁气缸盖不镶气门座圈,直接在气缸盖上加工出气门座。

 

 

三、气门导管
    气门导管的功用是对气门的运动导向,保证气门作直线往复运动,使气门与气门座或气门座圈能正确贴合。此外,还将气门杆接受的热量部分地传给气缸盖。气门导管的工作温度较高,而且润滑条件较差,靠配气机构工作时飞溅起来的机油来润滑气门杆和气门导管孔。气门导管由灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造。在以一定的过盈将气门导管压入气缸盖上的气门导管座孔之后,再精铰气门导管孔,以保证气门导管与气门杆的正确配合间隙。

 

 

四、气门弹簧
    气门弹簧的功用是保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门座圈贴合,并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力,使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离。

 

 

气门弹簧一般为等螺距圆柱形螺旋弹簧。当气门弹簧的工作频率与其固有的振动频率相等或为整数倍时,气门弹簧就会发生共振。共振时将使配气定时遭到破坏,使气门发生反跳和冲击,甚至使弹簧折断。为防止共振的发生,可采取下列结构措施:

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1) 采用双气门弹簧 在柴油机和高性能汽油机上广泛采用每个气门安装两个直径不同,旋向相反的内、外弹簧。由于两个弹簧的固有频率不同,当一个弹簧发生共振时,另一个弹簧能起到阻尼减振作用。采用双气门弹簧可以减小气门弹簧的高度,而且当一个弹簧折断时,另一个弹簧仍可维持气门工作。弹簧旋向相反,可以防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内使其不能工作或损坏。

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2) 采用变螺距气门弹簧 某些高性能汽油机采用变螺距单气门弹簧。变螺距弹簧的固有频率不是定值,从而可以避开共振。


3) 采用锥形气门弹簧 锥形气门弹簧的刚度和固有振动频率沿弹簧轴线方向是变化的,因此可以消除发生共振的可能性。 五、气门旋转机构 当气门工作时,如能产生缓慢的旋转运动,可使气门头部周向温度分布比较均匀,从而减小气门头部的热变形。同时,气门旋转时,在密封锥面上产生轻微的摩擦力,能够清除锥面上的沉积物。

 

 

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