氣門與(yu) 氣門導管和氣門彈簧共同構成一個(ge) 總成,安裝在缸蓋上。
進氣門和排氣門承受的負荷不同。兩(liang) 個(ge) 部件運動時因自身慣性力產(chan) 生的負荷相同(在發動機的使用壽命內(nei) 約3 億(yi) 次負荷變化)。但是排氣門還要承受廢氣帶來的高溫熱負荷,而進氣門則會(hui) 通過流經的新鮮空氣冷卻下來。熱量還會(hui) 從(cong) 氣門經過氣門座以熱傳(chuan) 導形式擴散。
氣門構造圖
氣門分為(wei) 氣門頭、氣門座和氣門杆三部分。氣門座與(yu) 氣門座圈共同構成一個(ge) 功能單元。因此將一起介紹氣門座圈和氣門座。氣門頭是指氣門的整個(ge) 下部區域,帶有氣門麵和內(nei) 圓角。此處承受由燃燒壓力產(chan) 生的作用力。設計氣門麵高時考慮了這種情況。
氣門主要分為(wei) 單一金屬氣門、雙金屬氣門和空心氣門。無論氣門是由一種還是由多種材料製成,無論采用空心還是實心形式,氣門的結構都基本相同。
1—凹槽;2—氣門杆直徑;3—內(nei) 圓角;4—氣門頭;5—氣門座高;6—氣門頭直徑;7—氣門座直徑;8—氣門座角度
氣門杆
氣門杆用於(yu) 氣門在氣門導管內(nei) 導向。氣門杆從(cong) 固定氣門鎖夾的凹槽處直至內(nei) 圓角過渡處或刮油邊處。為(wei) 避免氣門杆磨損,氣門杆采用鍍鉻表麵。
如果氣門杆端部帶有用於(yu) 氣門自由轉動的凹槽,則與(yu) 氣門鎖夾接觸的區域必須進行淬火處理,以免磨損。這些凹槽與(yu) 氣門鎖夾形成結構連接,氣門彈簧可支撐在該部位處。
空心氣門用於(yu) 排氣門側(ce) ,以便降低內(nei) 圓角和氣門麵附近的溫度,為(wei) 此氣門該區域采用空腔結構。
為(wei) 傳(chuan) 導熱量,氣門杆空腔容積約60% 的部分填充有可自由移動的金屬鈉。鈉在97.5℃時熔化,並根據發動機轉速在氣門空腔內(nei) 產(chan) 生相應的振動作用。內(nei) 圓角和氣門頭處產(chan) 生的部分熱量通過液態鈉傳(chuan) 至氣門導管並進入冷卻循環回路,從(cong) 而顯著降低氣門溫度。空心氣門可采用單一金屬或雙金屬氣門結構。
1—氣門杆;2—空腔;3—氣門頭
氣門座
氣門座承擔隔開燃燒室與(yu) 氣道的作用。此外,熱量也通過此處從(cong) 氣門傳(chuan) 至氣缸蓋。氣門處於(yu) 關(guan) 閉狀態時,氣門座表麵與(yu) 氣缸蓋氣門座圈靠在一起。氣門座表麵的寬度沒有統一標準。氣門座表麵較窄時可改善密封效果,但會(hui) 削弱散熱能力。
通常情況下,承受較小負荷的進氣門座比承受高負荷的排氣門座窄。氣門座寬度為(wei) 1.2 ~ 2.0mm。
確保氣門座位置正確非常重要,下圖為(wei) 氣門座的幾個(ge) 位置。
氣門座角度是指氣門座與(yu) 一個(ge) 垂直於(yu) 氣門杆的(理論)平麵之間的夾角。密封效果和磨損情況也取決(jue) 於(yu) 氣門座角度。對於(yu) 進氣門來說,氣門座角度還會(hui) 影響新鮮空氣進氣量,從(cong) 而影響混合氣形成過程。
為(wei) 避免氣門座磨損,需在氣門座表麵進行鎧裝處理。在此可以通過不同方法將一種鎧裝材料熔在氣門座上。
氣門導管
氣門導管用於(yu) 確保使氣門位於(yu) 氣門座的中心並通過氣門杆將氣門頭處的熱量傳(chuan) 至氣缸蓋。為(wei) 此需要在導向孔與(yu) 氣門杆之間留有最佳間隙量。間隙過小時,氣門容易卡住。間隙過大時會(hui) 影響散熱效果。最好留出盡可能小的氣門間隙。
氣門導管以壓配合方式安裝在氣缸蓋內(nei) 。氣門導管不得伸入排氣通道內(nei) ,否則會(hui) 因溫度較高而導致導管變寬,燃燒殘餘(yu) 物可能會(hui) 進入氣門導管內(nei) 。
氣門鎖夾
氣門鎖夾負責連接氣門彈簧座和氣門。連接方式分為(wei) 夾緊式和非夾緊式。
采用非夾緊式連接時,處於(yu) 安裝狀態下的兩(liang) 部分氣門鎖夾相互支撐。
采用夾緊式連接時,安裝後兩(liang) 部分氣門鎖夾之間留有一定的間隙。氣門夾緊在氣門鎖夾之間,以防止其旋轉。夾緊式氣門鎖夾尤其適用於(yu) 轉速很高的發動機。
氣門彈簧
氣門彈簧負責以可控方式關(guan) 閉氣門,就是說必須確保氣門隨凸輪一起運動,以使其即使在最高轉速時也能及時關(guan) 閉。此外,其作用力也必須足夠大,以防止氣門關(guan) 閉(又稱氣門跳動)後振動。氣門開啟時,氣門彈簧必須防止氣門與(yu) 凸輪脫離。
1—氣門彈簧座;2—非夾緊式氣門鎖夾;3—夾緊式氣門鎖夾;4—氣門杆
標準結構形式為(wei) 對稱圓柱彈簧。這種彈簧的螺距在彈簧兩(liang) 端是對稱的且螺旋直徑保持不變。在彈簧壓縮過程中,簧圈部分接觸可使彈簧特性曲線產(chan) 生階躍性變化(彈簧壓縮程度越大,彈簧力越大)。