零件裝配與結構組成 |
康明斯發(fā)動機氣門結構特點和零件圖解 |
摘要:氣門是進、排氣道的閥門。它是由氣門頂、氣門桿、氣門腳等組成的。氣門的工作條件是當柴油發(fā)電機工作時,氣門頂直接和燃燒氣體接觸,將受到高溫高壓的作用。在工作中,排氣門要受到高速熾熱的廢氣的沖擊,溫度可達到800℃~900℃,易使工作面燒蝕。進氣門要受到冷熱氣體交替的作用,會使氣門翹曲變形,破壞或降低氣門的密封性,其溫度在300℃~400℃。
一、氣門布置與材料要求
當今設計的所有發(fā)動機中,氣門都布置在汽缸蓋內,采用頂置式配氣機構。每個汽缸有兩個、三個或四個氣門。大多數(shù)現(xiàn)代發(fā)動機都采用每缸四氣門結構。但是,一些發(fā)動機也采用三氣門結構。氣門的數(shù)量會影響容積效率和排氣溫度。
1、氣門厚度
指的是氣門錐面與頂面之間的距離,無論何時,只要對氣門進行加工或修磨,氣門厚度就會減小。如果氣門厚度太?。▍⒁娭圃鞆S的規(guī)范),就容易燒損氣門。如圖1所示為兩個氣門的例子,顯示了修磨之前和之后的氣門高度。注意氣門厚度減小的程度,如果氣門厚度減小得太多,將沒有足夠的金屬來散熱,這將導致氣門過熱而燒損。當氣門被燒損時,燃燒室內的氣體在壓縮和燃燒過程中會發(fā)生泄漏。
2、氣門材料
氣門由強度很高的金屬制成,含有鎳、鉻及少量的錳和其他材料。這種金屬必須能夠快速地傳導熱量。如果熱量沒有被快速傳導出去,氣門將被燒損。一些排氣門還在氣門桿內填充了金屬鈉。金屬鈉在發(fā)動機的工作溫度下變成液態(tài),液體鈉可以更快地將熱量從氣門桿傳遞給氣門導管。圖2所示為一個充鈉的氣門。
圖1 柴油發(fā)動機氣門修磨前后的厚度 |
圖2 充鈉氣門示意圖 |
二、氣門結構組成
氣門總成包括氣門、氣門座、氣門導管、氣門彈簧、彈簧座和油封。通常,進氣門的直徑比排氣門大,因為進氣門和進氣道控制的空氣和燃油混合氣流速較低。而在排氣沖程,氣體在活塞的壓力作用下,比較容易被排出。這些氣門被稱作提升式氣門。排氣門的直徑通常小于進氣門的直徑。氣門由多個部分組成,如圖3所示,顯示了氣門的各個組成部分。
1、氣門桿
氣門桿的作用是在汽缸蓋內支撐氣門。氣門桿結構比較簡單,但氣門桿與氣門頂必須同心且要垂直,氣門桿的末端(氣門腳)經(jīng)常受撞擊(因氣門腳與挺桿有間隙)。所以,氣門腳要經(jīng)過表面熱處理,以提高硬度。
2、氣門座
氣門座是與氣門相配合的閥座。在中、小型柴油發(fā)電機上,如果缸體、缸蓋為鑄鐵制造,則閥座可直接在汽缸蓋或汽缸體上鏜出。氣門座也受高溫作用,且連續(xù)地受到氣門撞擊,要求它具有足夠的強度和耐磨性。為便于氣門座的維修,在有些柴油發(fā)電機上面采用鑲入式的氣門座。這種氣門座作用于鉻鋼或特種鑄鐵制成,然后用冷壓法鑲入。
3、氣門的頭部
氣門的頭部是指在燃燒室內的部分,它必須能夠承受極高的溫度,溫度范圍在1300~1500E之間。氣門的頭部有多種形狀。圖4所示是現(xiàn)代發(fā)動機上應用的一些氣門頭形狀。氣門頭部的金屬越多,氣門的剛度就越大。較少的金屬意味著氣門能夠更有效地與氣門座相配合,這種氣門被視為具有柔韌性。剛度大的氣門壽命長,但密封性不好。柔韌性好的氣門密封好,但壽命可能要短一點。
4、氣門錐面
指的是與汽缸蓋接觸并起到密封作用的部分。如果氣門損壞,這個部位必須要進行加工。
5、圓角
圓角是在氣門桿與氣門錐面內側之間的曲面部分,圓角增大了氣門的強度。
6、氣門彈簧座鎖止槽
氣門彈簧座鎖止槽的作用是在發(fā)動機工作過程中保持氣門彈簧連接在氣門上。
圖3 柴油發(fā)動機氣門結構圖 |
圖4 不同形狀的氣門頭部圖 |
總結:
為了使氣門適應上述工作情況,在高溫下能耐磨、耐腐蝕,保持氣門的機械性能和氣門密封性,氣門通常采用優(yōu)質合金鋼制成。如進氣門多用鉻鋼,排氣門多用硅鉻鋼制成。為了提高充氣系數(shù),進氣門頂大于排氣門頂,也有兩種氣門頂制成一樣大的。
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