368Q汽油机气缸盖与配气机构 |
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气门组由气门，气门弹簧，气门弹簧座，气门弹簧底座，气门油封，气门导管及气门锁紧装置组成。 (一)气门 1、概述 气门的作用是控制发动机气缸的进气与排气。它对发动机的工作可靠性和耐久性有重要影响，因此是发动机的重要零件之一。 368Q汽油机对气门的主要要求是保证气门与气门座之间的密封性要好。气门密封性不好会造成气门与气门座之间的漏气，发动机功率下降，燃油消耗率增加，漏气过于严重时，发动机有可能不能启动。同时，高温燃气由气门与气门座之间的缝隙漏出时，会造成气门过热，甚至使气门烧损。对气门的另一个要求是它的进、排气阻力要越小越好，这样可减少进、排气时消耗的功率。此外，由于气门长期处于高温条件下工作，特别是排气门，其局部温度很高，而且散热条件和润滑条件也比较差，还要受到高速燃气的冲击和腐蚀，因此，气门必须耐高温，耐磨，耐腐蚀。 2、气门布置配气机构按气门安装位置的不同，可分为侧置式气门和顶置式气门。368Q汽油机采用的是顶置式气门配气机构。采用这种结构的优点是燃烧室比较集中、燃烧室表面面积较小，因此热量的损失小，其有良好的抗爆性。由于燃烧室结构紧凑，充气阻力小，可采用较高的压缩比和较低辛烧值的汽油，并获得较高的充气系数，换气效果好，气缸中废气量较少。从而汽油机可获得好的性能。 气门布置方式与每缸气门数有关，同时也和配气凸轮轴有关。现代发动机每缸气门数多为2个或4个。368Q汽油机采用的是每缸两个气门，气门在气缸盖上的布置是同名气门沿曲轴轴线呈两列，用一根凸轮轴通过遥臂来驱动两列气门。采用这种结构使气门轴线与气缸中心线成20°，以增大气门直径；同时可增加气缸盖冷却水道的空间，加强“鼻梁区”的冷却。 3、气门结构 气门可分为头部和杆部两部分。 1)气门头部。 368Q汽油机的进、排气门头部采用不同的形状。进气门采用凹头式气门如 图2-8(b)。这种结构的特点是气门尺寸较大时，可减轻气门质量，其头部与气门杆之间的过渡圆角较大，有利于气体流动，刚度较大，但工艺性较差，受热面较大。排气门采用平头式气门如图2-8(a)。这种气门结构简单，受热面小，过渡半径小，流动阻力较大。为了获得良好的进、排气效果，气门头部直径应尽可能大，但必须综合考虑燃烧室形状；气缸盖进、排气门的布置，气道之间的冷却水道以及气门受热冷却均匀性等诸因素。一般进气门直径di=0.32-0.50D(D为气缸直径)，排气门头部直径比进气门小10%-20%。368Q汽油机气缸直径D为68.5mm，进气门直径为31.6mm，排气门直径为27.6mm。气门密封锥面斜角对气体流通面积，气门座合压力和气门头部刚度均有影响。一般说来，在其他条件不变时，锥角越小，气流面积越大。但由于气门行程增大，锥角对气流的影响与理论相反，此外还考虑到气门落座的自定位作用，故常取较大的锥角。368Q汽油机上气门锥角采用45°值。 气门头部厚度对气门刚度的影响较大，气门头部厚度与气门头部外径成一定的比例关系，一般的约为头部外径的0.08-0.12。 2)气门杆。 368Q汽油机气门的气门杆是一根圆柱形的杆，它与气门头部构成一体。气门杆部的作用是在气门运动时导向，承受侧压力并传递一部分热量。368Q汽油机在选取气门杆的直径时考虑了气门热量的散逸，侧压力大小和惯性力大小确定为7N·m。 气门杆与气门弹簧座的连接采用 图2-9所示。在气门杆尾部1制有沟槽，在沟槽外面装有两个半圆锥形的锥形锁块2，具有内锥面的气门弹簧座3安装在锥形锁块外面。在气门弹簧4的支撑下，气门弹簧座紧压两个半圆形锥形锁块使其紧箍在气门杆尾部。在工作时，气弹簧座、气门锥形锁块与气门联成一体，在凸轮通过摇臂的控制下压缩或放松气门弹簧，使气门开启或关闭。368Q汽油机的进、排气门如 图2-10、图2-11所示。4、气门材料 因为368Q汽油机的进、排气门工作条件不同，所采用的材料也就不同。进气门由于工作温度较低，采用普通合金钢4CrlOSi2Mo为材料就可满足要求。排气门由于气门头部经常与高温燃气接触，采用耐高温，耐腐蚀的耐热合金钢21-4N。而气门杆不与高温气体接触，只要求材料耐磨，故采用4Cr10Si2Mo。 (二)气门弹簧 1、气门弹簧的作用及结构 气门弹簧的作用是使气门迅速回位，紧密闭合，开启时使气门准确地随凸轮运动。气门弹簧常采用圆柱螺旋压缩弹簧。在368Q汽油机上。考虑到空间限制，采用变节距弹簧，如图2-12所示。这样既可减少弹簧数量，又能防止发动机在运转过程中弹簧发生共振。 2、气门弹簧材料和表面处理 368Q汽油机中，气门弹簧材料采用50CrVA弹簧钢。这种材料有高的机械性能，耐疲劳和耐冲击，表面脱碳倾向小，高温稳定性好。同时为了防止表面出现降低疲劳强度和影响抗冲击能力的缺陷；气门弹簧还进行了喷丸处理。 3、气门弹簧的结构参数 368Q汽油机气门弹簧的结构参数主要有弹簧中径Dm为24.9mm，弹簧丝直径ds为4mm，工作圈数ng为5.75，总圈数ns为7.75，弹簧高度 (三)气门导管 368Q汽油机气门导管的作用是对气门导向以保证气门与气门座之间的密封，并承受气门工作时产生的侧压力；同时还能将气门的部分热量散出。 气门导管配置于气缸盖盆腔及进、排气道内，在高温条件下，气门导管内不易保持油膜润滑，使气门杆和气门导管内表面磨损严重。为了改善这种状况，368Q汽油机气门导管采用了渗透、自润性能较好的粉末冶金材料，气门杆的磨损得到了明显改善。 (四)气门油封 为避免润滑油从气缸盖中从气门导管及气门杆间隙中流入燃烧室被燃烧掉，增大机油消耗量，为此，在气门导管上安装了骨架式气门油封，如 图2-13所示。(五)气门座圈 368Q汽油机气门座圈是与气门密封锥面相配合的支承件。它的作用是与气门一起共同保证密封性能，同时它还能导出气门头部的热量。 368Q汽油机上的气门座圈是采用耐热粉末合金材料制成的环形零件，通过过盈配合压入气缸盖相应的气门座孔中，再加工成形。采用这种结构提高了座面的耐磨性和寿命。缺点是传热性较差，加工要求较高。[TOP] 四、气门驱动组 气门驱动组毡括凸轮轴，摇臂，摇臂轴，摇臂轴弹簧，止推装置等，如 图2-14所示。(一)凸轮轴 1.概述368Q汽油机凸轮轴的作用是控制进、排气门的开闭及其运动规律。其结构除具有全支承轴颈、各缸进、排气凸轮外，同时还有装配正时齿轮，分电器驱动斜齿轮和汽油泵驱动凸轮的轴颈及轴向止推槽。368Q汽油机上只有一根装在气缸盖上的凸轮轴，称为单顶置凸轮轴式。它通过中介零件来驱动发动机的进，排气门，这种中介零件我们称之为摇臂。 顶置凸轮轴式的配气机构布置比较紧凑，零件数目比较少，可以减少运动件的惯性质量。所以，这种型式的配气机构非常适合368Q汽油机这种高速发动机。其不足之处在于凸轮轴与曲轴相距较远，传动比较复杂。 2.凸轮外形凸轮外形在配气机构中极为重要，因为气门开关的快慢，开度大小，开启时间的长短都取决于配气凸轮的外形。可以说，凸轮外形决定了气门断开时间的长短，通气断面的大小，配气机构各零件的运动规律及承载情况。 在368Q汽油机上，实际的换气时间极其短暂(一般只有百分之一秒左右)，在这样短的时间内发动机得到充分换气，而配气机构各零件的承载情况又在许可范围内，是因为368Q汽油机的凸轮外形满足了下列要求。 1)凸轮外形能够保证获得尽可能大的时间断面值，即气门开启和关闭迅速，气门在尽可能大的凸轮转角内达到全开位置。 2)凸轮外形能够保证配气机构各零件所承受的冲击和振动尽可能小，即加速度小且不发生突变，以提高配气机构工作的可靠性和耐久性。凸轮轴凸轮的工作轮廓面采用了高次函数形式，其加速度和惯性力呈连续变化，工作平稳可靠。 3.凸轮轴基本尺寸及结构参数凸轮轴的轴向长度决定于发动机的总体布置、凸轮轴轴承数决定于作用在凸轮轴上的载荷和轴本身的刚度。368Q汽油机凸轮轴采用全支承形式(即每缸两端都有支承的形式)。凸轮轴的轴向止推设计在后端，宽度尺寸为 368Q汽油机凸轮轴在安装时是从缸盖的后端推进去的，所以从后往前，凸轮轴轴颈的直径递减，且最小半径大于凸轮最大半径。368Q汽油机凸轮轴主要结构参数见表2-3。 表2-3凸轮轴主要结构参数
4.凸轮轴的传动 凸轮轴是由曲轴驱动的，由于凸轮轴和曲轴之间存在一定距离，中间必须通过传动件来传动。 由于368Q汽油机采用的是顶置凸轮轴式，曲轴与凸轮之间的距离较远，采用齿轮传动会增加零件数目，增大重量，成本增加，维修困难。所以采用了分别装在凸轮轴和曲轴上的正时带轮，由一根齿形带传动方式，如 图2-15所示。5.凸轮轴定位因为凸轮轴上装有驱动分电器的斜齿轮，当它驱动分电器时会产生轴向力，这样凸轮轴有可能发生轴向窜动，引起配气正时不准，所以对凸轮轴必须进行定位。 在368Q汽油机上，凸轮轴是依靠止推片装入凸轮轴后端的环形槽内，然后用螺钉紧固在气缸盖上。止推片和凸轮轴之间留有0.05-0.15mm的间隙，确保在受热膨胀等情况下凸轮轴能可靠运转。 6.凸轮轴材料368Q汽油机凸轮轴长期受周期性的冲击载荷和强烈摩擦，在凸轮轴表面容易出现磨损和刮伤，影响凸轮轴使用寿命。为了适应凸轮轴的使用要求，选用了激冷合金铸铁作为368Q汽油机凸轮轴的材料。 (二)摇臂 368Q汽油机中，由于采用的是顶置凸轮轴式，凸轮通过摇臂驱动气门，省去了其它中间环节。 368Q汽油机摇臂是一个双臂杠杆，如 图2-16所示，一端通过圆弧面与凸轮接触，此表面在凸轮轴转动时，沿凸轮型面连滚带滑地移动，极易磨损，故其材料采用20CrMo，并在制造时进行表面渗碳淬火并镀铬，以提高表面硬度和耐磨性。另一端通过带球面的经渗碳淬火的调整螺钉顶住气门尾端。摇臂的两端要承受较大的弯曲应力，为了满足摇臂结构在最轻的重量下有最好的强度与刚度，摇臂轴孔两端的杠杆臂采用T字形截面。在368Q汽油机上，摇臂通过摇臂轴支承在与气缸盖构成一体的支座上。摇臂轴为管状，中间空腔形成油道，与摇臂配合部位钻有油孔。润滑油从支座的油道经摇臂轴通向摇臂轴孔进行润滑。 为了防止摇臂工作时发生轴向移动，摇臂轴上的摇臂与支座之间装有摇臂轴弹簧进行支撑定位。 气门组和气门驱动组的配置如 图2-17所示。[TOP] |
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为48.9mm。
mm的环形槽，装上止推片定位，其间隙为0.05-0.15mm。
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