姜在啟

摘 要：氣門是發(fā)動(dòng)機(jī)中重要的組成零件之一，其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。本文主要對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門損壞原因及改進(jìn)措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：汽車 發(fā)動(dòng)機(jī) 氣門損壞

1氣門的工作環(huán)境

隨著家用汽車普及速度的加快，車用發(fā)動(dòng)機(jī)的性能受到了越來(lái)越多的關(guān)注。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門和排氣門作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的門戶，一直工作在高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕環(huán)境中，且不斷地受到劇烈的沖擊磨損以及腐蝕磨損。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門盤部的工作溫度一般為300～500?C，而排氣門需要將燃燒室內(nèi)燃燒后的高溫廢氣及時(shí)排出，此時(shí)的工作溫度較高，可達(dá)600～800?C。特別是在配氣機(jī)構(gòu)完成一次循環(huán)后，燃燒室開(kāi)始往外排出廢氣，此時(shí)排氣門的開(kāi)口相對(duì)較小，而燃燒室內(nèi)又具有較高的工作壓力，因此高溫廢氣在高壓下快速通過(guò)氣門和座圈之間的微小縫隙，排氣門頭部區(qū)域受到的熱負(fù)荷和腐蝕急劇增加。

2氣門的失效形式

氣門的工作狀況是配氣機(jī)構(gòu)中最復(fù)雜和最惡劣的，其失效形式可分為氣門頭部變形、氣門盤或氣門桿斷裂、氣門頭部扭曲或燒蝕、氣門彈簧斷裂、氣門密封錐面磨損等。氣門的失效形式比較多，有時(shí)候是單獨(dú)發(fā)生，也有可能同時(shí)發(fā)生。同時(shí)引起氣門失效的原因也比較多，這對(duì)于企業(yè)想要解決氣門的失效問(wèn)題增加不少難度。引起發(fā)動(dòng)機(jī)氣門失效的原因多種多樣，一部分是因?yàn)闅忾T本身工作環(huán)境的惡劣和復(fù)雜性引起的，另一部分是由于氣門自身在設(shè)計(jì)或制造過(guò)程中存在的疏忽和缺陷導(dǎo)致的；其中一部分的失效可能只是一種原因引起的，有些失效形式就可能由多種原因混合在一起共同造成的。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)氣門發(fā)生失效的最大原因?yàn)闄C(jī)械載荷和熱負(fù)荷數(shù)值過(guò)大，這類失效原因占?xì)忾T全部失效原因中的比例高達(dá)33.74%；而氣門加工制造引起的質(zhì)量問(wèn)題、相關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不合理以及氣門形狀、尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)疏忽等問(wèn)題也是導(dǎo)致氣門失效的幾個(gè)重要原因，其占?xì)忾T全部失效原因中的比例分別為15.72%、10.02%和8.95%；剩余的其他原因約占所有原因中的31.57%，比如氣門配件的裝配問(wèn)題、燃燒室的密封問(wèn)題以及用戶操作不合理等。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門失效的最常見(jiàn)原因就是過(guò)大的機(jī)械載荷以及過(guò)高的熱負(fù)荷，而隨著工作溫度的不斷升高，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門頸部處的材料組織和性能會(huì)發(fā)生較大的弱化現(xiàn)象，當(dāng)材料的性能發(fā)生較大退化時(shí)，氣門在該部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中并出現(xiàn)局部剪切疲勞裂紋，易導(dǎo)致氣門提前發(fā)生失效。此外，高溫燃、廢氣對(duì)氣門頭部具有較強(qiáng)的腐蝕作用，并會(huì)在氣門表面上生成許多麻點(diǎn)和凹坑，嚴(yán)重影響氣門對(duì)燃燒室的密封效果，然后進(jìn)一步導(dǎo)致磨損加劇。發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門和排氣門分別控制著其燃燒室的進(jìn)氣口和排氣口，燃燒室內(nèi)的燃?xì)馊紵髸?huì)產(chǎn)生很高的溫度，且經(jīng)常會(huì)在燃燒室內(nèi)殘留有硫釩鈉以及許多細(xì)小的塵埃等化合物，而通常這些元素所組成的化合物熔點(diǎn)都不高。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門盤部工作溫度大于這類化合物的熔點(diǎn)時(shí)，其氧化物、釩化物以及硫化物經(jīng)過(guò)融熔后就會(huì)依附在氣門的盤錐表面上，這非常容易引起氣門發(fā)生燒損、扭曲以及氣門的疲勞斷裂現(xiàn)象。與此同時(shí)，氣門還受到很大的外部應(yīng)力作用，因此選擇的氣門材料一定要具備較高的高溫強(qiáng)度、抗腐蝕性能以及高溫硬度，以防止材料出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的失效主要包括有以下幾個(gè)方面：桿部斷裂，即氣門桿部端面或氣門頸部的過(guò)渡區(qū)域出現(xiàn)疲勞裂紋的現(xiàn)象；盤部斷裂，即氣門盤部表面出現(xiàn)裂紋或在某一方向上發(fā)生斷裂的現(xiàn)象；還有就是氣門的龜裂現(xiàn)象等。發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門遭受破壞性斷裂的原因有很多，比如說(shuō)氣門材料的強(qiáng)度較低、設(shè)計(jì)氣門時(shí)材料的選擇和應(yīng)用不合適、零件加工制造出現(xiàn)誤差、設(shè)備安裝或裝配不當(dāng)以及用戶使用不規(guī)范等。

3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門改進(jìn)措施

3.1氣門頸、桿、桿槽改進(jìn)措施

合理的對(duì)氣門座和導(dǎo)管的位置進(jìn)行調(diào)整，這是預(yù)防彎曲應(yīng)力產(chǎn)生的有效手段，同時(shí)也會(huì)使汽車氣門頸部及桿部交接處的應(yīng)力集中系數(shù)相應(yīng)的降低；為了使氣門頸、桿處的直徑差實(shí)現(xiàn)減小的目標(biāo)，技術(shù)人員可以通過(guò)加大氣門頸部與氣門桿過(guò)渡圓角R數(shù)值的方法達(dá)到上述效果，而為了增強(qiáng)氣門圓弧表面的光滑度，可以應(yīng)用螺旋磨削或者是切入式磨削的辦法；對(duì)于汽車氣門桿部對(duì)焊焊接處這易發(fā)生折斷的位置，要對(duì)其整體的彎曲度進(jìn)行測(cè)試，利用的設(shè)備為超聲波探傷儀器，及時(shí)的將摩擦焊接不良品剔除，降低焊縫出折斷現(xiàn)象發(fā)生的頻率；而對(duì)氣門鎖夾槽處折斷的改進(jìn)措施相對(duì)是簡(jiǎn)易的，用R槽取代矩形鎖夾槽即可，或者是加大矩形槽根部的過(guò)渡圓角。

3.2氣門彈簧改進(jìn)措施

汽車制造行業(yè)應(yīng)該明確要求氣門彈簧原料供應(yīng)商把每卷鋼絲的缺陷點(diǎn)數(shù)量真實(shí)的標(biāo)注于外標(biāo)簽上；在對(duì)鋼絲進(jìn)行使用之前，將相關(guān)的自動(dòng)鑒別設(shè)備安置于卷簧器械前端，此時(shí)缺陷的部位準(zhǔn)確的被識(shí)別，技術(shù)操縱人員對(duì)對(duì)開(kāi)展剪除的工作環(huán)節(jié)；增加磁粉探傷檢驗(yàn)技術(shù)人員的數(shù)量，以避免漏檢現(xiàn)象發(fā)生的幾率。

4結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求越來(lái)越高，朝著高轉(zhuǎn)速、大功率以及低能耗等發(fā)展方向發(fā)展。當(dāng)氣門表面受到較高的熱應(yīng)力或機(jī)械應(yīng)力作用時(shí)，容易引起發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋和座圈發(fā)生嚴(yán)重變形。而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)中這些配合部位的公差配合不匹配或潤(rùn)滑不夠時(shí)，這就會(huì)引起氣門桿部發(fā)生劃傷或咬合現(xiàn)象，此外，設(shè)備的超載或超速、氣門間隙調(diào)整不到位、沉積物黏附太多、燃廢氣的腐蝕以及沖擊磨損等都可能導(dǎo)致氣門提前失效，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量。因此需要結(jié)合實(shí)際情況，不斷的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門進(jìn)行改進(jìn)，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量。

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