氣門的構造與原理（圖解）

06-18

氣門與氣門導管和氣門彈簧共同構成一個總成，安裝在缸蓋上。

進氣門和排氣門承受的負荷不同。兩個部件運動時因自身慣性力產生的負荷相同（在發動機的使用壽命內約3 億次負荷變化）。但是排氣門還要承受廢氣帶來的高溫熱負荷，而進氣門則會通過流經的新鮮空氣冷卻下來。熱量還會從氣門經過氣門座以熱傳導形式擴散。

氣門構造圖

1—氣門鎖夾；2—氣門桿密封件；3—下部氣門彈簧座；4—換氣通道；5—氣門座圈； 6—氣缸蓋；7—氣門導管；8—氣門彈簧；9—上部氣門彈簧座

氣門分為氣門頭、氣門座和氣門桿三部分。氣門座與氣門座圈共同構成一個功能單元。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下部區域，帶有氣門面和內圓角。此處承受由燃燒壓力產生的作用力。設計氣門面高時考慮了這種情況。
氣門主要分為單一金屬氣門、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制成，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—氣門桿直徑；3—內圓角；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

氣門桿
氣門桿用于氣門在氣門導管內導向。氣門桿從固定氣門鎖夾的凹槽處直至內圓角過渡處或刮油邊處。為避免氣門桿磨損，氣門桿采用鍍鉻表面。
如果氣門桿端部帶有用于氣門自由轉動的凹槽，則與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。
空心氣門用于排氣門側，以便降低內圓角和氣門面附近的溫度，為此氣門該區域采用空腔結構。
為傳導熱量，氣門桿空腔容積約60% 的部分填充有可自由移動的金屬鈉。鈉在97.5℃時熔化，并根據發動機轉速在氣門空腔內產生相應的振動作用。內圓角和氣門頭處產生的部分熱量通過液態鈉傳至氣門導管并進入冷卻循環回路，從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—氣門桿；2—空腔；3—氣門頭

氣門座
氣門座承擔隔開燃燒室與氣道的作用。此外，熱量也通過此處從氣門傳至氣缸蓋。氣門處于關閉狀態時，氣門座表面與氣缸蓋氣門座圈靠在一起。氣門座表面的寬度沒有統一標準。氣門座表面較窄時可改善密封效果，但會削弱散熱能力。
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1.2 ～ 2.0mm。
確保氣門座位置正確非常重要，下圖為氣門座的幾個位置。

1—氣門座圈；2—氣門座

氣門座角度是指氣門座與一個垂直于氣門桿的（理論）平面之間的夾角。密封效果和磨損情況也取決于氣門座角度。對于進氣門來說，氣門座角度還會影響新鮮空氣進氣量，從而影響混合氣形成過程。
為避免氣門座磨損，需在氣門座表面進行鎧裝處理。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
氣門導管用于確保使氣門位于氣門座的中心并通過氣門桿將氣門頭處的熱量傳至氣缸蓋。為此需要在導向孔與氣門桿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。氣門導管不得伸入排氣通道內，否則會因溫度較高而導致導管變寬，燃燒殘余物可能會進入氣門導管內。

氣門鎖夾
氣門鎖夾負責連接氣門彈簧座和氣門。連接方式分為夾緊式和非夾緊式。
采用非夾緊式連接時，處于安裝狀態下的兩部分氣門鎖夾相互支撐。
采用夾緊式連接時，安裝后兩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于轉速很高的發動機。

氣門彈簧
氣門彈簧負責以可控方式關閉氣門，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閉。此外，其作用力也必須足夠大，以防止氣門關閉（又稱氣門跳動）后振動。氣門開啟時，氣門彈簧必須防止氣門與凸輪脫離。