六、导致配气机构运动特性发生改变的关键因素及其最主要来源
(一)各缸气门与活塞碰撞损坏的顺序
根据上述五、(二)及(三)可知,6缸的排气门最先发生碰撞头部首先折断损坏(当然6缸是2个气门折断);接着碰撞折断的依次是1缸、5缸、2缸排气门头部。只是5、2缸碰撞损坏时间间隔更短。6缸进气门头部应在6缸或1缸排气门头部折断之后、在5缸与2缸的折断之前碰撞折断。
(二)超速对进排气机构运动的不同影响
此次故障中,排气子机构的损坏都比进气子机构的严重,原因在于配气相位所决定的进排气门开闭时刻及超速情况下活塞与气门碰撞时刻的不同。
进气门开启初期,经过关闭、凸轮基圆段振动的衰减,其跳跃升程产生的较晚、较小,传动链间隙较小、没有顶死,碰撞较轻。在进气门最大升程处和关闭点附近,由于活塞向下运动或与气门相距较远,不会发生碰撞。对于排气门,如四、(二)及五(一)中所述,在滞后回落的过程中,活塞与气门之间的距离很快缩小、追上迟闭的排气门、在传动链顶死之后再次或持续碰撞。因此排气门与活塞发生碰撞时刻较早损坏较重。
所以,发动机超速对于排气机构的影响大于对进气机构的影响,或者说排气机构首先受到影响。
(三)超速对各缸气门的不同影响及导致配气机构运动特性发生改变的关键因素
在上述影响配气机构运动的诸因素中,受迫振动及其惯性力是机构之外影响各缸子机构运动的唯一差异性因素。超速时在外激发力引发的受迫振动作用下,凸轮轴变成一根振动轴,各缸配气子机构的凸轮处在轴上位置不同,受迫振动产生的惯性力不相同,各子机构的气门及其传动件产生的跳跃升程也就不相同。特别是与凸轮轴驱动端距离最近的6缸凸轮振动最大。1缸凸轮处在凸轮轴末端,约束较小,振动仅次于6缸。振动的影响从凸轮轴的两端向中间延伸、发展,5、2缸的振动再次之。3、4缸处于凸轮轴的中间位置,受迫振动及其惯性力相对较小,当时气门弹簧对其子机构的控制还是有效的。
因此说发动机超速对凸轮轴两端气门的影响大于对中间的影响,对于凸轮轴驱动端气门的影响大于对自由端的影响,而外激发力引发的受迫振动及其惯性力是产生这些不同影响、导致配气机构运动特性发生改变及气门与活塞碰撞的内在关键因素。
(四)配气机构受迫振动的最主要来源
由上述分析可知,超速时导致配气机构运动特性发生改变的关键因素来自正时齿轮传动系统的受迫振动及其惯性力。齿轮传动系统的振动主要是因为角速度变化产生的附加动载荷,从而引起凸轮轴的扭转振动。由曲轴正时齿轮到凸轮轴正时齿轮要经过三个正时中间齿轮,多齿轮传动系统累计误差大,容易产生振动与噪音。
所以来自正时齿轮传动系统的外激发力是引发凸轮轴乃至配气机构产生受迫振动的最主要来源。
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