气门座圈材料对照18篇

气门座圈材料对照18篇气门座圈材料对照　　（19）中华人民共和国国家知识产权局　　（12）发明专利申请　　（10）申请公布号CN103912332A（43）申请公布日2014下面是小编为大家整理的气门座圈材料对照18篇,供大家参考。

气门座圈材料对照18篇

篇一：气门座圈材料对照

　　（19）中华人民共和国国家知识产权局

　　（12）发明专利申请

　　（10）申请公布号CN103912332A（43）申请公布日2014.07.09

　　（21）申请号CN201410135305.3

　　（22）申请日2014.04.04

　　（71）申请人含山县全兴内燃机配件有限公司

　　地址238191安徽省马鞍山市清溪镇郑蔡岗

　　（72）发明人孙恒香

　　（74）专利代理机构

　　代理人

　　（51）Int.CI

　　权利要求说明书说明书幅图

　　（54）发明名称一种内燃机气门座圈

　　（57）摘要

　　本发明公开了一种内燃机气门座圈，所述的气门座圈是由粉末金属材料制成的，其中，粉末金属材料的重量百分含量组成为：C0.4-1.6%、Mo1-5%、Co2.5-8%、Mn0.6-1.8%、Cr2.0-5.0%、P0.05-1.2%、V0.2-0.5%、S0.01-0.08%、Ni0.32.2%、余量为Fe。本发明的配方合理，加入多种耐磨损和耐高温的材料，有效提高了耐磨性、耐高温性，通过合理的配比及烧结，最高能高温环境下运行长时间，而不出现塌陷及变形。

　　法律状态

　　法律状态公告日2014-07-092014-10-29

　　2016-12-07

　　法律状态信息公开实质审查的生效发明专利申请公布后的视为撤回

　　法律状态公开实质审查的生效发明专利申请公布后的视为撤回

　　权利要求说明书

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　　说明书

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篇二：气门座圈材料对照

　　单元二汽车常见易损件和常用材料

　　学习目标完本钱单元学习后,你应能：1.掌握汽车发动机、底盘、电气设备和车身的易损件。2.了解车用燃料的种类与质量要求。3.了解车用汽油、车用轻柴油、发动机润滑油的作用与质量要求。4.了解车辆齿轮油和润滑脂的作用与质量要求。5.了解汽车制动液的作用与质量要求。6.了解发动机冷却液的作用与质量要求。建议学时：6学时

　　一、汽车常见易损件1.发动机易损件1）汽缸体（图2-1）汽缸体除汽缸正常磨损可进行镗磨加大尺寸予以修理外,在冬季因缸体未放尽积水被冻裂,运行中因气缸缺少冷切冷却水被过热膨胀裂缝漏水,以及在行车事故中被碰撞损坏和孔径数次镗削扩大至极限。有一定的消耗量,属于正常应备品种,数量应视地区销售情况而定。

　　图2-1汽缸体2）汽缸套汽缸套常见故障有缸孔自然磨损、外径压配不当漏水（湿式缸套）、缸壁因敲缸损伤,或在突发

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　　情况下如连杆螺栓松脱被连杆击穿等,必备品,耗量较大,应有一定的备量。3）汽缸盖（图2-2）除未发现的制造缺陷如隐藏裂纹、排气门座压配松弛等引起的漏水现象外,主要是使用不当和自

　　然疲劳损坏。常备品,应有一定的备量。

　　图2-2汽缸盖4）汽缸盖衬垫（图2-3）常见故障有缸盖紧固螺栓或螺栓拧紧力失准或松弛,制造上的缺陷,漏水造成热化学腐蚀等,结果封闭汽缸孔边缘部位烧蚀泄漏、水孔边缘局部热腐蚀缺损使封闭失效。一次性使用配件,消耗量很大,通常有作为随车主要维修备用品,应有较多库存备量。

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　　图2-3汽缸盖衬垫5）活塞活塞的常见故障有自然磨损,在发动机过热时会造成局部铝合金属熔蚀发生拉缸或咬死,磨损后配合间隙过大、积碳早燃时会击伤、裂缝等。主要易损件,消耗量大、规格多,是营销必备品种。6）活塞环（图2-4）常见故障有因活塞拉缸被折断,自然磨损,弹性衰减等。主要易损件,消耗量大、规格多,是营销必备品种。

　　图2-4活塞环7）活塞销常见故障有外径自然磨损,在特殊工况下或制造上未检出的隐藏裂缝造成的折断。主要易损件,消耗量大、规格多,是营销必备品种。8）活塞销衬套常见故障有自然磨损,因缺油高热烧损及压配合间隙过大引起衬套走外圆等。主要易损件,消耗量大、规格多,是营销必备品种。9）连杆（图2-5）受力矩杆体扭曲、大头小头孔座因轴孔磨损或断油造成的过度磨损松旷、螺栓孔螺纹损坏等。虽属易耗件,但相对销量较少,应有一定备品以应需要。

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　　图2-5连杆10）曲轴（图2-6）常见故障有主轴颈和连杆轴颈磨损,曲轴因受力扭曲变形导致同轴度失准以及在突发工况下或材质缺陷、隐藏裂纹等造成个别现象的折断等。主要非易耗件,但仍有一定的销量,为常备供给配件之一。

　　图2-6曲轴11）连杆、曲轴轴承常见故障有因断油产生的合金层合金烧熔咬轴,因冲击负荷所致合金层局部合金疲劳剥落,因配合间隙过大造成轴承钢衬走外圆及定位唇口变形移位等。易耗件,需成组更新品,应有足够数量的品种。12）飞轮（图2-7）

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　　常见故障有大端工作平面因离合器钢片损坏或磨损后被铆钉突出磨损形成的沟槽,飞轮齿圈端因起动机驱动齿轮的撞击崩块或齿面磨损过大,齿圈与飞轮外圆配合松弛等。应有一定的备品。

　　图2-7飞轮13）气门气门常见故障有自然磨损和胶粘咬死、断裂、腐蚀等。易耗件,应有较多的备品。14）气门导管常见故障有自然磨损致配合间隙过大,燃烧废气或润滑油杂质等侵入,形成磨料,使气门杆咬死或内孔拉伤。易耗件,在发动机大修中,常需换用新品,应有一定的备量。15）气门弹簧（图2-8）常见故障有变形、折断、弹性衰减等。易耗件,常供品,应有一定的备量。

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　　图2-8气门弹簧16）气门座圈常见故障有机械磨损和热腐蚀,以致造成气门或座圈的密封面破坏。应有一定备量。17）凸轮轴（图2-9）常见故障有主轴颈磨损、凸轮磨损。凸轮轴弯曲变形,同轴度变坏和机油泵驱动齿轮损坏也属常见。根据地区供需情况,应有一定备量。

　　图2-9凸轮轴18）气门挺杆常见故障有杆部自然磨损、调节气门间隙螺钉螺纹损伤、与凸轮轴凸轮接触球形工作面磨损等。易耗件,但与其他品种比较消耗量较少,应有一定备量。19）气门摇臂常见故障有轴承孔磨损,圆弧工作面磨损,气门间隙调节螺栓与螺母或螺钉与螺母以及螺孔螺纹的松旷和损坏。耗量较大,应有较大的备量。20）凸轮轴正时齿轮（图2-10）常见故障有齿部因受冲击力矩被崩裂、断齿,铁心与胶木或尼龙的压配松动及齿面磨损超过允许值等。易耗件,在维修作业中常被更换,应有较多的备品。

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　　图2-10凸轮轴正时齿轮21）正时链条（图2-11）常见故障有链板疲劳,轴销、滚子磨损后伸长。工程塑料制齿形带的损坏现象为出现疲劳伸长、齿面磨损等。易损件,应有一定备量。

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　　图2-11正时链条22）进排气歧管总成常见故障有热疲劳裂纹,安装凸缘边缘因螺栓拧紧顺序及力矩不当造成的断裂,或受热疲劳引起的安装平面翘曲变形而破坏的漏气等。易耗件,接口垫消耗量较大,应有较多备品。进气歧管如图2-12所示。

　　23）机油泵（图2-13）

　　图2-12进气歧管8/30

　　常见故障有除制造质量外,运动件自然磨损、限压阀弹簧弹力疲劳衰减、密封衬垫损坏等有会造成供油压力缺乏甚至失效。维修易损件,属常供备品。

　　图2-13机油泵24）机油集滤器常见故障有滤网经屡次阻塞清洁后变形或损坏、浮子泄漏及油管油垢阻塞、去除中变形等。维修易损件,属常供常备品,应有较大的备品。25）机油滤清器（图2-14）常见故障有滤芯被机油杂质污染阻塞,密封衬垫变形损坏,限压阀因弹簧压力衰减,开启压力失准。易损件,需要量较多,应有较多备量。

　　图2-14机油滤清器9/30

　　26）油底壳油底壳是易损件,应有一定备品。27）汽油泵常见故障有膜片疲劳损伤裂缝,进、出油单向阀工作面磨损致其密封性破坏,摇臂工作面磨损量过大,膜片行程减小等。应有较多的备量。28）汽油滤清器常见故障有漏气（不密封）或滤芯为及时维护而形成阻塞。消耗件,应多备。29）空气滤清器（图2-150常见故障有滤芯被尘土阻塞。消耗件,应多备。

篇三：气门座圈材料对照

　　发动机气门座圈测温方法及应用

　　张薇;柴之龙;王峰;裕莉莉【摘要】气门座圈温度场的建立是指导气门座圈选材、减少气门与座圈磨损的重要手段.采用整体硬度法测试了某发动机气门座圈的受热温度.结果表明,该发动机气门座圈的最高受热温度为330～340℃,最高温度点位于与气门锥面接触的座圈锥面(即密封面),并且通过CAE模拟计算验证了气门座圈各部位的温度变化趋势与测试结果一致.【期刊名称】《汽车工艺与材料》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】4页(P24-27)【关键词】气门座圈;温度场;整体硬度法【作者】张薇;柴之龙;王峰;裕莉莉【作者单位】中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春130011;中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春130011;中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春130011;中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春130011【正文语种】中文【中图分类】U465.3气门与气门座圈是发动机中一对关键的摩擦副，该摩擦副的密封性和可靠性是保证发动机正常工作的重要条件之一[1]。但这对摩擦副工作环境恶劣，如果气门与气门座圈过度磨损，会导致气门漏气，从而使发动机动力性能下降、燃油消耗率上升。

　　影响气门与气门座圈磨损的因素很多，除了气门关闭时的冲击载荷和腐蚀气氛外，温度也是一个非常重要的因素。较高的温度可能会导致气门和气门座圈材料硬度的降低而加剧磨损，为达到恰当选材的目的，首先应该确定气门-气门座圈摩擦副的工作温度。以往有很多学者研究过气门的温度场[2-3]，但是关于气门座圈的测温工作却少有报道。本文介绍了气门座圈的测温试验方法及应用，该气门座圈温度场的建立可有效指导气门座圈的选材并降低其磨损率。气门座圈压装到气缸盖的座孔中，气门座圈的直径为Φ20～40mm，座圈壁厚最薄处只有2mm左右，且材料多采用粉末冶金和铸铁，材质较脆，不适合打孔，因此通常采用的硬度塞及埋热电偶等测温方法都不可行。目前国内外大多采用整体硬度法对气门进行测温，该方法的测温原理和硬度塞法相同，即利用某些合金淬火后的硬度随回火温度升高而下降的这一特征，首先做出用于测温的材料硬度和回火温度的关系曲线；用同一种材料做成零件，在特定的工况下运转，零件承受的热负荷相当于对其进行回火，使零件硬度产生永久性的变化，然后测量其不同位置的硬度，并通过硬度-回火温度关系曲线查找对应的温度值，即可获得零件温度场[4]。本文借鉴气门的测温方法，采用整体硬度法对气门座圈的温度场展开研究。用于测温的金属材料要求其在工作温度范围内的硬度与回火温度呈线性或近线性关系，气门座圈的工作温度一般为300～500℃，试验摸索发现40Cr在这一温度范围内的硬度与温度呈线性或近线性关系。故选用该材料作为测温材料，40Cr的化学成分见表1。将测温材料制备成48块Φ10mm×20mm的标准试样，经870℃×15min淬火；然后将淬火后的样品每3块分成1组，共分成16组，进行不同温度的回火处理。回火温度为160～480℃，分成16级，每级温差20℃，回火保温时间为2h。回火温度的波动会影响测温精度，本文利用especSTPH-102箱式回火炉，该炉子的温度偏差为±3℃。

　　将热处理好的标准试样按照《GB/T13298金属显微组织检验方法》的要求制备金相试样，并经过抛光获得光滑的表面；然后采用显微硬度（HV1）方法，在每个标准试样上随机选取6个位置进行硬度测量，每个回火温度下测试3块标准试样。舍去最大值和最小值，以平均值作为该温度下的硬度值。以回火温度为横坐标，以不同回火温度下的硬度值为纵坐标，建立40Cr测温材料的回火温度-硬度关系曲线（见图1中的测试曲线），然后将该曲线拟合成多项式曲线（见图1中的拟合曲线），采用getdata软件逐一读取所拟曲线不同温度下对应的硬度值。除将测温材料40Cr制成上述标准试样外，还要制成气门座圈成品，与试样同炉淬火；然后将这些经过淬火处理的特殊“气门座圈成品”压装到某发动机缸盖上，进行精铰锥面，保证与气门锥面的配合间隙，并搭载该发动机进行台架试验。气门座圈经过台架试验受到了热负荷，相当于进行了回火，因而力学性能将发生不同程度的衰减，硬度值下降，这种硬度的最后变化取决于它所受的最高温度，也取决于最高温度延续的时间，因此台架试验在发动机100%额定转速下的运行时间要与测温材料标准试样的回火时间相同（即2h），具体台架试验工况见表2。将台架试验后的气门座圈从缸盖上完整取出，随机抽取4支（1缸1号、1缸2号、3缸1号、5缸1号）；然后将每只气门座圈端面等分为16份，依次测试硬度（图2）；将硬度最低的（温度高）部位切开，取其剖面，制成金相样品。沿样品的边缘测试硬度，测试点的选取如图3所示，第1个点距上表面和左侧面的距离分别为0.5mm；然后沿顺时针的方向测试，测试点与测试点的间隔为水平（或垂直）方向1mm，测试点距表面距离为0.5mm。将测试的硬度值依照图1拟合的40Cr测温材料“回火温度-硬度”关系曲线转化为对应的温度值，即可获得气门座圈的温度场。4支气门座圈不同位置的温度值见表3。由此可见，该发动机气门座圈的最高温度

　　为340℃左右，且最高温度均位于No2的位置。图4显示了气门座圈不同位置所受的温度变化趋势，可以看出No1～No4的温度高于300℃，而其它点的温度基本在300℃以下。说明气门座圈锥面及其附近所受的温度高于其他部位，采用CAE进行模拟计算分析，气门座圈各部位的温度变化趋势与测试结果一致，见图5。气门座圈温度场的建立为设计选材提供依据，为了降低气门与气门座圈的磨损率，应合理匹配两者的硬度，将两者的硬度差控制在5HRC以内[5]。与文中所研究的气门座圈配合的气门，锥面堆焊T400，该材料是一种含高Mo和Cr成分的钴基合金材料，350℃下的热硬度能达到40HRC。因此，选择的发动机气门座圈材料在350℃下的热硬度应该大于35HRC。a.此发动机气门座圈的最高受热温度为340℃左右，最高温度点位于与气门锥面接触的座圈锥面处（即密封面），其它部位的温度明显偏低。b.通过CAE模拟计算分析气门座圈各部位的温度变化趋势与测试结果一致。c.为了降低气门与气门座圈的磨损率，两者之间的硬度差应控制在5（HRC）之内，根据所建立的发动机气门座圈温度场，建议该座圈材料350℃的热硬度应大于35（HRC）。

　　【相关文献】

　　[1]赵运才,严珩志.气门磨损失效专家系统的知识表达与推理研究[J].汽车发动机，2006（8），4：54-56.[2]肖学林,王忠诚.内燃机气门测温方法与应用[J].热处理技术与装备,2011（8），4（32）：22-26.[3]张薇,柴之龙,谷华.天然气发动机气门温度场研究及精度验证[J].汽车材料与工艺,2013，9：6669.[4]许勇静,张智.柴油机气门温度的实验测量[J].船海工程，2007（8），4（36）：79-82.[5]郭海涛,卓斌,彭健,桂长林.气门-气门座的摩擦学设计研究,2001，19（3）：258-262.

篇四：气门座圈材料对照

　　零件材料工艺左右曲柄40cr45锻压调质处理曲柄销40cr45锻压退火回火渗碳处理连杆20crmo锻压渗碳淬火处理活塞ac8azl109t6人工时效加固溶强化第一道环球墨铸铁7cr17磷酸盐薄膜处理氮化第二道环rik20a球墨铸铁磷酸盐薄膜处理磷化油环组合片环p615p6311cr18ni9磷酸盐薄膜处理磷化活塞销20crmo渗碳处理曲轴箱adc12即yl113下同压铸表面不锈钢喷丸处理无水铬酸膜处理曲轴箱盖adc12压铸表面不锈钢喷丸处理苹果盖ac盖左后adc12压铸表面不锈钢喷丸处理气缸体adc12压铸表面不锈钢喷丸处理气缸套中磷铸铁硼铸铁铸造精磨气缸头zl107t6t4无水铬酸膜处理缸头盖adc12压铸表面不锈钢喷丸处理正时主动齿轮20crmo正时从动齿轮40cr表面喷丸调质处理正时凸轮轴20crmo整体渗碳正时凸轮冷激铸铁正时链轮20cr凸轮轴20crmokt265002整体渗碳摇臂20crmo摇臂轴20crmo30crmo渗碳调质并表面氮化摇臂座钢板20adc12表面氮化铸造气门内弹簧55crsi表面喷丸两端磨平气门外弹簧swoscv表面喷丸两端磨平进气门4cr10si2mo调质并表面软氮化表面软氮排气门4cr10si2mosuh35调质并表面软氮化表面软氮气门座圈气门导管主副轴及齿轮20crmo或20crmnti整体碳氮共渗变速毂qt7002等温淬火去尖角毛刺50锻件正火局部高频淬火镀铬20crmo表面渗碳淬火45电镀防腐制止器20冲压表面渗碳淬火启动轴20crmo局部镀锌整体渗碳喷砂喷丸去氢处减速齿轮20crmo渗碳淬火启动惰齿20crmo渗碳淬火减速齿轮轴20crmo表面渗碳淬火启动大齿20crmo渗碳淬火离合器结构体adc12铸造离合器摩擦钢片冷轧钢板冲压离合器齿轮铁碳铜镍系粉末冶金齿部高频淬火并退磁离合器弹簧65mn机油泵体座盖adc12铸造机油泵传动齿轮增强尼龙66表面平整光滑机油泵内外转子铁基粉末冶金fg6030粉末冶金飞轮10法兰盘为45表面光洁

　　摩托车发动机重要零部件材料与工艺总结

　　1、活塞：常用材料为铸铁和铝合金，铝合金又可分为铝铜合金（Y合金）和铝硅合金（Lo-Ex合金）；毛坯加工方法可分为铸造和锻造两种，而铸造铝合金活塞由于其成本低而被一般内燃机广泛使用，但在二冲程柴油机中仍采用铸铁活塞；大量生产时采用金属模铸造，单件生产时则用砂型铸造，最新可采用挤压铸造。对于摩托车，常用材料为ZL108、ZL109、ZL117等，通用的毛坯加工方法是金属型铸造，且金属模应采用下抽芯模具，而液态模锻工艺是其发展方向，热处理通常采用固溶强化（相当于钢的淬火）及完全人工时效（T6），也有采用淬火及稳定化回火（T7）的。2、活塞销：一般采用20、15CrA或20Mn2等优质渗碳钢，在强化内燃机中可以高级合金钢；其外表面应采用渗碳淬火或表面感应淬火，为提高疲劳强度可采用冷挤压成形法、双面渗碳、氰化或氮化。对于摩托车，材料一般为低碳合金钢（15Cr、20Cr、20Mn、20CrMo、20CrMnMo）,采用热轧圆钢、冷轧或冷拉无缝钢管的毛坯经冷挤压和温挤压成型，双面渗碳是强化活塞销的有效方法。3、活塞环：常用材料为铸铁和钢，铸铁又可分为球墨铸铁和可锻铸铁，钢中如65Mn弹簧钢可用于制造气环；表面处理方法有镀铬、镀锡、喷钼及磷化；加工方法有单体浇铸、靠模加工及热固定法。对于摩托车，可采用合金铸铁（铬钼、钨合金铸铁）、球墨铸铁及钢（弹簧钢、不锈钢），其余同上。4、连杆：一般采用中碳钢或合金钢制造，汽车、拖拉机及其他小型内燃机常用45、40Cr、40MnB等中碳钢锻造，其他强化内燃机则用42CrMo、18Cr2Ni4WA等合金钢，某些小功率内燃机还有用球墨铸铁制造的；对于锻钢连杆可采用表面喷丸处理来提高疲劳强度，固定连杆大头盖的螺栓可用40Cr、35CrNiMo、18Cr2Ni4WA等合金钢。对于摩托车，可采用45、40Cr、40MnB、20Cr、42CrMo、20CrMo等材料经模锻、辊锻或精锻等方法成型，采用辊锻的时候也可用45钢、冷硬铸铁及球墨铸铁制造。5、曲轴：可分为锻造曲轴和铸造曲轴两大类，锻造曲轴常用材料为普通碳素钢（35、40、45、50）和合金钢（35Mn2、40Cr、45Mn2、35CrMoA、42CrMoA、

　　50CrMoA、40CrNi及18Cr2Ni4WA），铸造曲轴常用材料为球墨铸铁QT60-2、可锻铸铁KTZ70-2、合金铸铁及铸钢ZG35等；锻、铸造的曲轴一般都要经过热处理，轴颈部分要经过加硬处理（渗碳、渗氮、淬火）和研磨等。曲轴轴承材料可分为铅基、锡基、铜基、铝基轴承合金。对于摩托车，一般为组合式曲轴（多缸的为整体式），大多采用锻造方法，常用材料为45、50、35Mn2、45Mn2、35CrMoA、40CrNi、40Cr、18Cr2Ni4WA，常用表面强化工艺有圆角高频感应淬火、圆角滚压及氮化。6、配气机构：目前大多数内燃机气门锥角均为45度；进气门常用材料为40Cr，排气门则采用高碳马氏体钢（工作温度不超过650度，如4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等）和奥氏体合金钢（工作温度可达870度，如4Cr14Ni14W2Mo）；有时为提高气门耐磨、耐热、耐腐蚀性能，在气门座合面、气门杆端部还需镀覆钴基或镍基合金，或在气门杆上进行镀铬等化学处理；气门弹簧一般采用65Mn、50CrVA等材料，喷丸处理可提高其疲劳强度；大多数的气门座圈的材料是合金铸铁；气门导管一般采用减磨性能好的灰铸铁材料，采用铁基粉末冶金制造；凸轮轴一般采用20、20Mn2（低碳钢要进行渗碳淬火）或45、45Mn2（中碳钢要进行高频淬火）材料，近年来也有使用可淬硬合金铸铁，冷激铸铁、球墨铸铁或可锻铸铁来制造；气门挺柱的作用是实现凸轮的运动规律并承受凸轮的侧向力，多采用冷激铸铁或镍铬合金铸铁制造（凸轮也一样，二者有匹配关系）；气门推杆的材料可采用钢或铝的，其作用是将挺柱的运动通过摇臂传给气门；气门摇臂一般采用45钢模锻或精密铸造，近来也有用球墨铸铁铸造，它多采用丁字形或工字型断面。对于摩托车，气门座材料可用烧结气门座材料、高铬铜钼铸铁及耐热钢，气门弹簧可用50CrVA、60Si2CrA、60Si2CrVA、55CrSi等材料，其可用喷丸、软氮化及超细化热处理等工艺进行强化。7、机体：包括气缸体和曲轴箱体，一般采用铝合金和铸铁制造，铸铁一般是HT20-40、HT24-44等，铝合金一般是铝硅系中高强度的ZL101和ZL104合金；气缸套的材料一般为球墨铸铁、高磷铸铁和合金铸铁；在风冷式内燃机中对于铝合金气缸的气缸套采用铸铁制造，其他的一般是气缸体、气缸套铸造在一起。对于摩托车，曲轴箱一般采用压铸铝合金（如YL112<即ADC10>、YL113<

　　即ADC12>）压铸而成，气缸体可分为铸铁气缸体（铸铁内加合金元素）、压入式气缸体（气缸套为合金铸铁铸造，然后压入到铝合金气缸体中）、双金属气缸体（先对合金铸铁气缸套外表面经机械加工后渗铝，然后再浇铸铝合金散热片，两材料过渡层厚度控制在0.02-0.04mm之内）及铝合金镀铬气缸体四种；气缸套磨损有磨料磨损、磨蚀磨损及溶着磨损三种情况，其表面处理方法有镀铬、氮化、表面淬硬及喷镀等。8、气缸头：一般采用铸造的方法制造；制造的材料通常有铸铁和铝合金两种，铝合金气缸盖工作温度一般不超过220度，铸铁气缸盖工作温度一般不超过375-400度；在水冷式内燃机中，通常采用HT21-40、HT25-47及合金铸铁等铸铁或ZL101、ZL104等铝合金材料；在风冷式内燃机中，广泛采用ZL105、ZL106、ZL108、ZL4等高硅铝合金和66-1稀土铝合金材料，少数采用铸铁。对于摩托车，气缸盖常用材料有高硅铝合金、ZL105、ZL106、ZL108及66-1稀土铝合金。9、气缸盖衬垫：一般有以下型式——整片式硬铝衬垫、层叠式钢片衬垫、波纹式钢片衬垫、铜皮-石棉衬垫、钢片-石棉衬垫及编织钢丝或金属骨架与石棉组成的衬垫，一般中小功率内燃机都采用铜皮-石棉衬垫或钢片-石棉衬垫。

　　零件左、右曲柄曲柄销连杆活塞第一道环第二道环油环组合

　　材料40Cr（45）40Cr（45）20CrMoAC8A/ZL109球墨铸铁/7Cr17RIK-20A/球墨铸铁片环P615衬环P631/1Cr18Ni9

　　工艺锻压，调质处理锻压，退火，回火，渗碳处理锻压，渗碳，淬火处理T6（人工时效加固溶强化）磷酸盐薄膜处理/氮化磷酸盐薄膜处理/磷化磷酸盐薄膜处理/磷化

　　活塞销曲轴箱

　　20CrMoADC12<即YL113，下同>

　　渗碳处理压铸，表面不锈钢喷丸处理/无水铬酸膜处理

　　曲轴箱盖苹果盖、AC盖、左后盖气缸体气缸套气缸头缸头盖正时主动齿轮正时从动齿轮正时凸轮轴正时凸轮正时链轮凸轮轴摇臂摇臂轴摇臂座气门内弹簧气门外弹簧进气门

　　ADC12ADC12

　　压铸，表面不锈钢喷丸处理压铸，表面不锈钢喷丸处理

　　ADC12中磷铸铁/硼铸铁ZL107ADC1220CrMo40Cr20CrMo冷激铸铁20Cr20CrMo/KT2650-0220CrMo20CrMo/30CrMo钢板20/ADC1255CrSiSWOSC-V4Cr10Si2Mo

　　压铸，表面不锈钢喷丸处理铸造，精磨T6/T4+无水铬酸膜处理压铸，表面不锈钢喷丸处理

　　表面喷丸，调质处理整体渗碳

　　整体渗碳精锻渗碳/调质并表面氮化表面氮化/铸造表面喷丸，两端磨平表面喷丸，两端磨平调质并表面软氮化/表面软氮化

　　排气门

　　4Cr10Si2Mo/SUH35

　　调质并表面软氮化/表面软氮化

　　气门座圈气门导管主副轴及齿轮变速毂变档拨叉变档拨叉轴变档轴20CrMo或20CrMnTiQT700-250锻件20CrMo45整体碳氮共渗等温淬火，去尖角毛刺正火，局部高频淬火，镀铬表面渗碳淬火电镀防腐

　　制止器启动轴

　　2020CrMo局部镀锌

　　冲压，表面渗碳，淬火整体渗碳，喷砂喷丸，去氢处理

　　减速齿轮启动惰齿减速齿轮轴启动大齿离合器结构体离合器摩擦钢片离合器齿轮离合器弹簧机油泵体、座、盖机油泵传动齿轮机油泵内外转子飞轮

　　20CrMo20CrMo20CrMo20CrMoADC12冷轧钢板铁-碳-铜镍系粉末冶金65MnADC12增强尼龙66铁基粉末冶金（FG60-30）10（法兰盘为45）

　　渗碳淬火渗碳淬火表面渗碳淬火渗碳淬火铸造冲压齿部高频淬火并退磁

　　铸造表面平整光滑粉末冶金表面光洁

篇五：气门座圈材料对照

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　　·气门各部位名称

　　包含有盘锥面、盘外圆、盘端面（有

　　盘部

　　的带底窝）各部分的总称

　　颈部盘部与杆部之间的过渡部分

　　3除碳凹部杆部与杆部之间的过渡部分

　　和气门导管相接触的及其延续部

　　杆部

　　分的圆柱部

　　5锁夹槽部安装锁夹的部分

　　挡圈槽安装挡圈的位置

　　杆端部锁夹槽部与杆端面之间的部分

　　杆端面与摇臂或挺杆的接触面

　　盘端部盘部的外端面

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　　10盘外圆处于盘端面与锥面之间的部分

　　11盘锥面与气门座接触的圆锥面

　　12基准直径盘锥面上的设计、计量直径

　　底窝盘端面的凹窝

　　·气门的功能及主要结构形式一、气门的功能

　　气门是在内燃机工作过程中密封燃烧室和控制内燃机气体交换的精密零件，是保证内燃机动力性能、经济性能、可靠性、耐久性的重要部分，按其功能分为进气门和排气门两种。气门的工作条件恶劣，进气门的工作温度可达600℃，排气门的工作温度可达800℃。进气门主要受反复冲击的机械负荷，排气门除受反复冲击的机械负荷外，还受高温氧化性气体的腐蚀以及热应力（即气门盘部因温度梯度产生的应力）、锥面热箍应力（即气门的堆焊材料与基体材料膨胀系数不同产生的附加应力）、和燃烧时气体压力等共同作用，气门在落座时承受由惯性引起的冲击交变载荷及弹簧压力、高温腐蚀气体的高速冲刷等，因此气门的受力情况较为复杂，这要求气门：

　　（一）具有合理的外形尺寸，对气流阻力要小，

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　　提高气缸的充气和排气效率，保证内燃机的动力性能和经济性。

　　（二）具有足够的热强度，在高温下能够承受很大的冲击负荷作用。

　　（三）具有良好耐磨性能和使用寿命。（四）具有良好的抗氧化腐蚀性能。

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　　二、气门结构满足内燃机工作要求的气门材料有很多，大致可

　　分为：排气门材料和进气门材料。通常进气门采用整体结构单一金属材料，而排气门工作温度较高，常选择头杆对焊、整体奥氏体材料杆端焊片及锥面堆焊结构。图示是一个安排在发动机缸盖上的排气门工作状态示意图。（图一）三、气门工作时所承受的机械应力图。

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　　四、气门的形式

　　序号

　　名称

　　示意图

　　A1整体气门

　　A2焊接气门

　　A3堆焊合金气门

　　表面处理（氮A4化、镀铬、锁

　　夹槽滚压）

　　A5中空钠冷气门

　　·发动机气门安装须知

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　　汽车发动机气门（以下简称气门）直接影响发动机密封及相关性能，其工作环境恶劣，受强烈的机械负荷、高温和化学腐蚀等作用，是发动机的重要零件，须正确安装。气门在开箱和运输过程中，不得磕碰，在使用过程中，不得超负荷及承受额外的附加力，否则将使气门变形失效，导致早期损坏。在安装气门时，请认真阅读以下注意事项。

　　1、新导管装入缸盖后，应用铰刀校正导管的圆度和内孔尺寸，使气门杆与导管孔的间隙符合发动机说明书的规定。不可加工已精加工过的气门杆。使用中，气门杆与导管孔的间隙不得超过发动机说明书规定的磨损极限，一般只要气门杆与导管之间的间隙达到了0.13毫米（杆径等于或小于 8毫米的气门）或0.16毫米（杆径大于 8毫米的气门）就需要更换气门或导管，不然将导致气门早期损坏。

　　2、同一系列不同机型发动机的气门可能有差别，切勿混装。

　　3、对变形或烧伤的气门座圈，必须铰、磨校正，不能仅用与气门对研的方法修复。对无法修复的气门座圈应换新件。修复或新换的座圈口与导管孔应同轴，同

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　　轴度允差0.03毫米。气门装入气门座圈中，气门与缸盖的下沉量应符合发动机说明书规定的要求。

　　4、气门与气门座轻轻对研，保证气门密封性。研磨时不可用粗研磨料。气门座与气门锥面接触部位，应在气门锥面中下部。气门与座圈必须密封，密封不良，将导致发动机功率下降和气门早期损坏。

　　5、研磨后，应用煤油将磨料清洗干净，再用清洁的机油润滑气门杆和导管。

　　6、装新气门油封。7、选择合格的气门锁夹。锁夹应无毛刺；锁夹卡入气门槽颈，轻轻对研，锁夹应与气门锁卡槽相符；气门弹簧座的锥孔与锁夹外锥面接触应良好。8、装气门锁夹。不得敲击气门杆端部，且须装牢，否则将造成气门摇动，致使锁夹咬伤气门槽颈，导致气门锁夹槽颈处断裂。9、调整气门脚间隙。正确的气门脚间隙非常重要，必须按发动机说明书调整。最好在汽车行驶800-1000公里后，重新校正一次。气门脚间隙过小，将使气门工作温度升高，锥面早期磨损。气门脚间隙过大，将有噪声并造成气门冲击座圈。这两种情况，都会使气门在颈部断裂。

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　　同时，提醒用户注意以下几点：1、发动机维修时，更换新气门是非常必要的。旧

　　的气门，即使表面无任何缺陷，也可能有不可见的疲劳损伤，因此，不可继续使用。

　　2、更换新气门时，应同时更换新的气门导管和气门弹簧。使用旧的导管将会增加机油消耗和积碳，而积碳将导致气门工作温度升高，影响气门使用寿命。旧的气门弹簧，因弹力降低，对气门寿命和发动机的功率是有害的。

　　3、使用液压挺杆的发动机在更换气门时，除遵照以上须知外，应检查液压挺杆是否能达到技术要求，否则将造成气门的断裂。

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　　·气门挺杆安装须知一、机械挺杆安装须知1、一支新挺杆不能与凸角已磨损的凸轮配对。2、缸体内润滑油的清洁度及油梳压力必须达到发动机的标准要求。3、安装前用含有抗压添加剂的机油涂抹凸轮凸角（不可使用发动机油、黄油）4、挺杆外圆与缸体上承孔的配合应为H7/f6，间隙偏大偏小都将影响挺杆正常工作。5、挺杆中心线上对凸轮凸角应有适当的偏移量以保证挺杆工作时正常旋转。6、凸轮与推杆最初几分钟的磨合是至关重要的，为保证磨合好，发动机应首先以1200～1800r/min的转速空

篇六：气门座圈材料对照

　　缸体、缸盖加工生产线中刀具的选择

　　金延安【摘要】刀具的选择受到工件材料、工艺、机床和生产线节拍控制等多种因素制约，在工艺编制时，多方考虑以上因素，处理好刀具与它们之间的协调关系是极为重要的。本文重点介绍了缸体、缸盖加工生产线中组合机床和加工中心机床刀具的选择。【期刊名称】《汽车制造业》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】3页(P28-30)【关键词】加工生产线;刀具;缸体;缸盖;组合机床;工艺编制;工件材料;节拍控制【作者】金延安【作者单位】上海华普发动机有限公司【正文语种】中文【中图分类】TG711刀具的选择受到工件材料、工艺、机床和生产线节拍控制等多种因素制约，在工艺编制时，多方考虑以上因素，处理好刀具与它们之间的协调关系是极为重要的。本文重点介绍了缸体、缸盖加工生产线中组合机床和加工中心机床刀具的选择。当今中国汽车市场呈现多品种、小批量的特点，在缸体、缸盖生产线方面，除少数厂家从国外引进由加工中心机床组成的全柔性自动线外，国内大部分发动机厂家仍采用加工中心机床和组合机床组成的混合生产线，这样既能发挥两种设备的各自优

　　势又能实现优势互补，达到投资少、建线快的目的，符合当今中国汽车市场的需求。两种机床在刀具的选择上各有特点，本文对此进行了介绍。1.多轴多刀加工组合机床的主轴箱是根据工艺编制的本工序加工内容来设计的，一般采用多主轴多刀分别加工的形式，不同孔径的加工孔可以设计在一个主轴箱里，如MR479Q缸体生产线、OP130工序、精镗φ52mm主轴承孔、精铰后油封盖2-φ6mm定位孔和精铰变速器2-φ10mm定位孔，动力箱通过主轴箱的多层的齿轮传动，达到主轴获得各自不同的转速和各轴合理的但不同的切削速度V，满足工艺编制的要求。2.工件孔深浅不同，多主轴调整灵活根据组合机床进给终端时各主轴刀具的相对位置图，调节刀具接杆的位置，然后固定刀具压紧螺钉（刀具柄部外锥面与接杆内锥面保持一致），达到图样的不同要素、不同走刀进深尺寸要求。满足组合机床的液压（机械）滑台统一进给和统一退回的高效特性。3.组合机床的夹具上基本都设置有刀具的导向装置目的是提高刀具本身的刚性和位置精度。1.加工中心机床属于单主轴机床，通过机械手快速换刀完成钻孔、铰孔和攻螺纹等，而且可以安排在一个工序内，分多个工步完成，加工内容虽不受限制，但完成加工内容的多少受整个生产线节拍和该机床刀库容量的制约。2.如何提高加工中心机床的效率，保证整个生产线节拍最短？往往采用复合刀具是有效的，即将多个工步复合成一把刀具，在一次进给完成多个工步内容。3.加工中心的机床工件夹具，因为不设刀具导向，对于长径比大的孔的加工，是以工件本体孔导向的。例如精镗缸体主轴承孔，需先半精镗第一档缸体主轴承孔，单一半精镗刀返回本机床刀库。

　　一般精镗缸体主轴承孔的镗刀采用半精镗刀、精镗刀和导向条三者组合的复合刀具。进给开始时，半精镗刀不参加第一档缸体主轴承孔的切削，一般第一档主轴承孔只作为半精镗刀的定向孔，接着精镗刀加工，以此为导向，半精镗加工第二档缸体主轴承孔，再精镗……直到完成。与组合镗床相比，走刀距离长，加工效率低，远不如采用主轴承孔组合镗床的加工效率。刀具分通用刀具和专用刀具，生产线产量大，使用专用刀具居多。专用刀具分为单一刀具和复合刀具，刀具根据图样和工艺相关要求，委托专用刀具厂进行设计。设计时，供需双方针对加工工艺、整条生产线的节拍、刀具结构和切削余量的分配进行充分讨论。值得注意的是，专用刀具结构复杂、批量小且成本高，不宜单件生产，应该用在大批量的缸体、缸盖生产线上。针对缸体、缸盖加工生产线的专用刀具，我们结合建线、验收和生产实际中发生的刀具问题，谈谈专用刀具的选择。1.单一刀具切削余量要合理分配比如粗镗缸盖气门16-挺柱孔刀具，原结构为单一刀具（见图1a），整体结构，缸盖挺柱孔毛坯孔径为φ15mm，粗镗到φ30.5mm，单边余量达7.5mm以上，切削负荷增加，试生产时，出现加工中心机床主轴闷车，切削温度上升，镗气门挺柱孔刀与缸盖加工孔粘接在一起，常出现拉伤挺柱孔已加工的内表面的情况。分析原因是一次走刀切削余量过大，造成切削阻力大。如果分为粗镗和半精镗两个工步加工，又会增加节拍时间。所以，我们把单一刀具更改为阶梯结构的复合刀具，将切削余量重新作了合理的分配，前端刀具粗镗单边余量达5mm，后端刀具半精镗余量为2.5mm（见图1b），气门挺柱孔由于先粗镗、后半精镗，切削负荷相对降低，加上切削余量分配合理，又改善了冷却液供应条件，散热好，加工质量稳定，不再出现机床主轴闷车现象。2.复合工序加工刀具

　　缸体、缸盖结构较复杂，按工步先后加工顺序，往往将关联要素的多个工步复合成一把专用刀具，在工件一次定位夹紧状态下，一次走刀完成多个关联要素的加工，以保证它们的位置精度和工序节拍。例如OP-50缸盖加工精镗气门座圈安装孔和气门导管安装孔，两个工步设计成一把复合刀具（见图2），原因是工艺规定气门导管安装孔和气门座圈安装孔有较高的位置度要求。采用复合刀具既能保证同轴度，又能提高效率。复合刀具也为后序精加工导管内孔φ6mm和座圈90°密封面提供了工艺保证，最终满足图样气门座圈90°密封面对导管内孔φ6mm中心线的径向跳动φ0.03mm的要求。另一方面，如果两个工步分开单独加工，必然影响本工序的节拍，而且，加工精度下降，也难以保证气门座圈安装和气门导管安装的同轴度。3.专用平面铣刀铣削，应保证合理的切削速度缸体加工生产线初验收时，加工缸体侧面机油滤清器φ70mm安装面采用的是直径φ60mm焊接结构立铣刀（见图3），存在3个问题：铣削速度低，机油滤清器安装面粗糙度、平面度达不到要求；刀具φ60mm的投影面积小于机油滤清器φ70mm安装面，需多次走刀，走刀时间长；焊接结构立铣刀，其中一个刀齿损坏，刀具整个报废，更换刀具费时、费力。后来采用瓦尔特机夹立铣刀，铣刀直径也由φ60mm改为φ110mm，铣刀直径的增大提高了铣削速度，可一次走刀完成平面铣削，由焊接结构改成锲块和螺钉机夹结构，刀片也改成4边可转位，更换刀片省时、省力，延长了刀具寿命，从而机油滤清器安装面粗糙度和平面度超过了图样要求。工件材料决定刀具材料。缸盖材料为铝合金，塑性较好，但切削时切屑易粘附在刀具上形成切屑瘤，使加工表面质量恶化，刀具材料一般选择切削性能好、对切屑粘附性小的金刚石（PCD）；缸体材料为合金铸铁，脆性大，但切削时刀具易崩口，刀具材料一般选择切削性能好、抗脆性的立方氮化硼（CBN）。

　　1.焊接刀具焊接刀具原则上用在加工直径小的刀具、刀体和刀片材质不同的场合，例如缸盖精镗气门座圈安装孔和气门导管安装孔的复合刀具，由于刀体结构限制，不适合或无法采用机械夹紧的方式，只能采用焊接结构。如小直径φ10mmH7缸体的变速器壳体定位孔的机用铰刀，刀片与刀体也普遍采用焊接结构。2.锲块机夹刀具锲块机夹刀具广泛用于结构空间允许、直径大的刀具，例如铣削缸体的前后面、顶底面等大平面密齿铣刀，采用锲块机夹结构形式，特点为：由于参与切削的刀片多，每个刀片的切削负荷大大减轻，刀片单个定制，具有合理的切削角度，每个刀片呈多边形，具有4～8个切削刃，刀片可以转位，重复机夹使用，免去了刃磨刀片的工时。由于铣刀的直径大、切削速度高，铣出的平面粗糙度好、平面度高。3.采用整体硬质合金刀具缸盖线加工φ6mm导管孔，建线之初，采用国外名牌镗刀，由于孔小、镗杆细、刀片小、悬臂长、镗刀刚性差且易振动，加工的导管内孔表面常常出现环状振纹，粗糙度不合格。后来我们针对镗杆细、刀片小、悬臂长和易振动的问题，从提高镗刀刚性入手，改用国产整体4刃螺旋齿硬质合金整体内冷铰刀（见图4），增加了螺旋刀齿与导管孔的接触长度，提高了刀具刚性和切削时的稳定性，内冷也改善了刀具的冷却液供应条件，φ6mm导管孔的加工达到图样粗糙度要求，也延长了刀具寿命。刀具的选择受到工件材料、工艺、机床和生产线节拍控制等多种因素制约，在工艺编制时，多方考虑以上因素，处理好刀具与它们之间的协调关系是极为重要的。生产线建成后，在予验收阶段，出现问题最多的也是刀具，所以在工艺编制时，我们应对刀具的选择给予足够的重视。

篇七：气门座圈材料对照

　　气门各部位名称

　　包含有盘锥面、盘外圆、盘端面（有

　　盘部

　　的带底窝）各部分的总称

　　颈部

　　盘部与杆部之间的过渡部分

　　3除碳凹部杆部与杆部之间的过渡部分

　　和气门导管相接触的及其延续

　　杆部

　　部分的圆柱部

　　5锁夹槽部安装锁夹的部分

　　挡圈槽安装挡圈的位置6

　　杆端部锁夹槽部与杆端面之间的部分

　　杆端面与摇臂或挺杆的接触面8

　　盘端部盘部的外端面

　　盘外圆处于盘端面与锥面之间的部分10

　　盘锥面与气门座接触的圆锥面11

　　基准直径盘锥面上的设计、计量直径12

　　底窝

　　盘端面的凹窝

　　气门的功能及主要结构形式、气门的功能

　　气门是在内燃机工作过程中密封燃烧室和控制内燃机气体交换的精密零件，是保证内燃机动力性能、经济性能、可靠性、耐久性的重要部分，按其功能分为进气门和排气门两种。气门的

　　工作条件恶劣，进气门的工作温度可达600C，排气门的工作温度可达800C。进气门主要受反复冲击的机械负荷，排气门除

　　受反复冲击的机械负荷外，还受高温氧化性气体的腐蚀以及热应力（即气门盘部因温度梯度产生的应力）、锥面热箍应力（即气门的堆焊材料与基体材料膨胀系数不同产生的附加应力）、和燃烧时气体压力等共同作用，气门在落座时承受由惯性引起的冲击交变载荷及弹簧压力、高温腐蚀气体的高速冲刷等，因此气门的受力情况较为复杂，这要求气门：

　　（一）具有合理的外形尺寸，对气流阻力要小，提高气缸的充气和排气效率，保证内燃机的动力性能和经济性。

　　（二）具有足够的热强度，在高温下能够承受很大的冲击负荷作用。

　　（三）具有良好耐磨性能和使用寿命。（四）具有良好的抗氧化腐蚀性能。二、气门结构满足内燃机工作要求的气门材料有很多，大致可分为：排气门材料和进气门材料。通常进气门采用整体结构单一金属材料，而排气门工作温度较高，常选择头杆对焊、整体奥氏体材料杆端焊片及锥面堆焊结构。图示是一个安排在发动机缸盖上的排气门

　　工作状态示意图。（图一）三、气门工作时所承受的机械应力图

　　（■->

　　气门工作状态示竄图

　　四、气门的形式

　　序号

　　名称

　　整体气门

　　示意图

　　焊接气门

　　A3堆焊合金气门表面处理（氮

　　A4化、镀铬、锁夹槽滚压）

　　A5中空钠冷气门发动机气门安装须知

　　1、新导管装入缸盖后，应用铰刀校正导管的圆度和内孔尺寸，使气门杆与导管孔的间隙符合发动机说明书的规定。不可加工已精加工过的气门杆。使用中，气门杆与导管孔的间隙不得超过发动机说明书规定的磨

　　损极限，一般只要气门杆与导管之间的间隙达到了

　　0.13

　　毫米（杆径等于或小于 8毫米的气门）或0.16毫米（杆径

　　大于 8毫米的气门）就需要更换气门或导管，不然将导致气

　　门早期损坏。

　　2、同一系列不同机型发动机的气门可能有差别，切勿混

　　装。

　　3、对变形或烧伤的气门座圈，必须铰、磨校正，不能仅用与气门对研的方法修复。对无法修复的气门座圈应换新件。修复或新换的座圈口与导管孔应同轴，同轴度允差0.03毫米。气门装入气门座圈中，气门与缸盖的下沉量应符合发动机说明书规定的要求。

　　5、研磨后，应用煤油将磨料清洗干净，再用清洁的机油润滑气门杆和导管。

　　情况，都会使气门在颈部断裂。

　　同时，提醒用户注意以下几点：

　　1、发动机维修时，更换新气门是非常必要的。旧的气门，即使表面无任何缺陷，也可能有不可见的疲劳损伤，因此，不可继续使用。

　　3、使用液压挺杆的发动机在更换气门时，除遵照以上须知外，应检查液压挺杆是否能达到技术要求，否则将造成气门的断裂。

　　气门挺杆安装须知一、机械挺杆安装须知

　　1、一支新挺杆不能与凸角已磨损的凸轮配对。

　　2、缸体内润滑油的清洁度及油梳压力必须达到发动机的标准要求。

　　3、安装前用含有抗压添加剂的机油涂抹凸轮凸角（不可使用发动机油、黄油）

　　4、挺杆外圆与缸体上承孔的配合应为H7/f6，间隙偏大偏小都将影响挺杆正常工作。

　　5、挺杆中心线上对凸轮凸角应有适当的偏移量以保证挺杆工作时正常旋转。

　　6、凸轮与推杆最初几分钟的磨合是至关重要的，为保证磨合好，发动机应首先以1200〜1800r/min的转速空转30分钟。

　　二、液压挺杆安装须知

　　除履行机械挺杆上速各项外，液压挺杆还得注意：

　　1、用手指按压挺杆的推杆座（间隙调节器为柱塞球头）中心应有实体感，有明显沉降下陷感觉的不可装机。

　　2、对缸体内机油的清洁度和油流压力要求更为严格，机油氧化膜或任何脏物都有可能楔在泄沉间隙中而导致柱塞卡死。

篇八：气门座圈材料对照

　　汽油机进排气门配研问题

　　在汽油机进排气门配研过程中，无论你是使用气门研磨机，还是手工使用气门捻子来进行气门研磨，其目的均是为了研磨后保证进排气门的密封性；而只有当汽油机进排气门的密封性得到保证后，才能保证汽油机在装配，试机和台架性能实验过程中的整机性能。以下将对影响汽油机进排气门配研的相关问题进行一一探讨，以帮助大家解决在汽油机进排气门研磨过程中所出现的相关问题。

　　1.相关零件进货时的质量问题

　　进排气门的材料为高强度低碳合金钢（4Cr9Si2），硬度要求一般在HRC32-38之间，以保证进排气门在使用过程中的强度，耐磨性和耐疲劳性能，进排气门密封带相对于进排气门杆部的跳动量应小于0.015；进排气门座圈的材料为合金铸铁，或者是粉末冶金，硬度要求一般再95~108HBS之间，要求硬度值不能过高，以便进排气门与座圈的互研，进排气门座圈内孔尺寸（包括直径尺寸，同心度）均要求尺寸精度在IT7~8，以便进排气门座圈密封倒角均匀；进排气门导管材料为合金铸铁，或者是粉末冶金，硬度要求一般在220~240HBS之间，导管定位台阶要求偏大与配合外圆柱面，同时压装时一定要压紧，以便进排气门导管定位准确，牢靠；

　　2.装配时相关要求

　　在压制前进排气门座圈与气门导管必须在温箱内保温，保温时要求温度250~280℃，保温时间为15Min以上，在压制过程中应使用专用工装，以保证压装过程不产生啃边，变形等缺陷；气门弹簧要求本身无变形，保证规定的气门弹簧长度，垂直度和倔强系数；

　　3.加工过程中的相关要求

　　加工气门座圈与气门导管时，要求采用复合镗刀与复合绞刀，以保证加工完成后气门座圈与气门导管的同心度，和其他相关尺寸精度；气门座圈与气门导管加工表面要求加工粗糙度为0.8；气门座圈密封带的角度尺寸为90°（0~0.5°），加工深度为0.5~0.7；应注意到加工深度不能过大，原因是加工深度过大后，研磨时间会变长，并且气门与气门座圈密封效果也会变差；

　　4.研磨过程中的相关要求

　　研磨时使用的磨料为15号细研磨膏，来帮助进排气门与座圈进行互研（精研），磨料号数不能过大，以免研磨时间过长；因为当磨料号数越大时，磨料颗粒就越大，当研磨开始后，两个互研实体首先需要将磨料磨小变细，然后才能开始互研实体之间的研磨；

　　研磨时应使用专用气门捻子来研磨气门；应保证气门捻子与气门头部之间的吸力，并且特别注意不要将研磨砂掉到气门头部，防止气门捻子过早报废；应注意到气门捻子在带动气门进行研磨时，它的研磨动作可以分为两种动作，一种是气门冲击气门座圈的动作，该动作有助于将磨料磨细，另一种动作是气门相对于气门座圈的旋转运动，该运动将使气门与气门座圈进行充分研磨；研磨过程中，气门捻子对气门的压力不宜过大，以免在研磨未完成前将磨料提前从气门座圈研磨带上挤出，造成气门与座圈研磨不充分；气门研磨的时间一般为15~20Min，不过一般应根据气门与气门座圈在研磨过程中的实际情况来决定；气门研磨过程分析：清洁进排气门，气门座圈和气门导管后，将研磨膏均匀的抹在气门密封带表面，要求涂抹时均匀，不宜过多，以防止研磨膏流入气门导管；研磨前，将气门捻子与气门调到合适的研磨力度和位置，以帮助研磨的顺利进行；研磨过程中，磨料被逐渐的压碎，形成一层细泥状，在气门与气门座圈中上下移动，当听到气门与气门座圈之间清脆的撞击声时，这时可以看到气门座圈上有一条很亮的环形亮带，等到该亮带在气门座圈上形成一条完整的，并且约有0.2~0.4mm之间宽时研磨完成。

　　5.清洗过程中的相关要求

　　清洗是整个气门配研的关键一步。清洗过程中，要求在煤油里先使用较硬的毛刷刷去气门与气门座圈表面的研磨膏，洗净后，在使用软布仔细擦去气门与气门座圈密封带上的残余研磨颗粒，擦净后，再清洗，将气门，气门弹簧和气门卡锁一起装入气缸盖中，经过倒水，试漏后，确认再10Min中不漏的气缸盖可以交付使用，对于倒水，试漏后，不能保证在10Min中保持不渗不漏的气缸盖应重新进行气门配研，直至气门不漏为止。完成

篇九：气门座圈材料对照

　　铜的渗入一方面可以提高材料的导热性使工作时气门座圈各个部位的温度均匀化减小热应力另一方面还可以提高材料的冲击韧性和耐摩性能改善其切削性能三陶瓷材料气门座圈相对金属材料而言陶瓷材料具有其自身的一系列特点

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　　发动机气门座圈工艺研究

　　作者：韩绪楼来源：《硅谷》2009年第07期

　　摘要简述几种气门座圈的锻造工艺，展望气门座圈的锻造工艺和材料未来的发展方向。关键词气门座圈新材料锻造中图分类号：TH6文献标识码：A文章编号：1671-7597(2009)0410142-01

　　近年来，工程发动机朝着大功率、低能耗、长寿命的方向发展。发动机的这些新变化，势必对作为发动机关键部件的气门座圈提出新的要求，促使人们对气门座圈材料的制备工艺和研制开发工作不断进行和深入。发动机的气门和气门座圈是组成燃烧室的重要部件之一。气门座圈的主要作用是和气门配台保证发动机燃烧室的密封。目前，国内外气门座圈材料概括起来可分为2大类。一类是传统材料，如金属及各种合金；另一类是非传统材料，如陶瓷材料等。当然，金属材料是目前使用得最多的气门座圈材料，其生产、制造工艺相对比较成熟。陶瓷材料气门座圈正处于研制和开发阶段。

　　一、传统铸造或锻钢气门座圈

　　传统气门座圈材料一般有铸铁、锻钢(包括钻基及镍基合金)等。铸造合金气门座圈合金成分中含有C、si、Mn、cr、P和Mo等几种元素。根据负荷大小及负载型号，其台金成分也不相同。对于高、中负荷发动机，由于排气门工作温度比较高，燃气的热腐蚀比较严重，这类材料的合金元素含量都比较高，且含有较多的抗腐蚀元素。

　　二、粉末冶金所门座加气门座圈材料和减摩工艺

　　(一)粉末冶金气门座圈材料分类粉末冶金气门座圈材料可以分为：基体强化型材料和硬质相粒子强化型材料。基体强化型主要是通过在烧结铁基合金中添加一定量的cr、Ni、co、cu、P等固溶强化元素，增加材料的

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　　密度，控制材料的基体组织，达到强化其基体的作用。硬质相粒子强化型材料包括在烧结基体合金中添加一定量的合金元素，轰些元素在烧结或热处理过程中反应生成一定的硬质相(如碳化物等)来强化合金，另外也包括在烧结前的金属粉末中直接添加硬质相质点，烧结后形成耐摩材料。合金化硬质点强化烧结钢主要有Fe—Cu-Mo、Fe-Cr、Fe-er-Ni、Fe-Co、Fe-Co-Ni等系列的合金体系，其加入的主要合金元素一部分和钢中的碳反应生成碳化物，起到强化烧结钢基体的作用：另一部分会固溶到烧结钢基体中，起固溶强化作用。除此之外，铜的加入还可以起到提高材料导热性以及高温时润滑性能的作用。

　　(二)粉末冶金气门座圈制造工艺

　　对于粉末冶金座圈材料制造工艺的一般要求是：工艺过程要尽可能地简单并具有可行性和易于操作等特点。另外，为了降低成本，应尽量采用不稀缺的原料、辅助材料和设备，易于实行机械化和自动化生产。粉末冶金产品的机械性能与其密度有一定的联系。为了提高粉末冶金产品的密度，目前主要采用如下几种工艺：复压复烧、热等静压及熔渗等。

　　(三)粉末气门座圈材料的减摩方法与减摩剂

　　根据气门座圈所处的恶劣工作环境和相关磨损机理，有人采用外加磁场的方法来抵消一部分冲击力，达到气门在气门座圈上“软着陆”的效果，起到减摩作用。另外，人们经常采用添加CaF2、MoS2、WZ2、BaFz等减摩组元的办法来进行材料白润滑，减小磨损。有时还采用渗铜的方法来提高粉末冶金气门座圈的综合性能。铜的渗入一方面可以提高材料的导热性，使工作时气门座圈各个部位的温度均匀化，减小热应力，另一方面还可以提高材料的冲击韧性和耐摩性能，改善其切削性能等。

　　三、陶瓷材料气门座圈

　　相对金属材料而言，陶瓷材料具有其自身的一系列特点。首先，陶瓷材料具有优良的耐热、耐摩、抗氧化性能以及高的高温强度和硬度；具备制造大功率发动机气门座圈所必需的特性。陶瓷材料较低的导热系数、良好的隔热性对于发动机的隔热、提高发动机的热效率是有利的。陶瓷材料的另一个特点是，随着温度的变化，这种材料的膨胀系数不容易发生突变。主要原因是陶瓷材料高温组织比较稳定，不容易发生相变。陶瓷材料还有一个特点是它的抗震性能好，发动机实验发现，用陶瓷材料制造的发动机气门(座)使用起来噪音更小。至于为什么会出现这种现象，到目前为止，人们仍然没有弄明白其中的原因。由于陶瓷材料具有这么多的优

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　　点，因此人们争相研究开发这种材料。美国专门列出规划，发展发动机陶瓷气门系统部件。国内也有成功研制出氧化错陶瓷气门座圈的报道川。但陶瓷材料成型、切削加工困难，因而目前还没有得到广泛使用。

　　四、气门座圈材料和工艺未来的发展趋势

　　合金体系较少，大多数是跟踪国外同行的一些相关产品研制出来的。为了推动我国汽车工业的发展，有必要进一步研制开发自主知识产权的粉末冶金气门座圈材料体系和制备工艺。具体说来有以下几个方面的工作需要深入：

　　(一)进一步弄清气门座圈的摩擦磨损机理，特别是新材料、新制造工艺条件下气门座圈的磨损机理。定量研究磨损量与发动机功率及外部环境的关系，寻找减少气门座圈磨损的方法，包括各种减摩剂和耐摩涂层的研究、开发。

　　(二)进一步开展涂层材料和工艺的创新研究，以降低磨损为导向，研制或应用新的涂层材料和涂层工艺，制造致密、耐热、耐摩、抗氧化性能良好的气门座圈涂层，以达到减小气门(座)下沉量的目的。

篇十：气门座圈材料对照

　　柴油机气门座圈异常磨损分析及改进

　　摘要：随着排放升级和柴油机强化程度的提高，气门座圈的工作环境更加严酷，更加清洁的燃烧导致座圈与气门之间的润滑下降，更高的爆发压力和燃烧温度使气门座圈承受的机械应力与热应力大大提高。因此，气门座圈的材料不仅要导热性良好与耐热耐磨，而且设计时需考虑与进排气门摩擦副的匹配，减少摩擦副的异常磨损，若气门与座圈磨损过大，将使气门间隙变小，严重时可能导致气门无法形成有效密封，缸内高温燃烧后泄漏，导致排放超标、动力性下降、后处理堵塞等故障发生。

　　关键词：气门座圈;异常磨损;设计改进

　　引言

　　气门座圈磨损一直是各主机厂在发动机开发过程中重点研究对象，但人们往往更加关注气门座圈与气门的材料选择上，进行了多种座圈材料和气门材料的匹配磨损试验来分析其材料特性，而忽视了气门座圈本身的尺寸设计和加工误差对气门座圈的磨损机理。

　　1磨损机理分析

　　常见气门座圈磨损包括黏结磨损、疲劳磨损、磨粒磨损，也有剪切变形和氧化磨损等综合磨损。黏结磨损是指在滑动摩擦时，气门和气门座圈的局部接触面发生金属黏着，在随后的气门运动过程中黏着处损坏，金属碎屑颗粒从零件表面被剥离下来或零件表面被擦伤的一种磨损形式。气门运动时，这种磨损不断重复，掉落的碎屑颗粒不断对2个零件的接触面进行磨削，从而发生磨粒磨损。研究磨损首先应对座圈磨损的机理进行分析。

　　2加工技术要求

　　发动机工作时，气门不断地周期性开启和关闭，在气门导管中往复运动并反复冲击气门座圈，因此气门、气门导管、气门座圈三者是发动机中工作条件最恶

　　劣的摩擦副之一。柴油发动机由于采用压燃，压缩比远高于汽油机，使气门座圈承受更高的热负荷和机械负荷冲击。这就要求气门座圈密封锥面具有良好的密封性，否则会导致气门密封不严，燃烧室气密性受到破坏，排气温度上升，发动机功率下降。

　　随着当今发动机结构紧凑化程度不断提升，气门、气门导管与气门座圈附近更不易散热，并长期处于600～800℃的高温状态。如果此时气门杆的中心有偏移，会造成有害的热传导及气门杆与气门导管的快速磨损，导致气门导管上部装配的油封密封不良，机油消耗增加。因此，柴油发动机不仅对气缸盖上的气门座圈密封锥面中心与气门导管孔中心有较高的同心度要求，即气门座圈密封锥面对气门导管中心的跳动要求，而且对气门座圈密封锥面的角度也有一定的要求。

　　3气门座圈磨损的原因分析

　　3.1气门座圈磨损机理分析

　　气门座圈磨损主要分为黏结磨损和磨蚀磨损。黏结磨损是指在滑动摩擦时，气门和气门座圈的局部接触面发生金属黏着，在随后的气门运动过程中黏着处被破坏，金属碎屑颗粒从零件表面被拉拽下来或零件表面被擦伤的一种磨损形式。气门运动时这种磨损不断重复，掉落的碎屑颗粒不断对2个零件的接触面进行磨削从而发生磨蚀磨损。黏结磨损可以通过选取合适的材料来预防，即工作时气门和气门座圈在摩擦副表面形成一层坚固且附着力强、具有润滑性的薄氧化膜，隔离摩擦副的两表面从而起到减磨的作用。气门与气门座圈接触表面的“干”摩擦是气体机的气门座圈比柴油机气门座圈磨损严重的一个重要原因。因此，气体机的气门座圈尤其需要具有自润滑性的材料。

　　3.2气门座圈磨损微观形貌及成分分析

　　其中a和a'是初期磨损区域，耐磨损性因子主要是硬质粒子和高合金相，b是正常磨损区域，耐磨损性因子主要是氧化皮膜、硬质粒子和高合金相。改进前气门座圈经过1000h耐久考核，考核后进、排气门座圈均出现磨损。失效形貌主要有两种:表面附着物质和大小不一的剥落坑。表面附着物分析成分组成，证实其主要成分为铁的氧化物(质量分数约为80%)，另外含有较高的Zn元素和S元素，

　　来自S的腐蚀产物和机油的燃烧产物。对气门座圈表面的剥落坑进行分析，Cu元素含量较高，应为气门座圈运行过程中硬质颗粒剥落造成的。

　　3.3颗粒物排放降低

　　车用柴油机的颗粒物排放限值为0．02g/(kW·h)，较原柴油机颗粒物排放限值0．1g/(kW·h)下降了80%。排放升级后柴油机燃烧更彻底，发动机本体排放的颗粒含量可以满足排放标准的要求。虽然碳烟、可溶性有机物等颗粒物会对环境造成污染，但在发动机排气冲程中颗粒物附着在气门座圈和气门的表面，防止座圈与气门之间金属直接接触，可以改善二者的润滑。发动机排放的颗粒物显著减少后，降低了对气门座圈的保护作用，气门与气门座圈之间金属直接接触且摩擦因数增大。通过以上分析可知，爆发压力提升及润滑条件变差，使气门座圈所受到法向力和摩擦力均明显增大，导致气门座圈的异常磨损。

　　4气门座圈设计改进方案

　　4.1气门座圈材料提升

　　气门座圈磨损的根本原因是燃烧温度升高时材料热硬度降低。为此需提高座圈材料中耐热金属的含量，即提高耐热金属Mo、Co、V的含量。改进前后气门圈座材料化学成分质量分数，其中4080是改进前气门座圈材料，AP722和AP723是改进后气门座圈材料。分别使用4080、AP722和AP723材料气门座圈与X60和Ni30材料气门进行磨损磨耗试验，其中X60为改进前气门材料，Ni30为改进后气门材料。

　　4.2设计改进

　　柴油机排气门座圈锥角α=45°，在排放较低的发动机中，增大α可以使气门与气门座圈之间的燃烧附着物(积碳等)更容易被碾碎，但增大α将导致法向力和座圈接触应力升高，特别是在排放清洁缺少润滑时，会加快气门与座圈的磨损。因此，改进设计的气门座圈将α减小至30°，并增加气门与座圈密封带的面积。改进设计方案的气门座圈法向压力较原方案下降16%。α减小后，气门与座圈间相对运动趋势下降，摩擦力将大大减小。

　　4.3气门座圈锥角改进

　　气门座圈锥角对气门座圈的磨损有重要影响。气体机的排气门座圈的磨损尤为严重。密封锥角越大，则气门与气门座圈之间的密封力越大，气门座圈磨损的风险越大。原设计排气门座圈锥角为γ，为将磨损降至最低，将该锥角减小为δ，密封压力F减小约4．4%。在更改锥角的同时，必须保证足够的密封力，避免产生压力漏失。

　　4.4凸轮轴改进

　　气门关闭时，气门对气门座圈的冲击力导致气门座圈表面发生塑性变形，在密封锥角处气门也产生一系列的凹凸变形。如果气门落座速度过高，则导致气门座圈密封锥面碎裂和缺损。为减小气门座圈的磨损，减小凸轮轴关闭段斜坡的斜率以降低气门落座速度。

　　4.5试验验证

　　采用相同试验工况，对改进气门座圈进行200h耐久考核试验。改进前后气门座圈磨损量对比。改进后气门座圈磨损量较原气门座圈下降82%以上，满足气门座圈的使用要求。

　　结语

　　通过对某柴油机开发中出现的气门座圈异常磨损问题的研究，分析气门座圈的磨损机理及磨损原因，设计气门座圈优化方案并进行验证。

　　1)清洁燃烧导致气门座圈与气门之间金属直接接触且摩擦因数增加，再加上爆发压力提升共同导致了气门座圈的异常磨损。

　　2)减小气门座圈锥角、增大密封面接触面积的气门座圈优化方案可以有效降低气门座圈磨损。

　　参考文献

　　［1］丁佳．基于能量累计的气门座磨损特性分析［D］．杭州:杭州电子科技大学，2013．

　　［2］王景丽，李风芹，曾笑笑，等．气体机气门座圈设计改进［J］．内燃机与动力装置，2019，36(5):75－80．

　　［3］阮寅生．基于滑移量的气门与气门座圈磨损模型研究［D］．济南:山东大学，2019．

　　［4］宋现峰，邵明．内燃机气门座磨损机理及材料［J］．汽车零部件，2009(4):54－56．

篇十一：气门座圈材料对照

P>　　柴油机气门座圈的抗脱落选材和设计研究

　　王潇嵩;张卫正;张体恩;郭冰彬;张驰

　　【摘要】针对某型强化柴油机中出现的排气门座圈松脱掉落的现象,分析了导致故障发生的原因,并从选材和设计两方面对该问题进行了深入的研究.通过对预选材料——钴基合金、镍基合金和粉末冶金进行材料强度、热膨胀特性、摩擦特性和体积稳定性等方面的试验研究,对各材料气门座圈的抗脱落特性进行了评价;通过有限元计算方法确定了合适的座圈装配过盈量,在保证结构安全系数的前提下提升防松效果;并通过整机试验,对新材料气门座圈的工作可靠性进行了验证.研究结果表明:镍基合金与气门材料亲和力过强,磨损严重;粉末冶金能在较大的装配过盈量下保持较小的最大内应力,但体积稳定性不如钴基合金;钴基合金具有优越且稳定的高温抗压特性和耐磨特性,并表现出很好的体积稳定性和抵御不正常工况的能力.由于新材料抗压特性的提高,可将装配过盈量提高到0.081～0.113mm,此过盈量能满足缸盖的使用要求,并能保证1.4以上的安全系数.

　　【期刊名称】《兵工学报》

　　【年(卷),期】2015(036)010

　　【总页数】7页(P1825-1831)

　　【关键词】动力机械工程;气门座圈;高温抗压强度;过盈量;安全系数

　　【作者】王潇嵩;张卫正;张体恩;郭冰彬;张驰

　　【作者单位】北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081

　　【正文语种】中文

　　【中图分类】TK425

　　柴油机由于其热效率高、扭矩特性好等优势，被广泛应用在军用车辆、船舶及工程机械等重型机械设备上。然而随着社会需求的不断提高，柴油机的强化程度也在不断提高，造成燃烧室零部件所承受的热负荷与机械负荷不断加大，使得柴油机的可靠性问题日益突出［1］。气门座圈通过过盈配合安装在气缸盖上，是配合气门保证燃烧室密封效果的关键零件，在柴油机的工作过程中同时承受高温气体的冲刷腐蚀、高频爆发压力作用、气门落座冲击作用和与气缸盖之间相互的挤压作用。在极端条件下，气门座圈可能会因为不可逆热变形过大而发生松脱，导致气门无法落座、打坏缸盖而诱发严重事故［2］。本文的研究是针对某型号柴油机工作过程中发生的排气门座圈脱落问题而展开的。该型号柴油机排气门座圈采用的是国内柴油机普遍应用的低铬合金气门座圈，其金相组织结构为回火索氏体，洛氏硬度HRC为40～46，适用于排气温度650℃左右的机型。在整机的实际工作过程中，柴油机排气门座圈发生脱落，经检测其外径尺寸大幅减小，缩小量达到0.035～0.086mm，平均变化率为2.02×10-4mm/h，严重影响了气门座圈过盈配合的要求（设计过盈量为0.054～0.086mm）。换用高铬合金排气门座圈（调质组织、多用于气体机）后，座圈外径缩小的情况仍未改善。在运行一定时间后拆机检测，发现其外径尺寸平均减小量为0.026mm，但其尺寸变化率却达2.52×10-4mm/h，说明高铬合金气门座圈的过盈量也在快速减小，不能满足该型柴油机的使用要求。本文首先针对该故障发生的原因进行了分析，并提出从选材和设计两方面对该问题进行研究。在选材上，对预选材料进行了抗压强度、线膨胀特性、耐磨性和体积稳定性等特性试验，考察和评价气门座圈材料的抗脱落特性。在设计上，重新选取装

　　配过盈量，在保证一定安全系数的前提提升座圈的防松特性。然后进行整机试验以考核成品气门座圈的工作可靠性。最终，选取综合性能最优的气门座圈材料来解决强化柴油机气门座圈的脱落问题。1.1故障分析由于该型柴油机为强化机型，气门座圈正常工作温度可达400℃，在过盈配合条件下会产生很大的高温压缩载荷。若座圈材料在高温下的强度或刚度不足，将使座圈产生较大的变形或发生压溃。此外，在长时间的载荷作用下，气门座圈材料还可能会产生如高温蠕变、松弛、体积稳定性等会使材料特性发生恶化的因素，使气门座圈产生不可恢复的塑性变形，导致其失去过盈配合而松脱。而该型柴油机气门座圈的松脱和掉落正是在长时间的工作过程中，气门座圈尺寸发生较大的变化，即材料发生很大的不可逆的塑性变形而导致的。因此，原气门座圈材料的刚强度、蠕变特性、体积稳定特性的不足是导致原气门座圈发生松脱掉落的主要原因。在不能降低载荷及其他零件结构材料的前提下，缓解气门座圈变形量较大的问题，只能依靠换用刚强度更好、蠕变温度更高和体积稳定性更强的材料来实现。1.2新材料选材材料的高温强度是强化柴油机气门座圈选材首要考虑的因素。因此，3种高温特性优异的高温合金材料被作为新排气门座圈材料的预选，分别是钴基高温合金［3］、镍基高温合金［4］和粉末冶金材料［5］，其材料成分及部分特性如表1所示（其中高温抗压强度为试验所得的数值）。这3种材料的蠕变温度均较高，高于气门座圈的正常工作温度，可以不考虑蠕变对材料性能的恶化影响。1.3试验方案在材料特性上，由于气门座圈工作过程承受很大的高温压缩载荷，必须考虑新材料的高温抗压特性。同时气门座圈在工作过程中与缸盖和气门存在相互挤压和冲击作用，若发生热膨胀变形的不匹配或材料间的摩擦亲和力过强，会严重影响整机可靠

　　性。因此新材料的线膨胀特性和与气门材料间的耐磨特性也是需要考虑的因素。在结构设计上，装配过盈量的提高会提升气门座圈的防松效果，而随着新座圈材料刚强度的提高，气门座圈的尺寸也需要进行重新设计，以最大限度利用材料性能。此外，对于设计成型的气门座圈样件，还需进行体积稳定性试验和整机可靠性来验证其抗脱落特性和工作可靠性。进而选取综合性能最优的座圈材料来解决气门座圈的脱落问题。2.1材料的高温抗压特性分别在室温、500℃、600℃和700℃的环境下对3种预选材料及高铬合金（作为对比）进行抗压特性试验。试验设备采用Gleeble3500热模拟试验机，试验过程使用应变速率控制。图1给出了不同温度下材料的抗压特性曲线。如图1所示：在室温下，高铬合金材料的抗压强度高达2000MPa以上，但其屈服点较低，仅为1300MPa左右，在断裂前会产生很大的塑性变形，刚度较差。镍基合金的常温抗压强度为1600MPa，但屈服点只有1200MPa左右，断裂前有一定塑性变形。钴基合金常温抗压强度在1800MPa左右，虽不如高铬合金，但其屈服点与断裂点很接近，刚度好。在500℃环境下，高铬合金的抗压特性发生了大幅下跌，抗压强度降为1000MPa，屈服点为900MPa左右。其塑性变形趋于理想塑性状态，且断裂前塑性变形量增加。而钴基合金和粉末冶金材料仍保持1500MPa左右的抗压强度，且具有较高的刚度。600℃时，高铬合金的抗压强度进一步降低，且出现应力随应变增加而降低的现象（材料弱化）。镍基合金的抗压强度较常温下降了很多，只能维持1000MPa的水平，且发生屈服后很快断裂。粉末冶金材料抗压强度较500℃时有降低，但其断裂前的塑性应变量增加很多。而钴基合金仍可保持1500MPa左右的抗压强度，并保持低韧性。

　　在700℃环境下只进行了粉末冶金材料和钴基合金的压缩性能试验。结果表明粉末冶金材料的抗压强度发生大幅下降，从600℃时的1128MPa骤降至700℃时的470MPa，而且其塑性变形量大幅增加，塑性过程呈现理想塑性状态。而钴基合金的抗压强度仍可以维持在1500MPa左右的状态。表2给出了各材料在不同温度下的抗压强度值。可见，尽管高铬合金虽然具有优良的常温压缩特性，但在高温下其抗压强度显著下降，并且其在达到屈服后断裂前发生的塑性变形很大，不能满足该型柴油机的工作条件要求。镍基合金的高温抗压强度较粉末冶金和钴基合金材料低，断裂前的塑性变形较小。粉末冶金材料的高温抗压特性次于钴基合金，但其抗压强度在500℃后出现明显下降，并在600～700℃范围内出现大幅下降，且塑性变形量增加，这种特性不利于气门座圈防松。而钴基合金虽然在常温下没有表现出特别的优势，但在高温状态下却表现出优越而稳定的抗压特性，在温度达到700℃时仍能保持1450MPa以上的抗压极限。此外，钴基合金在压缩载荷作用下的屈服极限和断裂极限几乎相近，断裂前塑性变形小，刚度大，这种特性对于抑制气门座圈松脱也有利。2.2材料的线膨胀特性气门座圈过盈安装在气门座孔中，当发生受热膨胀时，若与气门座孔的热膨胀匹配变形不协调，将产生很大的附加载荷，影响座圈工作可靠性，因此需要对材料的热膨胀系数进行检测。采用DP-49光学三角示差膨胀仪对4种材料的线膨胀系数进行了测量，测量值如表3所示。可以看出，4种材料的线膨胀系数处在一个较为相近的水平，且与缸盖材料（HT300）的线膨胀系数（12.5×106K-1）相当，不会因热膨胀变形的不匹配引起过大的附加载荷。2.3配对耐磨特性在柴油机的工作过程中，气门的落座会对气门座圈产生很大的敲击作用，发生接触时，两种材料间的摩擦特性会影响气门座圈的工作可靠性［6-8］，因此需要对气

　　门与气门座圈材料间的耐磨特性做系统评估。该型柴油机的气门材质为含铬8%～10%的铸铁合金材料（暂不能更换）。在摩擦磨损试验台上将气门材料与原高铬合金、钴基合金和镍基合金进行配对耐磨试验，以获得材料间的耐磨特性数据。由于粉末冶金材料具有多孔性，且可采用油浸来减小摩擦，故耐磨减摩是其优势［5］，因此没有对其进行配对耐磨试验。本试验所用设备为对置旋转式摩擦磨损试验台，试验试件分为上试件（旋转件、气门材料）与下试件（固定件、气门座圈材料）。两种试验件通过上试件上加工的内径20mm、外径26mm的圆环形凸台相接触，接触面积为216.77mm2.试验选取200r/min恒定的试件相对滑动速度，并选择不同的外部载荷来考察二者材料间的摩擦磨损特征及规律。试验在室温下进行，先施加给定的外部载荷，然后施以给定的相对滑动速度，摩擦形式为干摩擦，且不进行外部冷却。图2为外载400N时，不同气门座圈材料磨损表面的形貌图。由图2可见：高铬合金表面产生了局部的粘着磨损，并有少量材料组织转移；镍基合金表面发生了严重的粘着磨损，发生大量的材料组织转移，并在磨损区形成了宏观长裂纹；而钴基合金磨擦表面较好，无摩擦特性恶化的现象。图3给出了3种材料摩擦系数随外加载荷的变化规律曲线。由图3可知：钴基合金在整个范围内都保持着较低的摩擦系数，说明其与气门材料配合的耐磨特性很好；高铬合金在外载300N以下时可以保持较低的摩擦系数，但载荷继续增加时，摩擦系数快速增加，在摩擦表面出现粘着磨损和组织转移；而镍基合金则始终保持着较高的摩擦系数，宏观表现为与气门材料的亲和力强、粘着磨损严重并伴随有裂纹的形成。因此，在不改变气门材料的情况下，镍基合金不可用于该型柴油机的气门座圈材料。2.4过盈量的设计计算适当增加气门座圈的过盈量可以在一定程度上抑制座圈的松脱。该型柴油机的原气

　　门座圈过盈量为0.054～0.086mm，已经处于较高的水平。但如果换用了强度更高的气门座圈材料，其过盈量可以适当地提高。过盈量的选取需要依照气门座圈与缸盖配合的有限元计算结果及缸盖与座圈强度校核的结果来确定。通过计算过盈量增加后气门座圈内应力是否超过抗压屈服极限（保证一定的安全系数），并权衡增加过盈量而产生的防松效果和气门座圈内应力增加之间的矛盾，选择最优的过盈量。2.4.1气门座圈过盈量的确定在Abaqus有限元计算软件中导入该柴油机单缸盖模型并装配不同材质的气门座圈和不同的过盈配合尺寸，采用分步热-机耦合的方法，计算正常工况下气门座圈内的最大压应力［9］。温度场计算时，燃烧室侧热边界条件由GT-Power软件计算柴油机正常工况下缸内的瞬时燃气的换热系数和温度来获得；冷却水腔侧热边界条件采用文献［10］中的经验公式设定。应力-应变计算时，同时考虑螺栓预紧力、爆发压力、气门冲击力及热应力的耦合作用。图4给出了不同过盈量下，不同材质座圈内部最大压应力的变化关系。如图4所示，座圈内的最大压应力随着过盈量的增加而线性增加。按500℃下材料的抗压强度作为标准，3种材料气门座圈的压应力均在材料的最大抗压强度范围内。但考虑到在实际工作过程中，气门落座冲击、可能的工况恶化以及蠕变等因素，确定气门座圈的过盈量时要有一定的安全余量。原气门座圈的最大过盈量为0.086mm，对应的最大压应力为810MPa，安全系数为1.3.如果换用钴基合金，并且适当提高安全系数到1.4，那么允许钴基气门座圈内的应力为1071MPa，最大过盈量可以接近0.12mm.再根据标准公差带，最终确定钴基合金气门座圈的最大过盈量为0.113mm，外径公差带为0.097～0.113mm，过盈量为0.081～0.113mm（气门座孔公差为0～0.016mm），其安全系数至少可达1.44.而对粉末冶金材料，由于制造过程采用了渗铜工艺，其材料导热性较好，气门座圈内应力相对较小。按照上述最大过盈量0.113mm计算，安全系数可达1.7.因此，将粉末冶金材料气

　　门座圈公差带也统一为0.097～0.113mm，过盈量为0.081～0.113mm.2.4.2缸盖应力校核除了校核气门座圈的应力之外，缸盖上与气门座圈接触部分的压应力也需要进行校核，以考核缸盖材料是否满足使用要求。表4给出了不同材料气门座圈与缸盖接触作用时，缸盖上最大压应力的计算结果。该柴油机缸盖材料为HT300，其在不同温度下的抗压特性曲线如图5所示。由图5可见，以缸盖使用温度为400℃计，缸盖材料的抗压强度在600MPa以上，在全过盈量范围内均满足使用要求。且当最大过盈量取0.113mm时，缸盖材料的使用安全系数至少在1.5以上。2.5体积稳定性考核根据以上设计参数制作钴基合金和粉末冶金材料的气门座圈样件，并对两种材料样件进行体积稳定性试验，考核其在一个温度历程中的体积稳定性。共选取了7只排气门座圈，钴基合金3只，粉末冶金材料4只。随炉升温至600℃，保温4h，再随炉冷却至280℃，然后自然冷却至室温，并测量其外圆尺寸，得到座圈外径尺寸变化值如图6所示。由图6可知：钴基合金气门座圈在试验后的座圈外径减小，平均减小量为0.0094mm；而粉末冶金气门座圈在试验后的座圈外径增加，平均增加量为0.0245mm，其尺寸变化率是钴基合金的近3倍。表明钴基合金材料拥有较好的高温体积稳定性，利于在高温下保证气门座圈的装配过盈量。此外，由于粉末冶金材料具有相对较高的线膨胀系数，很可能导致在柴油机工作状态下实际过盈量的增加，使气门座圈和缸盖的接触载荷增加。2.6整机验证为了验证采用新材料设计制作的气门座圈在实际工作过程中的可靠性，跟随整机进行了试验验证。在柴油机气缸盖上的不同缸内分别安装了低铬气门座圈、钴基合金气门座圈和粉末冶金气门座圈。图7为试验后3种材料气门座圈的外径公差尺寸（基本尺寸不能给出）。由图7

　　可见：低铬合金气门座圈的直径减少量最高，平均减少量超过0.033mm（按原始公差计算）；而钴基合金气门座圈与粉末冶金合金气门座圈的平均直径减少量几乎相同，都在0.02mm左右，相比低铬合金的外径减少量下降了近40%。可以说明，钴基合金气门座圈和粉末冶金气门座圈都可以很好地改善该型柴油机气门座圈的工作可靠性，缓解气门座圈脱落的问题。在一次由于其他问题引起的温度过高、缸盖开裂的状况下，粉末冶金气门座圈发生掉落，而钴基合金气门座圈并未受到影响，表现出了更好地抵御不正常工作的能力。因此，本研究最终选取了钴基合金材料作为该型柴油机的新排气门座圈材料。通过对气门座圈脱落故障进行分析，并从选材和设计的两方面进行研究，可得出以下结论：1）高温压缩载荷作用下，钴基合金具有非常优越且稳定的抗压强度；粉末冶金材料的抗压强度低于钴基合金，并在500～700℃之间发生大幅下降；而高铬合金虽然具有很高的常温抗压强度，但在高温下其抗压强度迅速下降。2）镍基合金材料与气门材料亲和力过强，摩擦系数高，粘着磨损严重，不适合作为该型柴油机的气门座圈材料。3）由于新材料的强度提高，可以增加过盈量来提升气门座圈的防松效果。将装配最大过盈量从0.086mm提高到0.113mm时，接触配合的最大内应力仍满足材料的强度要求，并能保证气门座圈的安全系数达到1.5以上。4）钴基合金和粉末冶金材料气门座圈在整机试验中都能大幅降低座圈外径的减少量，可作为新气门座圈材料。但对于异常工况，钴基合金表现出更强地抵御不正常工作的能力。［1］张卫正，原彦鹏，郭良平，等.高功率密度柴油机设计问题的仿真［J］.兵工学报，2006，27（5）：775-778.ZHANGWei-zheng，YUANYan-peng，GUOLiang-ping，etal.NumericalsimulationanalysisofHPDdieselengine

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　　［J］.MaterialsReview，2004，18（5）：45-48.（inChinese）［8］朱远志，尹志民，曾渝，等.重型发动机气门座圈磨损机理与材料［J］.内燃机工程，2004，25（4）：78-82.ZHUYuan-zhi，YINZhi-min，ZENGYu，etal.Materialandwearmechanismofheavydutyenginevalveseat［J］.ChineseInternalCombustionEngineEngineering，2004，25（4）：78-82.（inChinese）［9］赵维茂，张卫正，原彦鹏，等.柴油机功率强化前后气缸盖的温度场模拟与试验［J］.农业机械学报，2009，40（3）：51-55.ZHAOWei-mao，ZHANGWei-zheng，YUANYan-peng，etal.Simulationandexperimentoftemperaturefieldondieselenginecylinderheadbeforeandafterenhancementofpower［J］.TransactionsoftheChineseSocietyforAgriculturalMachinery，2009，40（3）：51-55.（inChinese）［10］陈特銮.内燃机热强度［M］.北京：国防工业出版社，1991.CHENTeluan.Thermalstrengthofinternalcombustionengine［M］.Beijing：NationalDefenseIndustryPress，1991.（inChinese）

篇十二：气门座圈材料对照

P>　　柴油机气门与气门座圈摩擦副磨损机理分析

　　曹永晟

　　【摘要】Inthisarticle,loadingenvironmentandcontactconditionofinternalcombustionenginevalveandvalveseatringaresimulatedwithbenchtestdevice,thewearmechanismofvalveandseatringandthemainfactorsaffectingvalveandseatringweararestudiedbytest.Testresultsshowthatthewearofvalveandseatringismainlyproducedbyslideofvalveontheseatringthatiscausedbyfallingimpactandcombustionpressurewhenthevalvecloses,andthewearisalsoassociatedwithvalveclosingvelocity,combustionload,non-alignmentofvalverelativetoseatringandselectionofvalveandseatringmaterials,etc.%采用台式试验装置模拟内燃机气门与气门座圈的负荷环境和接触条件,通过试验研究了气门与座圈的磨损机理以及气门与座圈磨损的主要影响因素.试验结果表明,气门与座圈的磨损主要来源于气门关闭时的落座冲击和燃烧压力作用下气门在座圈上的滑动,并且与气门的关闭速度、燃烧负荷、气门相对气门座圈的不对中性及气门和座圈的材料选择等工作状态有关.

　　【期刊名称】《汽车技术》

　　【年(卷),期】2011(000)009

　　【总页数】4页(P34-37)

　　【关键词】柴油机;气门;气门座圈;磨损机理

　　【作者】曹永晟

　　【作者单位】解放军汽车管理学院

　　【正文语种】中文

　　【中图分类】U463.83+4

　　1前言气门与气门座圈（以下称座圈）除承受气门关闭时的冲击负荷，还要受到气缸中燃烧压力的冲击作用，这些负荷迫使气门进入座圈，并且气门落座几乎是在“干”状态下完成的[1，2]。此外，座圈的温度可达500～800℃，如此高的温度可引起气缸盖变形[3]。由于气门与座圈的工作条件非常恶劣，很容易引起气门磨损，最常见的磨损形式是气门凹陷，它是由气门和（或）座圈材料损失所引起的[4]。有关研究指出气门凹陷主要是由于气门中心偏差导致气门座面与座圈间的摩擦滑动引起的[5，6]，也有人认为气门对座圈的冲击负荷是产生凹陷的原因[7]。为找出导致气门凹陷的关键因素，通常采用发动机的测功机试验来研究气门的磨损问题，但这种方法既耗资又费时，也无助于找出实际磨损的根本原因。为此，本文采用台式试验装置来模拟气门和座圈所经受的负荷环境和接触条件，分析气门和座圈的磨损机理。2试验研究2.1试验装置试验是在液压疲劳试验机上进行的。利用该试验机上的液压执行机构提供所要求的加载负荷循环，并起“关闭”气门的作用；由弹簧将气门复位至“开启”位置；利用控制系统设置负荷或位移的波形、波形幅度及频率；采用内置的测力传感器和线性可调位移传感器（LVDT）来测量负荷和位移；利用计数器记录负荷的循环次数；采用可移动的座圈安装夹具以保证座圈与气门中心重合。另外，还利用设计的一个

　　安装夹具将座圈安装的稍有偏心，造成气门与座圈中心偏差。本装置采用了气门座圈安装夹具和插入式青铜气门导管，这样可保证对试验气门和座圈尺寸的适应性。采用热空气源对气门和座圈进行加热。2.2试验材料座圈A1材料由烧结马氏工具钢基体组成，在基体内部均匀地分布着球状合金碳化物；座圈A2材料为铸铁；气门材料为马氏体低合金钢。2.3试验方法为研究在燃烧压力作用下气门与座圈的摩擦滑动及气门关闭时冲击对磨损的影响，采用了2种不同的试验方法。第1种方法是采用三角形负荷波形来研究燃烧负荷对气门和座圈磨损的影响。其目的是为了将气门座面与座圈之间的摩擦滑动分离出来，因此气门座面一直保持与座圈相接触。用于该试验的燃烧负荷来源于1.8L自然吸气柴油机在高速和耐久试验中所用的燃烧压力。试验所用参数如表1所列。表1摩擦滑动试验参数?第2种方法是利用正弦波位移，并采用类似于在摩擦滑动试验中所用的峰值负荷，研究当气门关闭时气门对座圈的冲击加上燃烧负荷的影响。正弦波形最近似于发动机气门的运动状态。试验所用参数如表2所列。表2冲击试验参数?3试验结果与分析3.1摩擦滑动的影响当采用三角负荷波形来模拟燃烧负荷的滑动摩擦试验时，气门和座圈的磨损特点具有微振磨损或微小滑动的特征。在气门座面上的磨损痕迹是不均匀的，在磨损痕迹的边缘可观察到棕色氧化物及碎屑，棕色氧化物是微振磨损的特征，是由非常小的位移所产生的往复滑动磨损。用气门配对座圈A1试验和配对座圈A2试验所产生

　　的磨损碎屑相似，在座圈A1和座圈A2的座面均可看出半径方向存在划痕（图1），表明存在磨料磨损，也表明这2种材料对滑动磨损具有相似的抗磨性。图1气门座面沿半径方向的凹痕3.2冲击负荷的影响当采用位移波形来模拟冲击和燃烧负荷时，在气门座面上所得到的磨损痕迹比较均匀。用气门配对座圈A2试验时，发现气门座面产生的磨痕有变形的迹象，并且围绕气门座面中心线的圆周方向上形成一连串隆起和凹陷，如图2所示。在气门与座圈A1配对试验中，这类变形不普遍，但发现座圈有粘附物聚集的痕迹。通过对2种座圈座面的观察可知，当冲击和摩擦滑动综合作用时磨损更严重。在座圈A1上可见到磨损的形成和发展，而在座圈A2上无明显的磨痕形成，但会发现有麻点和径向凹陷。试验表明，冲击负荷会使气门与座圈在关闭过程中产生配研作用，改善气门磨痕的不均匀性，并使磨痕宽度增加。图3为采用位移波形时，气门对座圈A1和气门对座圈A2进行试验的结果。由图3可看出，试验开始时磨损率高，然后磨损率逐渐减少直至达到配研时为止。图3也表明，当采用座圈A1时初始磨损率增加较缓慢，而采用座圈A2时初始磨损率较高。另外还可看出，采用座圈A2时，气门的磨损比座圈大；采用座圈A1时，座圈的磨损比气门稍大。由此可认为，这2种相反的配研结果是由于2种材料的机械性能差异造成的。图2气门座面沿圆周方向的隆起和凹陷图3座圈材料对气门磨痕宽度的影响曲线3.3中心偏差的影响当采用位移波形模拟冲击和燃烧负荷，并利用气门配对座圈A2进行中心偏差试验时，在初始接触点处，气门的变形比气门与座圈中心重合时严重，在座圈的对应点上也显示有严重的磨损痕迹。当气门与座圈A1进行中心偏差试验时，在气门座面

　　上也发现有变形（在座圈中心与气门中心重合的气门上未观察到）。图4为气门中心偏差对磨痕宽度的影响曲线。对比磨痕宽度可知，当气门中心存在偏差时在初始接触点上磨损速率增加。这是因为气门存在中心偏差会减少气门与座圈之间的初始接触面积，增加由气门关闭时的冲击负荷所产生的变形，并且气门头部在燃烧负荷作用下会产生弯曲，也会增加滑动距离，所以增加了摩擦滑动的影响，因此也增加了摩擦痕迹的宽度。图4气门中心偏差对气门磨痕宽度的影响曲线3.4气门关闭速度的影响图5为气门对座圈A1分别以59mm/s和18mm/s的关闭速度进行试验的结果。从图5可看出，当保持燃烧负荷不变时，增大气门关闭速度可使“冲击能量”更大，会明显增加气门座面的变形，但气门座面的磨损痕迹却增加很少，这是因为增大气门关闭速度不影响摩擦滑动。这也表明，气门关闭速度是影响气门座面变形的重要因素。3.5气门转动的影响当气门转动时可出现均匀的磨损痕迹。试验过程中，在气门与座圈的接触面上可观察到浅黑色的粉末状碎屑，这些碎屑是在气门转动作用下从接触面上剥离下来的材料，可采用气门旋转机构促进碎屑的排除，以减小残留在接触面上的碎屑所引起的磨料磨损和积垢。另外，检查转动气门的座面，发现其上有多个圆周方向的槽，这些槽是由于气门关闭过程中或气门处于关闭状态下转动而产生的。图5气门关闭速度对气门磨痕宽度的影响曲线3.6温度的影响图6为气门对座圈A1分别在室温和高温下进行试验的结果，试验所采用的温度并未达到发动机使用时的最高温度。由图6可看出，当温度提高到130℃时，对气门或座圈的磨损痕迹影响不大。试验结果表明，温度升高时气门与座圈的磨损图形

　　特征与在较低温度下的磨损图形相似。但在较高温度下可能影响气门和座圈材料的硬度，这会导致气门凹陷增加甚至造成气门疲劳破坏。图6温度对气门磨痕宽度的影响4结束语a.气门与座圈的磨损来自气门关闭时气门对座圈的冲击和在燃烧压力作用下气门对座圈的滑动，两者对气门的凹陷影响极大。b.气门和座圈磨损主要与气门关闭速度、燃烧负荷及气门的中心偏差程度等条件有关，随气门关闭速度升高、燃烧负荷和气门相对座圈的中心偏差增大，磨损会增加。参考文献

　　【相关文献】

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篇十三：气门座圈材料对照

P>　　606060444凸轮轴传动机构定时记号凸轮轴传动机构定时记号凸轮轴传动机构定时记号视频视频视频111挺柱的功用挺柱的功用挺柱的功用视频视频视频是凸轮的从动件将来自凸轮的运动和作用力传给是凸轮的从动件将来自凸轮的运动和作用力传给是凸轮的从动件将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门推杆或气门推杆或气门222挺柱的工作条件及材料挺柱的工作条件及材料挺柱的工作条件及材料111工作条件工作条件工作条件摩擦和磨损都相当严重摩擦和磨损都相当严重摩擦和磨损都相当严重承受凸轮侧向力而偏磨承受凸轮侧向力而偏磨承受凸轮侧向力而偏磨222材料材料材料挺柱工作面应耐磨损并得到良好润滑挺柱工作面应耐磨损并得到良好润滑挺柱工作面应耐磨损并得到良好润滑碳钢碳钢碳钢合金钢合金钢合金钢镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁333机械挺柱的结构形式机械挺柱的结构形式机械挺柱的结构形式球面挺柱球面挺柱球面挺柱平面挺柱平面挺柱平面挺柱滚子挺柱滚子挺柱滚子挺柱444减轻挺柱底面磨损的结构措施减轻挺柱底面磨损的结构措施减轻挺柱底面磨损的结构措施挺柱轴线偏离凸轮的对称轴线挺柱轴线偏离凸轮的对称轴线挺柱轴线偏离凸轮的对称轴线凸轮工作面为锥角很小的锥面凸轮工作面为锥角很小的锥面凸轮工作面为锥角很小的锥面555液压挺柱液压挺柱液压挺柱视频视频视频零气门间隙零气门间隙零气门间隙结构复杂结构复杂结构复杂加工精度高加工精度高加工精度高磨损后无法调整只能更换磨损后无法调整只能更换磨损后无法调整只能更换4

　　配气机构主要零部件

　　一、配气机构的零件和组件

　　（一）气门组

　　1.气门组组成及要求

　　（1）组成

　　有的进气门还设有气门旋转机构

　　（2）要求

　　气门头部与气门座贴合严密

　　气门导管与气门杆导向良好

　　气门弹簧两端与气门杆的中心垂直

　　气门弹簧的弹力足够

　　2.气门（视频）

　　（1）气门的工作条件及材料

　　1）气门的工作条件

　　气门工作温度很高（进气门：300~400℃，排气门：600~800℃）

　　承受气缸压力、弹簧力、传动组零件惯性力

　　冷却和润滑条件差、易受腐蚀

　　2）气门的材料

　　足够的强度刚度、耐热、耐磨能力

　　进气门：合金钢(铬钢或镍铬钢)

　　排气门：耐热合金钢(硅铬钢)。有的排气门头部用耐热合金钢；杆部用铬钢（2）气门构造

　　1）气门顶面

　　平顶：结构简单、制造方便、受热面积小、质量小；目前应用最多。进排气门均可用

　　凹顶：头部与杆部有较大的过渡圆弧，可以减小进气阻力；头部弹性较大，能较好适应气门座圈的变形。适用于进气门，不宜用于排气门

　　凸顶：头部刚度大，排气阻力小；但受热面积大，质量大，加工较复杂。适用于排气门2）气门锥面（视频）

　　气门锥角：气门锥面与气门顶面之间的夹角。一般为45°，少数进气门为30°

　　较小气门锥角：气门通过断面较大，进气阻力较小，可以增加进气量。但气门头部边缘较薄，刚度较差，致使密封性变差

　　较大气门锥角：可提高气门头部边缘的刚度，气门落座时有较好的自动对中作用及较大的接触压力。有利于密封与传热及挤掉密封锥面上的积炭

　　3）气门传热（视频）

　　气门头部接受的热量，一部分经气门座圈传给气缸盖，另一部分通过气门杆和气门导管也传给气缸盖，最终被气缸盖水套中的冷却液带走

　　气门密封锥面必须严密贴合：研磨气门与气门座圈气门杆与气门导管配合间隙小：减少热阻

　　4）特殊气门

　　中空气门杆气门：减轻气门质量，减小气门运动惯性力，应用某些高度强化发动机

　　充钠排气门：冷却效果明显，应用某些风冷和轿车发动机。钠熔点：97.8℃，沸点：880℃

　　（3）每缸气门数（视频）

　　1）两气门：进气门比排气门大，减小进气阻力增大进气量

　　2）多气门：现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门

　　3气门：2个进气门，1个排气门,排气门比进气门大，进气量有明显增加，火花塞很难布置在中央,对燃烧不利

　　4气门和5气门：其中尤以四气门发动机为数最多

　　3.气门座与气门座圈

　　（1）气门座的功用

　　与气门配合对气缸起密封作用

　　接受气门传来的热量进行散热

　　（2）气门座的工作条件及材料

　　工作条件：工作温度很高，承受频率极高的冲击载荷，容易磨损

　　(3)气门座圈

　　气门座圈(铝气缸盖和多数铸铁缸盖)材料：合金铸铁、粉末冶金、奥氏体钢

　　部分铸铁缸盖不镶气门座圈

　　4.气门导管

　　（1）气门导管的功用

　　对气门的运动导向，保证气门作直线往复运动，使气门和气门座能正确贴合将气门杆接受的热量部分传给气缸盖

　　（2）气门导管的工作条件及材料

　　工作条件：工作温度较高，润滑条件较差(靠配气机构飞溅机油润滑)，容易磨损材料：灰铸铁，球墨铸铁，铁基粉末冶金

　　（3）气门导管结构（视频）

　　与气缸盖承孔过盈配合，有的发动机不设气门导管有的气门导管设有卡环槽：防松落有的排气气门导管设有排渣槽：清除沉积物和积炭

　　5.气门油封

　　（1）气门油封的功用

　　气门杆与气门导管孔需要润滑，机油又不能太多，否则机油消耗量增加为了控制和减少机油消耗量，现代汽车发动机装有气门油封

　　（2）气门油封的工作（视频）6.气门弹簧

　　（1）气门弹簧的功用（视频）

　　保证气门关闭时能紧密地与气门座贴合。克服在气门开启时配气机构产生的惯性力使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离

　　（2）气门弹簧的工作条件及材料

　　1）工作条件

　　承受交变载荷

　　为保证其可靠的工作，应具有合适的刚度和足够的抗疲劳强度避免弹簧锈蚀两端面必须磨光并与轴线垂直

　　2）材料

　　优质冷拔弹簧钢丝如高碳锰钢、铬钒钢等并经热处理钢丝表面抛光处理表面镀锌、磷化（3）气门弹簧结构

　　等螺距圆柱形螺旋弹簧：会发生共振。防止共振发生，采取如下结构措施：

　　变螺距气门弹簧：螺距小端向缸盖顶面锥形气门弹簧：弹簧大端向缸盖顶面双气门弹簧：弹簧旋向相反气门弹簧振动阻尼器（二）气门传动组

　　1.气门传动组组成

　　凸轮轴下置式（视频）：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等

　　凸轮轴上置式（视频）：凸轮轴、挺柱、摇臂和摇臂轴等

　　凸轮轴上置直接驱动气门式：凸轮轴、挺柱等

　　2.凸轮轴

　　（1）凸轮轴的功用（视频）

　　配置有各缸进、排气凸轮，使气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭

　　（2）凸轮轴的工作条件及材料

　　1）工作条件

　　承受周期性的冲击载荷表面磨损比较严重

　　2）要求

　　要求表面耐磨，足够韧性刚度由优质碳钢或合金钢锻造用合金铸铁或球墨铸铁铸造凸轮表面经热处理后磨光

　　（3）凸轮轴结构

　　4缸发动机凸轮轴（如图）

　　1）凸轮轮廓（视频）

　　控制进排气门开闭时刻、持续时间及开闭的速度

　　r0：实际基圆半径r′0:理论基圆半径AB/DE：缓冲段，气门运动速度小，防止强烈冲击BCD：工作段挺柱：A点开始升起，E点停止运动气门：最迟在B点开始升起，最早在D点完全关闭

　　2）同名凸轮的相对位置

　　与凸轮轴的旋转方向、发动机点火顺序、气缸数、作功间隔角有关

　　①四缸机:发火顺序：1-3-4-2作功间隔角：180°曲轴转角(90°凸轮轴转角)同名凸轮夹角：90°

　　②六缸机:发火顺序：1-5-3-6-2-4作功间隔角：120°曲轴转角(60°凸轮轴转角)同名凸轮夹角：60°

　　（4）凸轮轴传动机构定时记号（视频）

　　3.挺柱

　　（1）挺柱的功用（视频）

　　是凸轮的从动件，将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门

　　（2）挺柱的工作条件及材料

　　1）工作条件

　　摩擦和磨损都相当严重承受凸轮侧向力而偏磨

　　2）材料

　　挺柱工作面应耐磨损并得到良好润滑碳钢合金钢镍铬合金铸铁和冷激合金铸铁

　　（3）机械挺柱的结构形式

　　球面挺柱

　　平面挺柱

　　滚子挺柱

　　（4）减轻挺柱底面磨损的结构措施

　　挺柱轴线偏离凸轮的对称轴线

　　凸轮工作面为锥角很小的锥面

　　（5）液压挺柱（视频）

　　零气门间隙结构复杂加工精度高磨损后无法调整，只能更换

　　4.摇臂

　　（1）摇臂的功用（视频）

　　将推杆或凸轮传来的运动和作用力，改变方向传给气门使其开启

　　（2）摇臂的工作条件及材料

　　1）工作条件

　　承受很大弯矩足够强度足够刚度较小质量

　　2）材料

　　锻钢铸铁铝合金

　　（3）摇臂结构

　　与其他零部件的连接关系

　　二、可变配气正时及气门升程机构（雅阁VTEC）

　　1.VTEC功用

　　VTEC使配气正时和气门升程根据发动机转速变化作出相应的实时调整，使气缸的充气量同时满足发动机低转速和高转速下的不同需要，从而提高了发动机的动力性和经济性

　　2.低转速下VTEC原理

　　正时活塞无油压作用同步活塞在图示位置主、辅摇臂分别由主、辅进气凸轮驱动主进气门按正常的时间和高度开启辅助进气门由于辅助凸轮的高度小而稍稍打开，以防止燃油阻塞进气口中间进气摇臂由中间凸轮驱动，但对进气门的开启无任何作用进排气门重叠角和升程都较小，满足了低速工况的需要

　　3.高转速下VTEC原理

　　ECM输出控制信号，使VTEC电磁阀打开来自机油泵的油压作用于正时活塞，使正时活塞和同步活塞右移同步活塞将3个摇臂连锁，成为一体主、辅助进气摇臂均由中间凸轮驱动，从而改变了配气正时增大了进排气门重叠角和升程，适应了高速工况的需要

　　一、配气机构的功用与组成1.配气机构的功用按照发动机的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气或空气得以及时进入气缸，废气得以从气缸及时排除2.配气机构的组成气门组：气门、气门座、气门弹簧、气门导管等气门传动组：凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂组等3.充气效率（1）充气效率ηv=M/M0M：在进气行程中实际进入气缸内新气质量M0：在进气系统进口状态下，充满气缸工作容积的新气质量（2）对充气效率的分析ηv<1（一般为0.8~09）（3）提高ηv方法减少进气和排气阻力进排气门的开启时刻和持续开启时间适当4.配气机构的类型（1）气门布置形式

　　气门顶置式：气门安置在气缸盖上，最常用气门侧置式：气门安置在气缸体上，目前已不采用（2）凸轮轴布置位置1）凸轮轴上置式凸轮轴安置在气缸盖上，轿车发动机常用主要优点：运动件少，凸轮轴至气门的传动链短，整个机构的刚度大，适合于高速发动机主要缺点：凸轮轴与曲轴传动距离较远，一般用齿形带传动或链传动2）凸轮轴下置式凸轮轴位于曲轴箱内主要优点：凸轮轴离曲轴较近，一般用一对齿轮驱动主要缺点：运动件多，凸轮轴至气门的传动链长，整个机构的刚度差，多用于较低转速发动机3）凸轮轴中置式凸轮轴位于气缸体上部与凸轮轴下置式相比：减少了推杆（或推杆较短），从而减轻了配气机构的往复运动质量，增大了机构的刚度，更适用于较高转速发动机

　　（3）凸轮轴传动方式1）齿形带传动式用于上置式凸轮轴的传动主要优点：噪声小、质量轻、成本低、工作可靠、不需要润滑；齿形带伸长量小，适合有精确定时要求的传动；轿车发动机多采用正时皮带

　　2）链传动式用于中置式和上置式凸轮轴的传动，尤其是上置式凸轮轴的高速汽油机采用较多

　　3）齿轮传动式用于下置式和中置式凸轮轴的传动汽油机只用一对定时齿轮，即曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮柴油机还需要驱动喷油泵，所以增加一个中间齿轮

　　（4）气门驱动形式1）摇臂驱动式如图为摇臂驱动、单凸轮轴上置式配气机构；凸轮轴直接驱动摇臂，摇臂驱动气门还可以是凸轮轴推动挺柱，挺柱推动摇臂，摇臂再驱动气门

　　2）摆臂驱动式如图为摆臂驱动、双凸轮轴上置式配气机构摆臂驱动比摇臂驱动刚度更好，更有利于高速发动机，在轿车发动机上应用广泛

　　3）直接驱动式如图为直接驱动、凸轮轴上置式配气机构，凸轮通过挺柱驱动气门直接驱动式配气机构的刚度最大，驱动气门的能量损失最小，在高度强化的轿车发动机上应用广泛

　　（5）每缸气门数及其排列方式1）两气门式一般发动机每个气缸有2个气门：一个进气门和一个排气门。称两气门发动机2）多气门式现代高性能汽车发动机普遍采用每缸3、4、5个气门，以四气门发动机为最多。优点：气门通过断面积大，进排气充分，进气量增加，发动机的转矩和功率提高二、配气相位

　　1.配气定时(配气相位)（1）配气定时：以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间进气提前角α：从进气门开到上止点曲轴所转过的角度进气迟后角β：从进气行程下止点到进气门关闭曲轴转过的角度排气提前角γ：从排气门开启到下止点曲轴转过的角度排气迟后角δ：从上止点到排气门关闭曲轴转过的角度

　　2.配气相位图（1）配气相位图：上、下止点曲拐位置时的配气定时曲轴转角环形图进气时：进气门提前α角打开，滞后β角关闭。进气时间为：α+180°+β排气时：排气门提前γ角开启，滞后δ角关闭，排气时间为：γ+180°+δ气门重叠：活塞在排气上止点附近出现进、排气门同时开启的现象气门重叠角：重叠期间的曲轴转角称为气门重叠角，它等于进气提前角与排气迟后角之和α+δ

　　三、气门间隙1.气门间隙概念冷态时，当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙气门间隙过小：漏气、气门烧坏气门间隙过大：传动零件之间、气门和气门座之间撞击严重，加速磨损2.气门间隙的调整（1）气门间隙调整螺钉

　　在摇臂或摆臂上驱动气门的一端，安装有气门间隙调整螺钉及其锁紧螺母，用扳手松开锁紧螺母，用改锥调整气门间隙调整螺钉，同时用塞规测试气门间隙符合标准，再用锁紧螺母紧固调整螺钉如广州本田雅阁发动机气门间隙：进气门:0.26±0.02mm；排气门:0.30±0.02mm

　　（2）气门间隙调整块摆臂驱动气门时，以摆臂支座为支点，在摆臂上需要装设气门间隙调整螺钉或气门间隙调整块在许多用其门间隙自动补偿器代替摆臂支座，实现零气门间隙（不用调整气门间隙）有些发动机用上置双凸轮轴直接驱动气门时，凸轮通过气门间隙调整块推动机械挺柱，再驱动气门

　　3.零气门间隙当采用液压挺柱时，由于液压挺柱的长度可自调，可以不留气门间隙。安装以下装置时也为零气门间隙。吊杯形液压挺柱摆臂与气门间隙自动补偿器摇臂与液压气门导

　　可变气门正时系统VariableValveTimingSystem可变气门正时系统，是能改变气门正时或升程，以适应不同转速下扭矩最佳化要求的配气机构。普通的发动机的气门正时（即配气相位）及气门升程是固定不变的，即进气时进、排气门的重叠角是不变的。但是，在高转速时，由于进气流速快，燃烧时间短，希望进气门早开，气门重叠角大一些，才能保证进人足够的混合气；而在低速运转时，如果气门重叠角大，混合气又容易从排气门漏出，影响发动机的动力性能和经济性能。所以，普通发动机难以保证发动机在高速和低速都能得到最佳的性能。

　　为此，人们开发了可变气门正时系统，大致分为两种方式：①德国宝马公司开发了一种可变凸轮轴转角的控制系统(VACC)。用电子控制液压机构使进气凸轮在高转速时可向前转动，从而加大进气门开启的提前角度（不改变气门升程），达到在高转速下进气充足，保持扭矩最大的目的。②本田公司开发了一种可变气门及升程的电控系统(VTEC)。每缸有四个气门，每个气门有两个摇臂，每个摇臂有各自的凸轮。在转速不同的情况下，各气门的动作不同，以保证发动机在高速和低速时的扭矩最佳化，都有良好的动力性和经济性。低转速时，副进气门几乎不打开，由主进气门进人的混合气在燃烧室中产生强烈的涡流，使混合气分层，其较浓的部分集中到燃烧室的中央，从而保证了稀混合气的燃烧，使低速时也能产生较大的扭矩。在高转速时，两个摇臂锁在一起，两个进气门同时工作，以保证发动机的高功率。正时齿带或正时链条ToothedTimingBelt（TimingChain)正时齿带（或链条）是用于顶置凸轮轴式配气机构的传动机构。凸轮轴正时齿带轮（或链轮）安装在凸轮轴前端，由曲轴正时齿带轮（或链轮）通过齿带（或链条）驱动。凸轮轴正时齿带轮（或链轮）的齿数是曲轴正时齿带轮（或链轮）齿数的两倍。过去，在齿带出现之前，主要采用链条来带动顶置的凸轮轴。这种传动方式的缺点是噪声大，需要润滑和维护。后来，出现了由纤维和橡胶制成的齿带，非常轻便，噪声小，又不需润滑，因此多数改为齿带传动。不过，齿带的寿命较短，一般行驶一万公里就需更换，否则万一齿带折断，有可能造成气门撞击活塞的严重事故。所以，有的厂家（如奔驰公司）仍然偏好使用链条传动。正时齿轮TimingGear正时齿轮是用于侧置凸轮轴式配气机构的传动机构。凸轮轴正时齿轮安装在凸轮轴前端，由曲轴正时齿轮直接驱动。四冲程发动机的凸轮轴正时齿轮齿数是曲轴正时齿轮齿数的两倍。为了减少噪音和磨损，通常采用斜齿轮啮合，并且用夹布胶木或尼龙塑料制成。凸轮轴传动机构凸轮轴的转动需要靠曲轴的动力带动。把动力从曲轴传到凸轮轴的机构，叫做凸轮轴传动机构。同时，为了保证气门开闭的准确时间，还要使凸轮轴的转动和曲轴的转动保持同步。四冲程发动机的凸轮轴转速应当正好是曲轴转速的一半。这样，就保证在每一个工作循环中，曲轴转动两周，凸轮轴正好转动一周，气门也准时开闭一次。凸轮轴传动机构通常采用以下两种方式：①正时齿轮机构在侧置凸轮式配气机构中，由于凸轮的位置离曲轴较近，因此采用齿轮直接传动。②正时齿带轮（或链轮）机构在顶置凸轮式配气机构中，由于凸轮的位置离曲轴较远，因此不能采用齿轮直接传动，而要采用齿带或链条传动。摇臂轴

　　摇臂轴为一空心的圆轴，它固定在几个专门的支架上，支架用螺栓固装在气缸盖上，摇臂轴套装在摇臂轴上。每个摇臂之间装有弹簧，使摇臂各自紧靠支座的磨光端面上。摇臂孔内有青铜衬套（也有装滚柱或球轴承的）。摇臂轴内孔与发动机润滑油道相通，并在轴上钻有辐射的油孔，以供摇臂与摇臂轴之间以及摇臂与气门调整螺钉之间的润滑。气门摇臂摇臂的功用是将推杆或凸轮的运动改变方向传给气门。它是一个中间具有圆孔的不等长双臂杠杆，长臂的端部具有圆弧形的工作面与气门尾部接触，短臂的端部有螺孔，用来安装调整螺钉及锁紧螺母以调整气门间隙。凸轮轴

　　凸轮轴是上有若干个桃形凸轮的轴，是配气机构最关键的零件。它的功用是控制各缸气门的适时开启和关闭，同时驱动汽油泵、机油泵和分电器等附件工作。凸轮轴由进气凸轮、排气凸轮、轴颈、驱动机油泵和分电器的齿轮及推动汽油泵摇臂的偏心轮制成一体。凸轮的个数一般等于气门的个数，凸轮在轴上的分布位置，是由发动机的工作顺序所决定的。挺杆（挺柱）挺杆的功用是将侧置凸轮的推举运动传给气门或推杆，以控制气门的关闭。工作时，为了使挺杆圆杆面及底面磨损均匀，一般将挺杆的下部工作面制成半径很大的球面，而凸轮制成略带锥形，使凸轮与挺杆的接角点偏移两者的中心线约2mm左右，从而使挺杆在工作时产生缓慢的转动。有些高级轿车发动机上，采用了液力挺杆，可以用液压消除气门间隙，但成本较高。推杆由于侧置凸轮轴和气门分开设置，距离较远，因此采用推杆来传递推力。推杆一般用空心钢管制成，两端焊有或嵌压不同形状的端头气门导管ValveGuide气门导管的主要功用是保证气门直线运动，使气门与气门座正确闭合，同时，还将气门杆的热量传至气缸体或气缸盖。气门导管内外表面经加工后压人气缸盖或气缸体内。气门杆与导管间留有适当的间隙，使气门能在导管中自|由运动。气门弹簧气门弹簧，一般是用弹簧钢丝制成的圆柱形螺旋弹簧。其功用是使气门与气门座保持紧密闭合，并防止气门在开闭过程中，因运动件的惯性而产生彼此脱开。为了防止弹簧发生共振，可采用螺距不等的圆柱弹簧或在同一个气门上套装内外两个弹簧。采用不等螺距弹簧时，螺距大的一端应朝向弹簧座安装。顶置凸轮轴顶置凸轮轴式配气机构的进、排气门及凸轮轴都安装在气缸盖上。

　　当发动机工作时，曲轴通过链轮（或齿形皮带）驱动凸轮轴旋转。当凸轮轴转到凸轮的凸起部分直接顶下摇臂时，摇臂绕摇臂轴摆动，压缩气门使其开启。当凸轮凸起部分离开摇臂，气门便在气门弹簧的张力作用下上升而紧压在气门座上，使气门关闭。由此可知，顶置凸轮轴省去了挺柱和长长的推杆，避免了它们在高速运转下可能带来的各种麻烦。可以大大提高发动机的转速和功率。所以，已为近来各种新型高速汽车发动机所采用。顶置凸轮轴又分单顶置凸轮轴（SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)和双顶置凸轮轴干脆把摇臂也取消了，由凸轮直接和气门接触，进一步降低了惯性，而且可以安装多个气门。目前，新型汽车发动机已大多采用顶置凸轮轴的结构顶置气门OHV＝OverHeadValve

　　顶置气门式配气机构的气门倒装在燃烧室中，使进、排气通道的路线较短，弯道少，同时气流阻力小，气门升程大，所以有利于发动机的进气和排气。此外，燃烧室结构紧凑，散热面积少，有利于提高压缩比和混合气的正常燃烧，从而提高发动机的动力性和经济性。但它的组成零件较多，结构比较复杂，重量大，发动机高度增加。顶置气门式配气机构根据凸轮轴的位置也分两种：一种将凸轮轴放在发动机的侧面，另一种将凸轮轴放在发动机的顶部（即顶置凸轮轴）。普通顶置气门式配气机构（OHV）的进、排气门都安装在气缸盖上，而凸轮轴仍安装在气缸体上。国产汽车如东风、解放、北京等发动机普遍采用这种结构。当发动机工作时，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转。当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起挺杆时，通过推杆和调整螺钉使摇臂绕摇臂轴摆动，压缩气门使其开启。当凸轮凸起部分离开挺杆后，气门便在气门弹簧的张力作用下上升而紧压在气门座上，使气门关闭。普通顶置气门式配气机构的缺点是凸轮轴在气缸体侧面，不得不有一根长长的推杆。由于热胀冷缩，必须在推杆和摇臂之间留出足够的间隙，而使噪声加大。同时，推杆过长也增加了惯性力，使发动机转速的提高受到限制。侧置气门SV＝SideValve侧置气门式配气机构，是最早出现的配气机构。它将配气机构装置在气缸的侧面。凸轮轴由正时齿轮带动，向上顶开气门进气从侧面进人气缸，排气也从侧面排出气缸。它具有结构简单、重量轻、惯性小和工作比较平稳等优点，曾在早期的汽车发动机中长期应用。但是，由于进气的通道要经过从下到上，再从上到下的迂回路径，排气的通道也要经过相似的迁回路径，阻力较大，发动机的动力性和经济性的提高受到限制，目前已基本上被顶置气门式配气机构所替代。多气门传统汽车每个气缸一般只有进气和排气两个气门。现在，越来越多的汽车发动机采用了每缸两个

　　以上的气门（三个到六个）。这是因为，多气门发动机增加了进气和排气的通道，提高了缸内的充气系数和气流速度，减少了气门的质量和惯性，从而可以提高发动机的压缩比和最高转速，使燃烧更加充分。这样，多气门发动机与同排量的传统发动机相比，功率可提高25%左右，油耗可降低4%左右。自多气门发动机问世以来，各汽车厂家争相研制和采用。到20世纪90年代，各种新型轿车已大多采用了多气门发动机。每缸的气门数，以四气门为多，即每缸采用两个进气门和两个排气门，一般用两根凸轮轴驱动。三气门是指每缸采用三个气门：两个进气门和一个排气门，由于同样需要两根凸轮轴，结构复杂而好处不大，因此有被淘汰的趋势。每缸5气门以上，结构极为复杂，也很少应用。有的汽车号称“16气门”，并不是指每缸有16气门，而是指它装用的是4缸发动机、每缸4气门、总共16个气门的意思。气门Valve气门，是用来控制发动机进、排气道开闭的菌状零件。它由头部和杆部组成。头部平时紧贴在气门座上，使气道关闭，需要时，靠杆部的往复运动开关气道。头部的形状有平顶、凸顶和凹顶几种，由于平顶结构简单，制造方便，受热面积小，故广泛采用。气门和气门座之间的配合做成锥形面，以便接触良好，防止漏气。密封锥面的锥角一般做成45º或30º。气门分进气门和排气门两种。进气门的直径比排气门的大一些，目的是尽可能多进些气。排气门因受燃烧气体的冲刷，所以用耐热合金钢制造。配气机构ValveGear配气机构的功用是：根据发动机的工作顺序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭各缸进、排气门，使可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）准时进人气缸，燃烧后的废气及时排出气缸。人们希望，进气时有更多的混合气进人气缸，排气时能快速地把废气排出。因此，配气机构对于发动而性能至关重要。常见的汽车发动机配气机构的布置形式有两大类：侧置凸轮轴式和顶置凸轮轴式。其中，侧置凸轮轴式又可分为侧置气门式（SV）和顶置气门式(OHV)；顶置凸轮轴式（OHC)又可分为单顶置凸轮轴式(SOHC)和双顶置凸轮轴式(DOHC)。配气机构由曲轴通过齿轮、齿带轮或链轮驱动。配气机构由气门组和气门传动组两部分组成：①气门组包括气门、气门导管、气门座口、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁夹等。②气门传动组包括凸轮轴、凸轮轴正时齿带轮（或链轮）、正时齿带、挺杆、推杆、摇臂、摇臂轴等。

篇十四：气门座圈材料对照

P>　　某柴油机气门座圈优化设计

　　刘阳;王兵

　　【摘要】气门座圈是影响柴油机可靠性与耐久性的关键零件之一.异常磨损是气门座圈的主要失效形式.当其发生时,气门间隙将迅速减小,最终将导致柴油机功率下降、排放恶化等问题发生.通过排查影响座圈磨损的各项因素,锁定某柴油机气门座圈异常磨损的根本原因并对其进行了优化设计,最终解决了该问题.%Thevalveseatisoneofthekeypartswhichaffectsthereliabilityanddurabilityofdieselengine.Abnormalwearisitsmainfailuremode.Whenitoccurs,thevalvelashwilldecreaserapidly,thatwilleventuallyresultinenginepowerdecline,emissionsdeteriorationandotherissues.Throughinvestigationofvariousfactorsrelatetoit,findoutdieselenginetherootcausesofvalveseatabnormalwearandoptimaldesigniscarriedout.Finallysolvetheproblem.

　　【期刊名称】《柴油机设计与制造》

　　【年(卷),期】2015(021)004

　　【总页数】5页(P10-14)

　　【关键词】柴油机;气门座圈;异常磨损;优化设计

　　【作者】刘阳;王兵

　　【作者单位】上海柴油机股份有限公司,上海200438;上海柴油机股份有限公司,上海200438

　　【正文语种】中文

　　气门座圈处于燃烧室内的高温、高压、腐蚀性气体环境中，承受高频热负荷和机械负荷，是影响柴油机可靠性与耐久性的关键零件之一。异常磨损是气门座圈的主要失效形式。当其发生时，气门间隙将迅速减小。严重时将导致气门关不严、漏气，最终使得柴油机功率下降、排放恶化、气门烧蚀等问题的发生。本文针对某柴油机气门座圈异常磨损问题，从座圈磨损机理出发，列举出影响座圈磨损的各项因素，逐一进行分析，最终锁定了根本原因并对其进行了优化设计。耐久试验结果显示，改进方案有效解决了该柴油机座圈异常磨损的问题。某型柴油机通过扩缸进行改进设计，改进前后基本参数对比见表1。在开发过程中发现柴油机气门座圈有早磨现象发生，磨损后表面典型形态见图1。座圈磨损水平测量值对比见表2。由上述数据可见，改型后的座圈磨损水平已大大超过改型前，严重影响了整机可靠性和耐久性。3.1气门座圈的一般磨损机理从座圈磨损后的表面形貌来看，磨损机理一般可分为3种：粘着磨损、犁沟效应和体积塑性变形损坏［1］，其典型表面形貌如图2所示。粘着磨损是由于接触表面产生塑性变形，在局部高温高压下逐渐焊合或结合。它是以物质转移为特征的。这种焊合的主要原因是由于接触表面恶劣的润滑条件、较高的接触应力以及相对滑动。犁沟效应是由于接触表面一方的硬质粒子对另一方较软基体产生的切削作用，被切削表面有明显的“犁沟”痕迹。这种磨损和两个接触表面的性质，如硬的碳化物以及沉积在表面的燃气产物等因素有关。体积塑性变形损坏是由于接触面表层材料受到冲击和径向剪切作用，当这种应力超过材料的塑性极限时，材料发生法向压缩变形和径向剪切流动。这种磨损与座圈表面载荷和接触面摩擦系数以及相对滑动状况有关。另外还有一种针对排气门座圈的特殊磨损机理是磨蚀磨损。这主要是由于排气门座

　　圈是高温腐蚀燃气经过的通道，而温度和腐蚀介质是影响磨蚀磨损的主要因素。随着对座圈磨损研究的逐渐深入，在大量试验测量数据的基础上，总结出磨损的一般趋势，见图3。首先，在磨合期内，全新座圈的微观表面沟槽随着使用时间的推移逐渐被封闭。当磨合完成后，座圈进入定常磨损期。在此期间，可认为座圈的单位时间磨损量为常量。随着工作时间的积累，到某一时间节点，座圈将进入剧烈磨损期。在此期间，座圈的单位时间磨损量快速增大，很短一段时间后，座圈将不能够继续使用。座圈磨损各阶段典型的表面微观形态见图4。3.2气门座圈异常磨损原因分析根据上述磨损机理，该柴油机气门座圈磨损的表面形态较为符合“犁沟效应”。基于此结论，同时考虑目前座圈摩擦副的结构设计方案、材质及其工作环境的变化点，对影响座圈磨损的各项因素逐一进行分析排查。3.2.1气门座圈的结构设计气门座圈的直径和锥面角度设计直接影响座圈摩擦副的受力情况和通过座圈的气体流量。综合考虑这两方面的因素，目前主流的设计方案是进气门座圈摩擦副配合角度为60°，排气门座圈摩擦副配合角度为45°，同时要求座圈密封线落在气门密封线内，见图5。柴油机工作时，气门相对座圈运动，对其进行冲击和剪切，所以气门的落座速度和旋转速度是影响座圈受力情况的直接因素。气门盘部的刚度对座圈磨损也有相当影响。当气门盘部刚度不足时，在气门落座的瞬间会发生微小滑移，对座圈工作表面进行微动剪切，从而加速座圈磨损的进程。对某柴油机座圈摩擦副的结构分析发现，其进气门座圈密封带未完全落入进气门密封带内，没有充分利用座圈密封带宽度，见图6。当气门工作时，随着磨损量的增加，气门会逐渐陷入座圈内，此时座圈会对气门施加侧向力，这一不利影响随着磨损的加剧会越发明显。从气门杆身和气门杆端部的摩擦痕迹、气门导管的磨损测量

　　值判断，柴油机气门往复运动、旋转运动正常。3.2.2气缸盖部件的加工质量一般情况下，气门座圈和气门导管（如有）在压入气缸盖后作为部件进行加工，并以气缸盖机加工部件的形式做为装配单元。这样加工的目的是为了消除导管和座圈在压装时产生的装配公差和变形的影响，保证座圈密封带相对于导管内孔基准的跳动度、同心度等要求，从而保证气门运动和落座时与座圈的对中性。不均匀的气门落座冲击会加速座圈的磨损，对气门本身也会产生不利影响。试验前缸盖测量结果显示，某柴油机气缸盖机加工部件的加工水平较高。其座圈对导管内孔基准的跳动度实测为0.003～0.011mm，小于设计要求0.05mm。导管孔内径、座圈密封带角度等加工项目也均在设计要求以内。3.2.3气门座圈的材料传统气门座圈一般以铸铁、铸钢、锻钢等为材质。本文所述某改型柴油机座圈优化设计前材质即为铸铁座圈，牌号为QZ6，硬度36～42HRC。在JB/T9769.1“内燃机铸铁气门座第1部分：技术条件”和JB/T9769.2“内燃机铸铁气门座第2部分：金相检验”中对其有详细规定。随着爆发压力升高、燃烧温度升高、排放水平升级，粉末冶金材质座圈被广泛应用。粉末冶金材质分为基体强化型材料和硬质相粒子强化型材料。基体强化型主要是通过在烧结铁基合金中添加一定量的固溶强化元素，增加材料的密度，控制材料的基体组织，达到强化其基体的作用，提高高温使用性能。其特点是加工性好，对气门的侵略性小。硬质相粒子强化型材料包括在烧结基体合金中添加一定量的合金元素，这些元素在烧结或热处理过程中反应生成一定的硬质相（如碳化物等）来强化合金，另外也包括在烧结前的金属粉末中直接添加硬质相质点，烧结后形成耐磨材料。合金元素的使用同时也提高了其高温使用性能。但其加工性较差，对气门的侵略性也较大。除此之外，通过渗铜还可以起到提高材料导热性以及高温时的自润滑性。

　　目前来看，传统座圈材质已很难满足国Ⅲ排放阶段以上的使用要求。国内各大柴油机制造公司已广泛使用粉末冶金座圈来应对排放法规升级。为了进一步提高性价比，供应商开发了双层材质气门座圈，将座圈不受冲击的一侧用较便宜的材质制造，大大降低了粉末冶金座圈的使用成本。3.2.4温度的影响座圈在燃烧室内承受高频的热负荷。资料显示，气门本体散热量的80%经过座圈传递到缸盖水套，见图7［2］。同时排气门座圈还要承受高温废气的周期性冲刷。恶劣的热负荷环境对其周边缸盖水套的冷却能力提出要求。座圈材质均有其最佳表现温度区间。当温度过低时，摩擦表面无法形成有效的氧化保护层。当温度过高时，材质硬度趋于降低，从而其耐磨性降低。温度升高到一定程度时，将使座圈内的铜熔化析出，加剧磨损，严重时会发生座圈脱落造成活塞碎裂、气门盘掉落、拉缸等事故。柴油机经过耐久试验后，对缸盖进行解剖，其冷却水套内部未见夹砂等铸造问题，可见缸盖底板厚度满足设计要求。由于受到气门座圈温度测量方法的限制，故通过测量气门温度，来间接评估其座圈摩擦副处的实际受热情况。结果显示，排气门盘最高温度达到593℃，较原型机略高。3.2.5爆发压力和燃烧产物的影响燃烧爆发压力直接影响气门落座力。显然，爆发压力越高，座圈摩擦副处承受的机械负荷越大，对座圈的磨损越不利。燃烧产物对座圈磨损的影响较为复杂。从气门座所处化学介质环境看，一定量氧化物的形成有利于减少摩擦基体金属的直接接触，从而减少磨损。其次，如燃气的腐蚀介质与基体金属形成一定量具有润滑性能的粒子，也可以起到减磨作用。但是，腐蚀介质也是影响磨蚀磨损的主要因素之一。当这些腐蚀介质的腐蚀能力过强或硬

　　质粒子生成量过多时，反而会加速座圈的磨损。对某柴油机进行爆发压力测试，结果显示改型后柴油机爆发压力较原机高0.5MPa。对其进行试验后拆检，其气门处的积炭情况正常，见图8。4.1根本原因和改进方案由以上分析可知，改型机的爆发压力和燃烧温度均有一定升高，其座圈摩擦副处的工作环境较原机将更为恶劣。原机的座圈摩擦副结构设计方案和材质选择方案以现在的技术角度来看已较为落后，不能满足改型后柴油机更为严苛的使用要求。故此，进气门座圈早磨的根本原因可以锁定为爆发压力升高导致的机械负荷增加和原机进气门座圈结构设计不合理。在柴油机工作时，进气门座圈的温度一般较排气门座圈低很多，因改型机的燃烧温度升高并不明显，故温度不是其磨损的主因。排气门座圈早磨的根本原因锁定为爆压升高导致的机械负荷增加和燃烧温度升高导致的热负荷增加。考虑到通用气门以降低整机成本，故仅对座圈的结构设计方案和材质选择方案重新优化设计，用最小的代价，使座圈摩擦副满足改型机的使用要求。4.1.1座圈结构优化设计为了使进气门座圈密封带完全落入气门密封带内部，对其工作面的第二倒角进行调整，由30°减小至12.5°，同时将座圈高度由10mm减小至9.5mm，见图9。对比同类型柴油机可以发现，原机的设计理念较为保守，座圈高度较高。虽然减小高度会使座圈处的热传导系数有变小的趋势，但改动后的进气门座圈充分利用了其密封线宽度，有利于改善其摩擦副的受力情况，综合考虑后认为对座圈的磨损是有利的。缸盖部件吹风试验数据显示，改动后的进气门座圈对气道涡流比和流量系数的影响可以忽略不计。排气门座圈的密封带已完全落入了气门密封带内部，故无需改动。摩擦副角度的选择对座圈受力情况有较大的影响，原机的角度设计符合目前主流的

　　设计方案，故不做变动，这样做还可以通用气门和气缸盖机加工生产线，对目前的生产布局影响最小。4.1.2座圈材料优化设计此摩擦副选用的气门材质为马氏体钢9Cr18Mo2V，热处理为调质处理，此材料中大量的较大块状合金碳化物对座圈有一定侵略性。与其配对的座圈材质为铸铁QZ6，根据经验，QZ6的最高使用温度一般不应超过400℃。根据某柴油机座圈磨损后的表面形态和其气门测温试验的结果，铸铁材质座圈显然已经不适用于该改型机。粉末冶金材质座圈是一种新的选择。经过对比各牌号粉末冶金材质的使用条件，综合其成本因素，初步选用两种粉末冶金材质：基体强化型材料A和硬质相粒子强化型材料B。快速磨损试验结果显示，相同座圈结构尺寸和使用温度条件下，材质A的耐磨表现大大优于铸铁材质QZ6和材质B。故此选用基体强化型材料A作为某改型柴油机进、排气门座圈的替代材料。4.2效果验证柴油机装配了改进后的座圈零件，进行两轮500h耐久试验。耐久后对相关零件进行拆检、测量，结果表明，气门座圈磨损水平与改进前柴油机相当，为轻微磨损，满足设计预期寿命。耐久试验后的座圈典型表面形态见图10，可以看到其表面状态良好。通过对影响座圈磨损的各种因素进行分析排查，确定了某柴油机气门座圈早磨的根本原因并对其进行了优化设计，耐久试验结果显示，优化设计方案有效解决了该柴油机座圈的早磨问题。同时，本文的分析排查过程也可以为后续其它柴油机的改型和开发提供一定的参考。气门座圈是影响柴油机可靠性和耐久性的关键零件，在其设计开发过程中应全面考虑影响其失效的各种因素，遵循科学的设计原则，采用合理的设计方案，从而保证

　　其工作的可靠性和耐久性。

　　【相关文献】

　　［1］朱远志，尹志民，曾渝等.重型发动机气门座圈磨损机理与材料［J］.内燃机工程，2004（4）：79-80.［2］GokhaleNP，SheikhS，AghavY，etal.SolvingValveTrainWearProblemsinMediumSpeedHighBMEPDieselEngines［C］.SAE2011-01-2217.

篇十五：气门座圈材料对照

P>　　发动机缸盖机加工艺的技术难点解析

　　摘要：缸盖是发动机的主要零件之一，其可以与活塞顶部和汽缸壁一起形成燃烧室，底面利用循环水带走发动机的高温，对于发动机而言有着重要的作用。在实际生产加工过程中工艺复杂，要求其加工精度较高,避免因质量问题而影响发动机的整体性能和质量，基于此本文分析发动机缸盖的机加工艺及加工难点，并提出了具体的方向，以期能够为相关人士提供参考借鉴。关键词：发动机；缸盖；机加工艺

　　缸盖位于发动机上部由螺栓固定，是发动机的主要零部件之一，其作为出水管、进排气管重要装备的基体，气缸体冷却水孔和气缸盖内部的冷却水套底面的水孔是相通的，通过气缸中的循环水将发动机内的高温带走，在发动机运行后能够对封闭气缸起到一定的保护作用。缸盖对发动机的质量有着非常重要的影响，因此必须合理应用加工工艺，将现存的难点解决，从而避免问题的出现。

　　1、发动机缸盖机加工的概述1.1缸盖的功能

　　缸盖使发动机总成中的主要零件之一，如其加工工艺未能完善，则可能影响整个发动机的性能以及品质，缸盖的加工工艺极为复杂，内部关键的部件是进、排气孔和气门座圈，二者对燃烧质量具有重要的影响，需要在生产工艺优化中对此加大关注。发动机缸盖的结构特点主要涉及到以下两个方面，首先是要保证发动机的缸盖能够在气体的强力压力以及热力效应的作用下能够有足够的刚度以及强度维持稳定的工作效果。其次气缸盖是一个六面体形状多孔薄壁的零件，孔壁的数量多达100个左右，最薄的部分大概3.5mm左右。主体的材料性质为铝合金整体的气门座以及气门导管采用的是粉末冶金的方法，气门座以及气门导管压入作业后需要进行精加工。整个主体部分带有凸轮轴孔火花塞孔以及螺纹孔等。

　　1.2缸盖的结构

　　要提高发动机缸盖机加工艺的精度，必须对其整体结构进行深入了解，从而使其能够符合使其应用要求。气缸盖一般为六面体状，为了能够保障气缸盖不会受到气体热应力和压力的损坏，因此需要提高气缸盖刚度和强度的要求，要求6个外形面与缸体结合面保持一致性，精确结构性能的各项参数。同时缸盖上部存在的可燃混合气体会在气缸中被压缩，所以要求燃烧室具有一定的容积，避免容积过大影响发动机的功率，在此基础上保证结构整体的密封有性。

　　2、发动机缸盖的机加工艺难点2.1缸盖平面加工

　　缸盖平面加工属于主体部分，包括顶面、底面和进、排气面,其作为全部工艺过程的基础,对机床的几何精度和刀具的要求较高，在毛坯情况非良好的情况下,可采用硬质合金刀片加工，要求精确高平面度、垂直度、位置度等参数，因此需要不断调整精度；而在毛坯数据良好的情况下，则可以全部采用金刚石刀片进行加工，从而进一步提高加工供的表面粗糙度。

　　2.2高精度孔加工

　　缸盖上各孔有着非常严格的配合关系，而高精度孔系加工是核心工序，因此需要对精度、位置、粗糙度等参数细化，保证气门阀座、气门导管与发动机紧密配合。气门阀座和气门导管的材料是不同,可采用机床主轴快进的形式，加工完毕后主轴回推，实现一次定位减少重复定位误差,同时需要在加工过程中注重刀具选用，从而进一步提高气门导管和气门阀座的同轴度。

　　2.3缸盖凸轮轴孔

　　缸盖凸轮轴孔就是最长孔，要求在加工过程中保证凸轮轴孔的加工精度，满足凸轮轴孔的同轴度要求，对于长杆件而言加工必须一次成型。在精加工过程中为了能够提高缸盖凸轮轴孔质量，必须要消除刀杆自身的重力，可利用刀具的自导向进行定位，并采用带有锉模架的专机自动生产线进行加工处理，最终消除刀杆所带来的重力影响，提高整体加工质量。

　　2.4缸盖毛刺去除

　　铝合金缸盖属于塑性材料，加工过程中可能出现毛刺，因此在精加工过程中进行毛刺去除处理，从而提高工件材料的硬度。首先应从刀具参数、加工参数两方面入手，表面可通过喷丸或抛丸弱化，如加工过程中出现了毛鞫，可通过尼龙毛刷去毛刺，要特别注意安全。

　　3、发动机缸盖的机加工艺应用策略

　　我国很多铝合金缸盖加工生产线都是运用全卧式的柔性加工线，所以必须合理的安排加工工艺，通过优化处理保障缸盖的加工质量。

　　3.1合理选择缸盖材料

　　发动机缸盖材料选择十分重要，不同发动机所选择的盖材有所不同，如柴油机一般采用灰铸铁或蠕墨铸铁，提高缸盖的整体性能；而汽油发动机一般采用铝合金，其有着更好的导热性，符合汽油发动机的应用需求；而部分小型柴油发动机则可以采用铝合金缸盖材料，从而节省成本。当前我国发动机的功率正在不断提高，如缸盖材料不符合规定则有可能出现各类问题，所以需要从缸盖产品的材料方面入手，结合不同材料进行结构布置以及工艺优化，采用不同的刀具种类精确材料的切削参数，避免其他影响问题的出现。

　　3.2生产线设备应用

　　当前我国缸盖加工设备主轴大部分采用电主轴，转速超过7000转以上，并设置专用设备生产线，在整个产品的生命周期内极少出现更改的情况，这样的方式可以明显提高整体加工效率，且可以节省成本支出，如出现设计表更则需要对设备进行改造，不仅工程量大且资金消耗高，需要对此加大关注，防止出现此类情况。如提前了解生产中会不断出现产品更改，也可以选用加工中心+专用设备生产线的模式，该模式是柔性与刚性的有机结合，该生产线刀具等运行成本较高，需要结合实际情况妥善选择。同时在缸盖加工中，也可以应用立式加工中心的配

　　置也是投资成本更具优势的方案，如通过集中工序单元“一”或“U”型布线，严谨认真地考虑线节拍平衡、投资与产出综合成本等方面。

　　3.3缸盖的机加工艺优化

　　3.3.1粗加工优化

　　发动机缸盖是一种比较复杂的零件，其加工精度和质量会直接影响整个发动机的质量。发动机缸盖加工工艺中的第一个流程就是粗加工工艺，首先就是合理选择所以材料和设备，要求加过后的缸盖必须拥有足够的散热能力，在此基础上需要结通过设备进行优化，从而使发动机整机的重量得到减轻。当前在缸盖材料的选择中越来越多地使用到了粉末治金材料，在选择合适的材料之后就要加工毛坯件，要求保障毛坯件的粗传送点、夹紧点和定位基面具有良好的光滑性和一致性；末治金材料具有容易成型的优点，所以可通过耐热合金铸铁来制作缸盖中的气门座，使用铸铁来制作缸盖中的气门导管，在此基础上保证毛坯件上面不能有粘砂、砂眼、气孔、疏松，不能存在热浇不足、冷隔和裂纹的现象。

　　3.3.2精加工优化

　　为了有效控制工序质量，根据实践，按照国内、外设备制造状态，要优化资源配置降低成本，减少不必要的投资，所以工艺总体设计时必须同步考虑工序加工后的检测。一般的加工原则是先面后孔，由于缸盖内部结构复杂，内应力在重新分布后会发生形变，这将严重影响其加工的精度，因此需要在以毛坯定位的第一道工序后专门设计定位夹紧专用检具，在定位后进行相符性检测，不仅可以避免加工后缸盖的结合面出现划伤，且可以防止后续工艺对缸盖造成破坏。同时为了能够防止钻偏影响后序的加工壁厚，要求结合面运用精加工工艺，并附带夹具喷气检测和刀具折断检测，从而避免在加工中出现不必要的损失。

　　4、结束语

　　在现场加工的过程中要把握现场工况、生产情况和设备情况，避免工艺选择不当导致综合性成本偏高，增加一次加工投资金额。基于此需要在技术实际应用

　　过程中进行优化，可选用不同的国内、外多型号的设备进行组线，实现人工以及自动上下线生产考量，应用中需要制定最具性价比及适宜的工艺方案，并按照粗、精加工，立卧结合的方式执行，从而避免出现加工风险问题。

　　参考文献：[1]周寅龙,罗胜阳.发动机气缸盖加工工艺研究[J].机械制造,2020(3)[2]姚远.发动机缸盖加工专用机床的设计研究[J].三门峡职业技术学院学报,2018(4)

　　[3]刘超，张茂伟，吕玉红，等.基于离散粒子群算法的航空发动机总装工艺优化方法[J].航空发动机，2020，046

篇十六：气门座圈材料对照

P>　　学习项目三拆装与检测配气机构学习目标:

　　完成本学习项目后，你应当能:叙述发动机配气机构个零部件的名称、安装位置及作用;独立制订发动机配气机构的拆装步骤;叙述发动机配气机构各零件损坏的原因;借助维修手册，安全规范的对配气机构各零件进行检测。建议完成本学习项目为8课时学习项目描述某客户反映汽车动力不足，燃油消耗量增加。经检测发现发动机气缸压缩压力低于技术要求，往燃烧室内加入少量机油后进行湿气缸压缩压力测试，发现气缸压缩压力值基本无变化，初步诊断气门密封不严，需要对配气机构进行解体检查。基础知识配气机构的作用配气机构主要的作用是按照气缸的___________和工作过程的要求，控制进、排气门，准时的开闭，向气缸供给___________(汽油机)或新鲜空气(柴油机)并及时的排出废气。另外，当进、排气门关闭时，保证气缸密封。配气机构的位置和形状

　　配气机构按照气门的布置位置不同分为顶置式气门和侧置式气门两类如图31所示。顶置式配气机构的有点很多，如进气阻力小，燃烧室结构紧凑等，故被广泛采用。侧置式配气机构已被淘汰。

　　a)侧置式气门b)顶置式气门图3-1配气机构按气门位置分类顶置式配气机构可分为以下几类:1.按凸轮轴的位置方式分类1)凸轮轴下置式如图3-2所示，大多数载货汽车和大、中型客车发动机都采用这种方式。2)凸轮轴上置式如图3-3所示，凸轮轴上置式配气机构的凸轮轴直接布置在缸盖上，凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，省去了推杆、挺柱，使往复运动质量大大减小，因此它适合于高速发动机。

　　图3-2凸轮轴下置式图3-3凸轮轴上置式3)凸轮轴中置式为减小气门传动组零件的往复运动惯性力，某些速度较高的发动机将下置式凸轮轴的位置抬高到缸体的上部，缩短了传动零件的长度。

　　图3-4凸轮轴中置式2.按曲轴到凸轮轴的传动方式分类1)齿轮传动凸轮轴___________和__________的配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动如图3-5所示。2)链传动链传动适用于_______________的配气机构如图3-6所示。

　　图3-5齿轮传动图3-6链传动3)齿形带传动近年来，在高速发动机上还广泛采用齿形带来代替传动链如图3-7所示。

　　3.按每缸气门的数量分类图3-7齿形带传动

　　一般发动机较多采用一个进气门和一个排气门如图3-8所示。其特点是结构简单，能适应各种燃

　　烧室。但其气缸换气受到进气通道的限制，故都用于低速发动机。

　　在很多新型汽车发动机上多采用每缸四气门的结构，即两个进气门和两个排气门，如图3-9所示。新型奥迪轿车的V型六缸五气门发动机就采用五气门技术，如图3-10所示。由于采用了三个进气门，提高了

　　充气效率，而且燃油消耗低、转矩大及排污少。

　　图3-8双气门结构图3-9四气门结构图3-10五气门结构配气机构的组成配气机构可以分为气门组和气门传动组，如图3-11所示。

　　图3-11配气机构的组成气门组包括：气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片、卡簧。气门传动组包括：正时皮带、凸轮轴正时皮带轮、凸轮轴、气门挺杆、填隙片等。1.气门组:1)气门气门的功用——与气门座相配合，对气缸进行密封。气门的组成——气门由头部和杆部组成，如图3-12所示。

　　气门头部有平顶、喇叭形顶和球面顶，如图3-13所示。图3-12气门的结构

　　图3-13气门头部形状气门头部与气门座圈接触的工作面，是与杆部同心锥面，通常将这一锥面与气门顶部平面的夹角称为气门锥角，如图3-14所示，一般作成__________和________________度。

　　图3-14气门锥角

　　采用锥形工作面能获得较大的气门座密合压力，可提高密封性和导热性；气门落座时有自动回位作用；能避免气流转向过大而降低流速。此外，有了锥角，气门落座时还将与座口发生相对的研磨，这一方面会增加磨损，另一方面能挤掉接触面的沉积物，有自洁作用。

　　2)气门座气缸盖上的进、排气道与气门锥面相结合的部位称为气门座，如图3-15所示，气门座的锥角和气门锥角相同，一般也是___________或____________。气门座不仅有密封的作用，还起到了冷却气门的作用。

　　图3-15气门座3)气门导管气门导管(如图3-16所示)的作用:

　　一是___________作用，保证气门作直线往复运动。二是___________作用，将气门头部传给杆身的热量，通过___________传出去。

　　图3-16气门导管4)气门弹簧、锁片气门弹簧的作用：保证________________________________________________复位。锁片的作用：在气门弹簧力的作用下把弹簧座和气门杆锁住，使弹簧力作用到气门杆上。5)气门油封气门油封如图3-17所示，它的作用有:

　　一是可以防止____________进入进排气管，造成机油流失。二是防止____________以及____________泄漏。三是防止发动机机油进入燃烧室。气门油封是发动机气门组的重要零件之一，在高温下与汽油和机油相接触，因此需要采用耐热性和耐油性优良的材料，一般为氟橡胶制作。

　　图3-17气门油封气门传动组1)凸轮轴凸轮轴的作用：控制气门的__________和关闭，每个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。凸轮的形状影响气门的开闭时刻，凸轮的排列影响气门的

　　开闭时刻和__________。凸轮的形状：气门的开闭时刻及其升程变化规律主要取决于控制气门的凸轮外部轮廓曲线，凸轮的外部轮廓如图3-18所示。温馨推荐您可前往百度文库小程序享受更优阅读体验不去了立即体验

　　图3-18凸轮轮廓2）挺柱挺柱的功用：将凸轮的推力传给推杆，并承受___________旋转时所施加的侧向力，近年来，液压挺柱被广泛采用，如图3-19所示。

　　图3-19液压挺柱

　　3）推杆

　　下置式凸轮轴配气机构中有细长的推杆，推杆的作用是将挺柱传来的凸轮推力传递给摇臂机构。推杆如图3-20所示。

　　4）正时皮带

　　正时皮带的作用：它在发动机里起到传动带的作用，在____________________的带动下将力传递给__________，使之与凸轮轴同时旋转，以保证__________开闭与活塞往复运动的准时配合，确保发动机的正常工作，如图3-21所示。

　　图3-20推杆图3-21正时皮带的传动计划与实施准备工作

　　1.工具和材料：干净的抹布，常用工具，气缸压力表，塑料线规，气门弹簧压缩器，支架百分表，游标卡尺，外径千分尺，汽车维修手册。保护性衣物：标准作业着装汽车的相关信息填写：生产年份__________；车牌号码__________；车型及行驶里程__________；汽车识别码__________发动机型号和排量__________。学习思考拆卸配气机构前我们已经拆装了哪些零部件？拆卸计划的制订和实施1.主要的拆卸步骤：1）拆下分电器；2）拆下气门室盖分总成；3）拆下2号、3号正时皮带罩4）转动曲轴皮带轮，将正时标记对准；5）卸下曲轴皮带轮；6）卸下正时皮带罩；

　　7）拆下惰轮张紧弹簧；8）拆下正时皮带；9）拆下惰轮分总成；10）拆下曲轴正时皮带轮；11）拆下凸轮轴正时皮带轮；12）拆卸进气凸轮轴；13）拆卸排气凸轮轴；14）拆下气缸盖分总成；15）拆卸气门组件。具体拆卸步骤：1）拆下分电器。拔下点火线圈（如图3-22所示），拧松分电器螺栓，拆下分电器。2）拆下气门室盖罩。拆下4个螺母，4个密封垫和气门室盖罩，如图3-23所示。

　　图3-22拔下点火线圈图3-23拆下气门室盖罩

　　3）拆下2号、3号正时皮带罩。拧松皮带罩固定螺母、螺栓，取下皮带罩，如图3-24所示。

　　4）将1缸调整到压缩上止点位置。

　　转动曲轴皮带轮，将皮带轮槽口对准1号正时皮带罩上的正时标记“0”，如图3-25所示。

　　图3-24拆卸皮带罩图3-25皮带轮槽口对准“0”

　　检查曲轴正时皮带轮的“K”标记与轴承盖的正时标记对准，如图3-26所示。否则转动曲轴一周5）拆下曲轴皮带轮。使用SST拆下皮带轮螺栓，并拆下曲轴皮带轮，如图3-27所示。

　　图3-26对准“K”标记图3-27拆下曲轴皮带轮

　　6）拆下正时皮带罩。拆下3个螺栓和正时皮带罩，如图3-28所示。7）拆下惰性张紧轮弹簧。旋松惰轮安装螺栓，用尖嘴钳拆下张紧弹簧，如图3-29所示。

　　图3-28拆下正时皮带罩图3-29拆下张紧弹簧8）拆下正时皮带，如图3-30所示。

　　图3-30拆下正时皮带

　　如果重复使用正时皮带，在皮带上画一个方向箭头（按发动机旋转的方向），并如图所示在皮带轮和皮带上做出定位标记。

　　9）拆下惰轮分总成，如图3-31所示。

　　10）拆下曲轴正时皮带轮。如图3-32所示，垫上抹布，用2个起子撬开皮带轮。

　　图3-31拆下惰轮分总成图3-32拆下曲轴正时皮带轮11）拆下凸轮轴正时皮带轮。用扳手夹持凸轮轴的六角头部分（如图3-33所示），并松开皮带轮螺栓，拆下正时皮带轮。12）拆卸1号凸轮轴。（1）转动凸轮轴，使辅助齿轮上的孔转到上面，如图3-34所示，此时允许1、3缸进气凸轮轴的凸轮桃尖均衡的推动它们的挺杆。

　　图3-33拆下凸轮轴正时皮带轮图3-34进气凸轮轴安装定位孔

　　小提示

　　由于凸轮轴的止推间隙很小，必须保持水平并垂直取出凸轮轴。如果凸轮轴不能保持水平，气缸盖承受轴的推力可能开裂或损坏，造成凸轮轴变形或断裂。为了避免如此，必须定位。

　　（2）卸下2个螺栓和1号凸轮轴轴承盖，如图3-35所示。

　　（3）用一个维修用螺栓使进气凸轮轴的辅助齿轮靠到驱动齿轮上，如图336所示。在拆卸凸轮轴时，要确保消除辅助齿轮的扭转弹簧弹力。

　　图3-35拆卸凸轮轴轴承盖图3-36安装辅助齿轮（4）按图3-37所示顺序，均匀的分几次拧松并卸下凸轮轴轴承盖螺栓。

　　（5）卸下轴承盖和凸轮轴。如图3-38所示。

　　图3-37轴承盖的拧松顺序图3-38拆卸凸轮轴轴承盖和凸轮轴小提示若凸轮轴不能平直的提起，则用两个螺栓重新安装凸轮轴轴承盖。然后提起凸轮轴齿轮并交替松开和拆下凸轮轴轴承盖螺栓。13）拆卸2号凸轮轴。（1）拆下凸轮轴定位油封。转动2号凸轮轴的六角部分，使定位销位于2号凸轮轴垂直中心线偏右的位置，如图3-39所示。拆下2个螺栓，凸轮轴定位油封和1号轴承盖。小提示上述角度允许2号凸轮轴的l、3号气缸凸轮的桃心同时顶到各自的挺杆。（2）按标出的顺序分几次均匀地旋松8个轴承盖螺栓，如图3-40所示。

　　图3-39调整定位销图3-40轴承盖的拧松顺序（3）卸下轴承盖和2号凸轮轴，如图3-41所示。

　　14）拆下气缸盖。用专用维修工具按图3-42所示的顺序，均匀的分几次拧松并卸下气缸盖

　　螺栓，并取下平垫圈。

　　图3-41拆卸凸轮轴轴承盖和凸轮轴图3-42气缸盖螺栓拧松顺序将气缸盖从气缸体的定位销处提起并将气缸盖放在工作台的木块上。如果气缸盖难以提

　　起，可用一字螺丝刀在气缸盖和气缸体凸台之间撬一下，如图3-43所示。小提示不要损坏气缸体和气缸盖接触表面。15）拆卸气门组件。（1）拆下气门挺杆，并按正确的顺序摆放气门挺杆。（2）用SST压缩气门弹簧，卸下2个定位锁片，如图3-44所示，拆下弹簧座、气门弹簧，取下气门。小提示按正确顺序排列气门、气门弹簧、弹簧座和锁片。

　　图3-43抬起气缸盖图3-44拆卸气门（3）用尖嘴钳取出气门杆油封，如图3-45所示。（4）用压缩空气和磁性棒，拆下弹簧座，如图3-46所示。

　　图3-45取出油封图3-46卸下弹簧座小提示按正确的顺序排放气门弹簧座平垫圈。制订装配计划并实施1.制订主要的装配计划:2）安装气门杆油封；3）安装气门；4）安装气门挺柱和调整垫片；

　　5）安装气缸盖；6）安装排气凸轮轴；7）安装进气凸轮轴；8）安装凸轮轴正时皮带；9）安装正时皮带；10）检查配气正时标记；11）检查正时皮带挠度；12）安装正时皮带罩；13）安装气缸盖罩。具体装配计划与实施1）清洁、检测配气机构。（1）清洁气缸盖分总成。使用垫片铲刀，从气缸体结合表面清除所有垫片材料，如图3-47所示。使用钢丝刷，清除燃烧室所有积碳，如图3-48所示。

　　图3-47清除垫片材料图3-48清除积碳

　　使用气门导管衬套刷和溶剂，清洁所有气门导管衬套，如图3-49所示。最后用软毛刷和溶剂，彻底清洁气缸盖。

　　小提示小心不要刮伤气缸体接触表面。

　　（2）清洁气门。使用垫片铲刀，铲掉气门顶部的积碳，并用钢丝刷彻底清洁气门，如图3-50所示。

　　图3-49清洁气门导管衬套图3-50清洁气门（3）检查气门导管衬套油隙。使用百分表测量气门导管衬套直径，如图3-51所示。衬套直径：6.010-6.030mm

　　图3-51测量衬套直径使用千分尺测量气门杆直径，如图3-52所示。气门杆直径：进气门：5.974-5.985mm排气门：5.965-5.980mm

　　图3-52测量气门杆直径小提示衬套直径和气门杆直径均要测量上、中、下三个位置。请任选一个气门进行测量，并将测量结果填入表3-1中。

　　标准油隙进气门：0.025-0.060排气门：0.030-0.065最大油隙进气门：0.08排气门：0.10结论：如果间隙大于最大值，更换气门和导管衬套。

　　（4）检查气门。使用游标卡尺检查气门顶部边缘厚度，如图3-53所示。如果小于最小边缘厚度，更换气门。

　　图3-53气门边缘厚度检查气门全长，如图3-54所示。如果气门小于最小长度，更换气门。

　　图3-54检查气门全长请选择任意两个气门进行检测，并将检测结果填入表3-3中。（5）修理气门磨削气门去除麻点和积碳，检查气门周围工作面，纠正气门锥角，如图3-53所示。气门锥角：44.5?（6）检查气门座

　　使用45?角气门绞刀修复气门座，在气门表面涂一薄层普鲁士蓝（或铅白），如图3-53

　　所示。轻轻将气门压在气门座上，不要旋转气门。

　　图3-53磨削气门图3-54涂抹气门表面检查气门座，如果气门座及气门表面出现360?蓝色，说明同轴，否则，应更换气

　　门或气门座。（7）检查气门弹簧

　　使用钢角尺，测量气门弹簧的偏斜量，如图3-55所示，将测量结果填入表3-4中。使用游标卡尺，测量气门弹簧的自由长度，如图3-56所示，将测量结果填入表3-4中。

　　图3-55测量弹簧偏斜量图3-56测量弹簧自由长度使用弹簧测试器，在标准安装长度下测量气门弹簧的预紧力，如图3-57所示，将测量结果填入表3-4

　　中。

　　图3-57测量弹簧预紧力

　　（8）检查凸轮轴检查失圆度。将凸轮轴放在V型铁上，使用百分表测量中间轴颈的失圆度，如图3-58所示。最大失圆度：0.03mm(0.0012in.)

　　图3-58测量失圆度测量结果：___________。结论：___________。使用千分尺，测量凸轮桃尖高度，如图3-59所示。如果桃尖高度低于最小值，更换凸轮轴。

　　图3-59测量桃尖高度

　　轴颈：排气：24.949-24.965mm其它：22.949-24.965mm如果轴颈不符合标准，更换凸轮轴。请测量排气凸轮轴轴颈，测量结果：_________________。结论：___________________。(9)检查气门挺柱使用内径表，测量气缸盖挺柱孔直径，如图3-61所示,将测量结果填入表3-6中。

　　使用千分尺，测量挺柱直径，如图3-62所示。

　　图3-61测量孔径图3-62测量直径2）安装气门杆油封使用SST，压入一个新油封，如图3-63所示。

　　图3-63安装气门油封小提示进气门油封是灰色的，排气门油封是黑色的。3）安装气门（以一个气门为例）（1）安装气门、弹簧座、气门弹簧和弹簧锁片，如图3-64所示。（2）使用SST压缩气门弹簧，并将2个锁片放置在气门杆周围，如图3-65所示。

　　图3-64安装气门组零件图3-65安装气门锁片（3）用塑料贴面的锤子，轻轻敲击气门杆顶端，以保证配合玩好，如图3-66所示。

　　4）安装气门挺杆和调整垫片。用手检查气门挺杆应转动自如。

　　小提示给调整垫片涂上一薄层机油。5）安装气缸盖（1）把新的气缸盖衬垫放到气缸体上，注意气缸盖的安装方向，如图3-67所示。然后将气缸盖放在气缸盖衬垫上。

　　图3-66敲击气门杆图3-67安装气缸盖（2）在气缸盖螺栓头部下面的螺纹处涂上薄薄一层发动机机油，用专用维修工具按图3-68所示顺序安装并分几次均

　　匀的拧紧气缸盖螺栓（拧紧力矩为29N·M）。如有气缸盖螺栓不符合力矩规格，则应予以更换。

　　用油漆在气缸盖螺栓的前面作标记，按顺序号再将气缸盖螺栓拧紧1800，检查标记转过900角，如图3-69所示。

　　图3-68气缸盖螺栓拧紧顺序图3-69拧紧气缸盖螺栓6）安装排气凸轮轴。在凸轮轴止推部位涂上多用途润滑脂，放置排气凸轮轴使定位销处于离凸轮轴垂直轴线稍稍偏逆时针一定角度的位置上，如图3-70所示。去除所有旧的填料，如图3-71所示，将密封填料涂到凸轮轴轴承盖上。

　　图3-70安装排气凸轮轴图3-71去除凸轮轴轴承盖密封填料然后将凸轮轴轴承盖安装在恰当位置上，如图3-72所示。

　　在凸轮轴轴承盖螺栓头下面和螺纹处涂上薄薄一层的发动机机油。按图3-73所示的顺序，分几次均匀的拧紧凸轮轴轴承螺栓，拧紧力矩为13N·M。

　　图3-72安装凸轮轴轴承盖图3-73拧紧凸轮轴轴承盖螺栓将多用途润滑脂涂在新油封边缘上。用专用维修工具轻轻的敲入油封，如图3-74所示。

　　7）安装进气凸轮轴

　　（1）放置进气凸轮轴，使定位销略高于气缸盖的顶面，如图3-75。在凸轮轴的止推部分涂多用途润滑脂。匹配每个齿轮上的安装标记，使进气凸轮轴齿轮与排气凸轮轴齿轮啮合。

　　图3-74敲入油封图3-75放置进气凸轮轴（2）在齿轮相互咬合的情况下，使进气凸轮轴落到轴承轴颈上。将轴承盖在对应的位置上，在凸轮轴轴承盖螺栓头下面的螺纹上涂上薄薄一层发动机机油。按图376所示顺序安装并分几次均匀的拧紧凸轮轴轴承盖螺栓（其力矩为13N·M）。卸下维修用螺栓。（3）让箭头标记朝前，安装1号凸轮轴轴承盖，如图3-77所示。如1号凸轮轴轴承盖不能很好的配合，撬动分开气缸盖与凸轮轴齿轮，将凸轮轴齿轮向后推。图3-76进气凸轮轴轴承盖螺栓拧紧顺序图3-77号凸轮轴轴承盖安装方向（4）在凸轮轴轴承盖螺栓头下面螺纹上涂上薄薄一层发动机机油，安装并分几步交替拧紧

　　螺栓，拧紧力矩为13N·M。（5）顺时针转动进气凸轮轴，在定位销朝上的情况下固定凸轮轴（如图3-78所示）检查凸轮轴齿轮的正时标记是否对准，如图3-79所示。8）安装凸轮轴正时皮带轮。是凸轮轴定位销与凸轮轴正时皮带轮带“K”标记一侧的图3-78固定凸轮轴定位销槽对准，滑入到凸轮轴正时皮带轮上，安装凸轮轴正时皮带轮螺栓并按规定力矩拧紧（力矩为59N·M），如图3-80所示。

　　图3-79检查对准正时标记图3-80安装凸轮轴正时皮带轮螺栓9）安装正时皮带。检查正时皮带上的匹配标记是否对准1号正时皮带罩端部，若匹配标记

　　未对准，移动正时皮带轮的咬合部位直至对准，如图3-81所示。

　　10）检查配气正时标记。松开正时皮带张紧轮螺栓，如图3-82所示。缓慢顺时针方向转动曲轴2周。

　　图3-81移动正时皮带图3-82松开正时皮带张紧轮螺栓

　　检查每个正时皮带轮是否如图3-83所示对准正时标记。若正时标记未对准，则应拆下正时皮带重新安装。最后以37N·M的力矩拧紧正时皮带张紧轮螺栓并给1号正时皮带罩安装橡胶密封圈。11）检查正时皮带挠度。检查如图3-84所示位置上的正时皮带挠度，在20N时挠度为5-6mm。若挠度不符合规定，则应

　　重新调整正时皮带张紧轮。12）安装2号和3号正时皮带罩。用9.3N?M的力矩安装2号和3号正时皮带罩，如图3-85所示。图3-83检查正时标记

　　图3-84检查正时皮带挠度图3-85安装正时皮带罩13）安装气缸盖罩。清除旧的填料，如图3-86所示，将密封填料涂在气缸盖上。将垫片装在气缸盖罩上，用密封垫片和锁紧螺母安装气缸盖罩。

　　图3-86安装气缸盖罩评价与反馈

　　学习自测题（每题4分，共20分）1.配气机构的组成分为__________和__________两部分。2.气门的开启式通过__________驱动来完成的，而气门的关闭则是由__________来完成的。气门的开闭时刻和规律完全取决于凸轮的__________。

　　3.配气机构按照气门的布置位置可分为__________和__________两类。4.顶置式配气机构按曲轴和凸轮轴的传动方式，可分为__________、__________和齿形带传动式。

　　5.发动机的飞轮转动4圈时，凸轮轴转过的角度为__________。当一台发动机的点火顺序为1-3-4-2，如果监测到3缸在做功时，1缸的工作情况是__________。

　　自测得分：

　　班级：学生签名：年月日

　　年月日

　　教师签名：年月日

篇十七：气门座圈材料对照

P>　　WP6NG系列

　　WP6NG基于成熟的WP6长行程柴油机本体，改变活塞、缸盖、进排气门等关键零部件，采取电控喷射系统全

　　新开发的天然气发动机。与同功率柴油机相比，百公里节约燃料费用40-60%，可靠性与柴油机相当。

　　主要特点

　　1、可靠性高，维修方便采用大流量水泵，增强发动机的散热能力，有效降低了发动机的热负荷。采用大容量油底壳，增强机油的冷却散热能力，提高了机油的换油周期。采用大流量水冷中间体涡轮增压器，发动机循环水对增压器的中间体进行冷却，可有效地防止压力轴承处

　　机油结炭，提高了增压器的可靠性。采用加大带内冷震荡油腔的活塞，可有效降低活塞最高温度，提高活塞寿命。采用外包隔热材料的排气管，并在排气管裸露表面外加不锈钢隔热罩，减少了排气管向发动机舱的热辐射

　　能量，有效降低发动机舱温度。针对燃气发动机排气温度高的特点，进、排气门座圈采用耐高温、耐磨、具有自润滑功能的材料。保证气

　　门及座圈的磨损与柴油机相当。针对重型燃气发动机工作环境差的特点，选用专用的火花塞、高压线和点火线圈，加长易损件的更换周期。2、经济性好采用12：1的高压缩比，提高了火焰传播速度，有效降低燃料消耗。采用独特的混合系统，使稀燃极限提高了15%，燃料消耗显著降低。3、动力性强优化低速大扭矩，保证启动、加速动力充沛。采用占空比电磁阀在发动机大部分工况实时控制增压压力，使发动机输出设定的扭矩，保证可靠的动力输

　　出。ECU控制加速工况时的燃料喷射和增压补偿，保证加速时动力强劲。4、排放性好

　　在发动机原始排放NOX排放达标的前提下，采用高效的氧化型催化转化器，将废气中的CO、HC、CH4等成分转化为CO2和HO2，大大减少有害气体的排放。排放限值达到欧Ⅲ、欧Ⅳ排放要求。

　　外形尺寸

　　技术参数表

　　发动机型号排放水平燃料种类发动机点火方式发动机进气方式发动机冷却方式发动机燃烧室结构发动机气缸排列型式发动机气缸数发动机点火次序进气气门数排气气门数排量(L)容积压缩比缸径(mm)行程(mm)

　　WP6NG210E40欧ⅣCNG、LNG点燃式增压中冷强制水冷浴盆式直列式6缸1-5-3-6-2-4116.7511.2：1105130

　　WP6NG240E40

　　额定功率(kW)额定转速(rpm)怠速转速(rpm)最大进气阻力(额定转速、100%负荷)(kPa)最大排气背压(额定转速、100%负荷)(kPa)由发动机驱动的附件允许吸收的最大功率(kW)最大扭矩(N.m)最大扭矩转速(rpm)最低燃气消耗率(g/kW.h)整机噪声(机旁1m)(dBa)整机重量（kg）

　　1552300650181557201400-1600≤190≤95620±50

　　1772300650181557801400-1600≤190≤95620±50

　　WP10NG系列

　　产品简介

　　WP10NG基于成熟的WP10柴油机本体，针对天然气发动机技术特点，对活塞、缸盖、增压器、气门座圈、气门等零件进行重新设计；并采用国际先进、可靠、成熟的燃气电控系统，使发动机的动力性、可靠性达到同等柴油机的性能。是大、中型客车和中重型卡车的理想动力。

　　发动机型号排放水平燃料种类发动机点火方式发动机冷却方式发动机气缸排列型式发动机气缸数发动机点火次序进气气门数排气气门数排量(L)容积压缩比缸径(mm)行程(mm)额定功率(kW)额定转速(rpm)怠速转速(rpm)最大扭矩(N.m)最大扭矩转速(rpm)最低燃气消耗率(g/kW.h)整机重量（kg）

　　WP10NG260E40欧IIICNG/LNG点燃式水冷直列61-5-3-6-2-4119.72611.6：112613019122006509801400-1600≤190780±40

　　WP10NG280E40欧IIICNG/LNG点燃式水冷直列61-5-3-6-2-4119.72611.6：1126130206220065010601400-1600≤190780±40

　　WP10NG300E40欧IIICNG/LNG点燃式水冷直列61-5-3-6-2-4119.72611.6：1126130221220065012301400-1600≤190780±40

　　WP10NG336E40欧IIICNG/LNG点燃式水冷直列61-5-3-6-2-4119.72611.6：1126130247220065013501400-1600≤190780±40

　　WP12NG系列

　　产品简介

　　WP12NG基于成熟的WD12柴油机本体，针对天然气发动机技术特点，对活塞、缸盖、增压器、气门座圈、气门等零件进行重新设计；并采用国际先进、可靠、成熟的燃气电控系统，使发动机的动力性、可靠性达到同等柴油机的性能。是大型客车和重型卡车的理想动力。

　　主要特点

　　1、可靠性高，维修方便采用大流量水泵，增强发动机的散热能力，有效降低了发动机的热负荷。采用大流量水冷中间体涡轮增压器，发动机循环水对增压器的中间体进行冷却，可有效地防止压力轴承处

　　能量，有效降低发动机舱温度。针对燃气发动机排气温度高的特点，进、排气门座圈采用耐高温、耐磨、具有自润滑功能的材料。保证气

　　门及座圈的磨损与柴油机相当。针对重型燃气发动机工作环境差的特点，选用专用的火花塞、高压线和点火线圈，加长易损件的更换周期。2、经济性好采用12：1的高压缩比，提高了火焰传播速度，有效降低燃料消耗。

　　采用独特的混合系统，使稀燃极限提高了15%，燃料消耗显著降低。3、动力性强

　　优化低速大扭矩，保证启动、加速动力充沛。采用占空比电磁阀在发动机大部分工况实时控制增压压力，使发动机输出设定的扭矩，保证可靠的动力输

　　出。ECU控制加速工况时的燃料喷射和增压补偿，保证加速时动力强劲。4、排放性好

　　外形尺寸

　　技术参数表

　　发动机型号排放水平燃料种类发动机点火方式发动机气缸排列型式发动机气缸数

　　WP12NG330E40欧4CNG\LNG点燃式直列6

　　WP12NG350E40欧4CNG\LNG点燃式直列6

　　WP12NG380E40欧4CNG\LNG点燃式直列6

　　发动机点火次序进气气门数排气气门数排量(L)容积压缩比缸径(mm)行程(mm)额定功率(kW)额定转速(rpm)怠速转速(rpm)最大扭矩(N.m)最大扭矩转速(rpm)最低燃气消耗率(g/kW.h)整机重量（kg）

　　1-5-3-6-2-41111.59611.6：1126155243220070013501400-1600≤195850±40

　　1-5-3-6-2-41111.59611.6：1126155257220070014001400-1600≤195850±40

　　1-5-3-6-2-41111.59611.6：1126155280220070015001400-1600≤195850±40

　　WP7NG系列

　　WP7NG系列天然气发动机是在WP7柴油机的基础上开发的天然气发动机产品，充分继承了WP7柴油机可靠性高的优势，融合当今世界天然气发动机的前沿科技，采用电控单点喷射技术，根据环境

　　压力、温度、湿度对燃气喷射进行修正，动力强，气耗低。功率覆盖155kW（210PS）～199kW（270PS），是9-12米中、大型客车的理想动力，满足国IV甚至更高水平的排放要求。

　　发动机型号排放水平燃料种类发动机点火方式发动机供油方式发动机进气方式发动机冷却方式发动机气缸排列型式发动机气缸数发动机点火次序进气气门数排气气门数排量(L)容积压缩比缸径(mm)行程(mm)额定功率(kW)额定转速(rpm)怠速转速(rpm)最大扭矩(N.m)最大扭矩转速(rpm)最低燃油消耗(g/kW.h)整机噪声(机旁1m)(dBa)整机重量（kg）

　　WP7NG270E40欧IV天然气点燃式电控单点喷射增压中冷水冷

　　直列式6缸1-5-3-6-2-4227.1411.5：11081301992300650±50990

　　1300-1500

　　≤195

　　≤95620±20

　　WP7NG260E40欧IV天然气点燃式电控单点喷射增压中冷水冷

　　直列式6缸1-5-3-6-2-4227.1411.5：11081301912300650±50980

　　1300-1500

　　≤195

　　≤95620±20

　　WP7NG240E40欧IV天然气点燃式电控单点喷射增压中冷水冷

　　直列式6缸1-5-3-6-2-4227.1411.5：11081301762300650±50900

　　1300-1500

　　≤195

　　≤95620±20

　　WP7NG210E40欧IV天然气点燃式电控单点喷射增压中冷水冷

　　直列式6缸1-5-3-6-2-4227.1411.5：11081301552300650±50850

　　1300-1500

　　≤195

　　≤95620±20

篇十八：气门座圈材料对照

P>　　气门各部位名称

　　包含有盘锥面、盘外圆、盘端

　　盘部面（有的带底窝）各部分的总

　　称

　　颈部盘部与杆部之间的过渡部分

　　除碳凹部杆部与杆部之间的过渡部分

　　和气门导管相接触的及其延续杆部

　　部分的圆柱部

　　锁夹槽部安装锁夹的部分

　　挡圈槽安装挡圈的位置

　　杆端部锁夹槽部与杆端面之间的部分

　　杆端面与摇臂或挺杆的接触面

　　盘端部盘部的外端面

　　盘外圆处于盘端面与锥面之间的部分

　　盘锥面与气门座接触的圆锥面

　　基准直径盘锥面上的设计、计量直径

　　底窝盘端面的凹窝

　　气门的功能及主要结构形式

　　、气门的功能

　　气门是在内燃机工作过程中密封燃烧室和控制内

　　燃机气体交换的精密零件，是保证内燃机动力性能、经济性能、可靠性、耐久性的重要部分，按其功能分为进气门和排气门两种。气门的工作条件恶劣，进气门的工作温度可达600℃，排气门的工作温度可达800℃。进气门主要受反复冲击的机械负荷，排气门除受反复冲击的机械负荷外，还受高温氧化性气体的腐蚀以及热应力（即气门盘部因温度梯度产生的应力）、锥面热箍应力（即气门的堆焊材料与基体材料膨胀系数不同产生的附加应力）、和燃烧时气体压力等共同作用，气门在落座时承受由惯性引起的冲击交变载荷及弹簧压力、高温腐蚀气体的高速冲刷等，因此气门的受力情况较为复杂，这要求气门：

　　（一）具有合理的外形尺寸，对气流阻力要小，提高气缸的充气和排气效率，保证内燃机的动力性能和经济性。

　　（二）具有足够的热强度，在高温下能够承受很大的冲击负荷作用。

　　（三）具有良好耐磨性能和使用寿命。（四）具有良好的抗氧化腐蚀性能。二、气门结构满足内燃机工作要求的气门材料有很多，大致可分为：排气门材料和进气门材料。通常进气门采用整体结构单一金属材料，而排气门工作温度较高，常选择头

　　杆对焊、整体奥氏体材料杆端焊片及锥面堆焊结构。图示是一个安排在发动机缸盖上的排气门工作状态示意图。（图一）三、气门工作时所承受的机械应力图

　　四、气门的形式

　　序号

　　名称

　　A1整体气门

　　示意图

　　焊接气门

　　A3堆焊合金气门

　　表面处理（氮A4化、镀铬、锁

　　夹槽滚压）

　　A5中空钠冷气门

　　发动机气门安装须知

　　损极限，一般只要气门杆与导管之间的间隙达到了0.13毫米（杆径等于或小于 8毫米的气门）或0.16毫米（杆径大于 8毫米的气门）就需要更换气门或导

　　管，不然将导致气门早期损坏。2、同一系列不同机型发动机的气门可能有差别，

　　切勿混装。3、对变形或烧伤的气门座圈，必须铰、磨校正，

　　不能仅用与气门对研的方法修复。对无法修复的气门座圈应换新件。修复或新换的座圈口与导管孔应同轴，同轴度允差0.03毫米。气门装入气门座圈中，气门与缸盖的下沉量应符合发动机说明书规定的要求。

　　5、研磨后，应用煤油将磨料清洗干净，再用清洁的机油润滑气门杆和导管。

　　6、装新气门油封。

　　7、选择合格的气门锁夹。锁夹应无毛刺；锁夹卡入气门槽颈，轻轻对研，锁夹应与气门锁卡槽相符；气门弹簧座的锥孔与锁夹外锥面接触应良好。

　　8、装气门锁夹。不得敲击气门杆端部，且须装牢，否则将造成气门摇动，致使锁夹咬伤气门槽颈，导致气门锁夹槽颈处断裂。9、调整气门脚间隙。正确的气门脚间隙非常重

　　要，必须按发动机说明书调整。最好在汽车行驶8001000公里后，重新校正一次。气门脚间隙过小，将使气门工作温度升高，锥面早期磨损。气门脚间隙过大，将有噪声并造成气门冲击座圈。这两种情况，都会使气门在颈部断裂。

　　同时，提醒用户注意以下几点：

　　1、发动机维修时，更换新气门是非常必要的。旧的气门，即使表面无任何缺陷，也可能有不可见的疲劳损伤，因此，不可继续使用。

　　3、使用液压挺杆的发动机在更换气门时，除遵照以上须知外，应检查液压挺杆是否能达到技术要求，否则将造成气门的断裂。

　　·气门挺杆安装须知一、机械挺杆安装须知

　　1、一支新挺杆不能与凸角已磨损的凸轮配对。

　　2、缸体内润滑油的清洁度及油梳压力必须达到发动机的标准要求。

　　3、安装前用含有抗压添加剂的机油涂抹凸轮凸角（不可使用发动机油、黄油）

　　4、挺杆外圆与缸体上承孔的配合应为H7/f6，间隙偏大偏小都将影响挺杆正常工作。

　　5、挺杆中心线上对凸轮凸角应有适当的偏移量以保证挺杆工作时正常旋转。

　　6、凸轮与推杆最初几分钟的磨合是至关重要的，为保证磨合好，发动机应首先以1200～1800r/min的转速空转30分钟。

　　二、液压挺杆安装须知

　　除履行机械挺杆上速各项外，液压挺杆还得注意：

　　1、用手指按压挺杆的推杆座（间隙调节器为柱塞球头）中心应有实体感，有明显沉降下陷感觉的不可装机。

　　2、对缸体内机油的清洁度和油流压力要求更为严格，机油氧化膜或任何脏物都有可能楔在泄沉间隙中而导致柱塞卡死。

　　3、新换上的液压挺杆在发动机起动时若发出噪声，请按下列步骤排气消除噪声；发动机以2000～

　　3000r/min

　　运转4分钟，随后空转30秒，如仍有噪声请重复上述循环，个别情况需用重复五、六次。

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